thiết bị kiểm tra hệ thống phun dầu điện tử common rail delphi

Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống Khi khởi động động cơ, bơm tiếp vân 6 sẽ hút nhiên liệu từ thùng chứa → lọc nhiên liệu → van điều khiển áp suất IMV 13 → van nạp → khoang nhiên liệ

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ COMMON RAIL

1.1 Khái quát hệ thống phun dầu điện tử common rail

1.1.1 Sơ đồ hệ thống

1.1.2 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống

Khi khởi động động cơ, bơm tiếp vân 6 sẽ hút nhiên liệu từ thùng chứa → lọc nhiên liệu → van điều khiển áp suất IMV 13 → van nạp → khoang nhiên liệu giữa các piston bơm

Trục bơm quay làm cho vanh cam tác động vào các piston để bơm nhiên liệu lên ống tích áp

Khi áp suất trên ống tích áp đạt đến gần 200 bar, áp suất này được gởi về ECU và ECU kết hợp với cảm biến trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu để điều khiển mở kim phun phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ để động cơ làm việc

Hình 1 Sơ đồ hệ thống common rail Denphi

1 Thùng nhiên liệu; 2, 12 Đường hồi nhiên liệu; 3 Bơm tay; 4 Lọc nhiên liệu; 5 Bơm cao áp; 6 Bơm tiếp vận; 7 Vành cam của bơm cao áp; 8 Đường dẫn dầu cao áp; 9 Ống tích áp; 10 Cảm biến áp suất nhiên liệu; 11 Cảm biến

vị trí bàn đạp ga; 13 Van điều khiển áp suất IMV; 14 Bộ điều khiển

Khi người lái đạp bàn đạp ga thì ECU sẽ điều khiển van IMV để tăng áp suất nhiên liệu trên ống tích áp và điều khiển tăng thời gian mở của kim phun để tăng tốc độ động cơ

1.2 Các bộ phận trong hệ thống phun dầu điện tử

1.2.1 Kim phun nhiên liệu điều khiển điện tử

a Cấu tạo

b Nguyên lý làm việc

Hình 2 Cấu tạo của kim phun common rail Denphi

1 Khâu liên kết; 2 Đầu phun; 3 Van kim; 4 Lò xo đóng van kim; 5 Thân van điều khiên; 6 Van

điều khiển; 7 Lò xo; 8 Đệm

Hình 3 Nguyên lý làm việc của kim

phun common rail Denphi

2 3

4 5

6 7

Hình 4 Sơ đồ cấu tạo bơm cao áp common rail Delphi

1 Thùng nhiên liệu; 2 Bơm tay; 3 Lọc nhiên liệu; 4 Van giảm áp; 5 Rô to bơm tiếp vận; 6 Phiến gạt; 7 Con lăn; 8 Vành cam; 9 Van thoát cao áp; 10 Guốc giữ con lăn; 11 Piston; 12 Cựa nạp; 13 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 14 Đường dầu cao áp; 15 Van điều khiển áp suất; 16 Van giới hạn áp suất.

- Khi ECU không cấp điện cho cuộn dây điện từ, lò xo sẽ đẩy van điều khiển

đóng, do vây khoang điều khiển được đóng kín

- Khi khoang điều khiển đóng kín, áp suất nhiên liệu trong khoang điều khiển và khoang nhiên liệu ở van kim bằng nhau nên van kim ở trang thái đóng và kim không phun

- Khi ECU cấp điện đến cuộn dây van điện từ, lực từ sẽ hút van điều khiên đi lên

để mở thông khoang điều khiển với khoang hồi làm áp suất nhiên liệu trong khoang điều khiển giảm xuống đột ngột Sự giảm áp suất nhiên liệu trong khoang điều khiển sẽ làm cho xuất hiện chênh lệch áp suất giữa khoang nhiên liệu đầu van kim và khoang điều khiển sẽ làm cho nhiên liệu đẩy van kim đi lên

mở lỗ phun để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ

1.2.2 Bơm cao áp Common rail

a Sơ đồ cấu tạo

b Nguyên lý làm việc

Khi động cơ làm việc, trục bơm dẫn động bơm tiếp vận quay, nên nhiên nhiệu được hút từ bình chứa → bơm tay → lọc nhiện liệu → bơm tiếp vận → van điều khiển áp suất (15)→ cửa nạp (12) Lúc này các con lăn và quốc giữ con lăn nằm ở vị trí rãnh lõm trên vành cam, vì nhờ lực ly tâm nên các pitston bung

ra nên nhiên liệu được nạp đầy trong khoang nhiên liệu giữa các piton qua van nạp

Khi ro to quay đến khi các con lăn và quốc giữ gặp các vấu cam làm cho các piston được ép vào nên áp suất nhiên liệu giữa các pitton tăng lên, van nạp đóng, van thoát mở và nhiên liệu được bơm tới ống tích áp

Để thay đổi áp suất nhiên liệu trên ống tích áp khi tải động vơ thay đổi thì ECU sẽ điều khiển van điều khiển áp suất trên bơm để nhiên liệu được nạp vào nhiều hay ít tùy theo tải của động cơ

Khi van điều khiển không có tín hiệu điều khiển thì cửa van được mở lớn,

do đó nhiên liệu được nạp nhiều và áp suất nhiên liệu cao

1.2.3 Các cảm biến trên hệ thống

a Cảm biến vị trí bàn đạp ga (Accelerator position sensor –APS)

- Nhiệm vụ

Cảm biến vị trí bàn đạp ga có

nhiệm vụ biến đổi mức đạp xuống của

bàn đạp ga thành tín hiệu điện áp và

truyền về ECU, giúp ECU xác định

chính xác mức đạp xuống (vị trí) của

bàn đạp ga

- Sơ đồ đấu dây và đặc tuyến

Hình 5 Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại

biến trở

b Cảm biến lưu lượng không khí nạp (MAF – Mass air flow sensor)

- Nhiệm vụ

Cảm biến lưu lượng khí nạp có nhiệm vụ đo lưu lượng khí nạp bằng cách gửi tín hiệu điện áp về ECU, giúp ECU xác định chính xác khối lượng hoặc thể tích không khí nạp

Tín hiệu của khối lượng hoặc thể tích không khí nạp được dùng để tính thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản

c Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAP- Manifold Apsolute Pressure)

- Nhiệm vụ

Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống

nạp (cảm biến chân không) có nhiệm vụ

cảm nhận áp suất đường ống nạp và gửi tín

hiệu (tín hiệu PIM) về ECU dưới dạng điện

áp, từ đó ECU biết được chính xác áp suất

đường nạp

- Sơ đồ đấu dây

Hình 7 Sơ đồ mạch cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp Hình 6 Mạch điện cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nhiệt

d Cảm biến áp suất nhiên liệu

- Nhiệm vụ:

Cảm biến áp suất nhiên liệu có nhiệm vụ cảm nhận áp suất nhiên liệu trên ống phân phối (ống rail) và gửi tín hiệu về ECU dưới dạng điện áp, từ đó ECU xác định ra giá trị áp suất nhiên liệu

- Sơ đồ đấu dây

Hình 8 Sơ đồ mạch đấu dây cảm biến áp suất nhiên liệu

e Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (Engine Coolant Temperature Sensor – ECT)

- Nhiệm vụ

Cảm biến nhiệt độ nước có nhiệm vụ giúp ECU xác định được nhiệt độ nước làm mát động cơ

- Sơ đồ đấu dây

Hình 9 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Mối quan hệ giữa điện trở cảm biến và nhiệt độ nước được cho trên đồ thị

Hình 10 Mối quan hệ giữa điện trở cảm biến và nhiệt độ nước làm mát

f Cảm biến nhiệt độ khí nạp (Intake Air temperature – IAT)

- Nhiệm vụ

Cảm biến nhiệt độ khí nạp có nhiệm vụ giúp ECU xác định được nhiệt độ không khí trong đường ống nạp

- Sơ đồ đấu dây

Hình 11 Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Quan hệ giữa giá trị điện trở của nhiệt điện trở và nhiệt độ khí nạp

Hình 12 Mối quan hệ giữa điện trở cảm biến và nhiệt độ khí nạp

g Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Hình 13 Sơ đồ mạch cảm biến

- Nhiệm vụ

Cảm biến nhiệt độ nước có nhiệm vụ giúp ECU xác định được nhiệt độ dầu diesel

- Sơ đồ đấu dây

h Cảm biến oxi (Oxyzen Sensor – O 2 S)

- Nhiệm vụ

Cảm biến ôxy dùng để xác định nồng độ O2 trong khí xả là giàu hơn hay nghèo hơn so với tỷ lệ không khí – nhiên liệu lý thuyết Tín hiệu điện áp từ cảm biến oxy được gửi về ECU để ECU nhận biết và điều chỉnh thành phần hỗn hợp tối ưu trong điều kiện làm việc nhất định

- Mạch điện và đặc tuyến

Hình 14 Sơ đồ mạch điện và đặc tuyến cảm biến oxi

k Cảm biến kích nổ (Knock Sensor - KS)

- Nhiệm vụ

Cảm biến kích nổ được lắp trên thân máy để cảm nhận xung kích nổ phát sinh trong động cơ và gửi tín hiệu này về ECU, ECU điều chỉnh thời điểm đánh lửa/thời điểm phun nhiên liệu (làm trễ) để ngăn chặn kích nổ

- Sơ đồ đấu dây

Hình 15 Cảm biến kích nổ

l Cảm biến vị trí trục khuỷu (CrankShaft Position Sensor- CKP)

- Nhiệm vụ

Cảm biến vị trí trục khuỷu có nhiệm vụ giúp ECU xác định được góc trục khuỷu và tốc độ của động cơ Cảm biến này gửi tín hiệu Ne về ECU động cơ

- Sơ đồ đấu dây

Hình 16 Cảm biến vị trí trục khuỷu loại điện từ

m Cảm biến vị trí trục cam (CamShaft Position Sensor- CaP/CMP)

- Nhiệm vụ

Nam

châm

Cuộn dây

Đĩa răng

Nam

châm

Cuộn dây

Đĩa răng

Hình 17 Sơ đồ mạch đấu dây Hình 18 Dạng xung cảm biến loại điện từ

Cảm biến vị trí trục cam được dùng kết hợp với cảm biến vị trí trục khuỷu

để xác định vị trí điểm chết trên ở kỳ nén của mỗi xilanh

Cảm biến vị trí trục cam gửi tín hiệu G về ECU, ECU sử dụng tín hiệu G

và Ne để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa

Một số động cơ, tín hiệu G còn được dùng để xác định tốc độ động cơ

1.2.4 Các cơ cấu chấp hành

a Van điều khiển áp suất (pressure control valve)

Van điều khiển áp suất giữ cho nhiên liệu trong ống phân phối có áp suất thích hợp tuỳ theo tải của động cơ và duy trì ở mức này

Nếu áp suất trong ống quá cao thì van điều khiển áp suất sẽ mở ra và một phần nhiên liệu sẽ trở về bình

chứa thông qua đường ống dầu

về

Nếu áp suất trong ống quá

thấp thì van điều khiển áp suất sẽ

đóng lại và ngăn khu vực áp suất

cao (high pressure stage) với khu

vực áp suất thấp (low pressure

stage)

Hình 19 Cảm biến vị trí trục cam

loại điện từ

Hình 20 Cảm biến vị trí trục cam loại

Hall

Hình 21 Cấu tạo của van điều khiển áP suất

Van điều khiển áp suất được gá lên bơm cao áp hay ống phân phối Để ngăn cách khu vực áp suất cao với khu vực áp suất thấp, một lõi thép đẩy van bi vào vị trí đóng kín Có 2 lực tác dụng lên lõi thép: lực đẩy xuống dưới bởi lò xo

và lực điện từ Nhằm bôi trơn và giải nhiệt, lõi thép được nhiên liệu bao quanh Van điều khiển áp suất được điều khiển theo 2 vòng:

Vòng điều khiển đáp ứng chậm bằng điện dùng để điều chỉnh áp suất trung bình trong ống

Vòng điều khiển đáp ứng nhanh bằng cơ dùng để bù cho sự dao động lớn của áp suất

Khi van điều khiển áp suất chưa được cung cấp điện, áp suất cao ở ống hay tại đầu ra của bơm cao áp được đặt lên van điều khiển áp suất một áp suất cao Khi chưa có lực điện từ, lực của nhiên liệu áp suất cao tác dụng lên lò xo làm cho van mở và duy trì độ mở tuỳ thuộc vào lượng nhiên liệu phân phối Lò

xo được thiết kế để có thể chịu được áp suất khoảng 100 bar

Khi van điều khiển áp suất được cấp điện: Nếu áp suất trong mạch áp suất cao tăng lên, lực điện từ sẽ được tạo ra để cộng thêm vào lực của lò xo Khi đó van sẽ đóng lại và được giữ ở trạng thái đóng cho đến khi lực do áp suất dầu ở một phía cân bằng với lực của lò xo và lực điện từ ở phía còn lại Sau đó, van sẽ

ở trạng thái mở và duy trì một áp suất không đổi Khi bơm thay đổi lượng nhiên liệu phân phối hay nhiên liệu bị mất đi trong mạch áp suất cao thì được bù lại bằng cách điều chỉnh van đến một độ mở khác Lực điện từ tỷ lệ với dòng điện cung cấp trung bình được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ rộng xung (pulse-wdth-modulation pulse) Tần số xung điện khoảng 1kHz sẽ đủ để ngăn chuyển động ngoài ý muốn của lõi thép và sự thay đổi áp suất trong ống

b Van giới hạn áp suất (pressure limiter valve)

Van giới hạn áp suất có chức năng như một van an toàn Trong trường hợp áp suất vượt quá cao, thì van giới hạn áp suất sẽ hạn chế áp suất trong ống

bằng cách mở cửa thoát Van giới hạn áp suất cho đồng ý áp suất tức thời tối đa trong ống khoảng 1500 bar

Van giới hạn áp suất là một thiết bị

cơ khí bao gồm các thành phần sau:

Phần cổ có ren ngoài để lắp vào

ống

Một chỗ nối với đường dầu về

Một piston di chuyển

Một lò xo

Tại phần cuối chỗ nỗi với ống có

một buồng đường dẫn dầu có phần đuôi

hình côn mà khi piston đi xuống sẽ làm

kín bên trong buồng Ở áp suất hoạt động bình thường (tối đa 2000 bar), lò xo đẩy piston xuống làm kín ống Khi áp suất và hệ thống vượt quá mức, piston bị đẩy lên trên do áp suất của dầu trong ống thắng lực căng lò xo Nhiên liệu có áp suất cao được thoát ra thông qua van và đi vào đường dầu về trở lại bình chứa Khi van mở, nhiên liệu rời khỏi ống vì vậy, áp suất trong ống giảm xuống

c Van hạn chế dòng chảy (flow limiter)

Nhiệm vụ của bộ hạn chế dòng chảy là ngăn cho kim không phun liên tục,

ví dụ trong trường hợp kim không đóng lại được Để thực hiện điều này, khi lượng nhiên liệu rời khỏi ống vượt quá mức đã được định sẵn thì van giới hạn dòng chảy sẽ đóng đường dầu nối với kim lại

Hình 22 Van giới hạn áp

suất

1 Bộ giới hạn áp suất

2 Đến bình chứa

Chương 2 KẾT CẤU VÀ ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ

2.1 Kết cấu thiết bị

Hình 1 Tổng thể phần khung thiết bị Hình 2 Kích thước khung.

+ Kích thước khung: Dài 120 cm, rộng 100 cm, cao 1600 cm

+ Khung bằng sắt hộp 25x50 mm và 20x40

+ Tấm đỡ ngang lắp các bộ phận cắt bổ của hệ thống Tấm này có thể mở nằm ngang và thu gọn khi cần thiết

+ Các giá lắp phụ kiện của mô hình được chế tác bằng bu lông có thể tháo, lắp và thay thế được các phụ kiện

- Phía trên khung hộp lắp đặt khung tranh vẽ

- Phía trong khung hộp lắp mạch điện và các công tắc PAN

- Phía dưới khung mô hình có bố trí 4 bánh xe bằng nhựa cứng để tiện lợi trong di chuyển

- Mặt trước khung hộp phía trên lắp bảng fox, sơ đồ được in và lỗ khoan bằng CNC

Hình 3 Sơ đồ bố trí các bộ phân mặt trước khung trên

- Toàn bộ phần thiết bị này hoạt động được giống với hệ thống nhiên liệu common rail Delphi thật trên xe ô tô

- Bơm cao áp được dẫn động bởi một động cơ điện 3 pha và được điều khiển tốc độ bởi bộ biến tần

- Để thay đổi được tốc độ khi đạp bàn đạp ga thì bộ biến tần được lấy tín hiệu điều khiển từ bàn đạp ga thông qua một bộ chuyển đổi tín hiệu

- Hệ thống được kết nối với các loại máy chẩn đoán để đọc và phân tích

dữ liệu của các bộ phân khi lắp vào hệ thống

ECU

CPS

CmPS CpS

ATS RPS

IG S/W EMERGENCY S/W

1 2 3

OFF ON

STA

GLOWS PLUG TERMINAL GLOW PLUG

POWER LAMP CHECK ENGINE GLOW LAMP WATER FILTER LAMP

EGR SOLENOID VALVE

FUEL INJECTOR #4 FUEL INJECTOR #3

FUEL INJECTOR #2 FUEL INJECTOR #1

KNOCK SENSOR ENGINE TEMP SENSOR

MASS AIR FLOW SENSOR CAMSHAFT POSITION SENSOR

CRANKSHAFT POSITION SENSOR INLET METERING VALVE

FUEL TEMP SENSOR

RAIL PRESSURE SENSOR

ACCELERATOR POSITION SENSOR

DELPHI CRDI FUEL SYSTEM EDUCATION TRAINING EQUIPMENT

DLC 3

RELAY 1

RELAY 2

RELAY 3

RELAYS - FUSES

1 2 3

4 5 6

1 2 3

4 5 6

1 2 3

1 2 3

1 2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1 2 3

1 2

11

12

13

14

15

16

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1 2

1 2

B9

B12 B13 B14 B15

B16 B1

2.2 Ứng dụng kiểm tra các bộ phận trên hệ thống

2.2.1 Vận hành thiết bị

- Kiểm tra vị trí các công tắc trước khi vận hành

- Kiểm tra mức dầu Diesel

- Cấp nguồn ăc quy

- Cấp nguồn cho mô tơ điện

- Đóng aptomat để cấp điện cho biến tần

- Bật khóa điện để điện ắc quy cung cấp cho hệ thống

- Bật công tắc điều khiển biến tần để động cơ hoạt động

- Thay đổi tốc độ bằng cách nhấn bàn đạp ga

Hình 23 Thiết bị kiểm tra hệ thống phun dầu điện tử common rail Delphi

2.2.2 Kiểm tra kim phun nhiên liệu điều khiển điện tử

Bước 1: Lắp kim phun cần kiểm tra lên thiết bị

Bước 2: Vận hành thiết bị và cho hệ thống làm việc ở tốc độ không tải trong thời gian 25 giây

Bước 3: Tắt thiết bị

Bước 4: Kiểm tra lượng lượng hồi nhiên liệu

Bước 5: So sánh với tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn: Lượng hồi: 9 - 13cc

Nếu Lượng hồi ≥ 13cc thì phải thay van điều khiển sau đó tiến hành sang bước 6 Nếu Lượng phun nằm trong tiêu chuẩn thì tiến hành qua bước 6

Bước 6: Xả nhiên liệu trong ống nghiệm

Bước 7: Vận hành thiết bị ở tốc độ không tải với thời gian 25 giây

Bước 8: Kiểm tra lượng nhiên liệu trong ống nghiệp

Bước 9: So sánh với tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn: - Lượng phun: 9-13cc

- Nếu lượng phun lớn hơn tiêu chuẩn thì chứng tỏ lỗ phun bị mòn nên ta thay đầu phun

- Nếu lượng phun nhỏ hơn tiêu chuẩn thì chứng tỏ lỗ phun bị tắc, cần bảo dưỡng lại kim phun

2.2.2 Kiểm tra bơm cao áp

Bước 1: Lắp bơm cao áp cần kiểm tra lên thiết bị

Bước 2: Kết nối thiết bị với máy G-Scan

Bước 3: Vận hành thiết bị ở tốc độ không tải (800 v/ph)

Bước 4: Đọc thông số áp suất báo trên máy G-Scan

Bước 5: So sánh với tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn: 400 bar

Bước 6 Tăng tốc độ lên 3000 v/ph

Tiêu chuẩn: 1500 bar

Nếu thông số áp suất không đạt ít nhất một trong hai chế độ thì phải sửa chữa lại bơm cao áp hoặc thay mới

2.2.3 Kiểm tra các cảm biến

Bước 1: Lắp cảm biến cần kiểm tra lên thiết bị

Bước 2: Kết nối thiết bị với máy G-Scan

Bước 3: Bật chia khoa ON

Bước 4: Vận hành thiết bị

Bước 4: Sử dụng máy G-Scan để tìm lỗi

Nếu trên máy G-Scan báo lỗi thì chứng tỏ cảm biến đó hỏng

2.2.4 Kiểm tra Hộp điều khiển ECU

Bước 1: Lắp hộp điều khiển cần kiểm tra lên thiết bị

Bước 2: Bật chia khóa ON

Bước 3: Kết nối thiết bị với máy G-Scan

Bước 4: Vân hành thiết bị

Bước 5: Kiểm tra lỗi của hộp điều khiển trên máy G-Scan

Bước 6: Kết luận

Nếu trên máy G-Scan vẫn báo lỗi như khi ở trên xe thì chứng tỏ hộp điều khiển đó bị lỗi

2.2.5 Ứng dụng trong dạy học

Thiết bị có khả năng áp dụng vào công tác giảng dạy và học tập phục vụ được nhiều bài học trong chương trình đào tạo nghề Công nghệ ô tô: Modul 29 (sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống phun dầu điện tử); modul 30 (Chẩn đoán ôtô); modul 33 (Kiểm tra và sửa chữa Pan ôtô) Sinh viên có thể sử dụng để học cấu tạo, hoạt động, kiểm tra, bảo dưỡng và đánh giá chất lượng các bộ phận hệ thống lái khi lắp ráp vào mô hình

Để tài có thể sử dụng trong tất cả các trường dạy nghề có đào tạo nghề Công nghệ ô tô