Nghiên cứu và sửa chữa các Hệ Thống nhiên liệu Diesel điện tử

Đề tài : “ Nghiên cứu và sửa chữa các Hệ Thống nhiên liệu Diesel điện tử ” Đây là một đề tài còn mới mẻ nên chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện và sẽ còn thiếu sót. Vậy kính mong các thầy giáo chỉ bảo để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa và đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này.

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay ngành ôtô có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốcdân, ôtô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: vận tải, xây dựng, du lịch…Cùngvới sự phát triển vượt bậc của mình ngành công nghệ ôtô ngày càng khẳng định vai tròquan trọng không thể thiếu trong sự phát triển của một quốc gia

Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đãkhông ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn đề sửdụng Ngành ôtô đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điềukhiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại… đềuđược áp dụng trên ôtô Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng mục tiêuchủ yếu về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, giảm cường độ chongười lái, tính tiện nghi sử dụng cho khách hàng và giảm tối ưu lượng nhiên liệu

Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất của động cơ vẫn đảm bảo đang làvấn đề bức thiết và là nhu cầu hàng đầu trong mục đích sử dụng của khách hàng Côngnghệ phun nhiên liệu điện tử đã ra đời và đáp ứng được mục đích sử dụng Cùng với côngnghệ phun xăng điện tử, công nghệ phun Diesel điện tử cũng đã và đang được nghiên cứu

và ứng dụng trong thực tiễn sử dụng của ngành ôtô

Sau 4 năm học tập tại trường chúng em đã được khoa tin tưởng giao cho đề tài :

“ Nghiên cứu và sửa chữa các Hệ Thống nhiên liệu Diesel điện tử ”

- Do thầy Đinh Ngọc Ân hướng dẫn

Đây là một đề tài còn mới mẻ nên chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong quá trìnhthực hiện và sẽ còn thiếu sót Vậy kính mong các thầy giáo chỉ bảo để đồ án của chúng

em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa và thày Đinh Ngọc

Ân đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này

Nhóm sinh viên thực hiện

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

I ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA CÁC ĐỘNG CƠ DIESEL.

Động cơ Diesel cũng là một loại động cơ đốt trong kiểu piston, trong quá trình cấpnhiên liệu hòa trộn hỗn hợp và cháy được thực hiện chủ yếu trong thể tích buồng cháyđộng cơ

Hình 01 : Động cơ Diesel

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

+, Động cơ 4 kỳ:

- Kỳ thứ nhất ( kỳ nạp): Piston chuyển

động từ ĐCT đến ĐCD Không khí có áp

suất thấp Pk = 130 ÷ 390 kPa được máy nén

cấp vào xylanh qua xupap nạp 1 Để đảm

bảo lượng không khí nạp vào xylanh lớn

nhất với tổn thất áp suất nhỏ xupap nạp

được mở trước khi piston đến ĐCT với góc

mở sớm xupap nạp φns và đóng muộn với

góc đóng muộn sau ĐCD φnm Góc toàn bộ

ứng với xupap nạp ở trạng thái mở φn= 250÷

2800 TK (góc quay trục khuỷu) Trên đồ thị

hành trình nạp được ứng với đường

r – a Ở cuối hành trình nạp, không khí trong

xylanh đạt trị số Pa= 130÷ 390 KPa, ta = 40÷

1300 C

- Kỳ thứ 2 ( kỳ nén) : Piston chuyển

động từ ĐCD đến ĐCT, nén không khí trong

xylanh hành trình nén được tính toán sao

cho các thông số khí nén được nén đến giá

trị đảm bảo bốc cháy nhiên liệu Áp suất và

nhiệt độ không khí cuối hành trình nén tăng

lên đến giá trị Pc= 4500÷ 8000 KPa,

tc= 530÷ 7300C Khi đó nhiệt độ của khí nén

cao hơn nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu

từ 160÷ 2000C Hành trình nén được biểu thị

bằng đường cong a – c trên đồ thị chỉ thị.

- Kỳ thứ 3 ( kỳ cháy và giãn nở ): Nhiên

liệu được phun sớm vào xylanh trước khi

piston đến ĐCT Góc phun sớm được tính

toán, lựa chọn để các phản ứng lý hóa của

nhiên liệu được diễn ra sao cho hỗn hợp bốc

cháy khi piston ở ĐCT Đoạn đồ thị c – z

ứng với thời kỳ cháy nhiên liệu Do cháy

nhiên liệu tại ĐCT, áp suất môi chất tăng lên

tới Pz= 6000÷ 14000 KPa và nhiệt độ là tz=

1450÷ 17300C Đường z’ – b trên đồ thị ứng

với hành trình giãn nở Cuối hành trình giãn

nở ( điểm b, áp suất và nhiệt độ khí cháy

giảm : Pb= 350÷ 800 KPa nhiệt độ là tb=

630÷ 9300C

- Kỳ thứ 4 ( kỳ xả): Piston dịch chuyển

từ ĐCT đến ĐCD Hành trình xả được bắt

đầu từ thời điểm mở xupap xả 2 Xupap xả

được mở trước khi piston đến ĐCD gọi là

góc mở sớm φms nhờ vậy làm sạch sản vật

cháy trong xylanh tốt hơn Khí xả tiếp tục xả

ra trong suốt quá trình xả và kết thúc khi

đóng xupap xả sau ĐCT Góc đóng muộn

hơn so với điểm chết trên khoảng

40 ÷ 700TK hành trình xả khí trong

xylanh được ứng với đoạn b- r Trên đồ thị khí xả được giãn nở, sinh công trong tuabin

và năng lượng của chúng được sử dụng để dẫn động máy nén, nén không khí trước khinạp vào xylanh

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình 02 : Sơ đồ chu trình công tác của động cơ 4 kỳ

a, hành trình nạp; b, hành trình nén; c, hành trình cháy và giãn nở; d, hành trình xả

1, xupap hút; 2, xupap xả.

Hình 03 : Đồ thị chỉ thị mở (a) và đồ thị pha phối khí (b) của động cơ 4 kỳ.

r ’ a ’ - quá trình nạp; a ’ c- quá trình nén; czz ’ b’- quá trình cháy và giãn nở; b ’ r ” - quá trình xả;

rr ’ - quá trình trùng điệp; hc ’ - góc phun sớm; cc ’ - góc bắt đầu cháy; hc- góc cháy trì hoãn;

f x , f n - tiết diện lưu thông cửa xả và cửa nạp; ra- hành trình nạp; ac- hành trình nén;

czz ’ b- hành trình cháy và giãn nở; br- hành trình xả.

Trên hình vẽ trình bày toàn bộ đồ thị chỉ thị hành trình làm việc của động cơ 4 kỳ có

tăng áp gồm các hành trình: r – a ( nạp), a- c ( nén), c- b ( cháy nhiên liệu và giãn nở sản phẩm cháy), b- r ( xả sản vật cháy).

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

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

Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trường Động

cơ Diesel với tình hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề về tiếng ồn vàkhí 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 theonguyên lý tự cháy Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy động

cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosh mới phát triển bơm

cao áp ( bơm phun Bosh lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ô tô khách vào

năm 1936).

Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối

ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà động

cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháynhằm hạn chế các chất ô nhiễm Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấnđề:

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

- 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 phậncủa hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như:

- Bơm cao áp điều khiển điện tử

- Vòi phun điện tử

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

Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu Dieselnhờ sự phát triển về công nghệ Năm 1986 Bosh đã đưa ra thị trường việc điều khiểnđiện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu CommonRail Diesel Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel đã

được hoàn thiện Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòiphun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong èng chứa ( Rail) và đượcphân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu So với các hệ thống cung cấp nhiên liệuDiesel thông thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết được những vấnđề:

- 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 suấtphun có thể đạt tới 184 MPa Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh (khoảng1,1 ms)

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

cơ

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

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

III PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ.

1 Phân loại Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử.

Hệ thống nhiên liệu Diesel

Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử BơmVòi phun kết hợp

khiển

điện

tử bằng

cơ cấu điều

ga điện

từ

Bơm

VE điều khiển điện

tử bằng van

xả áp

Loại 2 Piston

Loại 3 Piston

Loại 4 Piston

Loại EUI

Loại HEUI

Bơm VE nhiều Piston hướng kính

Bơm VE

1 Piston

hướng

trục

2 Đặc điểm các Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử

2.1 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử loại bơm dãy ( PE) điểu khiển điện tử bằng

cơ cấu điều ga điện- từ

- Điều chỉnh lượng nhiên liệu phun bằng điều khiển hành trình thanh răng nhờ cơ cấu

điều ga điện từ

- Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng bộ điều khiển phun sớm điện tử

2.2 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử loại bơm phân phối (VE) điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ

- Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thường.

- Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng cơ cấu điều ga điện- từ ( không dùng bộđiều tốc như bơm VE thông thường)

- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun

2.3 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả

áp loại 1 Piston hướng trục

- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 130 MPa.

- Vẫn phải có bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam đĩa, vành con lăn, cam đĩa,

piston, van tắt máy, cơ cấu điều khiển phun sớm

- Không có quả ga, piston không có lỗ ngang

- Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng van xả áp

- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun

2.4 Đặc điểm Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp loại nhiều Piston hướng kính

- Vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm.

- Áp suất cao hơn với loại piston hướng trục

- Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu và phân phối nhiên liệu khác so với loại hướng trục

2.5 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối – Common Rail System ( CRS)

1300 2200 kg cm/ )

- Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh ( 1,1 ms = 1 lần phun mồi + 1 lầnphun chính thức )

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

- Các chi tiết trong hệ thống cao áp được chế tạo một cách rất chính xác ( khe hởgiữa kim phun và xylanh phun là: 0,5÷ 2 µm )

2.6 Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI (Electronic Control Unit Injection )

Vòi phun với áp suất cao, tạo ra áp suất phun lên tới 207 MPa, ở tốc độ định mức nóphun tới 19 lần/s Áp suất cao được tạo ra là do trục cam tác động vào vòi phun thôngqua vấu cam hoặc có thêm cơ cấu đòn gánh

Môdun điều khiển điện tử ECM xác định thời điểm và lượng nhiên liệu cần phun

2.7 Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI

HEUI ( Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector – Tác độngthủy lực điều khiển điện tử )

HEUI cũng được điều khiển bằng Môdun ECM Phun nhiên liệu bằng áp suất dầu từ

800 đến 3000 Psi được bơm cao áp đưa vào vòi phun Quá trình phun được điều khiểnbằng van điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ ECM

Áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ,

mà được điều khiển bằng điện tử

Hệ thống HEUI cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiênliệu và giảm thiểu các tổn thất cũng như tiếng ồn của động cơ

PHẦN II : CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ

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

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

1.1 Cấu tạo của cơ cấu điều ga điện từ.

Hình 04 : Cơ cấu điều ga của bơm PE điện tử

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

1.2 Công dụng.

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

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

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

Nhiệm vụ :

Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải hay không tải (giữ vững một tốc độ hay trongphạm vi cho phép tuỳ theo loại) có nghĩa là lúc có tải hay không tải đều phải giữ một tốc

độ động cơ trong lúc cần ga đứng yên

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

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

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

1.3 Hoạt động

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

2 LOẠI BƠM VE ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ BẰNG CƠ CẤU ĐIỀU GA ĐIỆN TỪ 2.1 Bơm cao áp.

Bơm phun nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun Bơm phun có chức năngkiểm soát lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu

Hình 05 : Bơm cao áp với cơ cấu điều ga điện từ

3 Bộ điều khiển phun sớm( van TCV) 6 Cơ cấu điều ga

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Điều khiển lượng phun : Cơ cấu điều ga điều khiển lượng phun và công suất động

cơ Cơ cấu điều ga điện từ có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ để ngănđộng cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy không tải

Điều khiển thời điểm phun :

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

Hoạt động :

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

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

2.3 Bơm cấp và van điều chỉnh.

Hình 06 : Bơm cấp và van điều chỉnh

2.3.1 Bơm cấp nhiên liệu

Bơm cấp nhiên liệu kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một roto Trục dẫn độngquay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong của buồng

áp suất Do trọng tâm của roto lệch so với tâm của buồng nén nên nhiên liệu giữa cáccánh gạt bị nén và đẩy ra ngoài

2.3.2 Van điều chỉnh

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

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

2.4 Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp

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

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

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

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

Việc cung cấp nhiên liệu cho mỗi xylanh được thực hiện bằng ¼ vòng quay đĩa cam

và một lần chuyển động tịnh tiến của piston ( động cơ 4 xylanh )

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

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

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

Cung cấp nhiên liệu :

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

Khi đĩa cam chạy trên con lăn, piston đi lên ( chuyển sang phải ) và nén nhiên liệu.Khi áp suất nhiên liệu đạt giá trị ấn định trước, nhiên liệu sẽ được phun ra qua vòiphun

Kết thúc :

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

2.5 Cơ cấu điều ga điện từ

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

trục được lắp lệch tâm và trục này được lắp với một trống nhỏ, trên trống nhỏ lại có mộtchốt lệch tâm được cắm vào lỗ trên quả ga

Khi người lái xe muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ thì người lái xe tácđộng lên bàn đạp ga và thông qua cảm biến chân ga gửi tín hiệu ( hay ý nguyện của ngườilái ) gửi về ECU và ECU nhận thêm một số tín hiệu khác như: Ne, THW, VG… Để xuất

ra những chuỗi xung có tỷ lệ thường trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấuđiều ga tạo nên từ trường tác động vào trống lớn làm cho trống lớn xoay một góc, kéotheo trống nhỏ cũng bị xoay đi một góc Khi đó chốt lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả

ga tiến lên hay lùi lại để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun

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

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

3.1 Đặc điểm và phân loại.

Hình 09 : a, Loại máy bơm piston hướng trục

b, máy bơm piston hướng kính

Loại bơm VE này phải có:

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

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

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

3.2 Bơm VE điện tử một piston hướng trục

3.2.1 Đặc điểm và cấu trúc

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

Hình 10 : Cấu trúc của bơm piston hướng trục

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình 11: Các chi tiết của bơm piston hướng trục

3.2.2 Hoạt động

Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí ở trong bơm VE

sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén căng vào trong khoang bơm đến áp suất2÷7(kg/cm2 ) và áp suất này gọi là áp suất sơ cấp P1 Dầu có áp suất P1 được đưa tới chờ

sẵn tại cửa nạp và khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vàokhoang xylanh Tiếp đó khi piston quay lên phần không xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấpcửa nạp đồng thời lúc này phần lồi của cam đĩa chèo lên con lăn làm cho piston bị đẩy lên

để nén dầu trong khoang xylanh Dầu trong khoang xylanh bị nén gần tới áp suất phun thìcửa chia dầu trên piston trùng với một đường dẫn ra một vòi phun nào đó Do vậy, khidầu trong khoang xylanh đạt áp suất phun thì nó sẽ mở kim phun và phun vào trongbuồng cháy động cơ lượng dầu phun vào động cơ nhiều hay ít phụ thuocj vào thời điểm

mở van xả áp, tức là nếu vòi phun đang phun mà van xả áp được mở ra thì dầu trongkhoang xylanh sẽ thông qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun

3.3 Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính

3.3.1 Cấu tạo

Loại bơm VE nhiều piston hướng kính trước hết vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo

ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm Trục bơm được nối với Roto chia và ở Rotochia bố trí 4 piston hướng kính, ở giữa là một lỗ khoan dọc tâm lỗ khoan này thông vớicửa nạp dầu và cửa chia dầu Phía ngoài Roto chia là một vành có các con lăn và toàn bộ

cụ này được đặt trong một vành cam

Hình 12 : Cấu trúc bơm hướng kính

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình 13 : Các chi tiết của bơm hướng kính

3.3.2 Hoạt động

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

3.4 Van xả áp ( SPV )

Hình 14 : Van xả áp

Điện trở cuộn dây ở 200C khoảng 1  2

Van xả áp để điều khiển lượng phun

Van xả áp gồm hai loại:

- SPV thông thường: Một piston hướng trục

- SPV trực tiếp: Nhiều piston hướng kính

3.4.1 SPV loại thông thường

a Cấu tạo

Hình 15 : SPV loại thông thường

SPV loại thông thường bao gồm 2 van: Van chính và van điều khiển Ngoài ra còn

có thêm một cuộn dây, lò xa chính và lò xo điều khiển

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

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

b Hoạt động:

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

Hình 16 : Hoạt động của SPV loại thông thường

3.4.2 SPV loại điều khiển trực tiếp

a Cấu tạo:

Hình 17 : SPV loại điều khiển trực tiếp

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

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

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

b Hoạt động:

Khi khóa điện được bật ON thì EDU sẽ cấp cho cuộn dây của van điện một điện ápkhoảng 160 ÷190 (V) và ngay sau đó nó duy trì điện áp trên cuộn dây khoảng 60 ÷ 80(V).Khi đó, lõi thép của van sẽ bị từ trường của cuộn dây hút mạnh và làm cho van đóng chặtcửa hồi dầu Đảm bảo quá trình phun nhiên liệu xảy ra bình thường Khi muốn kết thúcphun thì tín hiệu từ ECU thông qua EDU điều khiển cắt điện ở cuộn dây van xả áp, lò xo

sẽ đẩy lõi thép đi lên, đồng thời áp lực dầu ở khoang xylanh đẩy phần van để mở đườngdầu xả về khoang bơm làm mất áp suất phun

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình18 : Hoạt động của SPV loại trực tiếp

3.4.3 Máy bơm piston hướng trục và van xả áp SPV

Hình 19 : Van SPV ở máy bơm piston hướng trục

Hoạt động:

- Hành trình nạp: SPV đóng lại, piston chuyển động sang trái Khí đó nhiên liệu

được hút vào buồng bơm

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

nhiên liệu được bơm đi

- Kết thúc phun: SPV mở ra, do nhiên liệu giảm nên áp suất cũng giảm xuống Quá

trình phun kết thúc Khi các điều kiện ngắt nhiên liệu được thực hiên, áp suất không tănglên do SPV vẫn đang trong trạng thái mở

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

Hình 20 : Van SPV ở máy bơm piston hướng kính

Hoạt động:

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

trong buồng bơm

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

- Phun : SPV đóng lại, Roto quay và nối với cổng bơm và cổng phân phối cảu Roto

để bơm nhiên liệu đi

- Kết thúc phun: SPV mở ra, do lượng nhiên liệu giảm nên áp suất cũng giảm xuống.

Quá trình phun kết thúc Khi các điều kiện thỏa mãn để cắt nhiên liệu, áp suất không tăng

lê do SPV vẫn đang trong trạng thái mở

3.5 Van điều khiển thời điểm phun TCV

3.5.1 Cấu tạo

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình 21 : Van TCV

Cấu tạo chính của TCV gồm : Lõi Stator, lò xo hồi vị và lõi chuyển động Điện trở cuộndây ở 200 là 10  14

Hình22 : Cấu trúc bộ định thời điểm phun

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

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

Hình 23 : Nguyên lý hoạt động TCV

Khi ECU cấp điện cho cuộn dây, dưới tác dụng của lực từ lõi bị hút về bên phải mởđường 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 haibuồng áp lực

a Làm sớm thời điểm phun :

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

Hình 24 : Làm sớm thời điểm phun

b Làm muộn thời điểm phun :

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

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình 25 : Làm muộn thời điểm phun

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

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

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

a Làm sớm thời điểm phun

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

b Làm muộn thời điểm phun

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

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

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

1.1 Cấu tạo chung :

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình 27 : Cấu tạo hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối

Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng :

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

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

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

1.2 Nguyên lý hoạt động

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

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

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

2 CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG

2.1 Bơm áp cao

2.1.1 Bơm áp cao loại 2 pittong ( HP3)

a Cấu tạo

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình 28 : Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pitton

1 Van hút

2 Pittong

3 Cam không đồng trục

4 SCV ( Van điều khiển nạp )

5 Van phân phối

6 Bơm cấp liệu

b Nguyên lý vận hành

Píttông B dẫn nhiên liệu vào trong khi pittông A bơm nhiên liệu ra Do đó, píttông A

và B lần lượt hút nhiên liệu từ bơm cấp liệu vào khoang cao áp và bơm nhiên liệu ra ốngphân phối

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

Piston B bị đẩy xuống để nén nhiên liệu và chuyển nó vào ống phân phối khi píttông

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

Hình 29: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pittong

5 Dầu từ thùng dầu vào

6 Dầu đến bơm cao áp

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

2.1.2 Bơm áp cao loại 3 pitton

a Cấu tạo

Hình 31 : Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton

1 Trục lệch tâm 6 Bơm cấp liệu

5 Lò xo hồi vị 10.Đường dầu đến ống rail

Hình 32 : Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong

c Bơm cấp liệu

Hình 33 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng ăn khớp

1 Đường dầu vào từ bình nhiên liệu 2.Đường dầu ra khoang cao áp

2.1.3 Bơm áp cao loại 4 pitton

a Cấu tạo

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Cơ Khí Động Lực

Hình 34 : Cấu tạo bơm áp cao loại 4 pitton( Dùng cho động cơ 2KD-FTV)

Hình 35 : Cấu tạo ống phân phối

2.2.1 Bộ hạn chế áp suất

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

Hình 36 : Hoạt động của bộ hạn chế áp suất

Bộ hạn chế áp suất được vận hành cơ khí thông thường để xả áp suất trong trường hợp

áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường