quang duy nang
Tài xế O-H
giáo trình phun dầu điện tử. các bạn nào có nhu cầu gửi email cho mình. mình sẽ gửi cho: quangnang74@gmail.com
[TLDL00038] tài liệu phun dầu điện tử
- Bắt đầu quang duy nang
- Ngày bắt đầu
quang duy nang
Tài xế O-H
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ PHUN DẦU ĐIỆN TỬ
I.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ PHUN DẦU 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 tính 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 phát minh 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 Bosch mới phát triểnbơm cao áp ( bơm phun Bosch 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 chế tạo động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và điều khiển 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 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). 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. Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail 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 ống chứa ( Rail) hay còn gọi là “ắc quy 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.
- Tiết kiệm nhiên liệu.
- Giảm mức ô nhiễm môi trường.
II. Phân loại.
1. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm cao áp
a. Bơm PE Điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ
b. Bơm VE Điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ
c. Bơm VE Điện tử điều khiển bằng van xả áp:
+ Bơm VE 1 Piston hướng trục
+ Bơm VE nhiều Piston hướng kính
2. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử Bơm vòi phun kết hợp:
+ Loại EUI
+ Loại HEUI
3. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối – Common Rail System (CRS)
+ Loại 2 Piston
+ Loại 3 Piston
+ Loại 4 Piston
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ BƠM CAO ÁP VÒI PHUN KẾT HỢP
I. Hệ thống nhiên liệu kim liên hợp UI (Unit injection system)
Hình 2-1: Cấu tạo động cơ Diesel sử dụng hệ thống nhiên liệu UI
2. Sơ đồ hệ thống UI:
Hình 2-2: Hệ thống bơm nhiên liệu UI
1. Bơm tiếp vận; 2. ECU; 3. Kim bơm liên hợp UI
4. Thùng nhiên liệu; 5. Bộ tản nhiệt ECU; 6. Van điều áp
7. Các cảm biến; 8. Đường dầu hồi
Hệ thống UI sử dụng bơm vòi phun kết hợp, trong bơm vòi phun có một xylanh và piston được dẫn động bằng trục cam. Trên mỗi bơm vòi phun có một van điện từ. Tới thời điểm phun ECU điều khiển van điện từ đóng lại để vòi phun phun nhiên liệu vào buồng đốt của động cơ, lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt của động cơ phụ thuộc vào thời gian đóng van điện từ.
Nếu van điện từ đóng lâu thì lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt của động cơ nhiều à động cơ chạy tốc độ cao, và ngược lại. Khi van điện từ mở thì buồng dầu áp suất cao trong bơm vòi phun sẽ thông với buồng dầu áp suất thấp à vòi phun không phun dầu vào buồng đốt động cơ.
Khi động cơ làm việc bơm tiếp vận sẽ bơm dầu đến các bơm vòi phun kết hợp. Khi cam đội à bơm vòi phun sẽ làm việc à áp suất dầu trong buồng cao áp tăng lên. Nếu van điện từ mở thì dầu trong buồng cao áp sẽ trả về thùng chứa. Nếu van điện từ đóng thì dầu trong buồng cao áp sẽ đến vòi phun và phun vào buồng đốt của động cơ.
3. Bơm vòi phun trong hệ thống UI
a. Cấu tạo bơm vòi phun trong hệ thống UI
Bơm kim UI cũng được lắp trên thân động cơ và được điều khiển bằng trục cam thông qua một hệ thống đòn bẩy.
Cấu tạo của hệ thống UI được sử dụng trong xe du lịch khác với những hệ thống UI dùng trong xe tải.
Hình 2-3: Cấu tạo bơm nhiên liệu UI
1- Nắp máy
2- Đuôi piston
3- Piston bơm
4- Thân bơm
5- Lò xo hồi vị piston
6- Cửa nạp
7- Vòi phun
8- Buồng nén
Hình 2-4: Bơm cao áp UI
Hình 2-5: Cấu tạo bơm vòi phun kết hợp trong hệ thống nhiên liệu UI
Bơm vòi phun của hệ thống UI được hãng Bosch sản xuất năm 1995. Bơm này có thể cung cấp một lượng nhiên liệu từ 150 mm3 đến 400 mm3 cho mỗi chu kì phun và tuổi thọ của bơm lên đến hơn 65.000 giờ hoạt động.
4. Nguyên lý làm việc của bơm vòi phun
Bơm vòi phun được lắp trên nắp máy và được dẫn động bằng trục cam của động cơ.
a.Hành trình nạp nhiên liệu: Khi cam không đội, lò xo hồi vị piston đẩy piston bơm vòi phun đi lên à nhiên liệu được nạp vào buồng nén thông qua cửa nạp. Lúc này chưa có dòng điện điều khiển van điện từ, nên lò xo đẩy van điện từ mở ra.
Hình 2-6:Hành trình nạp nhiên liệu
1. Lò xo hồi vị kim phun
2..Kim phun
3.Buồng áp suất cao
b. Hành trình nén
Khi mấu cam của trục cam tác động qua cò mổ à đuôi piston làm cho piston đi xuống nén nhiên liệu à áp suất dầu trong buồng áp suất cao tăng lên.
1- Đĩa thép
2- Lò xo van solenoid
3- Kim van solenoid
4- Đế van solenoid
5- Buồng áp suất cao
Hình 2-7: Hành trình nén nhiên liệu
c. Hành trình phun nhiên liệu
Tới thời điểm phun, ECU cấp điện cho cuộn dây của van điện từ à
cuộn dây sinh ra lực điện từ hút đĩa thép à van solenoid
đi lên đóng kín đường dầu thông giữ buồng dầu áp suất cao và buồng
dầu áp suất thấp à dầu trong buồng áp suất cao bị nén đi đến vòi phun
để phun vào buồng đốt của động cơ.
Kim phun mở khi áp suất dầu khoảng 300 bar và nhiên liệu được phun vào buồng đốt. Trong suốt quá trình phun nhiên liệu, áp suất nhiên liệu tăng lên đến khoảng 1800 bar.
Hình 2-8: Hành trình phun nhiên liệu
d. Hành trình ngừng phun nhiên liệu
Van solenoid mở ra khi ECU ngưng cung cấp tín hiệu điều khiển. Kim van solenoid lại được tì sát trên đế do lò xo hồi vị, và đường dầu thông giữa 2 buồng dầu áp suất thấp và cao lại được mở ra. Điều này làm cho áp suất trong buồng dầu áp suất cao và vòi phun giảm xuống nhanh chóng, kim phun đóng lại và kết thúc quá trình phun.
Piston bơm lại tiếp tục đi lên và nhiên liệu lại được hút vào xilanh bơm, chu kì mới lại bắt đầu.
Hình 2-9: Hành trình ngừng cung cấp nhiên liệu
II.Hệ thống Unit Pump (UP)
Hình 2-10: Cấu tạo động cơ Diesel sử dụng hệ thống nhiên liệu UP
1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu UP
Với hệ thống UP, nhiên liệu có áp suất cao được cung cấp bởi một bơm cao áp đơn (mỗi xylanh 1 bơm cao áp đơn). Nhiên liệu trong bơm cao áp (BCA) được nén bởi piston BCA, piston được dẫn động bằng trục cam động cơ. Nhiên liệu được nén có áp suất cao cung cấp đến vòi phun thông qua các đường ống cao áp.
1. Bơm tiếp vận
2 . ECU
3 . Các cảm biến
4. Kim phun
5. Bơm cao áp
6. Thùng nhiên liệu
7. bộ tản nhiệt
8. Van điều áp
Hình 2-11 :Sơ đồ hệ thống nhiên liệu UP
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm cao áp UP
a. Cấu tạo bơm cao áp UP
Cấu tạo của bơm cao áp kiểu UP gồm có các thành phần chính như sau: pis-ton bơm (ti bơm), xy-lanh bơm nằm bên trong thân bơm, bên trên có một van dầu được điều khiển bởi lực điện từ của cuộn dây solenoid.
Hình 2-12: Cấu tạo bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu UP
3. Nguyên lý làm việc
Bơm cao áp đơn của hệ thống UP thường được lắp ở thân động cơ. Mấu cam cung cấp nhiên liệu ở trục cam động cơ dẫn động con đội thông qua con lăn. Lò xo hồi vị luôn tì con lăn sát vào mấu cam, và con đội tác động lên piston làm piston dịch chuyển lên xuống trong thân BCA. Nhiên liệu thấp áp chảy qua cửa nạp ở thân động cơ và đi vào buồng nén.
1- Thân máy
2- Cửa nạp
3- Lò xo con đội
4- Con đội
5- Con lăn
Hình 2-13: Hành trình nạp nhiên liệu của bơm cao áp
Lò xo van Solenoid luôn tì kim van Solenoid trên đế van. Khi van Solenoid được cung cấp năng lượng, đĩa thép bị hút nên nhấc kim phun khỏi đế đóng kín đường dầu thấp áp không cho thông với buồng nén. Khi đó nhiên liệu được cung cấp đến vòi phun qua co dầu cao áp và đường ống cao áp.
CHƯƠNG III: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM CAO ÁP.
I.HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU BCA PE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ:
1. Cấu tạo:
Về cơ bản các chi tiết của bơm PE điều khiển điện tử có cấu tạo và hoạt động giống bơm PE thông thường, chỉ khác ở chỗ :
- Bơm PE thông thường dùng cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu phun là thanh răng và bộ điều tốc.
- Còn bơm PE điều khiển điện tử, để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thi ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến, sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho cơ cấu ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng ( hay thay đổi tốc độ động cơ).
3
2
1
5
4
Hình 3.1: Bơm cao áp PE điều khiển điện tử
1- Thanh răng; 2- Nhánh bơm; 3- Cơ cấu ga điện từ; 4- Cảm biến tốc độ; 5- Trục bơm
b. Hoạt động của bơm:
Khi ôtô máy kéo làm việc, tải trọng trên động cơ luôn thay đổi. Nếu thanh răng của bơm cao áp 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 sẽ tăng lên. Điều đó dẫn đến trước tiên làm thay đổi tốc độ của ôtô máy kéo, thứ hai là động cơ làm việc ở những chế độ không có lợi.
Để giữ số vòng quay của 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 xylanh, còn khi giảm tải thì giảm lượng nhiên liệu cấp vào xylanh.
Khi luôn luôn có sự thay đổi tải trọng thì không thể dùng tay mà điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào xylanh, công việc ấy được thực hiên tự động nhờ một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu ga điện từ.
ó Cơ cấu ga điện từ làm nhiệm vụ:
- Điều hòa tốc độ động cơ dù có tải hay không tải.
- Đáp ứng được mọi tốc độ theo yêu cầu của động cơ.
- Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy.
- Phải tự động cắt dầu để tắt máy khi số vòng quay vượt quá mức quy định.
1- Trục cam; 2- Vỏ của cơ cấu; 3- Lò xo hồi vị; 4- ECU; 5- Cảm biến tốc độ;6- Lõi thép di động (gắn với thanh răng); 7- Lõi thép cố định; 8- Cuộn dây.
Hình 3.2: Cơ cấu ga điện từ bơm PE
Khi ECU gửi xung đến cuộn dây 8, từ trường do cuộn dây sinh ra tác động lên lõi thép di động 6 làm nó dịch chuyển sang trái hay sang phải kéo theo thanh răng dịch chuyển làm thay đổi hành trình bơm (hành trình có ích).
Tùy theo các tín hiêu nhận được từ các cảm biến khác nhau (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí bàn đạp ga…) mà ECU sẽ tính toán để gửi những xung có tần số khác nhau đến cuộn dây, từ đó kéo thanh răng dịch chuyển đến từng vị trí cấp nhiên liệu phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
Động cơ đang làm việc ở chế độ ổn định, nếu ta tăng tải như khi xe đang lên dốc hay máy cung cấp điện nhiều, vì tăng tải nên tốc độ động cơ giảm, thông qua cảm biến tốc độ và một số cảm biến khác, ECU sẽ xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ biến thiên cao và gửi đến cuộn dây → sinh ra từ trường có giá trị lớn tác động lên lõi thép làm nó kéo thanh răng về chiều tăng dầu.Ngược lại, nếu ta giảm tải khi xe đang xuống dốc hay xe cung cấp điện dùng ít, tốc độ động cơ có khuynh hướng tăng lên, thanh răng sẽ được kéo về chiều giảm dầu để tốc độ giảm lại về vị trí ban đầu.
Như vậy cần ga ở một vị trí mà thanh răng tự động thêm hay bớt dầu khi tải tăng hay giảm.
II.HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU VE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ:
(EDC – electronic diesel control).
1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu VE-EDC
Giống như ở hệ thống diesel điều khiển cơ khí, nhiên liệu cao áp được tạo ra từ bơm và được đưa đến từng kim phun nhờ ống cao áp nhưng việc điều khiển thời điểm và lưu lượng phun được ECU quyết định thông qua việc điều khiển hai van điện từ là TCV và SPV.
Hình 3-3. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EV - EDC
2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các bộ phận trong hệ thống nhiên liệu của động cơ VE-EDC
a. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bơm VE-EDC
+ Bơm tiếp vận:
- Cấu tạo:
Hình 3- 4. Cấu tạo bơm tiếp vận
- Nguyên tắc họat động:
Bơm này thuộc loại bơm cánh gạt có bốn cánh và một roto. Khi trục dẫn động quay làm roto quay, các cánh gạt dưới tác dụng của lực ly tâm ép sát vào vách buồng áp suất và ép nhiên liệu tới thân bơm
Khi bơm cấp liệu quay sẽ hút nhiên liệu từ thùng chứa, qua bộ lọc nhiên liệu đi vào trong thân bơm với một áp suất được giới hạn bởi van điều khiển.
+ Cảm biến tốc độ:
Hình 3-5. Tín hiệu phát ra của cảm biến
Cảm biến này được lắp trên bơm cao áp bao gồm một roto ép dính với trục dẫn động và một cảm biến (là một cuộn dây). Khi roto quay các xung tín hiệu đươc tạo ra trong cảm biến dưới dạng các xung điện áp hình sin và được gởi về ECU
+ Đĩa cam và vành lăn:
Hình 3-6. Đĩa cam và vành lăn.
Đĩa cam được nối với piston bơm và được dẫn động bởi trục dẫn động. Khi rotor quay các vấu cam trên đĩa cam tỳ lên con lăn làm cho piton bơm chuyển động vừa quay vừa tịnh tiến tạo áp suất cao cho nhiên liệu, số vấu cam bằng với số xy lanh động cơ.
+Piston bơm:
- Cấu tạo:
Hình 3-6. Cấu tạo piston bơm
Piston bơm có bốn rãnh hút, một cửa phân phối và được bắt chặt với đĩa cam. Piston và đĩa cam tỳ chặt lên mặt con lăn nhờ lò xo piston bơm. Số rãnh hút bằng với số xy lanh động cơ (động cơ có bốn xy lanh nên có bốn rãnh hút ). Khi đĩa cam quay một vòng thì piston cũng quay một vòng và tịnh tiến 4 lần, mỗi lần tịnh tiến ứng với một lần phun của một kim phun.
- Nguyên tắc hoạt động:
Hình 3-7. Nguyên tắc hoạt động của piston bơm
* Giai đoạn nạp: van SPV đóng do tác dụng của lò xo van, piston bơm dịch chuyển về phía trái, cửa nạp được mở và nhiên liệu từ trong thân bơm được hút vào xi lanh bơm.
* Giai đoạn phun: ECU sẽ gửi tín hiệu đến van SPV, SPV vẫn ở trạng thái đóng, piston bơm bắt đầu dịch chuyển sang phải, nhiên liệu bắt đầu bị nén và nhiên liệu được đưa đến các kim phun qua ống phân phối.
* Giai đoạn kết thúc phun: ECU ngắt tín hiệu gửi tới van SPV, van SPV mở, áp suất nhiên liệu trong xi lanh bơm giảm xuống, quá trình phun kết thúc.
3. Các tín hiệu đầu vào:
a. Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP)
Hình 3-8. Cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất được nối với đường ống nạp qua một ống mềm dẫn không khí và 1 van VSV. Nó phát hiện áp suất trên đường ống nạp (lượng không khí nạp vào)
Hình 3-9. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa áp suất và điện áp ra
Điện áp 5V từ ECU được cung cấp cho cảm biến qua chân B1. Điện áp ra của cảm biến tăng tuyến tính theo áp suất tua- bin từ 0,7 – 3,5 V gửi về ECU
+ Mạch cảm biến áp suất tuabo
b. Cảm biến vị trí cốt máy (TDC):
Là loại cảm biến từ trở, các bộ phận chính bao gồm: cuộn dây cảm ứng, nam châm vĩnh cửu và các răng hoặc vấu sắt.
Hình 3-10. Cảm biến vị trí cốt máy
Cảm biến hoạt động dựa trên sự thay đổi của đường sức từ, do đó dòng điện cảm ứng sinh ra trong cuộn dây cũng thay đổi, tín hiệu này được gửi về ECU.
+ Mạch điện cảm biến trục cam và trục khuỷu
c. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW)
Hình 3-11. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp trên thân máy để nhận biết nhiệt độ nước làm mát của đông cơ.
Thành phần chính của cảm biến là một sợi dây nhiệt có nhiệt điện trở âm (TNC), khi nhiệt độ trong động cơ tăng thì điện trở giảm .
d. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (THA)
Hình 3-12. Cảm biến nhiệt độ khí nạp trên đường ống.
Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp là loại cảm biến có nhiệt điện trở âm TNC (Negative Temperature oefficient) được lắp trên đường ống nạp.
e. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF)
Hình 3-13. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu trên động cơ
Cũng như cảm biến THA, THW, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là loại nhiệt điện trở âm, được gắn trên bơm cao áp để đo nhiệt độ nhiên liệu từ thùng chứa gởi về ECU. ECU sẽ nhận biết các tín hiệu này và đưa ra tín hiệu điều khiển lượng phun thích hợp. Điện áp 5V được cung cấp cho cảm biến hoạt động
f. Cảm biến vị trí bướm ga (IDL-VA)
Hình 3-13. Cảm biến vị trí bướm ga
Cấu tạo gồm hai con trượt, ở mỗi đầu con trượt có các tiếp điểm đưa ra tín hiệu cầm chừng và tín hiệu mở cánh bướm ga.
+ VC : Chân cấp nguồn 5V
+ IDL : Tín hiệu cầm chừng
+ E2 : Mass
+ VA : Tín hiệu vị trí
4. Bộ chấp hành
a. Van điều khiển lượng phun (SPV)
Có 2 loại van điều khiển SPV:
- Loại thông thường: Được sử dụng trong loại bơm piston hướng trục
- Loại trực tiếp: Được sử dụng trong loại bơm piston hướng kính.
Hình 3-14. Hai loại van điều khiển lượng nhiên liệu.
+Van SPV thông thường:
Hình 3-15. Cấu tạo van SPV thông thường
- Thời kỳ nạp: Trong thời kỳ nạp, piston di chuyển về bên trái hút nhiên liệu vào buồng bơm. Lúc này ECU chưa gửi tín hiệu đến van SPV
Lỡ B mở nhưng van chính vẫn đóng
- Thời kỳ phun: Đến cuối quá trình nạp ECU sẽ gửi tín hiệu đến van SPV, van chính vẫn ở trạng thái đóng. Sau đó piston bắt đầu đi lên nén nhiên liệu, nhiên liệu được đưa đến kim phun. Nếu áp suất nhiên liệu đủ lớn nén được lò xo van kim thì nhiên lieu sẽ được phun vào động cơ.
- Chuẩn bị dứt phun: Khi ECU ngắt tín hiệu, dòng điện trong cuộn dây bị ngắt, van phụ mở lổ B. Do lỗ B lớn hơn lổ C nên áp suất nhiên liệu trong van chính sẽ nhỏ hơn bên ngoài nên van chính sẽ bị mở ra.
- Dứt phun: Khi van chính mở, nhiên liệu trong xi1anh bơm hồi về trong thân bơm làm cho áp suất nhiên liệu trong xilanh bơm giảm xuống, van cao áp sẽ đóng lại. Quá trình phun chấm dứt. Sau đó van chính sẽ bị đóng lại do tác dụng của lò xo van.
a) b) c) d)
a. Thời kỳ nạp, b. Thời kỳ phun
c. Thời kỳ chuẩn bị dứt phun d. Dứt phun
Hình 3-16. Quá trình làm việc của van SPV thông thường
b. SPV hoạt động trực tiếp:
Cấu tạo chính gồm: Cuộn dây, van điện từ và lò xo. So với van SPV thông thường loại này có nhiều ưu điểm hơn là có độ nhạy cao hơn. Khi piston bơm cao áp đi xuống, nhiên liệu sẽ được nạp vào xy lanh bơm. Lúc này van SPV vẫn đang đóng do tác dụng của lò xo van. Khi piston chuẩn bị đi lên nén dầu thì ECU đã gửi tín hiệu điện đến van SPV.
Hình 3-17. Cấu tạo SPV hoạt động gián tiếp Hình 3-18. Khi có tín hiệu điều khiển từ ECU
- Khi có tín hiệu điều khiển từ ECU
Khi pis ton bơm đi lên, dầu trong xylanh bơm bị nén lại. Lúc này van SPV vẫn đang đóng do tác dụng của lực tạo ra bởi dòng điện chạy trong cuộn dây. Ap suất nhiên liệu tăng, van cao áp mở ra, dầu được đưa đến kim phun. Nếu áp suất dầu đủ lớn, van kim sẽ nhấc lên và quá trình phun bắt đầu.
Hình 3-19. Khi ngắt tín hiệu điều khiển từ ECU
- Khi ECU ngắt tín hiệu điều khiển
Khi ECU ngắt tín hiệu, lực từ trong cuộn dây không còn nữa, với tác dụng của áp lực dầu van được đẩy lên và mở đường dầu hồi về thân bơm. áp lực nhiên liệu trong buồng bơm giảm xuống, quá trình phun kết thúc.
+ Mạch lưu lượng phun nhiên liệu
c. Van điều khiển thời điểm phun (TCV)
- Cấu tạo van TCV
Hình 3- 20. Cấu tạo van TCV
Cấu tạo chính của van TCV gồm: Lõi stator, lò xo và lõi chuyển động. Van được lắp trên bơm cao áp, gần bộ định thời của bơm. Van có vị trí lắp như hình bên dưới.
Trong van có hai đường thông với hai buồng của piston định thời.
- Nguyên lý hoạt động van 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.
Hình 3-21. Sơ đồ nguyên lý hoạt động.
Khi tín hiệu ON ngắn, van TCV mở ít hơn nên áp lực dầu trong buồng bên phải lớn hơn. Bộ phun dầu sớm sẽ làm vòng chứa con lăn xoay ngược chiều quay piston bơm làm piston bị đội lên sớm hơn. Điểm phun được điều khiển sớm hơn.
Hình 3-21a. Điều khiển phun sớm hơn.
Khi tín hiệu ON dài, van TCV mở nhiều hơn nên áp lực dầu trong buồng bên phải nhỏ hơn. Bộ phun dầu sớm sẽ làm vòng chứa con lăn xoay cùng chiều quay piston bơm làm piston bị đội lên muộn hơn. Điểm phun được điều khiển muộn hơn.
Hình 3-21b. Điều khiển phun muộn hơn
Mạch điện điều khiển thời điểm phun.
d. Hệ thống hồi lưu khí thải (EGR)
+Khái quát về hệ thống EGR:
Hình 3-22. Sơ đồ hệ thống hồi lưu khí xả.
Hệ thống điều khiển khí thải được dùng giảm lượng NOx sinh ra trong khí thải
+ Van VSV
A : Không khí
B : Từ bơm chân không
C : Đến van EGR
1 : Van
2 : Màng
3 : Lõi Stator
4 : Lõi di động
5 : Buồng không khí
6 : Cuộn dây
Hình 3-23. Cấu tạo van VSV
* Hoạt động của van VSV:
Khi ECU cấp dòng đến cuộn dây của van, dưới tác dụng của lực từ lõi di động bị hút xuống làm mở dòng chân không từ bơm chân không đến van EGR, điều khiển mở van EGR
Khi dòng điện đến cuộn dây bị ngắt, lực lò xo đẩy lõi di động đi lên, đồng thời mở van (1). Không khí từ buồng (5) được đưa đến van EGR, làm van này đóng lại.
- Van EGR:
Màng điều khiển ngăn buồng chân không với không khí, chân không được truyền đến buồng chân không từ van VSV qua ống dẫn. Khi chân không được cấp đến màng điều khiển sẽ bị hút lên mở van điều khiển, đưa dòng khí EGR đến đường ống nạp
Hình 3-24. Van EGR
e. Điều khiển hệ thống sấy
- Bugi sấy
Hình 3-25. Bugi sấy
Trong bugi sấy có một cuộn dây điều khiển có điện trở suất dương, điện trở của dây tăng khi nhiệt độ tăng. Dây nối trực tiếp với một dây nhiệt.
Nhiệt độ của dây vào lúc cao nhất vào khoảng gần 1.000oC (trong 10 giây đầu tiên khi công tắc ở vị trí ON), nhưng sau đó với chức năng tự điều chỉnh sẽ đưa nhiệt độ của bugi về lại khoảng gần 900oC và nhiệt độ bugi không tăng nữa.
b. Đèn báo sấy
Đèn báo sấy đặt bên trong đồng hồ tap-lô. Khi bật khóa điện ON đèn báo sáng, khi đèn báo tắt sẽ thông báo cho tài xế biết động cơ đã sẵn sàng khởi động.
Hình 3-26. Điều khiển hệ thống sấy
ECU điều khiển chạy không tải để cải thiện hoạt động làm ấm động cơ trong chạy không tải nhanh (động cơ lạnh) hoặc khi bật công tắc điều hòa nhiệt độ.
5.Sơ đồ mạch điện:
a. Mạch nguồn
b. Mạch điện trở điều chỉnh:
c. Mạch điện khởi động
5.Chân hộp ECU:
+ Điện áp đo kiểm chân hộp ECU
E4 E5 E6
Mục kiểm tra
Tên chân
Điều kiện đo kiểm
Điện áp (V)
Nguồn
+BF(E6-1) - E1(E4-14)
Nguồn liên tục
9-14
+BG(E6-12) - E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9-14
Nguồn cảm biến
VC(E5-1) - E2(E5-9)
Khóa điện bật ON
4.5 – 5.5
Rơ le chính ECM
M-REL(E6-3) - E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9-14
Cảm biến áp suất tuabo
PIM(E5-2) - E2(E5-9)
Áp suất chân không 40kPa
1.3 – 1.9
Áp suất chân không 60kPa
3.2 – 3.8
Cảm biến vị trí bướm ga
VA(E5-11) - E2(E5-9)
Bướm ga đóng hoàn toàn
0.30 - 0.8
Bướm ga mở hoàn toàn
2.9 - 4.9
IDL(E5-12) - E2(E5-9)
Bướm ga đóng hoàn toàn
9 - 14
Bướm ga mở hoàn toàn
0 - 3
Cảm biến nhiệt độ khi nạp
THA(E5-3) - E2(E5-9)
Nhiệt độ khí nạp từ 0ºC đến 60ºC
0.5-3.4
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
THW(E5-4) - E2(E5-9)
Nhiệt độ nước làm mát 60ºC đến 120ºC
0.2-1.0
Cảm biến vị trí trục khuỷu
TDC+(E4-5) - TDC-(E4-18)
Hoạt động
Dạng xung
Cảm biến tốc độ xe
SPD(E6-9) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON, khi xe chạy
Dang xung
Tín hiệu tốc độ động cơ
NE+(E4-4) - NE- (E4-17)
Hoạt động
Dạng xung
Tín hiệu khóa điện
IG SW(E6-14) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9- 14
Van điều khiển lưu lượng
SPV(E4-11) – E01(E4-13)
Khóa điện bật ON
9 – 14
Không tải
Dạng xung
Điện trở điều chỉnh
VRP(E5-6) – E2 (E5-9)
Khóa điện bật ON
0.2 – 4.5
VRT(E5-7) – E2(E5-9)
Khóa điện bật ON
0.2 -4.5
VSV No.2
S/TH2(E4-9) - E01(E4-13)
VSV OFF
(Hoạt động )
9 - 14
VSV ON
(Khóa điện OFF )
0 -3
VSV No.1
S/TH1(E4-10) - E01(E4-13)
VSV OFF
(Hoạt động )
9 - 14
VSV ON
(Khóa điện OFF )
0 -3
Rơ le Sấy
S-REL(E6-2) – E01(E4-13)
Khóa điện ON
9 hoặc lớn hơn
Hoạt động
0.5 hoặc nhỏ hơn
Đèn báo sấy
G-IND(E6-7) – E01(E4-13)
Khóa điện bật ON
3 hoặc nhỏ hơn
Hoạt động
10 – 14
Đèn báo lỗi động cơ
W(E6-5) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
3 hoặc nhỏ hơn
Sau khi khởi động
9- 14
Nhiệt độ nhiên liệu
THF(E5-5) – E2(E5-9)
Khóa điện bật ON (Động cơ lạnh )
0.5 – 3.4
Chẩn đoán
TE1(E5-15) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9-14
Rơ le SPV
SVR(E6-13) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9-14
. Sô ñoà heä thoáng maïch ñieàu khieån ECU
TOYOTA 3C - TE A/T 89661-28310
6. Chẩn đoán động cơ và bảng mã lỗi:
a. Phương pháp chẩn đoán bằng đèn kiểm tra
1. Đèn kiểm tra được thiết lập khi khóa điện ở vị trí ON và động cơ không chạy.
2. Khi động cơ đã khởi động,đèn kiểm tra sẽ tắt. Nếu đèn vẫn sáng, có nghĩa hệ thống chẩn đoán đã phát hiện ra một hoạt động sai chức năng hoặc một hư hỏng trong hệ thống.
>>> Ra mã chẩn đoán
1. Để đạt được việc đưa ra mã chẩn đoán cần điều kiện chẩn đoán sau:
-Điện áp ắc quy là 1l V hoặc cao hơn.
-Bướm ga đóng hoàn toàn (cảm biến vị trí bướm ga đóng ở cực IDL).
-Số tự động bật công tắc vị trí số không
-Các công tắc phụ khác ở vị trí OFF.
-Động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động bình thường.
2. Bật công tắc đánh lửa ở vị trí ON. Không khởi động động cơ.
3. Sử dụng dây điện , nối cực T với cực E1 của check connector.
4. Đọc mã chẩn đoán bằng số lần nhấp nháy của đèn kiểm tra
a. Hệ thống hoạt động bình thường:
Đèn nháy sáng liên tục mỗi lần 0,5 giây và cách nhau 4,5 giây
b. Báo mã lỗi
Hình dưới mô tả việc báo lỗi 2 và lỗi 3. Lỗi 2 đựơc báo trước và cách lỗi 3 2,5 giây. Số lỗi bằng số lần nháy sáng của đèn.Khi báo hết các lỗi sẽ có 4,5 giây chờ để hệ thống báo lại.
Sau khi nhận được mã lỗi, so sánh với bảng mã lỗi trong tài liệu đi kèm với loại xe và động cơ để chẩn đoán được nguyên nhân và vùng hư hỏng.
Bảng mã lỗi chẩn đoán động cơ
Chú ý:
- Nếu tìm thấy hư hỏng trong khi kiểm tra mã chẩn đoán hư hỏng, tham khảo mạch điện trong các trang tiếp theo.
- Các giá trị đọc được của bạn sẽ khác với các tham số trong bảng này, phụ thuộc vào dụng cụ được sử dụng.
Mã lỗi
Chẩn đoán
Vùng hư hỏng
Đèn kiểm tra động cơ (Chế độ thường/ Chế độ thử)
12
- Không có tín hiệu G đến hộp ECU.
- Hở mạch trong mạch G
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến vị trí trục khuỷu.
- Cảm biến vị trí trục khuỷu.
- ECU động cơ
ON/ON
13
- Không có tín hiệu NE đến hộp ECU.
- Hở mạch trong mạch NE
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến tốc độ động cơ
- Cảm biến tốc độ động cơ
- ECU động cơ
ON/ON
14
- Hư hỏng hệ thống điều khiển thời điểm phun (TCV)
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch điều khiển van thời điểm.
- Lọc nhiên liệu
- Nhiên liệu (có không khí…)
- Bơm nhiên liệu.(áp suất nhiên liệu…)
- ECU động cơ.
ON/NA
22
- Hư hỏng mạch cảm biến nhiệt độ nước
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ nước.
- Cảm biến nhiệt độ nước.
- ECU động cơ.
ON/ON
24
- Hư hỏng mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp.
- Cảm biến nhiệt khí nạp.
- ECU động cơ.
OFF/ON
32
- Hư hỏng hệ thống tự hiệu chỉnh bơm nhiên liệu
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch điện trở hiệu chỉnh của bơm nhiên liệu.
- Trở hiệ chỉnh bơm nhiên liệu.
- ECU động cơ.
OFF/ON
35
- Hư hỏng mạch cảm biến áp suất turbô
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến áp suất turbô.
- Cảm biến áp suất turbô.
- Đường áp suất bị tắc.
- ECU động cơ.
ON/ON
39
- Hư hỏng mạch cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.
- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.
- ECU động cơ.
ON/ON
41
- Hư hỏng mạch cảm biến vị trí bướm ga.
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến vị trí bướm ga.
- Cảm biến vị trí bướm ga.
- ECU động cơ.
ON/ON
42
- Hư hỏng mạch tín hiệu cảm biến tốc xe
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch tín hiệu cảm biến tốc độ
xe
- Cảm biến tốc độ xe.
- Đồng hồ
- ECU động cơ.
OFF/OFF
43
- Hư hỏng mạch tín hiệu khởi động
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch tín hiệu khởi động
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch khóa điện hoặc rơle khởi động.
- ECU động cơ.
OFF/OFF
Chú ý:
- ON trong cột chế độ chẩn đoán chỉ ra rằng đèn “CHECK ENGINE” bật sang khi phát hiện có mã lỗi.
- OFF chỉ ra rằng đèn “CHECK ENGINE” không bật sáng trong quá trình chẩn đoán hư hỏng thậm chí phát hiện thấy hư hỏng.
- N.A. Chỉ ra rằng hạng mục này không bao gồm trong chẩn đoán hư hỏng.
- Dấu “ O” chỉ ra rằng mã chẩn đoán được ghi vào trong bộ nhớ của ECU khi lỗi được phát hiện.
- Dấu “X” chỉ ra rằng mã lỗi không được ghi lại trong bộ nhớ ECU thậm chí nếu có phát hiện thấy hư hỏng. Theo đó, việc phát mã chẩn đoán trong chế độ thường và thử được thực hiện với khóa điện bật ON.
CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ COMMONRAIL
I. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ COMMOMRAI:
1.Khái quát: Bơm cấp hút nhiên liệu ra khỏi bình. SCV (van điều khiển hút) sẽ điều khiển lượng nhiên liệu đến bơm nhiên liệu và dẫn nhiên liệu đến các piston. Các piston nén nhiên liệu chảy qua van phân phối đến ống phân phối. Nhiên liệu trong ống phân phối sau đó sẽ được đưa đến các vòi phun để phun vào các xy-lanh. Lượng nhiên liệu thừa từ bơm cao áp, ống phân phối, vòi phun và các ống hồi quay trở lại bình nhiên liệu
Gồm có 3 bộ phận chính:
Hình 3-1: Các chi tiết
Hình 4- 2: sơ đồ hệ thống nhiên liệu commonrail
1. Bơm cao áp
10.Vòi phun
2. Pittông
11.ECU động cơ
3.Bơm nạp
12.EDU
4.Van phân phối
13.Các loại cảm biến
5.SCV (van điều khiển hút)
14.Phin lọc nhiên liệu
6.Ống phân phối
15.Bình nhiên liệu
7.Cảm biến áp suất ống phân phối
(đỏ) Dòng phun nhiên liệu
8.Van xả áp
(xanh) Dòng nhiên liệu hồi
9.Bộ giới hạn áp suất
2. Các cụm chi tiết :
1. Bơm cao áp
2. SCV (bơm điều khiển hút)
3. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
4. Ống phân phối
5. Cảm biến áp suất ống phân phối
6. Van xả áp
7. Bộ giới hạn áp suất
8. Vòi phun
9. ECU động cơ
10. EDU
11. E-VRV
12. EGR tắt VSV
13. Cảm biến NE
14. Cảm biến G
15. Cảm biến chân ga
16. Cảm biến nhiệt độ khí nạp
17. Cảm biến lưu lượng khí nạp
18. Cảm biến nhiệt độ nước
19. Cảm biến áp suất khí nạp
20. Tín hiệu công tắc IG
21. Tín hiệu máy khởi động
22. Tín hiệu làm nóng động cơ
23. Tín hiệu tốc độ xe
Hình 3- 2: Cụm chi tiết động cơ commomrail
3. Bơm cao áp commomrail:
Bơm cao áp chủ yếu gồm 1 bơm (cam không đồng trục, cam vòng, và 2, 3 hoặc 4 pittông), SCV (van điều khiển hút), cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, và 1 bơm cấp liệu
Hai pittông của bơm được đặt đối diện nhau phía bên ngoài cam vòng.
1. Van hút
2. Pittông
3. Cam không đồng trục
4. SCV (van điều khiển hút)
5. Van phân phối
6. Bơm nạp
7. Cảm biến nhiệt độ NL
Hình 4-3: Bơm cao áp
+ Chức năng của các cụm chi tiết của bơm cao áp:
Cụm chi tiết
Chức năng
Bơm cấp liệu
Hút nhiên liệu từ bình NL đưa vào pittông
Van điều khiển
Điều khiển áp suất NL trong bơm cao áp
SCV (van điều khiển hút)
Điều khiển lượng NL đưa vào pittông
Bộ phận bơm
Cam không đồng trục
Quay cam vòng
Cam vòng
Quay pittông
pittong
Luân phiên hút và nén NL
Van hút
Ngăn không để nhiên liệu đã bị nén chảy ngược về SCV
Van phân phối
Đẩy NL mà pittông bơm lên vào ống phân phối
Cảm biến nhiệt độ NL
Kiểm tra nhiệt độ NL
a. Bơm tiếp vận
Bơm cấp liệu sẽ hút nhiên liều từ bình nhiên liệu đến hai pittông thông qua phin lọc và SCV (van điều khiển hút). Trục điều khiển quay rô to trong và ngoài của bơm nạp. Khi rô to quay làm thay đổi thể tích buồng bơm, sẽ hút nhiên liệu vào bộ phận hút và bơm nhiên liệu ra khỏi bộ phận xả.
1. Rô to ngoài
2. Rô to trong
3. Buồng hút
4. Buồng xả
Hình 4-4: Bơm tiếp vận.
b. Van điều áp :
+ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Van điều khiển giữ cho áp suất nạp nhiên liệu (áp suất xả) thấp hơn một mức nhất định. Nếu tốc độ bơm tăng và áp suất bơm tăng cao hơn mức van điều khiển cho phép, van sẽ sử dụng lực lò xo để mở và đưa nhiên liệu về phía hút.
1. Chổi
2. Pittông
3. Lò xo
4. Nút chặn
5. Bơm nạp
6. SCV
7. Vỏ bơm
Hình 4-5: Van điều áp
c. Van điều khiển hút (SCV):
+ Nguyên lý hoạt động
-Nếu dòng đến SCV trong 1 thời gian dài. Vì cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây tăng, van kim sẽ mở ra ngoài, SCV mở rộng hơn. Do đó, lượng nhiên liệu hút tăng.
-Nếu dòng đến SCV trong 1 thời gian ngắn. Cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ hút van kim vào, SCV mở hẹp đi. Do đó, lượng nhiên liệu hút giảm.
Chú ý
Mối tương quan giữa độ mở của SCV và lượng nhiên liệu hút vào có thể ngược với mô tả trên đây, điều này tuỳ thuộc vào loại xe.
1. Bơm cấp liệu
2. Van điều khiển
3. SCV
A. Khi SCV mở ít
B. Khi SCV mở nhiều
Hình 4-6: Van điều khiển hút SCV
d. Cấu tạo bộ phận bơm cao áp
Cam không đồng trục được gắn vào trục quay và vòng cam, cụm piston và van hút được gắn tì lên vòng cam. Khi trục quay, bánh cam sẽ quay không đồng trục, vòng cam sẽ di chuyển lên và xuống làm cho pittông di chuyển lên và xuống
1. Cam không đồng trục
2. Cam vòng
3. Pittông
4. Trục quay
Hình 4-6: Cấu tạo bộ phận bơm cao áp.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van phân phối.
Van phân phối của bơm HP3 được hợp nhất thành một cụm. Do đó, nó bao gồm 1 van bi, lò xo, giá đỡ . Khi áp suất ở pittông vượt quá áp suất trong ống phân phối, van bi sẽ mở để xả nhiên liệu ra.
1. Thân van 2. Van bi 3. Lò xo 4. Giá đỡ 5. Pittông
Hình 4-7: Các bộ phận bơm cao áp
e. Cảm biến nhiệt độ dầu.
Cảm biến nhiệt độ có những đặc điểm của một nhiệt kế, điện trở thay đổi theo nhiệt độ để kiểm tra nhiệt độ của nhiên liệu. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được đặt trên bơm cao áp.
Hình 4- 8: Cảm biến nhiệt độ dầu
Hình 4- 9: mạch điện cảm biến nhiệt độ dầu
f. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp loại 2 piston
Khi cam không đồng trục quay, cam vòng cũng quay không đồng trục. Cam vòng quay đồng thời đẩy 1 pittông lên và 1 pittông xuống. Khi pittông đi lên (hoặc xuống), bơm cao áp sẽ hút nhiên liệu ra, và bơm nhiên liệu đến ống phân phối.
1. SCV (van điều khiển hút)
2. Van kiểm tra
3. Cam không đồng trục
4. Cam vòng
Hình 4-10. Hoạt động bơm cao áp loại 2 piston.
4.Ống phân phối commorail:
Ống phân phối chứa nhiên liệu được nén (từ 0 đến 180 MPa) từ bơm cao áp và đưa đến các vòi phun của xylanh. Cảm biến áp suất ống phân phối (cảm biến Pc), bộ giới hạn áp suất và một van xả áp suất được gắn trên ống phân phối.
1. Ống phân phối
2. Van xả áp suất
3. Cảm biến áp suất ống PP
4. Bộ giới hạn áp suất
Hình 4-11: Ống phân phối commom rail.
+ Chức năng các cụm chi tiết
Cụm chi tiết
Chức năng
Ống phân phối
chứa NL được nén (từ 0 đến 180 MPa) từ bơm cấp và đưa đến các vòi phun của xylanh
Bộ giới hạn áp suất
Mở một van để xả áp suất nếu áp suất trong ống cao bất thường
Cảm biến áp suất ống (cảm biến Pc)
Kiểm tra áp suất NL trong ống
Van xả áp suất
Điều khiển áp suất NL trong ống
a.Van xả áp: Van xả điều chỉnh áp suất trong ống phân phối. Nếu áp suất trong ống cao hơn áp suất phun, ECU động cơ sẽ truyền tín hiệu để van xả đẩy nhiên liệu trở lại bình cho áp suất nhiên liệu phù hợp với áp suất phun.
: (đỏ) từ ống
: (xanh)đến ống
1. Van xả áp suất
2. Ống PP
A. Vận hành khi áp suất NL cao hơn áp suất phun
B. Vận hành khi áp suất NL bằng áp suất phun
Hình 3- 12: Van xả áp
b.Bộ giới hạn áp suất:
Nếu áp suất trong ống phân phối cao bất thường, bộ giới hạn áp suất sẽ mở một van để xả áp suất. Van mở khi áp suất trong ống đạt xấp xỉ 180 MPa và đóng khi áp suất trở lại mức xấp xỉ 30 MPa. Nhiên liệu chảy qua bộ giới hạn áp suất sẽ quay trở lại bình nhiên liệu.
1. Bộ giới hạn áp suất
2. Đến bình nhiên liệu
Hình 4-13: Bộ giới hạn áp suất
c.Cảm biến suất ống phân phối
Vị trí cảm ứng Pc trong sơ đồ điện
- Cảm biến áp suất ống phân phối (cảm biến Pc) kiểm tra áp suất nhiên liệu trong ống phân phối và truyền tín hiệu đến ECU động cơ. Đây là một loại cảm biến sử dụng chip silicon, điện trở của cảm biến sẽ thay đổi khi có áp suất tác dụng lên nó thay đổi.
Điện thế ra và áp suất của ống PP
Hình 4- 14. Cảm áp suất ống phân phối commomrail.
4. Vòi phun.
a.Khái quát
- Tuỳ theo tín hiệu từ ECU động cơ, vòi phun phun nhiên liệu được nén trong ống phân phối vào buồng đốt của động cơ với thời điểm phun và lượng nhiên liệu phun ra (thời gian mở kim phun) hợp lí nhất tùy theo chế độ làm việc của động cơ.
1. Vòi phun X2
2. Vòi phun G2
Hình 4-15. Các loại vòi phun
b. Đặc điểm và cấu tạo vòi phun X2.
+ Đặc điểm
Đây là một vòi phun gọn, tiết kiệm năng lượng, điều khiển từ với ống phun 2 chiều (TWV).
Một đinh ốc rỗng có lá chắn gió được gắn trong chỗ nối ống nhiên liệu rò rỉ để phun nhiên liệu chính xác hơn (một số loại xe không có chi tiết này).
Xăng được nén
(từ ống phân phối)
1. Buồng điều khiển
2. Van từ
3. Đinh ốc rỗng có lá chắn gió
4. Vòng chữ O
5. Pittông điều khiển
6. Lò xo nén
7. Kim áp suất
8. Kim phun
9. Bệ
10. Nhiên liệu được nén
11. Đường rò nhiên liệu
Hình 4- 16. Vòi phun X2
+ Các loại vòi phun X2
1. Đinh ốc rỗng có lá chắn gió
Đinh ốc rỗng có lá chắn gió sẽ đảm bảo lượng NL phun chính xác hơn bằng cách giảm các xung áp suất phía sau (các dao động áp suất). Hơn nữa nó còn giảm thiểu sự phụ thuộc của NL trong ống rò NL vào áp suất từ phía sau (áp suất tác dụng lên ống rò xăng sẽ làm thay đổi lượng NL dù lệnh phun không đổi).
1. Đinh ốc rỗng có lá chắn gió
2. Vòng chữ O
3. Lá chắn gió
2. Ống phun có điện trở hiệu chỉnh
Giắc nối với điện trở hiệu chính gồm một điện trở hiệu chính (với 1 giắc nối 4 pin) để giảm thiểu lượng xăng phun sai lệch giữa các xylanh.
4. Điện trở hiệu chính
5. Cuộn dây từ
Hình 4-16. Các loài vòi phun commom rail.
+ Nguyên lí hoạt động
Van từ hai chiều (TWV) đóng và mở đầu ra để điều chỉnh áp suất trong buồng điều khiển cũng như tắt bật chu trình phun.
- Khi không phun
Khi không có dòng điện chạy đến cuộn dây từ, lực lò xo lớn hơn áp suất trong buồng điều khiển, do đó van từ bị đẩy xuống và đóng đầu ra. Vì thế, áp suất tác dụng lên pittông điều khiển sẽ nén lò xo miệng lại, lò xo sẽ đóng kim miệng và ngừng phun.
- Khi đang phun
Khi có dòng chạy đến cuộn dây từ, lực từ sẽ kéo van lên trên, do đó mở đầu ra và cho NL chạy đến buồng điều khiển rồi ra ngoài. Khi NL chảy ra, áp suất trong buồng điều khiển giảm và kéo pittông điều khiển lên, van kim cũng đi lên và bắt đầu phun.
NL đi qua đầu ra sẽ chảy bên dưới ống rò xăng và pittông điều khiển, nâng pittông lên và tăng cường phản ứng mở và đóng của miệng. Khi dòng điện tiếp tục tác dụng lên cuộn dây từ, kim miệng được đẩy lên cao nhất, do đó tốc độ phun cũng đạt mức cao nhất. Khi ngắt dòng điện đến cuộn dây, van từ đi xuống, làm kim miệng đóng đột ngột và ngừng phun.
Phun (lực hấp dẫn > lực lò xo)
Không phun (lực lò xo > áp suất nước)
A. : từ rail
B. : đến ống rò xăng
1. Cuộn dây từ
2. Van từ
3. Đầu vào
4. Đầu ra
5. Buồng điều khiển
6. Pittông điều khiển
7. Lò xò van kim
8. Van kim
c. Đặc điểm và cấu tạo vòi phun G2
+ Đặc điểm
Đây là một ống phun gọn, tiết kiệm năng lượng, điều khiển từ với ống phun 2 chiều (TWV).
Để có trở kháng áp suất cao (180MPa), áp suất, áp điện và độ chống mòn do áp suất của các chi tiết trượt đã được nâng cao.
Để điều khiển lượng phun chính xác hơn và để phun nhiều ống, chế độ vận hành tốc độ cao cũng được cải tiến.
+ Tham chiếu
So sánh chế độ vận hành tốc độ cao (những lần phun thử nghiệm)
ống phun X2: 0.7 ms
ống phun G2: 0.4 ms
:Nhiên liệu được nén (từ ống)
:Đến bình nhiên liệu
1. Rắc nối
2. Van từ
3. Pittông điều khiển
4. Lò xo miệng
5. Kim áp suất
6. Kim phun
7. Bệ
8. Đường rò xăng
Hình 4-17. Vòi phun G2
+ Nguyên lý hoạt động
- Khi không phun
Khi không có dòng chạy đến cuộn dây từ, lực lò xo lớn hơn áp suất trong buồng điều khiển, đẩy cuộn dây từ xuống dưới và đóng đầu ra. Do đó, áp suất tác dụng lên pittông điều khiển nén lò xo miệng, lò xo sẽ đóng kim miệng và ngừng phun.
- Khi đang phun
Khi có dòng điện chạy đến cuộn dây từ, lực hấp dẫn của cuộn dây kéo van lên, van sẽ mở đầu ra và cho NL chảy đến buồng điều khiển rồi ra ngoài. Khi NL chảy ra, áp suất trong buồng điều khiển giảm, kéo pittông và kim miệng lên, quá trình phun bắt đầu.
Nhiên liệu chạy qua đầu ra rồi chảy bên dưới ống rò nhiên liệu và pittông điều khiển, nâng pittông lên và tăng cường phản ứng đóng mở của miệng.
: từ ống phân phối
1. Cuộn dây từ
2. TWV
3. Đầu ra
4. Đầu vào
5. Pittông điều khiển
6. Miệng
Khi dòng điện tiếp tục tác dụng lên cuộn dây từ, kim miệng lên cao nhất làm cho tốc độ phun cũng đạt mức cao nhất. Khi ngắt dòng điện đến cuộn dây từ, van từ đi xuống làm kim miệng đóng đột ngột và ngừng phun.
Không phun - Phun Ngừng phun
+ Mã hiệu chỉnh kim phun:
Mỗi kim phun khi chế tạo sẽ có sai số về kích thước lổ tia, điện trở cuộn dây …. Các sai số này sẽ ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu phun ra. Vì vậy, các sai số của kim phun sẽ được mã hóa thành một dãy số gồm 30 chữ số. Khi lắp đặt kim phun vào hệ thống cần phải nạp mã số hiệu chỉnh vào bộ nhớ ECM bằng thiết bị chẩn đoán của Toyota (IT-II) , ECM dùng mã số này để chọn chế độ điều khiển hợp lý cho kim phun đó nhằm đảm bảo lượng phun luôn luôn tối ưu.
CHƯƠNG V: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ COMMOMRAIL
ECU động cơ điều khiển hệ thống phun nhiên liệu và toàn bộ động cơ. ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến bao gồm cảm biến gia tốc và cảm biến vị trí phớt trục để điều khiển hoạt động của động cơ. Sau đó ECU sẽ tính toán môt lượng nhiên liệu phù hợp với điều kiện vận hành của động cơ, chuyển thông tin này đến các chi tiết khởi động như ống phun, và điều khiển các chi tiết này để động cơ luôn vận hành tốt nhất.
1. Các cảm biến và công tắc
2. Các chi tiết khởi động
I.KHÁI QUÁT ĐIỀU KHIỄN ĐIỆN TỬ COMMOMRAIL.
1. ECU ( BỘ CHẤP HÀNH)
Hình 5-1: Tổng quát về điều điện tử.
a.Mạch nguồn ECU:
- Khi khóa điện bật đến vị trí ON, điện áp từ (+) accuy à qua khóa điện à qua cầu chì IGN à đến chân IGW của ECU. Khi đó, ECU cấp điện áp (+) ra chân MREL à đến cuộn dây relay MAIN à tiếp điểm relay MAIN đóng à điện áp (+) sẽ được cấp đến chân B+ của ECU qua tiếp điểm relay
2.Khái quát về EDU (bộ điều khiển điện tử)
a. Khái quát.
- EDU giúp khởi động tốc độ cao các vòi phun. EDU là một thiết bị dùng điện thế cao (bộ đổi DC/DC) để khởi động các van từ với tốc độ cao.
- IJt #1 đến 4 :đầu vào cho các tín hiệu khởi động vòi phun từ ECU động cơ
- IJf :đầu ra cho các tín hiệu kiểm tra khởi động vòi phun (đến ECU động cơ)
- COM :đầu ra để tạo ra dòng không đổi đến các vòi phun
- IJ #1 đến 4 :đầu ra để khởi động các vòi phun
1. Mạch cao thế
2. Mạch điều khiển
Hình 5-2: Khái quát EDC
b.Nguyên lí vận hành
Thiết bị phát điện áp cao sẽ chuyển điện áp ác quy thành điện áp cao. Dựa vào tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ truyền tín hiệu đến đầu nối B thông qua E của ECU.
Khi nhận được những tín hiệu này, EDU truyền các tín hiệu đến các ống phun từ đầu nối H thông qua K. Khi đó, đầu nối F sẽ truyền tín hiệu xác định phun lJf đến ECU.
1. Mạch cao áp
2. Mạch điều khiển
Hình 5-3: Sơ đồ nguyên lý.
c. Mạch nguồn EDU.
EDU có cấu tạo gồm 2 phần: (1) là mạch khuyếch đại điện áp, có công dụng nâng điện áp từ 12V lên khoảng 85V khi dẫn động kim phun; (2) là mạch điều khiển dẫn động kim phun khi nhận được các tín hiệu IJT#... từ ECM, và gửi tín hiệu xác nhận IJF ngược về ECU làm thông tin phản hồi việc điều khiển kim phun.
Khi bật khóa điện ON, ECM tiếp mass chân IRELà đóng tiếp điểm rơ le EDUà điện áp accuy sẽ cấp đến chân Ắc Quy của EDU.
3.Cảm biến vị trí chân ga.
Cảm biến vị trí chân ga thăm dò vị trí của bàn đạp chân ga. Nó gồm một công tắc loại tiếp xúc với 1 cần gạt hoạt động căn cứ vào bàn đạp chân ga. Góc này làm cho điện áp (VPA1, VPA2) ở đầu ra thay đổi. Để ngăn ngừa những trục trặc như mạch ngắt, cảm biến bao gồm 2 hệ thống điện áp đầu ra. (Điện áp đầu ra bao gồm cả điện áp 0.8V ban đầu.)
A. Đóng hoàn toàn
B. Mở hoàn toàn
C. Điện áp đầu ra
D. Vị trí bàn đạp chân ga
1. Cảm biến vị trí chân ga
Hình 5- 4. Cảm biến bàn đạp ga
-Khi bật khóa điện đến vị trí ON, ECM sẽ cấp điện áp nguồn VCC (5
V) cho cảm biến vị trí bàn đạp ga thông qua các cặp chân VCPA-EPA và VCPA2-EPA2. Khi bàn đạp ga được đạp, sẽ có điện áp ra từ các chân VPA và VPA2 từ cảm biến. Điện áp ra của 2 chân VPA và VPA2 tăng dần từ 0~5V khi bàn đạp ga từ vị trí không đạp đến vị trí đạp tối đa.
-Trong đó tín hiệu ra VPA dùng làm tín hiệu chính để điều khiển động cơ, tín hiệu VPA2 là tín hiệu dự phòng dùng phát hiện hư hỏng cảm biến. Nhờ sự thay đổi điện áp ra của 2 chân tín hiệu từ cảm biến mà ECM biết được chính xác mức độ đạp ga của tài xế.
KÝ HIỆU CHÂN
CHỨC NĂNG
TRẠNG THÁI KIỂM TRA
GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN
VCPA-EPA
Nguồn cảm biến
Khóa điện OFFàON
0Và5V
VCPA2-EPA2
Nguồn cảm biến
Khóa điện OFFàON
0Và5V
VPA-EPA
Tín hiệu ra cảm biến
Khóa điện ON, đạp ga từ từàđạp tối đa
0.6V tăng dần đến 4.2V
VPA2-EPA2
Tín hiệu ra cảm biến
Khóa điện ON, đạp ga từ từàđạp tối đa
1.4V tăng dần đến 5.0V
4. Tín hiệu vị trí bướm ga (van cắt cửa nạp)VTA (VLU):
- Cảm biến này lắp trên cổ họng gió nạp của động cơ, nó dùng phát hiện góc mở của bướm ga (cánh van cắt cửa nạp) và gửi tín hiệu về ECM bằng tín hiệu điện áp. Cảm biến này sử dụng loại cảm biến Hall.
-Khi khóa điện ở vị trí ON, ECM cấp nguồn Vcc 5V cho cảm biến vào cặp chân VC – E2, chân tín hiệu ra VAF của cảm biến được nối vào chân VLU của ECM, khi cánh bướm ga (cắt cửa nạp) mở dần từ vị trí đóng hoàn toàn thì điện áp ra chân VAF cũng tăng dần từ 0V~5V. Nhờ sự thay đổi điện áp của tín hiệu ra đó mà ECM biết được góc mở thực tế của cánh bướm ga (van cắt cửa nạp).
KÝ HIỆU CHÂN
CHỨC NĂNG
ĐIỀU KIỆN KIỂM TRA
GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN
VC-E2
Nguồn cảm biến
Khóa điện OFFà ON
0Và5V
VAF-E2
Tín hiệu ra cảm biến
Khóa điện ON, bướm ga mở tăng dần đến vị trí tối đa
0.3à4.2V
5.Tín hiệu điều khiển môtơ bước ga
Mô tơ bướm ga
Cảm biến góc mở bươm ga
Mô tơ bướm ga có công dụng:
-Hoạt động phối hợp với van chân không E-VRV của EGR để điều khiển tối ưu hoạt động của hệ thống EGR.
-Điều khiển đóng hoàn toàn bướm ga để giảm rung giật động cơ khi tắt động cơ.
-Mở hoàn toàn khi khởi động nhằm giảm khói đen sau khi khởi động.
Mô tơ bướm ga sử dụng loại mô tơ cuộn dây quay được điều khiển bằng xung thay đổi hệ số tác dụng. Khi tăng hay giảm hệ số tác dụng sẽ làm tăng hay giảm góc mở bướm ga. ECM cấp xung vào chân DUTY của mô tơ để điều khiển góc mở bướm ga.
6.Cảm biến trục cam G.(TDC)
- Cảm biến vị trí trục cam sử dụng loại cuộn dây điện từ, được lắp phía đầu động cơ, gần bơm cao áp, roto cảm biến có 5 răng. Cảm biến này phát hiện vị trí TDC của xylanh để gửi tín hiệu về ECM, cứ 2 vòng quay trục khuỷu động cơ sẽ có 5 xung tín hiệu xoay chiều phát ra và gửi về ECM.
720oCA
7. Tín hiệu vị trí trục khuỷu ( Ne):
Cảm biến vị trí trục khuỷu cũng sử dụng loại cuộn dây điện từ, được lắp phía đầu động cơ dùng để phát hiện góc quay trục khuỷu và số vòng quay động cơ. Roto cảm biến là loại 34 răng đủ và 2 răng khuyết. Khi 2 răng khuyết khi đi ngang qua cảm biến thì piston máy số 1 ở TDC
8.Cảm biến lưu lượng khí nạp:
Một cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy được sử dụng trong diesel kiểu ống phân phối để phát hiện lượng không khí nạp vào
.
Hình 5-6. Cảm biến lưu lượng khí nạp
Hoạt động của cảm biến:
Hình 5-7.Cấu tạo bộ đo gió
- Dòng diện chạy qua dây sấy bằng Platin làm nó nóng lên.
- Không khí đi vào làm nguội dây sấy.
- Bằng cách điều chỉnh dòng điện sao cho nhiệt độ dây sấy luôn ổn định. này tỷ lệ thuận với lượng khí đi vào.
- Dòng điện được biến đổi thành tín hiệu điện áp VG gừi về ECU.
1. Cảm biến nhiệt độ không khí
2. Dây nóng
trường nói trên.
9. Tín hiệu áp suất tua bin tăng áp (PIM):
- Cảm biến này dùng để phát hiện áp suất tăng áp của tua bin tăng áp và gửi tín hiệu này về ECM để ECM điều khiển áp suất tăng áp. Cảm biến này sử dụng cùng loại với cảm biến đo chân không đường ống nạp (MAP sensor) trong hệ thống điều khiển phun xăng.
-Khi bật khóa điện ON, ECM cấp nguồn đến cảm biến qua chân VC-E2, khi áp suất đường ống nạp thay đổi, lực tác dụng lên chip silicon trong cảm biến thay đổià tín hiệu ra PIM sẽ thay đổi theo sự thay đổi áp suất đường ống nạp.
Hình 5-8: Cảm biến áp suất tăng áp
CẤP CHÂN KHÔNG
ĐIỆN ÁP SỤT XUỐNG
13.3 kPa (100 mmHg, 3.94 in.Hg)
0.1 đến 0.4 V
26.6 kPa (199 mmHg, 7.85 in.Hg)
0.2 đến 0.6 V
40 kPa (300 mmHg, 11.81 in.Hg)
0.4 đến 0.8 V
CẤP ÁP SUẤT
ĐIỆN ÁP TĂNG LÊN
19.6 kPa (0.20 kgf/cm2, 2.84 psi)
0.1 đến 0.4 V
39.2 kPa (0.40 kgf/cm2, 5.69 psi)
0.4 đến 0.7 V
58.8 kPa (0.60 kgf/cm2, 8.53 psi)
0.7 đến 1.0 V
78.5 kPa (0.80 kgf/cm2, 11.4 psi)
1.0 đến 1.3 V
98.0 kPa (1.00 kgf/cm2, 14.2 psi)
1.3 đến 1.6 V
10. Tín hiệu vị trí van EGR (EGLS):
Hình 5-9. Cảm biến vị trí van EGR
Cảm biến này dùng để phát hiện mức độ mở của van tuần hoàn khí xả (EGR) để báo về ECM trạng thái hoạt động của van EGR. Cảm biến này sử dụng loại biến trở con trượt.
Hình 5- 9: Sơ đồ mạch và tín hiệu ra cảm biến EGR
Khi động cơ hoạt động, ECM cấp nguồn cho cảm biến tới chân VC-E2, khi EGR hoạt động, tùy theo độ nâng của van EGR à điện áp ra chân EGLS thay đổi và ECM nhận giá trị điện áp đó làm tín hiệu theo dõi độ mở của van EGR.
ĐIỆN TRỞ CHÂN EGLS-E2
GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN
Van mở hoàn toàn
3.9 kΩ ở 20°C (68°F)
Van đóng hoàn toàn
1.0 kΩ ở 20°C (68°F)
Tăng độ mở van từ từ
[1.0 – 3.9] kΩ ở 20oC (68oF)
Bảng 5-10: Thông số hoạt động cảm biến EGR
11.Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát THW(ECT):
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ sử dụng loại nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm, khi nhiệt độ nước làm mát tăng, giá trị điện trở cảm biến giảm và ngược lại, ECM dùng tín hiệu này để phát hiện tình trạng nhiệt độ động cơ.
Khi khóa điện bật ON, ECM cấp điện áp 5V đến chân THW của cảm biến, khi nhiệt độ nước thay đổi, điện trở cảm biến thay đổi, điện áp rơi trên 2 đầu điện trở cảm biến thay đổi như sau: khi nhiệt độ tăngàđiện trở cảm biến giảmà điện áp tại chân THW giảm và ngược lại. ECM xác định được nhiệt độ động cơ thông qua giá trị điện áp rơi này.
12. Tín hiệu nhiệt độ khí nạp THA:
-Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng loại nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm, khi nhiệt độ khí nạp, giá trị điện trở cảm biến giảm và ngược lại, ECM dùng tín hiệu này để phát hiện nhiệt độ khí nạp vào động cơ.
-Khi khóa điện bật ON, ECM cấp điện áp 5V đến chân THA của cảm biến, khi nhiệt độ khí nạp tăngà điện áp rơi trên hai đầu điện trở cảm biến giảm và ngược lại. ECM nhận biết nhiệt độ khí nạp thông qua giá trị điện áp này.
13. Tín hiệu máy khởi động STA:
Tín hiệu này được lấy từ cầu chì ST đưa vào chân STA của ECM, ECM dùng tín hiệu này để nhận biết khi nào động cơ đang quay khởi động.
Hình 4-11: Sơ đồ mạch tín hiệu STA
II.MẠCH ĐIỆN PHUN DẦU ĐIỆN TỬ CỦA 1 SỐ ĐỘNG CƠ
I.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ PHUN DẦU 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 tính 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 phát minh 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 Bosch mới phát triểnbơm cao áp ( bơm phun Bosch 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 chế tạo động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và điều khiển 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 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). 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. Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail 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 ống chứa ( Rail) hay còn gọi là “ắc quy 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.
- Tiết kiệm nhiên liệu.
- Giảm mức ô nhiễm môi trường.
II. Phân loại.
1. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm cao áp
a. Bơm PE Điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ
b. Bơm VE Điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ
c. Bơm VE Điện tử điều khiển bằng van xả áp:
+ Bơm VE 1 Piston hướng trục
+ Bơm VE nhiều Piston hướng kính
2. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử Bơm vòi phun kết hợp:
+ Loại EUI
+ Loại HEUI
3. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối – Common Rail System (CRS)
+ Loại 2 Piston
+ Loại 3 Piston
+ Loại 4 Piston
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ BƠM CAO ÁP VÒI PHUN KẾT HỢP
I. Hệ thống nhiên liệu kim liên hợp UI (Unit injection system)
Hình 2-1: Cấu tạo động cơ Diesel sử dụng hệ thống nhiên liệu UI
2. Sơ đồ hệ thống UI:
Hình 2-2: Hệ thống bơm nhiên liệu UI
1. Bơm tiếp vận; 2. ECU; 3. Kim bơm liên hợp UI
4. Thùng nhiên liệu; 5. Bộ tản nhiệt ECU; 6. Van điều áp
7. Các cảm biến; 8. Đường dầu hồi
Hệ thống UI sử dụng bơm vòi phun kết hợp, trong bơm vòi phun có một xylanh và piston được dẫn động bằng trục cam. Trên mỗi bơm vòi phun có một van điện từ. Tới thời điểm phun ECU điều khiển van điện từ đóng lại để vòi phun phun nhiên liệu vào buồng đốt của động cơ, lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt của động cơ phụ thuộc vào thời gian đóng van điện từ.
Nếu van điện từ đóng lâu thì lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt của động cơ nhiều à động cơ chạy tốc độ cao, và ngược lại. Khi van điện từ mở thì buồng dầu áp suất cao trong bơm vòi phun sẽ thông với buồng dầu áp suất thấp à vòi phun không phun dầu vào buồng đốt động cơ.
Khi động cơ làm việc bơm tiếp vận sẽ bơm dầu đến các bơm vòi phun kết hợp. Khi cam đội à bơm vòi phun sẽ làm việc à áp suất dầu trong buồng cao áp tăng lên. Nếu van điện từ mở thì dầu trong buồng cao áp sẽ trả về thùng chứa. Nếu van điện từ đóng thì dầu trong buồng cao áp sẽ đến vòi phun và phun vào buồng đốt của động cơ.
3. Bơm vòi phun trong hệ thống UI
a. Cấu tạo bơm vòi phun trong hệ thống UI
Bơm kim UI cũng được lắp trên thân động cơ và được điều khiển bằng trục cam thông qua một hệ thống đòn bẩy.
Cấu tạo của hệ thống UI được sử dụng trong xe du lịch khác với những hệ thống UI dùng trong xe tải.
Hình 2-3: Cấu tạo bơm nhiên liệu UI
1- Nắp máy
2- Đuôi piston
3- Piston bơm
4- Thân bơm
5- Lò xo hồi vị piston
6- Cửa nạp
7- Vòi phun
8- Buồng nén
Hình 2-4: Bơm cao áp UI
Hình 2-5: Cấu tạo bơm vòi phun kết hợp trong hệ thống nhiên liệu UI
Bơm vòi phun của hệ thống UI được hãng Bosch sản xuất năm 1995. Bơm này có thể cung cấp một lượng nhiên liệu từ 150 mm3 đến 400 mm3 cho mỗi chu kì phun và tuổi thọ của bơm lên đến hơn 65.000 giờ hoạt động.
4. Nguyên lý làm việc của bơm vòi phun
Bơm vòi phun được lắp trên nắp máy và được dẫn động bằng trục cam của động cơ.
a.Hành trình nạp nhiên liệu: Khi cam không đội, lò xo hồi vị piston đẩy piston bơm vòi phun đi lên à nhiên liệu được nạp vào buồng nén thông qua cửa nạp. Lúc này chưa có dòng điện điều khiển van điện từ, nên lò xo đẩy van điện từ mở ra.
Hình 2-6:Hành trình nạp nhiên liệu
1. Lò xo hồi vị kim phun
2..Kim phun
3.Buồng áp suất cao
b. Hành trình nén
Khi mấu cam của trục cam tác động qua cò mổ à đuôi piston làm cho piston đi xuống nén nhiên liệu à áp suất dầu trong buồng áp suất cao tăng lên.
1- Đĩa thép
2- Lò xo van solenoid
3- Kim van solenoid
4- Đế van solenoid
5- Buồng áp suất cao
Hình 2-7: Hành trình nén nhiên liệu
c. Hành trình phun nhiên liệu
Tới thời điểm phun, ECU cấp điện cho cuộn dây của van điện từ à
cuộn dây sinh ra lực điện từ hút đĩa thép à van solenoid
đi lên đóng kín đường dầu thông giữ buồng dầu áp suất cao và buồng
dầu áp suất thấp à dầu trong buồng áp suất cao bị nén đi đến vòi phun
để phun vào buồng đốt của động cơ.
Kim phun mở khi áp suất dầu khoảng 300 bar và nhiên liệu được phun vào buồng đốt. Trong suốt quá trình phun nhiên liệu, áp suất nhiên liệu tăng lên đến khoảng 1800 bar.
Hình 2-8: Hành trình phun nhiên liệu
d. Hành trình ngừng phun nhiên liệu
Van solenoid mở ra khi ECU ngưng cung cấp tín hiệu điều khiển. Kim van solenoid lại được tì sát trên đế do lò xo hồi vị, và đường dầu thông giữa 2 buồng dầu áp suất thấp và cao lại được mở ra. Điều này làm cho áp suất trong buồng dầu áp suất cao và vòi phun giảm xuống nhanh chóng, kim phun đóng lại và kết thúc quá trình phun.
Piston bơm lại tiếp tục đi lên và nhiên liệu lại được hút vào xilanh bơm, chu kì mới lại bắt đầu.
Hình 2-9: Hành trình ngừng cung cấp nhiên liệu
II.Hệ thống Unit Pump (UP)
Hình 2-10: Cấu tạo động cơ Diesel sử dụng hệ thống nhiên liệu UP
1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu UP
Với hệ thống UP, nhiên liệu có áp suất cao được cung cấp bởi một bơm cao áp đơn (mỗi xylanh 1 bơm cao áp đơn). Nhiên liệu trong bơm cao áp (BCA) được nén bởi piston BCA, piston được dẫn động bằng trục cam động cơ. Nhiên liệu được nén có áp suất cao cung cấp đến vòi phun thông qua các đường ống cao áp.
1. Bơm tiếp vận
2 . ECU
3 . Các cảm biến
4. Kim phun
5. Bơm cao áp
6. Thùng nhiên liệu
7. bộ tản nhiệt
8. Van điều áp
Hình 2-11 :Sơ đồ hệ thống nhiên liệu UP
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm cao áp UP
a. Cấu tạo bơm cao áp UP
Cấu tạo của bơm cao áp kiểu UP gồm có các thành phần chính như sau: pis-ton bơm (ti bơm), xy-lanh bơm nằm bên trong thân bơm, bên trên có một van dầu được điều khiển bởi lực điện từ của cuộn dây solenoid.
Hình 2-12: Cấu tạo bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu UP
3. Nguyên lý làm việc
Bơm cao áp đơn của hệ thống UP thường được lắp ở thân động cơ. Mấu cam cung cấp nhiên liệu ở trục cam động cơ dẫn động con đội thông qua con lăn. Lò xo hồi vị luôn tì con lăn sát vào mấu cam, và con đội tác động lên piston làm piston dịch chuyển lên xuống trong thân BCA. Nhiên liệu thấp áp chảy qua cửa nạp ở thân động cơ và đi vào buồng nén.
1- Thân máy
2- Cửa nạp
3- Lò xo con đội
4- Con đội
5- Con lăn
Hình 2-13: Hành trình nạp nhiên liệu của bơm cao áp
Lò xo van Solenoid luôn tì kim van Solenoid trên đế van. Khi van Solenoid được cung cấp năng lượng, đĩa thép bị hút nên nhấc kim phun khỏi đế đóng kín đường dầu thấp áp không cho thông với buồng nén. Khi đó nhiên liệu được cung cấp đến vòi phun qua co dầu cao áp và đường ống cao áp.
CHƯƠNG III: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM CAO ÁP.
I.HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU BCA PE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ:
1. Cấu tạo:
Về cơ bản các chi tiết của bơm PE điều khiển điện tử có cấu tạo và hoạt động giống bơm PE thông thường, chỉ khác ở chỗ :
- Bơm PE thông thường dùng cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu phun là thanh răng và bộ điều tốc.
- Còn bơm PE điều khiển điện tử, để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thi ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến, sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho cơ cấu ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng ( hay thay đổi tốc độ động cơ).
3
2
1
5
4
Hình 3.1: Bơm cao áp PE điều khiển điện tử
1- Thanh răng; 2- Nhánh bơm; 3- Cơ cấu ga điện từ; 4- Cảm biến tốc độ; 5- Trục bơm
b. Hoạt động của bơm:
Khi ôtô máy kéo làm việc, tải trọng trên động cơ luôn thay đổi. Nếu thanh răng của bơm cao áp 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 sẽ tăng lên. Điều đó dẫn đến trước tiên làm thay đổi tốc độ của ôtô máy kéo, thứ hai là động cơ làm việc ở những chế độ không có lợi.
Để giữ số vòng quay của 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 xylanh, còn khi giảm tải thì giảm lượng nhiên liệu cấp vào xylanh.
Khi luôn luôn có sự thay đổi tải trọng thì không thể dùng tay mà điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào xylanh, công việc ấy được thực hiên tự động nhờ một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu ga điện từ.
ó Cơ cấu ga điện từ làm nhiệm vụ:
- Điều hòa tốc độ động cơ dù có tải hay không tải.
- Đáp ứng được mọi tốc độ theo yêu cầu của động cơ.
- Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy.
- Phải tự động cắt dầu để tắt máy khi số vòng quay vượt quá mức quy định.
1- Trục cam; 2- Vỏ của cơ cấu; 3- Lò xo hồi vị; 4- ECU; 5- Cảm biến tốc độ;6- Lõi thép di động (gắn với thanh răng); 7- Lõi thép cố định; 8- Cuộn dây.
Hình 3.2: Cơ cấu ga điện từ bơm PE
Khi ECU gửi xung đến cuộn dây 8, từ trường do cuộn dây sinh ra tác động lên lõi thép di động 6 làm nó dịch chuyển sang trái hay sang phải kéo theo thanh răng dịch chuyển làm thay đổi hành trình bơm (hành trình có ích).
Tùy theo các tín hiêu nhận được từ các cảm biến khác nhau (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí bàn đạp ga…) mà ECU sẽ tính toán để gửi những xung có tần số khác nhau đến cuộn dây, từ đó kéo thanh răng dịch chuyển đến từng vị trí cấp nhiên liệu phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
Động cơ đang làm việc ở chế độ ổn định, nếu ta tăng tải như khi xe đang lên dốc hay máy cung cấp điện nhiều, vì tăng tải nên tốc độ động cơ giảm, thông qua cảm biến tốc độ và một số cảm biến khác, ECU sẽ xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ biến thiên cao và gửi đến cuộn dây → sinh ra từ trường có giá trị lớn tác động lên lõi thép làm nó kéo thanh răng về chiều tăng dầu.Ngược lại, nếu ta giảm tải khi xe đang xuống dốc hay xe cung cấp điện dùng ít, tốc độ động cơ có khuynh hướng tăng lên, thanh răng sẽ được kéo về chiều giảm dầu để tốc độ giảm lại về vị trí ban đầu.
Như vậy cần ga ở một vị trí mà thanh răng tự động thêm hay bớt dầu khi tải tăng hay giảm.
II.HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU VE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ:
(EDC – electronic diesel control).
1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu VE-EDC
Giống như ở hệ thống diesel điều khiển cơ khí, nhiên liệu cao áp được tạo ra từ bơm và được đưa đến từng kim phun nhờ ống cao áp nhưng việc điều khiển thời điểm và lưu lượng phun được ECU quyết định thông qua việc điều khiển hai van điện từ là TCV và SPV.
Hình 3-3. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EV - EDC
2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các bộ phận trong hệ thống nhiên liệu của động cơ VE-EDC
a. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bơm VE-EDC
+ Bơm tiếp vận:
- Cấu tạo:
Hình 3- 4. Cấu tạo bơm tiếp vận
- Nguyên tắc họat động:
Bơm này thuộc loại bơm cánh gạt có bốn cánh và một roto. Khi trục dẫn động quay làm roto quay, các cánh gạt dưới tác dụng của lực ly tâm ép sát vào vách buồng áp suất và ép nhiên liệu tới thân bơm
Khi bơm cấp liệu quay sẽ hút nhiên liệu từ thùng chứa, qua bộ lọc nhiên liệu đi vào trong thân bơm với một áp suất được giới hạn bởi van điều khiển.
+ Cảm biến tốc độ:
Hình 3-5. Tín hiệu phát ra của cảm biến
Cảm biến này được lắp trên bơm cao áp bao gồm một roto ép dính với trục dẫn động và một cảm biến (là một cuộn dây). Khi roto quay các xung tín hiệu đươc tạo ra trong cảm biến dưới dạng các xung điện áp hình sin và được gởi về ECU
+ Đĩa cam và vành lăn:
Hình 3-6. Đĩa cam và vành lăn.
Đĩa cam được nối với piston bơm và được dẫn động bởi trục dẫn động. Khi rotor quay các vấu cam trên đĩa cam tỳ lên con lăn làm cho piton bơm chuyển động vừa quay vừa tịnh tiến tạo áp suất cao cho nhiên liệu, số vấu cam bằng với số xy lanh động cơ.
+Piston bơm:
- Cấu tạo:
Hình 3-6. Cấu tạo piston bơm
Piston bơm có bốn rãnh hút, một cửa phân phối và được bắt chặt với đĩa cam. Piston và đĩa cam tỳ chặt lên mặt con lăn nhờ lò xo piston bơm. Số rãnh hút bằng với số xy lanh động cơ (động cơ có bốn xy lanh nên có bốn rãnh hút ). Khi đĩa cam quay một vòng thì piston cũng quay một vòng và tịnh tiến 4 lần, mỗi lần tịnh tiến ứng với một lần phun của một kim phun.
- Nguyên tắc hoạt động:
Hình 3-7. Nguyên tắc hoạt động của piston bơm
* Giai đoạn nạp: van SPV đóng do tác dụng của lò xo van, piston bơm dịch chuyển về phía trái, cửa nạp được mở và nhiên liệu từ trong thân bơm được hút vào xi lanh bơm.
* Giai đoạn phun: ECU sẽ gửi tín hiệu đến van SPV, SPV vẫn ở trạng thái đóng, piston bơm bắt đầu dịch chuyển sang phải, nhiên liệu bắt đầu bị nén và nhiên liệu được đưa đến các kim phun qua ống phân phối.
* Giai đoạn kết thúc phun: ECU ngắt tín hiệu gửi tới van SPV, van SPV mở, áp suất nhiên liệu trong xi lanh bơm giảm xuống, quá trình phun kết thúc.
3. Các tín hiệu đầu vào:
a. Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP)
Hình 3-8. Cảm biến áp suất
Cảm biến áp suất được nối với đường ống nạp qua một ống mềm dẫn không khí và 1 van VSV. Nó phát hiện áp suất trên đường ống nạp (lượng không khí nạp vào)
Hình 3-9. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa áp suất và điện áp ra
Điện áp 5V từ ECU được cung cấp cho cảm biến qua chân B1. Điện áp ra của cảm biến tăng tuyến tính theo áp suất tua- bin từ 0,7 – 3,5 V gửi về ECU
+ Mạch cảm biến áp suất tuabo
b. Cảm biến vị trí cốt máy (TDC):
Là loại cảm biến từ trở, các bộ phận chính bao gồm: cuộn dây cảm ứng, nam châm vĩnh cửu và các răng hoặc vấu sắt.
Hình 3-10. Cảm biến vị trí cốt máy
Cảm biến hoạt động dựa trên sự thay đổi của đường sức từ, do đó dòng điện cảm ứng sinh ra trong cuộn dây cũng thay đổi, tín hiệu này được gửi về ECU.
+ Mạch điện cảm biến trục cam và trục khuỷu
c. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW)
Hình 3-11. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp trên thân máy để nhận biết nhiệt độ nước làm mát của đông cơ.
Thành phần chính của cảm biến là một sợi dây nhiệt có nhiệt điện trở âm (TNC), khi nhiệt độ trong động cơ tăng thì điện trở giảm .
d. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (THA)
Hình 3-12. Cảm biến nhiệt độ khí nạp trên đường ống.
Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp là loại cảm biến có nhiệt điện trở âm TNC (Negative Temperature oefficient) được lắp trên đường ống nạp.
e. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF)
Hình 3-13. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu trên động cơ
Cũng như cảm biến THA, THW, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là loại nhiệt điện trở âm, được gắn trên bơm cao áp để đo nhiệt độ nhiên liệu từ thùng chứa gởi về ECU. ECU sẽ nhận biết các tín hiệu này và đưa ra tín hiệu điều khiển lượng phun thích hợp. Điện áp 5V được cung cấp cho cảm biến hoạt động
f. Cảm biến vị trí bướm ga (IDL-VA)
Hình 3-13. Cảm biến vị trí bướm ga
Cấu tạo gồm hai con trượt, ở mỗi đầu con trượt có các tiếp điểm đưa ra tín hiệu cầm chừng và tín hiệu mở cánh bướm ga.
+ VC : Chân cấp nguồn 5V
+ IDL : Tín hiệu cầm chừng
+ E2 : Mass
+ VA : Tín hiệu vị trí
4. Bộ chấp hành
a. Van điều khiển lượng phun (SPV)
Có 2 loại van điều khiển SPV:
- Loại thông thường: Được sử dụng trong loại bơm piston hướng trục
- Loại trực tiếp: Được sử dụng trong loại bơm piston hướng kính.
Hình 3-14. Hai loại van điều khiển lượng nhiên liệu.
+Van SPV thông thường:
Hình 3-15. Cấu tạo van SPV thông thường
- Thời kỳ nạp: Trong thời kỳ nạp, piston di chuyển về bên trái hút nhiên liệu vào buồng bơm. Lúc này ECU chưa gửi tín hiệu đến van SPV
Lỡ B mở nhưng van chính vẫn đóng
- Thời kỳ phun: Đến cuối quá trình nạp ECU sẽ gửi tín hiệu đến van SPV, van chính vẫn ở trạng thái đóng. Sau đó piston bắt đầu đi lên nén nhiên liệu, nhiên liệu được đưa đến kim phun. Nếu áp suất nhiên liệu đủ lớn nén được lò xo van kim thì nhiên lieu sẽ được phun vào động cơ.
- Chuẩn bị dứt phun: Khi ECU ngắt tín hiệu, dòng điện trong cuộn dây bị ngắt, van phụ mở lổ B. Do lỗ B lớn hơn lổ C nên áp suất nhiên liệu trong van chính sẽ nhỏ hơn bên ngoài nên van chính sẽ bị mở ra.
- Dứt phun: Khi van chính mở, nhiên liệu trong xi1anh bơm hồi về trong thân bơm làm cho áp suất nhiên liệu trong xilanh bơm giảm xuống, van cao áp sẽ đóng lại. Quá trình phun chấm dứt. Sau đó van chính sẽ bị đóng lại do tác dụng của lò xo van.
a) b) c) d)
a. Thời kỳ nạp, b. Thời kỳ phun
c. Thời kỳ chuẩn bị dứt phun d. Dứt phun
Hình 3-16. Quá trình làm việc của van SPV thông thường
b. SPV hoạt động trực tiếp:
Cấu tạo chính gồm: Cuộn dây, van điện từ và lò xo. So với van SPV thông thường loại này có nhiều ưu điểm hơn là có độ nhạy cao hơn. Khi piston bơm cao áp đi xuống, nhiên liệu sẽ được nạp vào xy lanh bơm. Lúc này van SPV vẫn đang đóng do tác dụng của lò xo van. Khi piston chuẩn bị đi lên nén dầu thì ECU đã gửi tín hiệu điện đến van SPV.
Hình 3-17. Cấu tạo SPV hoạt động gián tiếp Hình 3-18. Khi có tín hiệu điều khiển từ ECU
- Khi có tín hiệu điều khiển từ ECU
Khi pis ton bơm đi lên, dầu trong xylanh bơm bị nén lại. Lúc này van SPV vẫn đang đóng do tác dụng của lực tạo ra bởi dòng điện chạy trong cuộn dây. Ap suất nhiên liệu tăng, van cao áp mở ra, dầu được đưa đến kim phun. Nếu áp suất dầu đủ lớn, van kim sẽ nhấc lên và quá trình phun bắt đầu.
Hình 3-19. Khi ngắt tín hiệu điều khiển từ ECU
- Khi ECU ngắt tín hiệu điều khiển
Khi ECU ngắt tín hiệu, lực từ trong cuộn dây không còn nữa, với tác dụng của áp lực dầu van được đẩy lên và mở đường dầu hồi về thân bơm. áp lực nhiên liệu trong buồng bơm giảm xuống, quá trình phun kết thúc.
+ Mạch lưu lượng phun nhiên liệu
c. Van điều khiển thời điểm phun (TCV)
- Cấu tạo van TCV
Hình 3- 20. Cấu tạo van TCV
Cấu tạo chính của van TCV gồm: Lõi stator, lò xo và lõi chuyển động. Van được lắp trên bơm cao áp, gần bộ định thời của bơm. Van có vị trí lắp như hình bên dưới.
Trong van có hai đường thông với hai buồng của piston định thời.
- Nguyên lý hoạt động van 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.
Hình 3-21. Sơ đồ nguyên lý hoạt động.
Khi tín hiệu ON ngắn, van TCV mở ít hơn nên áp lực dầu trong buồng bên phải lớn hơn. Bộ phun dầu sớm sẽ làm vòng chứa con lăn xoay ngược chiều quay piston bơm làm piston bị đội lên sớm hơn. Điểm phun được điều khiển sớm hơn.
Hình 3-21a. Điều khiển phun sớm hơn.
Khi tín hiệu ON dài, van TCV mở nhiều hơn nên áp lực dầu trong buồng bên phải nhỏ hơn. Bộ phun dầu sớm sẽ làm vòng chứa con lăn xoay cùng chiều quay piston bơm làm piston bị đội lên muộn hơn. Điểm phun được điều khiển muộn hơn.
Hình 3-21b. Điều khiển phun muộn hơn
Mạch điện điều khiển thời điểm phun.
d. Hệ thống hồi lưu khí thải (EGR)
+Khái quát về hệ thống EGR:
Hình 3-22. Sơ đồ hệ thống hồi lưu khí xả.
Hệ thống điều khiển khí thải được dùng giảm lượng NOx sinh ra trong khí thải
+ Van VSV
A : Không khí
B : Từ bơm chân không
C : Đến van EGR
1 : Van
2 : Màng
3 : Lõi Stator
4 : Lõi di động
5 : Buồng không khí
6 : Cuộn dây
Hình 3-23. Cấu tạo van VSV
* Hoạt động của van VSV:
Khi ECU cấp dòng đến cuộn dây của van, dưới tác dụng của lực từ lõi di động bị hút xuống làm mở dòng chân không từ bơm chân không đến van EGR, điều khiển mở van EGR
Khi dòng điện đến cuộn dây bị ngắt, lực lò xo đẩy lõi di động đi lên, đồng thời mở van (1). Không khí từ buồng (5) được đưa đến van EGR, làm van này đóng lại.
- Van EGR:
Màng điều khiển ngăn buồng chân không với không khí, chân không được truyền đến buồng chân không từ van VSV qua ống dẫn. Khi chân không được cấp đến màng điều khiển sẽ bị hút lên mở van điều khiển, đưa dòng khí EGR đến đường ống nạp
Hình 3-24. Van EGR
e. Điều khiển hệ thống sấy
- Bugi sấy
Hình 3-25. Bugi sấy
Trong bugi sấy có một cuộn dây điều khiển có điện trở suất dương, điện trở của dây tăng khi nhiệt độ tăng. Dây nối trực tiếp với một dây nhiệt.
Nhiệt độ của dây vào lúc cao nhất vào khoảng gần 1.000oC (trong 10 giây đầu tiên khi công tắc ở vị trí ON), nhưng sau đó với chức năng tự điều chỉnh sẽ đưa nhiệt độ của bugi về lại khoảng gần 900oC và nhiệt độ bugi không tăng nữa.
b. Đèn báo sấy
Đèn báo sấy đặt bên trong đồng hồ tap-lô. Khi bật khóa điện ON đèn báo sáng, khi đèn báo tắt sẽ thông báo cho tài xế biết động cơ đã sẵn sàng khởi động.
Hình 3-26. Điều khiển hệ thống sấy
ECU điều khiển chạy không tải để cải thiện hoạt động làm ấm động cơ trong chạy không tải nhanh (động cơ lạnh) hoặc khi bật công tắc điều hòa nhiệt độ.
5.Sơ đồ mạch điện:
a. Mạch nguồn
b. Mạch điện trở điều chỉnh:
c. Mạch điện khởi động
5.Chân hộp ECU:
+ Điện áp đo kiểm chân hộp ECU
E4 E5 E6
Mục kiểm tra
Tên chân
Điều kiện đo kiểm
Điện áp (V)
Nguồn
+BF(E6-1) - E1(E4-14)
Nguồn liên tục
9-14
+BG(E6-12) - E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9-14
Nguồn cảm biến
VC(E5-1) - E2(E5-9)
Khóa điện bật ON
4.5 – 5.5
Rơ le chính ECM
M-REL(E6-3) - E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9-14
Cảm biến áp suất tuabo
PIM(E5-2) - E2(E5-9)
Áp suất chân không 40kPa
1.3 – 1.9
Áp suất chân không 60kPa
3.2 – 3.8
Cảm biến vị trí bướm ga
VA(E5-11) - E2(E5-9)
Bướm ga đóng hoàn toàn
0.30 - 0.8
Bướm ga mở hoàn toàn
2.9 - 4.9
IDL(E5-12) - E2(E5-9)
Bướm ga đóng hoàn toàn
9 - 14
Bướm ga mở hoàn toàn
0 - 3
Cảm biến nhiệt độ khi nạp
THA(E5-3) - E2(E5-9)
Nhiệt độ khí nạp từ 0ºC đến 60ºC
0.5-3.4
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
THW(E5-4) - E2(E5-9)
Nhiệt độ nước làm mát 60ºC đến 120ºC
0.2-1.0
Cảm biến vị trí trục khuỷu
TDC+(E4-5) - TDC-(E4-18)
Hoạt động
Dạng xung
Cảm biến tốc độ xe
SPD(E6-9) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON, khi xe chạy
Dang xung
Tín hiệu tốc độ động cơ
NE+(E4-4) - NE- (E4-17)
Hoạt động
Dạng xung
Tín hiệu khóa điện
IG SW(E6-14) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9- 14
Van điều khiển lưu lượng
SPV(E4-11) – E01(E4-13)
Khóa điện bật ON
9 – 14
Không tải
Dạng xung
Điện trở điều chỉnh
VRP(E5-6) – E2 (E5-9)
Khóa điện bật ON
0.2 – 4.5
VRT(E5-7) – E2(E5-9)
Khóa điện bật ON
0.2 -4.5
VSV No.2
S/TH2(E4-9) - E01(E4-13)
VSV OFF
(Hoạt động )
9 - 14
VSV ON
(Khóa điện OFF )
0 -3
VSV No.1
S/TH1(E4-10) - E01(E4-13)
VSV OFF
(Hoạt động )
9 - 14
VSV ON
(Khóa điện OFF )
0 -3
Rơ le Sấy
S-REL(E6-2) – E01(E4-13)
Khóa điện ON
9 hoặc lớn hơn
Hoạt động
0.5 hoặc nhỏ hơn
Đèn báo sấy
G-IND(E6-7) – E01(E4-13)
Khóa điện bật ON
3 hoặc nhỏ hơn
Hoạt động
10 – 14
Đèn báo lỗi động cơ
W(E6-5) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
3 hoặc nhỏ hơn
Sau khi khởi động
9- 14
Nhiệt độ nhiên liệu
THF(E5-5) – E2(E5-9)
Khóa điện bật ON (Động cơ lạnh )
0.5 – 3.4
Chẩn đoán
TE1(E5-15) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9-14
Rơ le SPV
SVR(E6-13) – E1(E4-14)
Khóa điện bật ON
9-14
. Sô ñoà heä thoáng maïch ñieàu khieån ECU
TOYOTA 3C - TE A/T 89661-28310
6. Chẩn đoán động cơ và bảng mã lỗi:
a. Phương pháp chẩn đoán bằng đèn kiểm tra
1. Đèn kiểm tra được thiết lập khi khóa điện ở vị trí ON và động cơ không chạy.
2. Khi động cơ đã khởi động,đèn kiểm tra sẽ tắt. Nếu đèn vẫn sáng, có nghĩa hệ thống chẩn đoán đã phát hiện ra một hoạt động sai chức năng hoặc một hư hỏng trong hệ thống.
>>> Ra mã chẩn đoán
1. Để đạt được việc đưa ra mã chẩn đoán cần điều kiện chẩn đoán sau:
-Điện áp ắc quy là 1l V hoặc cao hơn.
-Bướm ga đóng hoàn toàn (cảm biến vị trí bướm ga đóng ở cực IDL).
-Số tự động bật công tắc vị trí số không
-Các công tắc phụ khác ở vị trí OFF.
-Động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động bình thường.
2. Bật công tắc đánh lửa ở vị trí ON. Không khởi động động cơ.
3. Sử dụng dây điện , nối cực T với cực E1 của check connector.
4. Đọc mã chẩn đoán bằng số lần nhấp nháy của đèn kiểm tra
a. Hệ thống hoạt động bình thường:
Đèn nháy sáng liên tục mỗi lần 0,5 giây và cách nhau 4,5 giây
b. Báo mã lỗi
Hình dưới mô tả việc báo lỗi 2 và lỗi 3. Lỗi 2 đựơc báo trước và cách lỗi 3 2,5 giây. Số lỗi bằng số lần nháy sáng của đèn.Khi báo hết các lỗi sẽ có 4,5 giây chờ để hệ thống báo lại.
Sau khi nhận được mã lỗi, so sánh với bảng mã lỗi trong tài liệu đi kèm với loại xe và động cơ để chẩn đoán được nguyên nhân và vùng hư hỏng.
Bảng mã lỗi chẩn đoán động cơ
Chú ý:
- Nếu tìm thấy hư hỏng trong khi kiểm tra mã chẩn đoán hư hỏng, tham khảo mạch điện trong các trang tiếp theo.
- Các giá trị đọc được của bạn sẽ khác với các tham số trong bảng này, phụ thuộc vào dụng cụ được sử dụng.
Mã lỗi
Chẩn đoán
Vùng hư hỏng
Đèn kiểm tra động cơ (Chế độ thường/ Chế độ thử)
12
- Không có tín hiệu G đến hộp ECU.
- Hở mạch trong mạch G
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến vị trí trục khuỷu.
- Cảm biến vị trí trục khuỷu.
- ECU động cơ
ON/ON
13
- Không có tín hiệu NE đến hộp ECU.
- Hở mạch trong mạch NE
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến tốc độ động cơ
- Cảm biến tốc độ động cơ
- ECU động cơ
ON/ON
14
- Hư hỏng hệ thống điều khiển thời điểm phun (TCV)
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch điều khiển van thời điểm.
- Lọc nhiên liệu
- Nhiên liệu (có không khí…)
- Bơm nhiên liệu.(áp suất nhiên liệu…)
- ECU động cơ.
ON/NA
22
- Hư hỏng mạch cảm biến nhiệt độ nước
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ nước.
- Cảm biến nhiệt độ nước.
- ECU động cơ.
ON/ON
24
- Hư hỏng mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp.
- Cảm biến nhiệt khí nạp.
- ECU động cơ.
OFF/ON
32
- Hư hỏng hệ thống tự hiệu chỉnh bơm nhiên liệu
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch điện trở hiệu chỉnh của bơm nhiên liệu.
- Trở hiệ chỉnh bơm nhiên liệu.
- ECU động cơ.
OFF/ON
35
- Hư hỏng mạch cảm biến áp suất turbô
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến áp suất turbô.
- Cảm biến áp suất turbô.
- Đường áp suất bị tắc.
- ECU động cơ.
ON/ON
39
- Hư hỏng mạch cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.
- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.
- ECU động cơ.
ON/ON
41
- Hư hỏng mạch cảm biến vị trí bướm ga.
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch cảm biến vị trí bướm ga.
- Cảm biến vị trí bướm ga.
- ECU động cơ.
ON/ON
42
- Hư hỏng mạch tín hiệu cảm biến tốc xe
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch tín hiệu cảm biến tốc độ
xe
- Cảm biến tốc độ xe.
- Đồng hồ
- ECU động cơ.
OFF/OFF
43
- Hư hỏng mạch tín hiệu khởi động
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch tín hiệu khởi động
- Hở hoặc ngắn mạch trong mạch khóa điện hoặc rơle khởi động.
- ECU động cơ.
OFF/OFF
Chú ý:
- ON trong cột chế độ chẩn đoán chỉ ra rằng đèn “CHECK ENGINE” bật sang khi phát hiện có mã lỗi.
- OFF chỉ ra rằng đèn “CHECK ENGINE” không bật sáng trong quá trình chẩn đoán hư hỏng thậm chí phát hiện thấy hư hỏng.
- N.A. Chỉ ra rằng hạng mục này không bao gồm trong chẩn đoán hư hỏng.
- Dấu “ O” chỉ ra rằng mã chẩn đoán được ghi vào trong bộ nhớ của ECU khi lỗi được phát hiện.
- Dấu “X” chỉ ra rằng mã lỗi không được ghi lại trong bộ nhớ ECU thậm chí nếu có phát hiện thấy hư hỏng. Theo đó, việc phát mã chẩn đoán trong chế độ thường và thử được thực hiện với khóa điện bật ON.
CHƯƠNG IV: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ COMMONRAIL
I. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ COMMOMRAI:
1.Khái quát: Bơm cấp hút nhiên liệu ra khỏi bình. SCV (van điều khiển hút) sẽ điều khiển lượng nhiên liệu đến bơm nhiên liệu và dẫn nhiên liệu đến các piston. Các piston nén nhiên liệu chảy qua van phân phối đến ống phân phối. Nhiên liệu trong ống phân phối sau đó sẽ được đưa đến các vòi phun để phun vào các xy-lanh. Lượng nhiên liệu thừa từ bơm cao áp, ống phân phối, vòi phun và các ống hồi quay trở lại bình nhiên liệu
Gồm có 3 bộ phận chính:
Hình 3-1: Các chi tiết
Hình 4- 2: sơ đồ hệ thống nhiên liệu commonrail
1. Bơm cao áp
10.Vòi phun
2. Pittông
11.ECU động cơ
3.Bơm nạp
12.EDU
4.Van phân phối
13.Các loại cảm biến
5.SCV (van điều khiển hút)
14.Phin lọc nhiên liệu
6.Ống phân phối
15.Bình nhiên liệu
7.Cảm biến áp suất ống phân phối
(đỏ) Dòng phun nhiên liệu
8.Van xả áp
(xanh) Dòng nhiên liệu hồi
9.Bộ giới hạn áp suất
2. Các cụm chi tiết :
1. Bơm cao áp
2. SCV (bơm điều khiển hút)
3. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
4. Ống phân phối
5. Cảm biến áp suất ống phân phối
6. Van xả áp
7. Bộ giới hạn áp suất
8. Vòi phun
9. ECU động cơ
10. EDU
11. E-VRV
12. EGR tắt VSV
13. Cảm biến NE
14. Cảm biến G
15. Cảm biến chân ga
16. Cảm biến nhiệt độ khí nạp
17. Cảm biến lưu lượng khí nạp
18. Cảm biến nhiệt độ nước
19. Cảm biến áp suất khí nạp
20. Tín hiệu công tắc IG
21. Tín hiệu máy khởi động
22. Tín hiệu làm nóng động cơ
23. Tín hiệu tốc độ xe
Hình 3- 2: Cụm chi tiết động cơ commomrail
3. Bơm cao áp commomrail:
Bơm cao áp chủ yếu gồm 1 bơm (cam không đồng trục, cam vòng, và 2, 3 hoặc 4 pittông), SCV (van điều khiển hút), cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, và 1 bơm cấp liệu
Hai pittông của bơm được đặt đối diện nhau phía bên ngoài cam vòng.
1. Van hút
2. Pittông
3. Cam không đồng trục
4. SCV (van điều khiển hút)
5. Van phân phối
6. Bơm nạp
7. Cảm biến nhiệt độ NL
Hình 4-3: Bơm cao áp
+ Chức năng của các cụm chi tiết của bơm cao áp:
Cụm chi tiết
Chức năng
Bơm cấp liệu
Hút nhiên liệu từ bình NL đưa vào pittông
Van điều khiển
Điều khiển áp suất NL trong bơm cao áp
SCV (van điều khiển hút)
Điều khiển lượng NL đưa vào pittông
Bộ phận bơm
Cam không đồng trục
Quay cam vòng
Cam vòng
Quay pittông
pittong
Luân phiên hút và nén NL
Van hút
Ngăn không để nhiên liệu đã bị nén chảy ngược về SCV
Van phân phối
Đẩy NL mà pittông bơm lên vào ống phân phối
Cảm biến nhiệt độ NL
Kiểm tra nhiệt độ NL
a. Bơm tiếp vận
Bơm cấp liệu sẽ hút nhiên liều từ bình nhiên liệu đến hai pittông thông qua phin lọc và SCV (van điều khiển hút). Trục điều khiển quay rô to trong và ngoài của bơm nạp. Khi rô to quay làm thay đổi thể tích buồng bơm, sẽ hút nhiên liệu vào bộ phận hút và bơm nhiên liệu ra khỏi bộ phận xả.
1. Rô to ngoài
2. Rô to trong
3. Buồng hút
4. Buồng xả
Hình 4-4: Bơm tiếp vận.
b. Van điều áp :
+ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Van điều khiển giữ cho áp suất nạp nhiên liệu (áp suất xả) thấp hơn một mức nhất định. Nếu tốc độ bơm tăng và áp suất bơm tăng cao hơn mức van điều khiển cho phép, van sẽ sử dụng lực lò xo để mở và đưa nhiên liệu về phía hút.
1. Chổi
2. Pittông
3. Lò xo
4. Nút chặn
5. Bơm nạp
6. SCV
7. Vỏ bơm
Hình 4-5: Van điều áp
c. Van điều khiển hút (SCV):
+ Nguyên lý hoạt động
-Nếu dòng đến SCV trong 1 thời gian dài. Vì cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây tăng, van kim sẽ mở ra ngoài, SCV mở rộng hơn. Do đó, lượng nhiên liệu hút tăng.
-Nếu dòng đến SCV trong 1 thời gian ngắn. Cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ hút van kim vào, SCV mở hẹp đi. Do đó, lượng nhiên liệu hút giảm.
Chú ý
Mối tương quan giữa độ mở của SCV và lượng nhiên liệu hút vào có thể ngược với mô tả trên đây, điều này tuỳ thuộc vào loại xe.
1. Bơm cấp liệu
2. Van điều khiển
3. SCV
A. Khi SCV mở ít
B. Khi SCV mở nhiều
Hình 4-6: Van điều khiển hút SCV
d. Cấu tạo bộ phận bơm cao áp
Cam không đồng trục được gắn vào trục quay và vòng cam, cụm piston và van hút được gắn tì lên vòng cam. Khi trục quay, bánh cam sẽ quay không đồng trục, vòng cam sẽ di chuyển lên và xuống làm cho pittông di chuyển lên và xuống
1. Cam không đồng trục
2. Cam vòng
3. Pittông
4. Trục quay
Hình 4-6: Cấu tạo bộ phận bơm cao áp.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van phân phối.
Van phân phối của bơm HP3 được hợp nhất thành một cụm. Do đó, nó bao gồm 1 van bi, lò xo, giá đỡ . Khi áp suất ở pittông vượt quá áp suất trong ống phân phối, van bi sẽ mở để xả nhiên liệu ra.
1. Thân van 2. Van bi 3. Lò xo 4. Giá đỡ 5. Pittông
Hình 4-7: Các bộ phận bơm cao áp
e. Cảm biến nhiệt độ dầu.
Cảm biến nhiệt độ có những đặc điểm của một nhiệt kế, điện trở thay đổi theo nhiệt độ để kiểm tra nhiệt độ của nhiên liệu. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được đặt trên bơm cao áp.
Hình 4- 8: Cảm biến nhiệt độ dầu
Hình 4- 9: mạch điện cảm biến nhiệt độ dầu
f. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp loại 2 piston
Khi cam không đồng trục quay, cam vòng cũng quay không đồng trục. Cam vòng quay đồng thời đẩy 1 pittông lên và 1 pittông xuống. Khi pittông đi lên (hoặc xuống), bơm cao áp sẽ hút nhiên liệu ra, và bơm nhiên liệu đến ống phân phối.
1. SCV (van điều khiển hút)
2. Van kiểm tra
3. Cam không đồng trục
4. Cam vòng
Hình 4-10. Hoạt động bơm cao áp loại 2 piston.
4.Ống phân phối commorail:
Ống phân phối chứa nhiên liệu được nén (từ 0 đến 180 MPa) từ bơm cao áp và đưa đến các vòi phun của xylanh. Cảm biến áp suất ống phân phối (cảm biến Pc), bộ giới hạn áp suất và một van xả áp suất được gắn trên ống phân phối.
1. Ống phân phối
2. Van xả áp suất
3. Cảm biến áp suất ống PP
4. Bộ giới hạn áp suất
Hình 4-11: Ống phân phối commom rail.
+ Chức năng các cụm chi tiết
Cụm chi tiết
Chức năng
Ống phân phối
chứa NL được nén (từ 0 đến 180 MPa) từ bơm cấp và đưa đến các vòi phun của xylanh
Bộ giới hạn áp suất
Mở một van để xả áp suất nếu áp suất trong ống cao bất thường
Cảm biến áp suất ống (cảm biến Pc)
Kiểm tra áp suất NL trong ống
Van xả áp suất
Điều khiển áp suất NL trong ống
a.Van xả áp: Van xả điều chỉnh áp suất trong ống phân phối. Nếu áp suất trong ống cao hơn áp suất phun, ECU động cơ sẽ truyền tín hiệu để van xả đẩy nhiên liệu trở lại bình cho áp suất nhiên liệu phù hợp với áp suất phun.
: (đỏ) từ ống
: (xanh)đến ống
1. Van xả áp suất
2. Ống PP
A. Vận hành khi áp suất NL cao hơn áp suất phun
B. Vận hành khi áp suất NL bằng áp suất phun
Hình 3- 12: Van xả áp
b.Bộ giới hạn áp suất:
Nếu áp suất trong ống phân phối cao bất thường, bộ giới hạn áp suất sẽ mở một van để xả áp suất. Van mở khi áp suất trong ống đạt xấp xỉ 180 MPa và đóng khi áp suất trở lại mức xấp xỉ 30 MPa. Nhiên liệu chảy qua bộ giới hạn áp suất sẽ quay trở lại bình nhiên liệu.
1. Bộ giới hạn áp suất
2. Đến bình nhiên liệu
Hình 4-13: Bộ giới hạn áp suất
c.Cảm biến suất ống phân phối
Vị trí cảm ứng Pc trong sơ đồ điện
- Cảm biến áp suất ống phân phối (cảm biến Pc) kiểm tra áp suất nhiên liệu trong ống phân phối và truyền tín hiệu đến ECU động cơ. Đây là một loại cảm biến sử dụng chip silicon, điện trở của cảm biến sẽ thay đổi khi có áp suất tác dụng lên nó thay đổi.
Điện thế ra và áp suất của ống PP
Hình 4- 14. Cảm áp suất ống phân phối commomrail.
4. Vòi phun.
a.Khái quát
- Tuỳ theo tín hiệu từ ECU động cơ, vòi phun phun nhiên liệu được nén trong ống phân phối vào buồng đốt của động cơ với thời điểm phun và lượng nhiên liệu phun ra (thời gian mở kim phun) hợp lí nhất tùy theo chế độ làm việc của động cơ.
1. Vòi phun X2
2. Vòi phun G2
Hình 4-15. Các loại vòi phun
b. Đặc điểm và cấu tạo vòi phun X2.
+ Đặc điểm
Đây là một vòi phun gọn, tiết kiệm năng lượng, điều khiển từ với ống phun 2 chiều (TWV).
Một đinh ốc rỗng có lá chắn gió được gắn trong chỗ nối ống nhiên liệu rò rỉ để phun nhiên liệu chính xác hơn (một số loại xe không có chi tiết này).
Xăng được nén
(từ ống phân phối)
1. Buồng điều khiển
2. Van từ
3. Đinh ốc rỗng có lá chắn gió
4. Vòng chữ O
5. Pittông điều khiển
6. Lò xo nén
7. Kim áp suất
8. Kim phun
9. Bệ
10. Nhiên liệu được nén
11. Đường rò nhiên liệu
Hình 4- 16. Vòi phun X2
+ Các loại vòi phun X2
1. Đinh ốc rỗng có lá chắn gió
Đinh ốc rỗng có lá chắn gió sẽ đảm bảo lượng NL phun chính xác hơn bằng cách giảm các xung áp suất phía sau (các dao động áp suất). Hơn nữa nó còn giảm thiểu sự phụ thuộc của NL trong ống rò NL vào áp suất từ phía sau (áp suất tác dụng lên ống rò xăng sẽ làm thay đổi lượng NL dù lệnh phun không đổi).
1. Đinh ốc rỗng có lá chắn gió
2. Vòng chữ O
3. Lá chắn gió
2. Ống phun có điện trở hiệu chỉnh
Giắc nối với điện trở hiệu chính gồm một điện trở hiệu chính (với 1 giắc nối 4 pin) để giảm thiểu lượng xăng phun sai lệch giữa các xylanh.
4. Điện trở hiệu chính
5. Cuộn dây từ
Hình 4-16. Các loài vòi phun commom rail.
+ Nguyên lí hoạt động
Van từ hai chiều (TWV) đóng và mở đầu ra để điều chỉnh áp suất trong buồng điều khiển cũng như tắt bật chu trình phun.
- Khi không phun
Khi không có dòng điện chạy đến cuộn dây từ, lực lò xo lớn hơn áp suất trong buồng điều khiển, do đó van từ bị đẩy xuống và đóng đầu ra. Vì thế, áp suất tác dụng lên pittông điều khiển sẽ nén lò xo miệng lại, lò xo sẽ đóng kim miệng và ngừng phun.
- Khi đang phun
Khi có dòng chạy đến cuộn dây từ, lực từ sẽ kéo van lên trên, do đó mở đầu ra và cho NL chạy đến buồng điều khiển rồi ra ngoài. Khi NL chảy ra, áp suất trong buồng điều khiển giảm và kéo pittông điều khiển lên, van kim cũng đi lên và bắt đầu phun.
NL đi qua đầu ra sẽ chảy bên dưới ống rò xăng và pittông điều khiển, nâng pittông lên và tăng cường phản ứng mở và đóng của miệng. Khi dòng điện tiếp tục tác dụng lên cuộn dây từ, kim miệng được đẩy lên cao nhất, do đó tốc độ phun cũng đạt mức cao nhất. Khi ngắt dòng điện đến cuộn dây, van từ đi xuống, làm kim miệng đóng đột ngột và ngừng phun.
Phun (lực hấp dẫn > lực lò xo)
Không phun (lực lò xo > áp suất nước)
A. : từ rail
B. : đến ống rò xăng
1. Cuộn dây từ
2. Van từ
3. Đầu vào
4. Đầu ra
5. Buồng điều khiển
6. Pittông điều khiển
7. Lò xò van kim
8. Van kim
c. Đặc điểm và cấu tạo vòi phun G2
+ Đặc điểm
Đây là một ống phun gọn, tiết kiệm năng lượng, điều khiển từ với ống phun 2 chiều (TWV).
Để có trở kháng áp suất cao (180MPa), áp suất, áp điện và độ chống mòn do áp suất của các chi tiết trượt đã được nâng cao.
Để điều khiển lượng phun chính xác hơn và để phun nhiều ống, chế độ vận hành tốc độ cao cũng được cải tiến.
+ Tham chiếu
So sánh chế độ vận hành tốc độ cao (những lần phun thử nghiệm)
ống phun X2: 0.7 ms
ống phun G2: 0.4 ms
:Nhiên liệu được nén (từ ống)
:Đến bình nhiên liệu
1. Rắc nối
2. Van từ
3. Pittông điều khiển
4. Lò xo miệng
5. Kim áp suất
6. Kim phun
7. Bệ
8. Đường rò xăng
Hình 4-17. Vòi phun G2
+ Nguyên lý hoạt động
- Khi không phun
Khi không có dòng chạy đến cuộn dây từ, lực lò xo lớn hơn áp suất trong buồng điều khiển, đẩy cuộn dây từ xuống dưới và đóng đầu ra. Do đó, áp suất tác dụng lên pittông điều khiển nén lò xo miệng, lò xo sẽ đóng kim miệng và ngừng phun.
- Khi đang phun
Khi có dòng điện chạy đến cuộn dây từ, lực hấp dẫn của cuộn dây kéo van lên, van sẽ mở đầu ra và cho NL chảy đến buồng điều khiển rồi ra ngoài. Khi NL chảy ra, áp suất trong buồng điều khiển giảm, kéo pittông và kim miệng lên, quá trình phun bắt đầu.
Nhiên liệu chạy qua đầu ra rồi chảy bên dưới ống rò nhiên liệu và pittông điều khiển, nâng pittông lên và tăng cường phản ứng đóng mở của miệng.
: từ ống phân phối
1. Cuộn dây từ
2. TWV
3. Đầu ra
4. Đầu vào
5. Pittông điều khiển
6. Miệng
Khi dòng điện tiếp tục tác dụng lên cuộn dây từ, kim miệng lên cao nhất làm cho tốc độ phun cũng đạt mức cao nhất. Khi ngắt dòng điện đến cuộn dây từ, van từ đi xuống làm kim miệng đóng đột ngột và ngừng phun.
Không phun - Phun Ngừng phun
+ Mã hiệu chỉnh kim phun:
Mỗi kim phun khi chế tạo sẽ có sai số về kích thước lổ tia, điện trở cuộn dây …. Các sai số này sẽ ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu phun ra. Vì vậy, các sai số của kim phun sẽ được mã hóa thành một dãy số gồm 30 chữ số. Khi lắp đặt kim phun vào hệ thống cần phải nạp mã số hiệu chỉnh vào bộ nhớ ECM bằng thiết bị chẩn đoán của Toyota (IT-II) , ECM dùng mã số này để chọn chế độ điều khiển hợp lý cho kim phun đó nhằm đảm bảo lượng phun luôn luôn tối ưu.
CHƯƠNG V: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ COMMOMRAIL
ECU động cơ điều khiển hệ thống phun nhiên liệu và toàn bộ động cơ. ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến bao gồm cảm biến gia tốc và cảm biến vị trí phớt trục để điều khiển hoạt động của động cơ. Sau đó ECU sẽ tính toán môt lượng nhiên liệu phù hợp với điều kiện vận hành của động cơ, chuyển thông tin này đến các chi tiết khởi động như ống phun, và điều khiển các chi tiết này để động cơ luôn vận hành tốt nhất.
1. Các cảm biến và công tắc
2. Các chi tiết khởi động
I.KHÁI QUÁT ĐIỀU KHIỄN ĐIỆN TỬ COMMOMRAIL.
1. ECU ( BỘ CHẤP HÀNH)
Hình 5-1: Tổng quát về điều điện tử.
a.Mạch nguồn ECU:
- Khi khóa điện bật đến vị trí ON, điện áp từ (+) accuy à qua khóa điện à qua cầu chì IGN à đến chân IGW của ECU. Khi đó, ECU cấp điện áp (+) ra chân MREL à đến cuộn dây relay MAIN à tiếp điểm relay MAIN đóng à điện áp (+) sẽ được cấp đến chân B+ của ECU qua tiếp điểm relay
2.Khái quát về EDU (bộ điều khiển điện tử)
a. Khái quát.
- EDU giúp khởi động tốc độ cao các vòi phun. EDU là một thiết bị dùng điện thế cao (bộ đổi DC/DC) để khởi động các van từ với tốc độ cao.
- IJt #1 đến 4 :đầu vào cho các tín hiệu khởi động vòi phun từ ECU động cơ
- IJf :đầu ra cho các tín hiệu kiểm tra khởi động vòi phun (đến ECU động cơ)
- COM :đầu ra để tạo ra dòng không đổi đến các vòi phun
- IJ #1 đến 4 :đầu ra để khởi động các vòi phun
1. Mạch cao thế
2. Mạch điều khiển
Hình 5-2: Khái quát EDC
b.Nguyên lí vận hành
Thiết bị phát điện áp cao sẽ chuyển điện áp ác quy thành điện áp cao. Dựa vào tín hiệu từ các cảm biến, ECU sẽ truyền tín hiệu đến đầu nối B thông qua E của ECU.
Khi nhận được những tín hiệu này, EDU truyền các tín hiệu đến các ống phun từ đầu nối H thông qua K. Khi đó, đầu nối F sẽ truyền tín hiệu xác định phun lJf đến ECU.
1. Mạch cao áp
2. Mạch điều khiển
Hình 5-3: Sơ đồ nguyên lý.
c. Mạch nguồn EDU.
EDU có cấu tạo gồm 2 phần: (1) là mạch khuyếch đại điện áp, có công dụng nâng điện áp từ 12V lên khoảng 85V khi dẫn động kim phun; (2) là mạch điều khiển dẫn động kim phun khi nhận được các tín hiệu IJT#... từ ECM, và gửi tín hiệu xác nhận IJF ngược về ECU làm thông tin phản hồi việc điều khiển kim phun.
Khi bật khóa điện ON, ECM tiếp mass chân IRELà đóng tiếp điểm rơ le EDUà điện áp accuy sẽ cấp đến chân Ắc Quy của EDU.
3.Cảm biến vị trí chân ga.
Cảm biến vị trí chân ga thăm dò vị trí của bàn đạp chân ga. Nó gồm một công tắc loại tiếp xúc với 1 cần gạt hoạt động căn cứ vào bàn đạp chân ga. Góc này làm cho điện áp (VPA1, VPA2) ở đầu ra thay đổi. Để ngăn ngừa những trục trặc như mạch ngắt, cảm biến bao gồm 2 hệ thống điện áp đầu ra. (Điện áp đầu ra bao gồm cả điện áp 0.8V ban đầu.)
A. Đóng hoàn toàn
B. Mở hoàn toàn
C. Điện áp đầu ra
D. Vị trí bàn đạp chân ga
1. Cảm biến vị trí chân ga
Hình 5- 4. Cảm biến bàn đạp ga
-Khi bật khóa điện đến vị trí ON, ECM sẽ cấp điện áp nguồn VCC (5
V) cho cảm biến vị trí bàn đạp ga thông qua các cặp chân VCPA-EPA và VCPA2-EPA2. Khi bàn đạp ga được đạp, sẽ có điện áp ra từ các chân VPA và VPA2 từ cảm biến. Điện áp ra của 2 chân VPA và VPA2 tăng dần từ 0~5V khi bàn đạp ga từ vị trí không đạp đến vị trí đạp tối đa.
-Trong đó tín hiệu ra VPA dùng làm tín hiệu chính để điều khiển động cơ, tín hiệu VPA2 là tín hiệu dự phòng dùng phát hiện hư hỏng cảm biến. Nhờ sự thay đổi điện áp ra của 2 chân tín hiệu từ cảm biến mà ECM biết được chính xác mức độ đạp ga của tài xế.
KÝ HIỆU CHÂN
CHỨC NĂNG
TRẠNG THÁI KIỂM TRA
GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN
VCPA-EPA
Nguồn cảm biến
Khóa điện OFFàON
0Và5V
VCPA2-EPA2
Nguồn cảm biến
Khóa điện OFFàON
0Và5V
VPA-EPA
Tín hiệu ra cảm biến
Khóa điện ON, đạp ga từ từàđạp tối đa
0.6V tăng dần đến 4.2V
VPA2-EPA2
Tín hiệu ra cảm biến
Khóa điện ON, đạp ga từ từàđạp tối đa
1.4V tăng dần đến 5.0V
4. Tín hiệu vị trí bướm ga (van cắt cửa nạp)VTA (VLU):
- Cảm biến này lắp trên cổ họng gió nạp của động cơ, nó dùng phát hiện góc mở của bướm ga (cánh van cắt cửa nạp) và gửi tín hiệu về ECM bằng tín hiệu điện áp. Cảm biến này sử dụng loại cảm biến Hall.
-Khi khóa điện ở vị trí ON, ECM cấp nguồn Vcc 5V cho cảm biến vào cặp chân VC – E2, chân tín hiệu ra VAF của cảm biến được nối vào chân VLU của ECM, khi cánh bướm ga (cắt cửa nạp) mở dần từ vị trí đóng hoàn toàn thì điện áp ra chân VAF cũng tăng dần từ 0V~5V. Nhờ sự thay đổi điện áp của tín hiệu ra đó mà ECM biết được góc mở thực tế của cánh bướm ga (van cắt cửa nạp).
KÝ HIỆU CHÂN
CHỨC NĂNG
ĐIỀU KIỆN KIỂM TRA
GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN
VC-E2
Nguồn cảm biến
Khóa điện OFFà ON
0Và5V
VAF-E2
Tín hiệu ra cảm biến
Khóa điện ON, bướm ga mở tăng dần đến vị trí tối đa
0.3à4.2V
5.Tín hiệu điều khiển môtơ bước ga
Mô tơ bướm ga
Cảm biến góc mở bươm ga
Mô tơ bướm ga có công dụng:
-Hoạt động phối hợp với van chân không E-VRV của EGR để điều khiển tối ưu hoạt động của hệ thống EGR.
-Điều khiển đóng hoàn toàn bướm ga để giảm rung giật động cơ khi tắt động cơ.
-Mở hoàn toàn khi khởi động nhằm giảm khói đen sau khi khởi động.
Mô tơ bướm ga sử dụng loại mô tơ cuộn dây quay được điều khiển bằng xung thay đổi hệ số tác dụng. Khi tăng hay giảm hệ số tác dụng sẽ làm tăng hay giảm góc mở bướm ga. ECM cấp xung vào chân DUTY của mô tơ để điều khiển góc mở bướm ga.
6.Cảm biến trục cam G.(TDC)
- Cảm biến vị trí trục cam sử dụng loại cuộn dây điện từ, được lắp phía đầu động cơ, gần bơm cao áp, roto cảm biến có 5 răng. Cảm biến này phát hiện vị trí TDC của xylanh để gửi tín hiệu về ECM, cứ 2 vòng quay trục khuỷu động cơ sẽ có 5 xung tín hiệu xoay chiều phát ra và gửi về ECM.
720oCA
7. Tín hiệu vị trí trục khuỷu ( Ne):
Cảm biến vị trí trục khuỷu cũng sử dụng loại cuộn dây điện từ, được lắp phía đầu động cơ dùng để phát hiện góc quay trục khuỷu và số vòng quay động cơ. Roto cảm biến là loại 34 răng đủ và 2 răng khuyết. Khi 2 răng khuyết khi đi ngang qua cảm biến thì piston máy số 1 ở TDC
8.Cảm biến lưu lượng khí nạp:
Một cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy được sử dụng trong diesel kiểu ống phân phối để phát hiện lượng không khí nạp vào
.
Hình 5-6. Cảm biến lưu lượng khí nạp
Hoạt động của cảm biến:
Hình 5-7.Cấu tạo bộ đo gió
- Dòng diện chạy qua dây sấy bằng Platin làm nó nóng lên.
- Không khí đi vào làm nguội dây sấy.
- Bằng cách điều chỉnh dòng điện sao cho nhiệt độ dây sấy luôn ổn định. này tỷ lệ thuận với lượng khí đi vào.
- Dòng điện được biến đổi thành tín hiệu điện áp VG gừi về ECU.
1. Cảm biến nhiệt độ không khí
2. Dây nóng
trường nói trên.
9. Tín hiệu áp suất tua bin tăng áp (PIM):
- Cảm biến này dùng để phát hiện áp suất tăng áp của tua bin tăng áp và gửi tín hiệu này về ECM để ECM điều khiển áp suất tăng áp. Cảm biến này sử dụng cùng loại với cảm biến đo chân không đường ống nạp (MAP sensor) trong hệ thống điều khiển phun xăng.
-Khi bật khóa điện ON, ECM cấp nguồn đến cảm biến qua chân VC-E2, khi áp suất đường ống nạp thay đổi, lực tác dụng lên chip silicon trong cảm biến thay đổià tín hiệu ra PIM sẽ thay đổi theo sự thay đổi áp suất đường ống nạp.
Hình 5-8: Cảm biến áp suất tăng áp
CẤP CHÂN KHÔNG
ĐIỆN ÁP SỤT XUỐNG
13.3 kPa (100 mmHg, 3.94 in.Hg)
0.1 đến 0.4 V
26.6 kPa (199 mmHg, 7.85 in.Hg)
0.2 đến 0.6 V
40 kPa (300 mmHg, 11.81 in.Hg)
0.4 đến 0.8 V
CẤP ÁP SUẤT
ĐIỆN ÁP TĂNG LÊN
19.6 kPa (0.20 kgf/cm2, 2.84 psi)
0.1 đến 0.4 V
39.2 kPa (0.40 kgf/cm2, 5.69 psi)
0.4 đến 0.7 V
58.8 kPa (0.60 kgf/cm2, 8.53 psi)
0.7 đến 1.0 V
78.5 kPa (0.80 kgf/cm2, 11.4 psi)
1.0 đến 1.3 V
98.0 kPa (1.00 kgf/cm2, 14.2 psi)
1.3 đến 1.6 V
10. Tín hiệu vị trí van EGR (EGLS):
Hình 5-9. Cảm biến vị trí van EGR
Cảm biến này dùng để phát hiện mức độ mở của van tuần hoàn khí xả (EGR) để báo về ECM trạng thái hoạt động của van EGR. Cảm biến này sử dụng loại biến trở con trượt.
Hình 5- 9: Sơ đồ mạch và tín hiệu ra cảm biến EGR
Khi động cơ hoạt động, ECM cấp nguồn cho cảm biến tới chân VC-E2, khi EGR hoạt động, tùy theo độ nâng của van EGR à điện áp ra chân EGLS thay đổi và ECM nhận giá trị điện áp đó làm tín hiệu theo dõi độ mở của van EGR.
ĐIỆN TRỞ CHÂN EGLS-E2
GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN
Van mở hoàn toàn
3.9 kΩ ở 20°C (68°F)
Van đóng hoàn toàn
1.0 kΩ ở 20°C (68°F)
Tăng độ mở van từ từ
[1.0 – 3.9] kΩ ở 20oC (68oF)
Bảng 5-10: Thông số hoạt động cảm biến EGR
11.Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát THW(ECT):
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ sử dụng loại nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm, khi nhiệt độ nước làm mát tăng, giá trị điện trở cảm biến giảm và ngược lại, ECM dùng tín hiệu này để phát hiện tình trạng nhiệt độ động cơ.
Khi khóa điện bật ON, ECM cấp điện áp 5V đến chân THW của cảm biến, khi nhiệt độ nước thay đổi, điện trở cảm biến thay đổi, điện áp rơi trên 2 đầu điện trở cảm biến thay đổi như sau: khi nhiệt độ tăngàđiện trở cảm biến giảmà điện áp tại chân THW giảm và ngược lại. ECM xác định được nhiệt độ động cơ thông qua giá trị điện áp rơi này.
12. Tín hiệu nhiệt độ khí nạp THA:
-Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng loại nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm, khi nhiệt độ khí nạp, giá trị điện trở cảm biến giảm và ngược lại, ECM dùng tín hiệu này để phát hiện nhiệt độ khí nạp vào động cơ.
-Khi khóa điện bật ON, ECM cấp điện áp 5V đến chân THA của cảm biến, khi nhiệt độ khí nạp tăngà điện áp rơi trên hai đầu điện trở cảm biến giảm và ngược lại. ECM nhận biết nhiệt độ khí nạp thông qua giá trị điện áp này.
13. Tín hiệu máy khởi động STA:
Tín hiệu này được lấy từ cầu chì ST đưa vào chân STA của ECM, ECM dùng tín hiệu này để nhận biết khi nào động cơ đang quay khởi động.
Hình 4-11: Sơ đồ mạch tín hiệu STA
II.MẠCH ĐIỆN PHUN DẦU ĐIỆN TỬ CỦA 1 SỐ ĐỘNG CƠ
quang duy nang
Tài xế O-H
bạn nào thực sự cần thì gửi email.quangnang74@gmail.com
MinhLuanvlute
Tài xế O-H
E đã gửi mail rồi ạ
Cộng đồng nổi bật
Chủ đề bác đang quan tâm
-
shop manual sany SY195C9 SY205C9 SY215C9 SY225C9- Mới nhất: Darkking
-
-
-
-