nghiên cứu hệ thồng nhiên liệu common rail diesel

Một trong những hệ thống rất mới liên quan đến điều khiển động cơ đó là hệ thống nhiên liệu COMMON RAIL. Hệ thống nhiên liệu common rail là một cải tiến trong động cơ diesel và là một trong số những hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô vì những lợi ích mà nó mang lại khi sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn trong động cơ. Và trong quá trình học tập, đặc biệt trong hai tháng thực tập tốt nghiệp em đã được tiếp xúc, tìm hiểu về hệ thống nhiên liệu này và nhận thấy đây là đề tài rất mới liên quan đến chuyên nghành cơ khí động lực của mình. Chính vì vậy em đã chọn đề tài luận văn tốt nghiệp: nghiên cứu hệ thồng nhiên liệu common rail diesel

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

chương 1: tổng quan về đề tài 4

1.1 lý do thực hiện và tầm quan trọng của đề tài 4

1.2 mục tiêu của đề tài 5

1.3 ý nghĩa các từ viết tắt 6

chương 2: giới thiệu về hệ thống common rail 8

2.1 sơ lược lịch sử của hệ thống commonrail………8

2.2 ưu điểm của hệ thống common rail 9

2.3 cấu tạo hệ thống common rail 10

2.4 nguyên lý hoạt động của hệ thống 11

chương 3: hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail 13

3.1 cấu tạo hệ thống 13

3.2 cấu tạo hoạt động các chi tiết 13

3.2.1 bình chứa nhiên liệu 13

3.2.2.đường nhiên liệu áp suất thấp 13

3.2.3 lọc nhiên liệu 15

3.2.4 bơm cao áp 17

3.2.5.bơm nạp nhiên liệu 24

3.2.6 van SCV 25

3.2.7 ống phân phối 27

3.2.8 vòi phun 30

3.2.9 đường ống nhiên liệu áp suất cao 34

chương 4: hệ thống điều khiển điện tử 35

4.1 tổng quan 35

4.1.1 vị trí các chi tiết trên xe 35

4.1.2 sơ đồ hệ thống 36

4.1.3 sơ đồ chân ECM 38

4.1.4 ý nghĩa ký hiệu và giá trị tiêu chuẩn của các chân ECM 38

4.1.5 các dạng sóng cảm biến và bộ phận chấp hành 42

4.2 mạch cấp nguồn ECM 44

4.3 EDU 45

4.3.1 cấu tạo EDU 45

4.3.2 mạch cấp nguồn EDU 46

4.4 các cảm biến( tín hiệu đầu vào) 47

4.4.1 cảm biến bàn đạp ga(VPA) 48

4.4.1 cảm biếnbị trí bướm ga 50

4.4.3 cảm biến vị trí trục cam G 52

4.4.4 cảm biến vị trí khuỷu 53

4.4.5 cảm biến nhiệt độ nước làm mát 55

4.4.6 cảm biến nhiệt độ khí nạp 56

4.4.7 cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 58

4.4.8 cảm biến áp suất nhiên liệu 59

4.4.9 tín hiệu lưu lượng khí nạp 61

4.410 tín hiệu tộc độ xe 62

4.4.11 tín hiệu công tắc đèn phanh 63

4.4.12 tín hiệu áp suất tua bin tăng áp 63

4.4.13 tín hiệu vị trí van EGR 65

4.4.14 tín hiệu máy khởi động STA 66

4.5 tín hiệu đầu ra 67

4.5.1 tín hiệu điều khiển van SCV 67

4.5.2 tín hiệu điều khiển kim phun 69

5.5.3 tín hiệu điều khiển mở van EGR 70

4.6 các chức năng điều khiển chính của ECM 74

4.6.1 điều khiển lượng phun và thời điểm phun 74

4.6.2 điều khiển tốc độ không tải 77

4.6.3 điều khiển áp suất nhiên liệu 78

4.6.4 điều khiển tuần hoàn khí xả 79

4.7 bảo dưỡng và chuẩn đoán hệ thống 79

4.7.1 các điểm lưu ý khi bảo dưỡng chuẩn đoán hệ thống 79

4.7.2 các dạng hư hỏng thường gặp ở hệ thống nhiên liệu 83

4.7.3 khắc phục các hư hỏng 84

4.7.3.1 bơm cao áp 84

4.7.3.2 ống phân phối 85

4.7.3.3 vòi phun 85

4.7.4 phương pháp chuẩn đoán 85

4.10 một số điểm khác nhau giữa các hệ thống common rail của các hãng 92

chương 5: Mô hình hệ thống phun xăng- đánh lửa trên động cơ 1NZ-FE 95

chương 6: kết luận 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

LỜI NÓI ĐẦU

Đi lại, vận chuyển hàng hóa là nhu cầu khổng lồ và ngày càng tăng của conngười trên toàn thế giới Ô tô gần như là phương tiện chủ lực đáp ứng nhu cầu đó.Công nghệ ô tô là một ngành khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh trên phạm vitoàn thế giới, để đáp ứng nhu cầu trên đã làm cho tốc độ gia tăng số lượng ô tô trênthế giới rất nhanh Do đó, tình hình giao thông ngày càng phức tạp và nảy sinh racác vấn đề cấp bách cần phải giải quyết như tai nạn giao thông, ô nhiễm môi trường,khủng hoảng nhiên liệu… Để giải quyết các vấn đề đó, đòi hỏi ngành công nghệ ô

tô phải áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến trong thiết kế, ứng dụng các nguyên vật liệu và công nghệ hiện đại để cho ra đời những chiếc xe ngày càng hoàn hảo với

tính năng vận hành và tính an toàn vượt trội

Một trong những hệ thống rất mới liên quan đến điều khiển động cơ đó là hệthống nhiên liệu COMMON RAIL Hệ thống nhiên liệu common rail là một cải tiếntrong động cơ diesel và là một trong số những hệ thống được khách hàng quan tâmhiện nay khi mua xe ô tô vì những lợi ích mà nó mang lại khi sử dụng như: tiết kiệm

nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn trong động cơ.

Và trong quá trình học tập, đặc biệt trong hai tháng thực tập tốt nghiệp em đã đượctiếp xúc, tìm hiểu về hệ thống nhiên liệu này và nhận thấy đây là đề tài rất mới liênquan đến chuyên nghành cơ khí động lực của mình Chính vì vậy em đã chọn đề tàiluận văn tốt nghiệp: nghiên cứu hệ thồng nhiên liệu common rail- diesel

Do kiến thức của bản thân còn hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều và thời gian

có hạn nên luận văn tốt nghiệp này của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính

mong thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn tận tình chỉ bảo thêm để

luận văn tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Th.S:Cao Đào

Nam, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài luận văn

này

Tp HCM tháng 03 năm 2015

Sinh viên thực hiện.

Tô Ngọc Thể

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1.1 Tính cấp thiết của đề tài

- Bước sang thế kỷ 21, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bướcsang một tầm cao mới Rất nhiều thành tựu KHKT, các phát minh sáng chế xuấthiện có tính ứng dụng cao

cách mở cửa mới để thúc đẩy nền kinh tế phát triển.Việc tiếp nhận và áp dụng và ápdụng những thành tựu khoa học nhằm cải tạo và thúc đẩy sự phát triển của cácngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ một nước nông nghiệp có nềnkinh tế kém phát triển thành một nước công nghiệp hiện đại

viên của khối kinh tế quốc tế WTO Với việc tiếp cận với các quốc gia có nền kinh

tế phát triển chúng ta có thể giao lưu học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và ứng dụng cácthành tựu khoa học tiên tiến để phát triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bướcnhững bước đi vững chắc trên con đường xây dựng CNXH

ngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành có tiềm năng và được đầu tư pháttriển mạnh mẽ Do sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật quá trình công nghiệp hóa, hiệnđại hóa phát triển mạnh mẽ, nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao Đểđảm bảo độ an toàn, độ tin cậy cho con người vận hành và chuyển động của xe, rấtnhiều hãng sản xuất như : FORD, TOYOTA, MESCEDES, KIA MOTORS, … đã

có nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng công nghệ cũng như chất lượng phục vụ của

xe nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng

chung và về “Hệ thống cung cấp nhiên liệu DIESEL ” nói riêng phải có sự hoạtđộng chính xác, độ bền cao và giá thành rẻ, giảm ô nhiễm môi trường nâng caocông suất động cơ Dựa trên hệ thống cung cấp diesel điều khiển cơ khí thông

thường các hãng xe đã phát triển lên “hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel

common_rail injecter”

hỏi sự kéo theo về các chi tiết khác, hệ thống khác

Do vậy, đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết học hỏi, sángtạo để bắt nhịp với khoa học kỹ thuật tiên tiến để có thể chẩn đoán hư hỏng và đề raphương pháp sửa chữa tối ưu.

học sinh, sinh viên còn thiếu thốn rất nhiều, chưa đáp ứng được nhu cầu dạy và học,đặc biệt là trang thiết bị, mô hình thực tập tiên tiến hiện đại

Các tài liệu, sách tham khảo về các hệ thống cơ cấu dẫn động điều khiển còn thiếu,chưa đưa hệ thống hóa một cách khoa học Các bài tập hướng dẫn thực hành cònthiếu

Vì vậy người kỹ thuật viên khi ra trường gặp nhiều khó khăn và bỡ ngỡ với nhữngkiến thức, trang bị tiên tiến trong thực tế

1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài

sinh viên khi ra trường để đáp ứng được phần nào nhu cầu của công việc Đề tài

nghiên cứu về “Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel common_rail injecter ” giúp

cho em hiểu rõ hơn nữa và bổ trợ thêm kiến thức mới về hệ thống này

tình huống bất ngờ về hệ thống này Tạo tiền đề nguồn tài liệu tham khảo cho cácbạn học sinh, sinh viên các khóa có thêm tài liệu nghiên cứu và tham khảo

giúp em, một sinh viên có thể hiểu rõ hơn, sâu hơn về hệ thống này Nắm được kếtcấu, điều kiện làm việc, hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa

1.2.MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tô được tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản xuất với chiều hướng ngày càng tăng Động cơ diesel là một trong những động cơ được sử dụng trên ôtô Nó có những yêu điểm là nhiên liệu diesel rẻ hơn các loại nhiên liệu khác, sinh ra mômen xoắn lớn hơn, hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao hơn Tuy nhiên trướckia nó lại chỉ thường được sử dụng trên xe tải do gây ra tiếng ồn lớn và ôi nhiễm môi trường Hệ thống nhiên liệu common rail là một cải tiến trong động cơ diesel và

là một trong số những hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô

vì những lợi ích mà nó mang lại khi sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn trong động cơ Vì vậy ngày nay động cơ sử dụng nhiện liệu diesel không những được sử dụng trên xe tải mà còn

được sử dụng trên các dòng xe cao cấp của các hãng như Toyota, Mercedes, BMW

và Volkswagen… Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu Common Rail sẽ giúp chúng

ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác

Các dòng xe ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thảiđựợc chấp thuận trong ngành sản xuất ô tô nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đócông nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao Công nghệ điều khiển và viđiều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải có kiến thứcvững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lêntương ứng mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như dâychuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ratrường

Khi xem những chiếc xe ô tô của các nước sản xuất em không chỉ ngỡ ngàng vàthán phục nền công nghiệp sản xuất ô tô của thế giới mà em còn tự hỏi: Bao giờViệt Nam chúng ta cũng sẽ sản xuất được những chiếc xe như thế? Đây là ướcmong muốn của rất nhiều người đối với ngành công nghiệp ô tô Việt Nam, là sinhviên ngành động lực em hi vọng mình cũng sẽ đóng góp một phần nhỏ nào đó đểnền công nghiệp ô tô Việt Nam ngày càng phát triển

Vì những lý do trên em chọn đề tài "Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu COMMON RAIL" để làm đề tài tốt nghiệp

1.3 Ý NGHĨA CÁC TỪ VIẾT TẮT

TACH Tín hiệu tốc độ động cơ

EEPROM

Bộ nhớ chỉ đọc (EEPROM- Electrically Erasable Programmable Read Only Memory),

Bộ nhớ có thể xoá (EPROM-Erasable Programmable Read Only Memory)

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG COMMON RAIL

2.1 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG COMMON RAIL

Động cơ diesel ra đời năm 1917 do ông DIESEL người Đức sáng chế ra và

từ đó đến nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì động cơdiesel cũng được cải tiến và phát triển liên tục cả về hình dáng cũng như kết cấulàm cho động cơ nâng cao hiệu suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môitrường

Khi so sánh động cơ diesel với động cơ xăng có cùng thể tích công tác thìđộng cơ diesel có được những ưu điểm sau

Với những ưu điểm trên, động cơ diesel được sử dụng rộng rãi trong giao thôngvận tải đặc biệt là các xe tải, xe khách, động cơ tầu thuỷ … Ngày nay cùng với sựphát triển của khoa học kỹ thuật động cơ đã có nhiều cải tiến, đặc biệt về hệ thốngcung cấp nhiên liệu làm cho động cơ giảm được tiếng ồn và cải thiện được tínhnăng tăng tốc Do đó động cơ diesel đang được phát triển mạnh trên xe du lịch hiệnnay

Lịch sử phát triển của hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel Trước những năm

1920 hệ thống cung cấp nhiên liệu được thiết kế và chế tạo tại các công ty chế tạođộng cơ Công ty BOSCH của Đức đã phát triển lại bơm có sự định lượng theo kiểucổng xoắn Sử dụng các nguyên lý này và các phương pháp sản suất hiện đại,BOSCH còn có khả năng chế tạo thiết bị phun nhiên liệu dịch chuyển dương có độtin cậy cao Loại bơm này có sự dịch chuyển dương với piston lắp chặt trong xylanhđẩy nhiên liệu trong xylanh tạo ra sự dịch chuyển rất nhanh

Ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu được cải tiến rất nhiều nhưng về cở bản

nó phải thoả mãn được những chức năng sau

- Định lượng nhiên liệu theo yêu cầu đáp ứng tất cả các tải và các tốc độ cânbằng lượng nhiên liệu được phân phối cho từng xylanh động cơ để đảm bảonhư nhau công suất giữa các xylanh của động cơ nhiều xylanh.

trong xylanh

yêu cầu theo sự thiết kế của buồng đốt

Trong nhiều năm nghiên cứu và cải tiến hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơdiesel đến năm 1993 hệ thống cung cấp nhiên liệu mới đã thành công trong thửnghiệm và nhờ với việc kết hợp với hãng ROBERT BOSCH năm 1997 hệ thốngnhiên liệu mới cho động cơ diesel được gọi là Common Rail được sản suất hàngloạt Căn cứ vào các ưu điểm của hệ thống phun này động cơ diesel hiện đại chọn

hệ thống phun nhiên liệu Common Rail là sự lựa chọn số 1

Nhiệm vụ chính của hệ thống Common Rail:

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel

- Tạo áp suất cao cho chu trình phun và phân phối nhiên liệu cho từngxylanh

- Lượng nhiên liệu được xác định một cách chính xác và phun vàoxylanh đúng thời điểm

2.2 CÁC ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL

- Độ tin cậy cao

- Giảm thải ô nhiễm do khí xả (áp suất phun của Common Rail rất cao nên làm

cải thiện được quá trình cháy mà thực tế làm giảm bớt lượng phát thải khói đen Xahơn nữa, nó làm giảm lượng phát thải ô nhiễm là nhờ giai đoạn phun sơ khởi vàphun hỗn hợp)

- Tính kinh tế nhiên liệu (Common Rail có hệ thống phun được điều khiển bằng

điện tử)

- Công suất tăng (Với Common Rail, áp suất phun có thể cho nhiều bộ phận

được chọn lựa tự do và độc lập với tình trạng làm việc của động cơ Ý nghĩa nàymoment động cơ có thể được gia tăng trong vùng tốc độ thấp, một thực tế là nó thực

hiện đóng góp chính làm gia tăng tính linh hoạt của ô tô dùng động cơ diesel).

- Giảm tiếng ồn động cơ (Hoạt động ở áp suất cao và quá trình phun được riêng

lẻ của mỗi vòi phun trong hệ thống Common Rail Việc cho phép phun sơ khởi vàphun hỗn hợp này mà cả hai làm giảm đáng kể tiếng ồn động cơ)

- Sự hợp nhất các khái niệm động cơ đang còn sử dụng (Common Rail được

thiết kế như thế có thể sử dụng cho các động cơ diesel đang tồn tại mà không cầnthay đổi lớn khi muốn lắp đặt hệ thống Common Rail cho động cơ diesel khác)

2.3 CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL

Hệ thống Common Rail có cấu tạo gồm 2 phần:

 Hệ thống cung cấp nhiên liệu: gồm thùng nhiên liệu, lọc nhiên liệu,

bơm cao áp, ống phân phối, kim phun, các đường ống cao áp Hệ thốngcung cấp nhiên liệu có công dụng hút nhiên liệu từ thùng chứa sau đónén nhiên liệu lên áp suất cao và chờ tín hiệu điều khiển từ ECM sẽphun nhiên liệu vào buồng đốt

 Hệ thống điều khiển điện tử: gồm bộ xử lý trung tâm ECM, bộ

khuyếch đại điện áp để mở kim phun EDU, các cảm biến đầu vào và bộchấp hành ECM thu thập các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau đểnhận biết tình trạng hoạt động của động cơ, sau đó tính toán lượngphun, thời điểm phun nhiên liệu và gửi tín điều khiển phun đến EDU đểEDU điều khiển mở kim phun Ngoài ra hệ thống điều khiển điện tửcòn tính toán và điều khiển áp suất nhiên liệu và tuần hoàn khí xả

Hình 3-8 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu Common rail

1 Thùng nhiên liệu; 2 Bơm cao áp Common rail; 3 Lọc nhiên liệu; 4 Đường cấp nhiên liệu cao áp; 5 Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; 6 Cảm biến áp suất; 7 Common Rail tích trữ &điều áp nhiên liệu (hay còn gọi ắcquy thuỷ lực) ; 8 Van an toàn (giới hạn áp suất); 9 Vòi phun; 10 Các cảm biến nối đến ECU và Bộ điều khiển thiết bị (EDU); 11.Đường về nhiên liệu (thấp áp) ; EDU: (Electronic Driver Unit) và ECU : (Electronic Control Unit).

2.4 Nguyên lý hoạt động.

Hệ thống Common Rail là hệ thống phun kiểu tích áp Một bơm cao áp riêngbiệt được đặt trong thân máy tạo ra áp suất liên tục Áp suất này chuyển tới và tíchlại trong Rail cung cấp tới các vòi phun theo thứ tự làm việc của từng xylanh ECUđiều khiển lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun một cách chính xác bằng cách

sử dụng các van điện từ

 Vùng nhiên liệu áp suất thấp: Bơm tiếp vận (nằm trong bơm cao áp) hút

nhiên liệu từ thùng chứa  qua lọc nhiên liệu để lọc sạch cặn bẩn và táchnước và đưa đến van điều khiển hút (SCV) lắp trên bơm cao áp

 Vùng nhiên liệu áp suất cao: nhiên liệu từ van điều khiển hút (SCV)

được đưa vào buồng bơm, tại đây nhiên liệu sẽ được bơm cao áp nén lên

áp suất cao và thoát ra đường ống dẫn cao áp đi đến ống phân phối và từống phân phối đi đến các kim phun chờ sẵn Áp suất nhiên liệu sẽ đượcquyết định bởi tính toán của ECM tùy theo chế độ làm việc của động cơthông qua các tín hiệu cảm biến gửi về ECM sẽ điều khiển mức độ đóng

mở của van SCV để điều khiển áp suất hệ thống

 Điều khiển phun nhiên liệu: ECM tính toán thời điểm và lượng nhiên

liệu phun ra tối ưu cho từng chế độ làm việc cụ thể của động cơ dựa vàotín hiệu từ cảm biến gửi về và gửi tín hiệu yêu cầu phun nhiên liệu đếnEDU EDU có nhiệm vụ khuyếch đại điện áp từ 12V  85V cấp đến kimphun để mở kim  nhiên liệu có áp suất cao đang chờ sẵng trong ốngphân phối sẽ phun vào buồng đốt khi kim mở và dứt phun khi EDUngừng cấp điện cho kim phun Thời điểm bắt đầu phun được quyết địnhbởi thời điểm ECM phát tín hiệu phun, lượng nhiên liệu phun ra đượcquyết định bởi độ dài thời gian phát tín hiệu phun của ECM Tín hiệu yêucầu phun phát ra càng sớm thời điểm phun càng sớm và ngược lại, tínhiệu yêu cầu phun phát ra càng dài lượng nhiên liệu phun ra càng nhiều

Sơ đồ nguyên lý hệ thống Common Rail

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU

3.1 Kết cấu hệ thống nhiên liệu common rail

Kết cấu hệ thống nhiên liệu Common Rail chia thành hai vùng : Vùng ápsuất thấp và vùng áp suất cao

3.2 cấu tạo chi tiết:

Vùng áp suất thấpbao gồm:

Vùng áp suất thấp có nhiệm vụ đưa nhiên liệu lên vòng cao áp, bao gồm các

bộ phận :

+ Thùng chứa nhiên liệu

+ Các đường ống nhiên liệu áp suất thấp

+ Lọc nhiên liệu

3.2.1 Bình chứa nhiên liệu.

Bình chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mòn và giữ cho không bị

rò rỉ ở áp suất gấp đôi áp suất hoạt động bình thường Van an toàn trong bình phảiđược lắp để khi áp suất quá cao có thể tự thoát ra ngoài Nhiên liệu cũng khôngđược rò rĩ ở cổ nối với bình lọc nhiên liệu hay ở thiết bị bù áp suất khi xe rung xócnhỏ, cũng như khi xe vào đường vòng hoặc dừng hay chạy trên đường dốc Bìnhnhiên liệu và động cơ phải đặt xa nhau để khi tai nạn xảy ra không có nguy cơ cháy nổ

3.2.2 Đường nhiên liệu áp suất thấp

Đường ống nhiên liệu mềm được bọc thép thay thế cho đường ống bằng thép

và được dùng trong ống áp suất thấp, như đường ống nhiên liệu từ bình chứa nhiênliệu tới bơm cao áp Tất cả các bộ phận mang nhiên liệu phải được bảo vệ khỏi tácđộng của nhiệt độ

7

5 6

9

14

ECU

Hình 3 2 : Mạch áp suất thấp.

Việc tạo áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thốngCommon Rail Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệuphun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ống phân phối Lượng phun rađược quyết định bởi sự điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun cũng như áp suấtphun được tính toán bằng ECU dựa trên các biểu đồ dữ liệu đã lưu trên nó Sau đóECU sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại mỗi xy lanh động cơ để phunnhiên liệu nhờ thông tin từ các cảm biến với áp suất phun có thể đến 1350 bar.Nhiên liệu thừa của vòi phun và của bơm cao áp theo đường dầu hồi trở về thùngchứa nhiên liệu (2) Trên ống phân phối có gắn cảm biến áp suất 10 , cảm biếnnhiệt độ nhiên liệu 14 và đầu cuối có bố trí van an toàn (8), nếu áp suất tích trữtrong ống phân phối (5) lớn quá giới hạn van an toàn sẽ mở để nhiên liệu được tháo.

Ở hệ thống nhiên liệu này sẽ có 3 mạch áp suất của nhiên liệu khác nhau Đầutiên đó là mạch nhiên liệu áp suất thấp Dòng nhiên liệu này sẽ đi từ thùng chứanhiên liệu qua bầu lọc 4 và qua bộ sấy nóng nhiên liệu 3 để đưa lên bơm cao áp nhờbơm chuyển nhiên liệu 1

3.2.3 Lọc nhiên liệu

Sự làm việc lâu dài làm cho hiệu quả của bơm cung cấp nhiên liệu cũng như vòiphun và bơm phân phối phụ thuộc vào chất lượng lọc của lọc nhiên liệu

Hình 4-3 Bình lọc nhiên liệu

* Nhiệm vụ của bầu lọc tinh :

Bầu lọc tinh lọc tạp chất cơ học có kích thước 0,0020,003 mm ra khỏinhiên liệu (trong khi đó khe hở xy lanh và piston bơm 0,0025mm) nên bầu lọc đảmbảo cho hệ thống làm việc tốt

Bình lọc này gồm có vỏ 7 làm bằng nhựa, lõi lọc 6 gồm các phiến lọc làmbằng sợi bông, bao lụa và lưới lọc để lọc tạp chất bẩn trong nhiên liệu, bơm tay 2 đểbơm xả không khí khi bình chứa nhiên liệu bị cạn, thay lọc nhiên liệu hoặc khôngkhí bị lọt vào trong ống dẫn nhiên liệu, công tắc cảnh báo lọc nhiên liệu 3 để cảnhbáo bình lọc nhiên liệu khi có sự cố (như tắc bộ lọc), vành đai ốc 5 dùng để bắt chặtnắp đậy vỏ và lõi lọc với nhau, công tắc cảnh báo mức nước lắng đọng 8 và nút xãnước lắng đọng

Nhiên liệu từ bình chứa vào bình lọc từ ống 1 đến đường ống 10 nằm phíadưới nắp đậy được nối thông với khoang A nhiên liệu từ khoang A đi qua lõi lọc 6tại đây tạp chất bẩn tách khỏi nhiên liệu và lắng đọng xuống dưới đáy khoang Anhiên liệu lọc sạch đi vào khoang B và đi ra đến bơm cao áp từ đầu nối 4 , nhiênliệu bẩn được xả ra từ nút 9 ra khỏi bình lọc

Hình 4-4 Sơ đồ mạch điện công tắc cảnh báo lọc NLTrong bình lọc nhiên liệu của của hệ thống Common Rail lõi lọc làm sợi

bông Một bộ lọc nhiên liệu không thích hợp có thể dẫn đến hư hỏng cho các thành

phần của bơm, van phân phối và kim phun Bộ lọc nhiên liệu làm sạch nhiên liệutrước khi đưa đến bơm cao áp, và do đó ngăn ngừa sự mài mòn nhanh của các chitiết bơm

Nước xâm nhập vào hệ thống nhiên liệu có thể làm hư hỏng hệ thống ở dạng

ăn mòn Vì vậy bình lọc này có gắn công tắc cảnh báo nước lắng đọng để báo mứcnước quá giới hạn cho phép của bình lọc, để xả nước ra khỏi bình lọc và bình lọcnày cũng có gắng công tắc cảnh báo lọc nhiên liệu, báo khi bình lọc tắc ngẽn làmcho hệ thống nhiên liệu làm việc ổn định và an toàn, hình 3.4 là sơ đồ làm việc cáccông tắc bộ lọc với ECU

Vùng áp suất cao:

Vùng áp suất cao của hệ thống nhiên liệu Common Rail có nhiệm vụ tạo ramột áp suất cao không đổi trong đường ống tích luỹ áp suất và phun nhiên liệu vàobuồng cháy động cơ, bao gồm :

- Bơm cao áp với van điều khiển áp suất

- Đường ống nhiên liệu áp suất cao, tức ống phân phối đóng vai trò của bộtích áp suất cao cùng với cảm biến áp suất nhiên liệu, van giới hạn áp suất, kimphun và đường ống dầu về

Mạch áp suất nhiên liệu thứ 2 đó là mạch nhiên liệu áp suất cao Dòng nhiênliệu sau khi đến bơm cao áp, nhờ bơm cao áp nén nên nhiên liệu sẽ đạt đến 1 áp suấtrất cao sau đó nhiên liệu sẽ qua ống phân phối và được tích trữ trong ống phân phối

và đưa đến vòi phun sẵn sàng phun vào xy lanh động cơ Nhiên liệu có áp suất caođược tạo ra độc lập với lượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu có áp suất cao được tạo

ra do sự hoạt động của bơm cao áp còn việc phun nhiên liệu thì do ECU điều khiển

3.2.4 Bơm cao áp

Bơm cao áp có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu có áp suất cao cho quá trình phun.Bơm này được lắp đặt trên một ngăn của hệ thống Nhiên liệu sau khi ra khỏi bơmcao áp được vận chuyển vào bộ phận tích luỹ cao áp Các loại bơm cao áp commonrail thường dùng là:

Bơm HP-0

Hình 4-5 Bơm cao áp HP-0

- Bơm có 2 piston, ứng với mỗi piston bơm có 1 van PCV

- Lượng nhiên liệu cung cấp cho ống common rail được điều chỉnh bởisolenoids (PCV van điều khiển lượng phun)

- Áp suất nhiên liệu do bơm tạo ra lên đến 120MPa

- Được sử dụng cho xe tải trọng tải nặng và vừa và các kỹ thuật xây nông nghiệp

dựng Được sản xuất từ năm 1996 cho đến bây giờ

Bơm HP-2

Hình 4-6 Bơm cao áp HP-2

- Lượng nhiên liệu do bơm cung cấp được điều chỉnh bởi solenoids (vanSCV)

- Áp lực do bơm tạo ra lên đến 135MPa

- Được sử dụng trên tải nhỏ và xe hơi

- Được sản xuất từ năm 1998 cho đến bây giờ

- Áp lực do bơm tạo ra lên đến 180MPa.

- Được sử dụng cho xe tải trọng tải nhỏ và vừa và xe hơi

- Được sản xuất từ năm 2001 cho đến bây giờ

Bơm HP-4

Hình 4-8 Bơm cao áp HP-4

thông qua cam lệch tâm

- Lượng nhiên liệu cung cấp cho common rail được quy định bởi một vanSCV (solenoid SCV van điều khiển hút)

- Áp lực lên đến 180MPa

- Được sử dụng cho xe tải trọng tải nhỏ và vừa và xe hơi

- Được sản xuất từ năm 2003 cho đến bây giờ

Từ các loại bơm trên ta nhận thấy bơm HP-3 là phù hợp với hệ thống nhiênliệu mà ta đang thiết kế, nó vừa đơn giản, gọn nhẹ lai tạo ra áp suất nhiên liệu cao

Do đó ta chọn bơm cao áp HP-3 này cho hệ thống

Đặc điểm và cấu tạo của bơm cao áp HP-3

Bơm cao áp tạo áp lực nhiên liệu đến một áp suất lên đến 180MPa Bơm cao ápđược lắp đặt tốt nhất ngay trên động cơ như ở hệ thống nhiên liệu của bơm phân phốiloại cũ Nó được dẫn động bằng động cơ (tốc độ quay bằng 1/2 tốc độ động cơ, nhưngtối đa là 3000 vòng/phút) thông qua khớp nối bằng bánh răng với động cơ và được bôitrơn bằng chính nhiên liệu nó bơm Van điều khiển áp suất được lắp trên bơm

Bên trong bơm cao áp nhiên liệu được nén bằng 2 piston bơm được bố trí đốixứng Do 2 bơm piston hoạt động luân phiên trong một vòng quay tạo được áp suấtcao và liên tục nhiên liệu đến ống phân phối và cách đặt bơm như vậy chỉ làm tăngnhẹ lực cản của bơm Do đó ứng suất trong hệ thống dẫn động vẫn giữ đồng bộ.Điều này có nghĩa hệ thống Common Rail đặt ít tải trọng lên hệ thống truyền độnghơn so với hệ thống cũ Công suất yêu cầu để dẫn động bơm rất nhỏ và tỉ lệ với ápsuất trong đường ống phân phối và tốc độ bơm

1

6

7 8

9 10

2

Hình 4-9 cấu tạo bơm cao áp

Bơm nạp đưa nhiên liệu từ bình chứa qua bộ lọc đến đường dầu vào bơm cao

áp được lắp trực tiếp trên bơm Nó đẩy nhiên liệu qua van SCV đến hai piston của

1-trục dẫn động; 2-vành cam; 3-piston; 4-đường nhiên liệu vào bơm pit ton; 5-đầu nối với ống cao áp; 6-bơm nạp; 7-van SCV; 8-cảm biến nhiệt

độ nhiên liệu; 9- đầu ra của nhiên liệu ở pit ton dưới; 10- cam lệch tâm.

bơm cao áp, cùng trục với bơm cao áp Nhiên liệu được đưa vào hai piston bơm cao

áp ít hay nhiều phụ thuộc vào van SCV dưới sự điều khiển của ECU Nhiên liệu dưcủa bơm nạp đi qua van và theo đường dầu hồi trở về bình chứa

Hình 4-10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm cao áp

Trục của bơm cao áp có các cam lệch tâm làm di chuyển 2 piston lên xuốngtùy theo hình dạng các vấu cam làm cho 2 piston hút nén đối xứng nhau Van nạp mở

ra nhiên liệu tư bơm nạp qua van SCV được hút vào bơm piston của bơm cao áp tạiđây nhiên liệu được nén dưới áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, áp suấtnhiên liệu thắng lực lò xo của van nén, nhiên liệu thoát ra ngoài đến ống phân phối

Piston tiếp tục phân phối cho đến khi nó đi đến điểm chết trên (ĐCT), sau đó

do áp suất bị giảm xuống nên van nén đóng lại Khi áp suất trong buồng bơm củathành phần bơm giảm xuống thì van nạp mở ra và quá trình lặp lại lần nữa

Trên là nguyên lý làm việc chung của bơm cao áp, sau đây ta nguyên cứuvào cấu tạo, nguyên lý làm việc của từng chi tiết trong bơm cao áp gồm : Bơmpiston, bơm nạp, van SCV, cảm biến áp suất nhiên liệu

*Bơm piston

1- trục dẫn động bơm ; 2- Cảm biến áp suất nhiên liệu ; 3- Các đường dầu trong bơm ; 4- Van điều áp ; 5- Bơm tiếp vận ; 6- piston bơm ; 7- Ống cao áp rail ; 8- Vành cam ; 9- Cam ; 10- Thùng nhiên liệu ; 11- Van SCV.

Bơm piston của bơm cao áp làm nhiệm vụ bơm nhiên liệu áp suất cao đếnống phân phối, lượng nhiên liệu được bơm ít hay nhiều phụ thuộc vào van SCV

3 4

5 6

Hình 4-11 cấu tạo bơm cao áp

5 6 7 8

1

2

Hình 4-12 Nguyên lý hoạt động của bơm pit ton

1- Van một chiều; 2- pit ton trên; 3- vành cam;

4- cam lệch tâm; 5- pit ton dưới; 6- lò xo bơm pit

ton.

1- Van SCV ; 2- cam lệch tâm ; 3- van hút ; 4- van bơm; pitton trên ; 6- lò xo ; 7- vành cam ; 8- pit ton dưới.

Bơm gồm hai piston 5 , 8 đặt đối xứng nhau , hai piston này được đẩy lên nhờcam vòng 7 và cam không đồng trục 2, hành trình đi xuống của piston nhờ lò xo 6.Khi Piston 5 đi xuống nhờ lực đẩy của lò xo 6, van 4 đóng lại, van 3 mở ra nhờ độchân không phía trên piston nhiên liệu được nạp vào không gian này cho đến khipiston nằm ở vị trí thấp nhất Piston đi lên nhờ cam vòng 7 quay lệch tâm với camlệch tâm 2(cam không đồng trục) thì nhiên liệu ở khoảng không gian phía trênpiston bị nén tăng áp suất, đẩy mở van bơm 4 nhiên liệu áp suất cao đi vào đườngống cao áp đến ống phân phối, đồng thời van 3 đóng lại không cho nhiên liệu trở lạibơm nạp.

Piston 8 đặt đối xứng với piston 5 nên khi piston 5 đi xuống thực hiện quátrình hút thì piston 8 đi lên thực hiện quá trình nén và bơm nhiên liệu đến ống phânphối, hai bơm làm việc luân phiên hút và nén nhiên liệu, bơm nhiên liệu đến ốngphân phối dưới áp cao và ổn định

Lượng nhiên liệu , áp suất nhiên liệu tạo ra của bơm dưới sự điều khiển củavan SCV quá trình hoạt động của van SCV ảnh hưởng tới bơm như sau

Hình 4-13 Sơ đồ hoạt động hút và bơm của bơm khi SCV mở nhỏKhi van SCV mở nhỏ lượng nhiên liệu đi vào khoảng trống phía trên piston

ít vì vậy khi piston đi lên thực hiện hành trình nén khi đó áp suất nhiên liệu không

đủ lớn để mở van bơm và van nạp vẫn còn mở nên hành trình hút kéo dài đến khipiston lên gần đến điểm chết trên nhiên liệu mới được nén và thực hiện quá trìnhbơm như trên hình khi đó áp suất nhiên liệu trong ống phân phối có phần giảmxuống phù hợp với áp suất phun lý thuyết ECU đã tính

Khi van SCV mở lớn lượng nhiên liệu hút vào khoảng trống phía trên pistontăng vì vậy hành trình hút kết thúc khi piston đi lên, thực hiện hành trình nén, bơmnhiên liệu vào đường ống cao áp đến ống phân phối với áp suất cao như sơ đồ hình vẽ

Hình 4-14 Sơ đồ hoạt động hút và bơm của bơm khi SCV mở lớnKhi van SCV đóng lại hoàn toàn nhiên liệu không được hút vào, piston chỉnén dưới dạng bọt khí, khi piston đi lên gần đến điểm chết trên van (4) mở ra nhiênliệu ống cao áp chảy ngược lại khoảng trống phía trên piston khi ấy làm cho áp suấtống phân phối giảm xuống đáng kể, phù hợp chế độ làm việc của động cơ mà ECUtính toán

3.2.5.Bơm nạp nhiên liệu.

4 5

Hình 4-15 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm nạp

1- Khoang hút ; 2- bánh răng bị động ; 3- Trục bơm; 4- Khoang xả ; 5- bánh răng chủ động

Bơm nạp làm nhiệm vụ hút nhiên liệu từ bình chứa đến bơm piston của bơmcao áp, được lắp trực tiếp trên bơm cao áp, trục cùng trục với bơm cao áp

Bơm được cấu tạo bỡi 2 rôto bánh răng, rôto bánh răng trong chủ động 5 ,rôto ngoài bị động 2, rôto trong có 2 khoang hút 1 và khoang xả 4

Khi trục điều khiển 3 quay làm rôto bánh răng ngoài bị động 1 quay cùng vớirôto chủ động 2 quay theo trục, nhưng vì rôto bị động đặt lệch tâm cho nên khoảngtrống giữa hai rôto thay đổi khi rôto quay làm tiết diện khoang hút tăng nhiên liệuhút từ bình chứa nhiên liệu qua bộ lọc qua lỗ hút 5 vào khoang hút rồi đẩy quakhoang xả, tiết diện khoang xả giảm nhiên liệu xả ra qua lỗ xả với một áp suất cốđịnh, nhiên liệu áp suất cố định cấp đến bơm piston của bơm cao áp

Hình 4-16 Sơ đồ điểu khiển ECU với SCVSCV là loại van thường mở, khi SCV ở trạng thái OFF thì lực lò so mở lốithoát qua hoàn toàn Khi SCV ở trang thái ON thì ép lực lò xo đóng lối thoat nhiênliệu

Van SCV gồm một van trượt 2, lò xo mở 1, lõi sắt từ 5 và nam châm điện 3,đầu rắc cắm điện 4.

Khi van SCV chưa hoạt động lực lò so mở van trượt hoàn toàn, khi van SCVhoạt động (động cơ hoạt động) ECU tính toán áp suất phun lý tưởng sẽ kích hoạtcho một dòng điện đến nam châm điện 3 của van SCV sinh ra từ tường đẩy lõi sắt

từ 5 ép lò xo làm van trượt dịch chuyển vè phía trước điều chỉnh lượng nhiên liệucấp vào bơm pit ton Lượng nhiên liệu hút vào tăng hay giảm tuỳ thuộc vào cường

độ dòng điện đi qua van, nếu dòng đến SCV trong một thời gian dài thì cường độtrung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây tăng khi đó van 2 đóng lại lượng nhiênliệu qua ít, còn nếu dòng đến SCV trong một thời gian ngắn, cường độ trung bìnhcủa dòng điện chạy đến cuộn dây giảm khi đó van mở lớn Do đó lượng nhiên liệuhút tăng

Hình 4-17 Van SCV

*Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Hình 4-18 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

1- Nhiệt điện trở ; 2- Thân cảm biến ; 3- Giắc cắm

1- lò xo ; 2- Van trượt ; 3- nma châm điện ; 4- rắc cắm điện

5- Lỏi sắt ; A- Khoang chứa nhiên liệu vàoB Khoang nhiên liệu ra.

Cảm biến này nhận biết nhiệt độ nhiên liệu bằng nhiệt điện trở bên trong, lắptrực tiếp trên bơm cao áp

Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt độ nhiên liệu thấp, vì vậy cần hỗn hợpđậm Vì thế khi nhiệt độ nhiên liệu thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên và tínhiệu điện áp THF cao được đưa đến ECU Dựa trên tín hiệu này ECU sẽ tăng lượngnhiên liệu phun vào làm cải thiện khả năng tải trong quá trình hoạt động của động cơ

Ngược lại khi nhiệt độ nhiên liệu cao, một tín hiệu điện áp thấp THF gửi đếnECU làm giảm lượng nhiên liệu phun

Hình 4-19 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Do điện trở R trong ECU và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ nhiên liệuđược nối tiếp nên điện áp THF thay đổi khi điện trở của nhiệt điện trở thay đổi

3.2.7 Ông trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống phân phối )

Ngay cả khi kim phun lấy nhiên liệu từ ống phân phối để phun thì áp suấtnhiên liệu trong ống vẫn không đổi Điều này thực hiện nhờ sự co giãn của nhiênliệu Áp suất nhiên liệu được đo bằng cảm biến áp suất trên ống phân phối và đượcduy trì bởi van điều khiển áp suất nhằm giới hạn áp suất tối đa là 160 MPa

Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao dùng để chứa nhiên liệu áp suất cao.Đồng thời, sự dao động của áp suất cao do bơm cao áp tạo ra sẽ được giảm chấn bởithể tích của ống

Ống tích trữ áp suất cao này dùng chung cho tất cả các xi lanh Do đó tên nó

là ‘’ đường ống chung ‘’ (Common Rail) Ngay cả khi một lượng nhiên liệu mất đikhi phun, ống vẫn duy trì áp suất thực tế bên trong không đổi Điều này đảm bảocho áp suất phun của kim không đổi từ khi kim mở

Để thích hợp với các điều kiện lắp đặt khác nhau trên động cơ, ống phảiđược thiết kế với nhiều kiểu để phù hợp với bộ hạn chế dòng chảy và dự phòng chổ

để gắn các cảm biến, van điều khiển áp suất, van hạn chế áp suất

Thể tích bên trong của ống thường xuyên được điền đầy bằng nhiên liệu có

áp suất Khả năng nén của nhiên liệu được tận dụng để tạo hiệu quả tích trữ Khinhiên liệu rời khỏi ống để phun ra thì áp suất thực tế trong bộ tích trữ nhiên liệu ápsuất cao vẫn được duy trì không đổi Sự thay đổi áp suất là do bơm cao áp thay đổilượng nhiên liệu cung cấp để bù vào phần nhiên liệu vừa phun

Trên ống Rail có lắp cảm biến áp suất theo dõi áp suất nhiên liệu trong ốngđồng thời làm tín hiệu gửi về ECU tính toán và một van giới hạn áp suất nhiên liệutrong ống, khi áp suất nhiên liệu vượt qua giới hạn cho phép trong ống van 160MPa sẽ mở cho nhiên liệu chảy về bình chứa theo đường dầu hồi

*Van giới hạn áp suất.

8

47

3 2 1

6 5

Hình 4-21 Van giới hạn áp suất

1- Đế van ; 2- Thân van ; 3- Lò xo van ; 4- Piston 5- Lỗ dầu ; 6- Van ; 7- Đường dầu vào cao áp ; 8- Đường dầu hồi

Van giới hạn áp suất là một thiết bị cơ khí gồm các thiết bị sau :

- Phần có ren ngoài để lắp vào ống

- Một piston di chuyển

- Một lò xo

Tại phần cuối chỗ nối với ống có một buồng với một đường dẫn dầu có phầnđui hình côn mà piston đi xuống sẽ làm kín bên trong buồng Ở áp suất hoạt độngbình thường (tối đa là 160MPa), lò xo đẩy piston xuống làm kín ống Khi áp suấtcủa hệ thống vượt quá mức, piston bị đẩy lên trên do áp suất của dầu trong ốngthắng lực căng của lò xo Nhiên liệu có áp suất cao được thoát ra thông qua van và

đi vào đường dầu trở lại bình chứa Khi van mở, nhiên liệu rời khỏi ống vì vậy ápsuất trong ống giảm xuống, van sẽ đóng lại khi áp suất trở lại mức xấp xỉ 30 MPa

*Cảm biến áp suất nhiên liệu.

Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức thời trong ống phân phối và báo về ECUvới độ chính xác thích hợp và tốc độ đủ nhanh

Nhiên liệu chảy vào cảm biến áp suất đường ống thông qua một đầu mở vàphần cuối được bịt kín bởi màng cảm biến Thành phần chính của cảm biến là mộtthiết bị bán dẫn gắn trên màng cảm biến, dùng để chuyển áp suất thành tín hiệuđiện Tín hiệu do cảm biến tạo ra được đưa vào mạch khuếch đại tín hiệu và đưađến ECU

Hình 4-22 Cảm biến áp suất trên ống phân phối

1- Mạch điện ; 2- Màng so ; 3- Màng của phần tử cảm biến.

4- ỐNg dẫn áp suất ; 5- Ren lắp ghép.

Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc :

- Khi màng biến dạng thì lớp điện trở đặt trên màng sẽ thay đổi giá trị Sựbiến dạng (khoảng 1 mm ở áp suất 160 MPa ) là do áp suất tăng lên trong hệ thống,

sự thay đổi điện trở dẫn đến sự thay đổi điện thế ở mạch cầu điện trở

- Điện áp thay đổi trong khoảng 0-70 mV (tùy thuộc áp suất tác động) vàđược khuếch đại bởi mạch khuếch đại đến 0,5 V- 4.5V

Việc kiểm soát một cách chính xác áp suất của ống là điều bắt buộc để hệthống hoạt động đúng Đây cũng là nguyên nhân tại sao cảm biến áp suất ống Railphải có sai số nhỏ trong quá trình đo Trong dải hoạt động của động cơ, độ khôngchính xác khi đo cho phép khoảng 2% Nếu cảm biến áp suất ống bị hỏng thì vanđiều khiển áp suất sẽ được điều khiển theo giá trị định sẵn trong ECU

- Kim phun đóng (khi có áp lực dầu tác dụng)

- Kim phun mở (bắt đầu phun)

- Kim phun mở hoàn toàn

- Kim phun đóng (kết thúc phun)

Các giai đoạn hoạt động là kết quả của sự phân phối lực tác dụng lên cácthành phần của kim phun Khi động cơ dừng lại và không có áp suất trong ống phânphối, lò xo kim đóng kim phun

* Kim phun đóng (ở trạng thái nghĩ):.

Nhiên liệu từ Rail đến vòi và theo đường ống dẫn sẽ đi đến buồng điều khiển

7 thông qua tiết lưu 10 buồng điều khiển được nối với đường dầu về thông qua lỗ xả

17 được điều khiển bởi van từ 8 (solenoid)

Khi không có dòng điện chạy đến cuộn dây từ 9 thì lực lò xo 18 lớn hơn ápsuất trong buồng điều khiển, do đó van từ 8 bị đẩy xuống đóng lỗ xả 17 lại, vì thế ápsuất tác

dụng lên piston điều khiển 5 và nén lò xo 4 cao hơn áp suất dầu tại thân ty kim 2 Kếtquả là kim bị đây xuống dưới và làm kín lỗ phun với buồng đốt

* Khi kim phun mở ( bắt đầu phun ).

Khi cuộn dây từ có dòng điện, lực hấp dẫn của cuộn dây từ sẽ kéo van từ 8lên trên lỗ xả 17 mở nhiên liệu chảy ra Điều này làm cho áp suất ở buồng điều

khiển giảm xuống, kết quả là áp lực tác dụng lên piston điều khiển cũng giảm theo.Khi áp suất trên piston điều khiển giảm xuống thấp hơn áp suất tác dụng lên ty kim,thì áp suất tại ty kim thắng lực ép lò xo 4 cho kim phun mở ra và nhiên liệu phunvào buồng đốt qua các lỗ phun

18 17

9 8

6 7

5

4

3 2

Hình 4-23 Kết cấu vòi phun

1- Lỗ phun ; 2- Kim phun ; 3- Khoang chứa Diesel kim phun ; 4- Lò xo ; Piston điều khiển ; 6- Đầu nối ống dầu hồi ; 7- Khoang điều khiển ; 8- Van

5-từ ; 9- Cuộn dây 5-từ ; 10- Lỗ tiết lưu ;11- Đầu nối đường ống cao áp ; Thân vòi phun ; 13- Ecu ;14- Đầu nối đến EDU ;15- Đường dầu vào ; 16- Đường dầu hồi ; 17- Lỗ xả ; 18- Lò xo

12-* Kim phun mở hoàn toàn:

Nhiên liệu qua đầu ra rồi chảy bên dưới ống rò nhiên liệu và piston điềukhiển, nâng piston lên và tăng cường phản ứng đóng mở cửa miệng Khi dòng điệntiếp tục tác dụng lên cuộn dây từ, kim phun lên cao nhất làm cho tốc độ phun đạtmức cao nhất (kim phun mở hoàn toàn)

* Kim phun đóng (kết thúc phun ).

Khi dòng điện qua van điện từ bị ngắt, lò xo đẩy van từ đi xuống và van từđóng lỗ xả lại Lỗ xả đóng đã làm cho áp suất trong buồng điều khiển van tăng lênthông qua lỗ nạp Áp suất này tương đương với áp suất trong ống rail và làm tănglực tác dụng lên đỉnh piston điều khiển Lực này cùng với lực của của lò xo bây giờcao hơn lực tác dụng của buồng chứa và ty kim đóng lại Tốc độ đóng của ty kimphụ thuộc vào dòng chảy của nhiên liệu qua lỗ nạp

 Đầu kim phun.

Thiết kế của đầu phun được quyết định bởi :

- Việc kiểm soát nhiên liệu phun ra (thời điểm và lượng nhiên liệu phun theogóc độ trục cam);

- Việc điều khiển nhiên liệu (số lỗ tia, hình dạng nhiên liệu phun ra và sựphun sương tơi nhiên liệu, sự phân phối nhiên liệu trong buồng cháy, mức độ làmkín buồng cháy)

6

7 8 9

3 2 4 5

1

Hình 4-24 Cấu tạo đầu kim phun lỗ tia hở

1- Lỗ phun ; 2- Đầu kim ; 3- Thân kim ; 4- Kim phun ; 5- Buồng áp suất

6- Trục định hướng ; 7- Đường dầu vào ; 8- Ecu ; 9- Đế thân kim

Hiện nay có hai loại đầu phun dùng cho Common Rail : Đầu phun lỗ tia hở

và đầu phun lỗ tia kín Lỗ tia phun được định vị nhờ vào hình nón phun Số lượng

lỗ tia và đường kính của chúng dựa vào :

- Lượng nhiên liệu phun ra

- Hình dạng buồng cháy

- Sự xoáy lốc trong buồng cháy

Đối với cả hai loại lỗ tia hở và lỗ tia kín thì phần cạnh của lỗ tia có thể đượcgia công bằng phương pháp ăn mòn hidro nhằm mục đích ngăn ngừa sự mài mònsớm của cạnh lỗ tia gây ra bởi các phần tử mài mòn và giảm sai lệch dung lượngphun Để giảm lượng hidrocacbon thải ra, thể tích nhiên liệu điền đầy ở đầu của tiakim cần thiết phải giữ ở mức độ nhỏ nhất Việc này được thực hiện tốt nhất với loạiđầu phun loại tia kim Lỗ tia của loại này được sắp xếp quanh một lỗ bao Trongtrường hợp đỉnh của đầu phun hình tròn, hay tùy thuộc vào loại thiết kế, lỗ tia đượckhoan bằng cơ khí hay bằng máy phóng điện (EDM- Electrical-DischargeMachine) Lỗ tia với đỉnh của đầu phun hình nón thì luôn được khoan bằng phươngpháp EDM Đầu phun lỗ tia hở có thể được dùng với các loại lỗ bao với kích thướckhác nhau như lỗ bao hình trụ và lỗ bao hình nón

Đầu phun của vòi phun sử dụng đầu phun lỗ tia hở có 6 lỗ phun có đườngkính 0.14 mm

 Mạch điều khiển phun nhiên liệu EDU.

B C D E F

G M

K J I H

L A

Hình 4-25 Sơ đồ mạch điều khiển phun nhiên liệu EDU làm nhiệm vụ khởi động cao các vòi phun EDU là thiết bị dùng điệnthế cao bộ đôi DC/DC để mở các van từ với tốc độ cao

Các tín hiệu điều khiển :

+ 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 cao áp 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

Thiết bị phát điện áp cao sẽ chuyển điện áp ắc quy thành điện áp cao cho rađầu COM ổn định và không đổi đến vòi phun ECU nhận các tín hiệu từ các cảmbiến truyền đến xử lý rồi truyền tín hiệu đến đầu nối B thông qua E của EDU, mạchđiều khiển EDU nhận tín hiệu này và xử lý truyền tín hiệu đến vòi phun từ đầu nối

H thông qua K, khởi động vòi phun Khi vòi phun khởi động EDU sẽ truyền tínhiệu xác định phun IJf đến ECU thông qua F, ECU nhận tín hiệu này sẽ kết thúc quátrình phun

3.2.9 Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao

Những đường ống nhiên liệu này mang nhiên liệu áp suất cao Do đó, chúngthường xuyên chịu áp suất cực đại của hệ thống và trong suốt quá trình ngưng phun

Vì vậy, chúng được chế tạo từ thép ống Các đường ống nằm giữa ống phân phối vàkim phun phải có chiều dài như nhau Sự khác biệt chiều dài giữa ống phân phối vàkim phun được bù bằng cách uốn cong ở các đường ống nối Tuy nhiên, các đườngống này nên giữ càng thẳng càng tốt

b

2 3

8

7

5 6

CHƯƠNG 4: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ4.1 TỒNG QUAN

4.1.1 Vị trí các chi tiết trên xe:

Vị trí các chi tiết của hệ thống điều khiển điện tử

4.1.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống:

Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

4.1.3 Sơ đồ chân ECM:

Hình 4-5: Sơ đồ chân ECM

4.1.4 Ý nghĩa ký hiệu và giá trị tiêu chuẩn các chân ECM:

Ký hiệu (Số

Điều Kiện Tiêu

Khóa điện ON, nhả

Khóa điện ON, nhả

THA (D131)

Không tải, nhiệt độkhông khí nạp20°C (68°F)

0.5 ~ 3.4 V

THW (D119)

Không tải, nhiệt độnước làm mát ở80°C (176°F)

sóng 2)

G1 (D323)

Tạo xung(xem dạngsóng 4)NE+ (D1-27) -

Cảm biến vị trí trục

Tạo xung(xem dạngsóng 4)STP (B7-15) -

Khóa điện ON, đạp

ST1 (B714)

Công tắc đèn phanh(người với STP)

Khóa điện ON, nhả

TC (B911)

Khóa điện ON,bánh xe chủ độngquay chậm

Tạo xung(xem dạngsóng 7)SIL (B9-18) -

PIM (D328)

Cấp chân không 40kPa (300 mmHg,