đề tài sv hệ thống phun dầu điện tử trên xe toyota haice

Mục lục.TrangLỜI NÓI ĐẦU :….…………………………………..…..……………………………..4CHƯƠNG 1: Tổng quan về hệ thống phun dầu điện tử….…………………….……51.1. Lịch sử phát triển của hệ thống phun dầu điện tử………………….…….…51.2. Phân loại hệ thống phun dầu điện tử…………………………….…….……71.3. Sơ lược về xe Toyota Hiace máy dầu………………………………….…....91.4. Hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace………………….…..10CHƯƠNG 2: Kết cấu các cụm chi tiết hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace……………………………………………………………………….….142.1.Giới thiệu về động cơ sử dụng trên xe Toyota Hiace……………..……….142.2. Kết cấu các chi tiết cơ khí………………………………………..………...152.3. Cấu tạo các chi tiết điều khiển điện tử ………………………………..…...26CHƯƠNG 3: Chuẩn đoán kỹ thuật hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace……………………………………….………………………...………..……….413.1. Các dạng hư hỏng hệ thống phun dầu điện tử…………..……………….…413.2. Chẩn đoán và bảo dưỡng hệ thống phun dầu điện tử…………..…………..44KẾT LUẬN ………………………………………………………………..………….58TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………...……….…………59

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài

Nghiên cứu xây dựng quy trình chẩn đoán kỹ thuật hệ thống phun dầu điện tử lắptrên xe Toyota Hiace

2 Giáo viên hướng dẫn (Họ tên, đơn vị, điện thoại, email)

Giảng viên: Đơn vị : Bộ môn ô tô - Khoa cơ khí

Điện thoại: Email:

3 HS-SV tham gia (Họ tên, lớp, điện thoại, email)

Điện thoại : Email :

II NỘI DUNG KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CỦA ĐỀ TÀI

4 Mục tiêu của đề tài

- Giúp sinh viên củng cố kiến thức trên lớp và có cơ hội tìm hiểu sâu về hệ thống

phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace

- Giúp sinh viên chủ động trong học tập thông qua nghiên cứu tài liệu và tìm hiểuthực tế tại xưởng

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phun dầu điện tử

- Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace

6 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với khảo sát thực tế

7 Nội dung chính.

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phun dầu điện tử

Chương 2 Kết cấu các cụm chi tiết hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace Chương 3 Chuẩn đoán kỹ thuật hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace

Mục lục.

Trang

LỜI NÓI ĐẦU :….……… … ……… 4

CHƯƠNG 1: Tổng quan về hệ thống phun dầu điện tử….……….……5

1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống phun dầu điện tử……….…….…5

1.2 Phân loại hệ thống phun dầu điện tử……….…….……7

1.3 Sơ lược về xe Toyota Hiace máy dầu……….… 9

1.4 Hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace……….… 10

CHƯƠNG 2: Kết cấu các cụm chi tiết hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace……….….14

2.1.Giới thiệu về động cơ sử dụng trên xe Toyota Hiace……… ……….14

2.2 Kết cấu các chi tiết cơ khí……… ……… 15

2.3 Cấu tạo các chi tiết điều khiển điện tử ……… … 26

CHƯƠNG 3: Chuẩn đoán kỹ thuật hệ thống phun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace……….……… ……… ……….41

3.1 Các dạng hư hỏng hệ thống phun dầu điện tử………… ……….…41

3.2 Chẩn đoán và bảo dưỡng hệ thống phun dầu điện tử………… ………… 44

KẾT LUẬN ……… ………….58

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ……….…………59

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay ngành ô-tô có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tếquốc dân, ô-tô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: Vận tải, xây dựng, du lịch,lĩnh vực quốc phòng an ninh Cùng với sự phát trển vượt bậc của mình ngành côngnghệ ô-tô ngày càng khẳng định vai trò quan trọng không thể thiếu trong sự phát triểncủa một quốc gia

Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ô-tô đãkhông ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn đề

sử dụng Ngành ô-tô đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như:Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trên ô-tô Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng mụctiêu chủ yếu về 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 xăng điện tử, công nghệ phun Diesel điện tử cũng đã được nghiên cứu vàứng dụng trong ngành ô-tô

Sau thời gian năm học tập và rèn luyện tại trường chúng em đã được khoa tintưởng giao cho để tài: “ Nghiên cứu xây dựng quy trình chẩn đoán kỹ thuật hệ thốngphun dầu điện tử lắp trên xe Toyota Hiace” Đây là một để tài còn khá mới và có nhiều

khó khăn Với sự cố gắng của bản thân và dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Tuân cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô trong Khoa Cơ khí , chúng em đã hoàn

thành đề tài đáp ứng được yêu cầu đưa ra Tuy nhiên trong quá trình làm đề tài, với khảnăng và trình độ còn hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy chúng em rấtmong sự góp ý của các thầy cô và mọi người để đề tài được hoàn thiện hơn nữa

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Nhóm sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN ĐẦU ĐIỆN TỬ

1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống phun dầu điện tử

Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ kỹ sư người Đức RudolfDiesel, hoạt động theo nguyên lý tự cháy Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu đượcphun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy Đến năm 1927Robert Bosch mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ Diesel trênô-tô thương mại và ô-tô khách vào năm 1936)

Hình 1.1 : Robert Bosch

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,các vấn đề được giải quyết và động cơ Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụnghơn Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trường.Động cơ Diesel có tính hiệu quả và kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề tiếng ồn

và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel

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

ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu Các chuyêngia nghiên cứu 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 tậptrung vào giải quyết các vấn đề:

 Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hòa trộn nhiênliệu và không khí

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

 Điều chỉnh quy luật phun theo hướng kết thúc nhanh quá trình phun

 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 điều khiên điện tử như:

 Bơm cao áp điều khiển điện tử

 Vòi phun điện tử

 Ống tích trữ nhiên nhiệu áp suất cao (ống Rail)

Năm 1986 Bosch đã đưa ra thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cungcấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail

Hình 1.2 : Hệ thống nhiên liệu Common Rail

Cho đến 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 cáchriêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong ống Rail và được phân phối đến từngvòi phun theo yêu cầu So với các hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thông thường thìCommon 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 độphun cực nhanh (khoảng 1,1 m/s)

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

- Tiết kiệm nhiên liệu

- Giảm mức độ ô nhiễm môi trường

1.2 Phân loại hệ thống phun dầu điện tử

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

1.2.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy PE

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

Khi động cơ làm việc, trục khủy quay dẫn động cho trục cam của bơm cao áp hoạtđộng theo, trục cam dẫn động cho bơm thấp áp làm việc, bơm thấp áp hút nhiên liệu từthùng chứa đẩy lên bầu lọc, qua đây nhiên liệu được lọc sạch một lần nữa Tiếp đónhiên liệu được đẩy lên bơm cao áp, đồng thời bơm cao áp hoạt động tạo cho nhiên liệu

có áp suất cao 175 kg/cm2 đẩy qua van triệt hồi lên đường ống cao áp đưa ra vòi phunnhiên liệu phun vào trong buồng đốt của động cơ ở cuối kỳ nén Quá trình hoạt động cứdiễn ra như vậy theo đúng thứ tự nổ của động cơ

Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm dãy

1.2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối VE

Hình 1.4 : sơ đồ cấu tạo bơm phân phối VE 1.2.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail

Hình 1.5 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail

Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu có áp suất cao được bơm vào ống phân phối để từ đó cung cấp cho cáckim phun Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm qua bơm điện và đi vào bộ lọc qua bơmchuyển, qua van điều áp, vào bơm cao áp, nhiên liệu áp suất cao được bơm vào ống dựtrữ qua van điều chỉnh áp suất Tại đường ống phân phối sẽ có các đường ống cao ápnối tới kim phun để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ và quá trình phun nhiên liệuđược điều khiển bởi ECU

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

1.3 Sơ lược về xe Toyota Hiace máy dầu

Bảng 1.1 : Thông số kỹ thuật của xe Toyota Hiace máy dầu

THÔNG SỐ Xe Toyota Hiace máy dầu (16 chỗ)

Tên động cơ, hộp số Động cơ: 2KD-FTV ; hộp số R315

Công suất động cơ - Dung tích : 2492 cc

- Công suất cực đại : 75kW/3600 v/p

- Momen soắn cực đại : 260 N.m/1600÷ 2600 v/p

1.4 Hệ thống phun dầu điện tử Common Rail lắp trên xe Toyota Hiace

Hình 1.6 : Cấu tạo hệ thống Common Rail

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

- Áp suất phun rất cao ( 1300 2200 kg cm/ 2 )

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

- 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 )

Hệ thống được chia làm 3 khối chính là :

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

và đường dầu hồi

- Khối cấp dầu cao áp gồm : Bơm áp cao, ống phân phối dầu cao áp đến các vòiphun (ống Rail), các tuy ô cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun

- Khối động cơ – điện tử: Các cảm biến và tín hiệu, ECU và EDU (nếu có), vòiphun, các van điều khiển nạp (còn gọi là van điều khiển áp suất Rail ) Điềukhiển lượng phun và thời điểm phun bằng một xung duy nhất từ ECU dựa vàocác tín hiệu từ các cảm biến và công tắc Áp suất phun rất cao: 1300÷1900 bar

Cấu tạo và nguyên lý của hệ thống Common Rail

 Cấu tạo: Hệ thống Common Rail có cấu tạo gồm hai phần

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: gồm thùng nhiệ liệu, lọc nhiên liệu, bơm cao

áp, ống phân phối, kim phun, các đường ống cao áp Hệ thống nhiên liệu cócông dụng hút nhiên liệu từ thùng chứa sau đó nén nhiên liệu lên áp suất cao vàchờ tín hiệu điều khiển từ ECU sẽ phun nhiên liệu vào buồng đốt

- Hệ thống điều khiển điện tử: gồm bộ sử lý trung tâm ECU, bộ khuyếch đại

điện áp để mở kim phun EDU, các cảm biến đầu vào của bộ chấp hành, ECUthu thập các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau để nhận biết tình trạng hoạtđộng của động cơ, sau đó tính toán lượng phun, thời điểm phun nhiên liệu vàgửi tín hiệu điều khiển phun đến EDU để EDU điều khiển mở kim phun Ngoài

ra hệ thống điều khiển điện tử còn tính toán và điều khiển áp suất nhiên liệu vàtuần hoàn khí xả

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

- 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, tách nước và đượcđưa đến van điều khiển hút (SCV) lắp trên bơm cao áp

- Vùng nhiên liệu áp suát cáo: nhiêu liệu từ van điều khiển hút (SCV) được đưa

vào buồng bơm, tại đây nhiên liệu sẽ được bơm cáo áp nén lên áp suất caovàthoát ra đường ống cao áp đi đến ống phân phối và từ ống phân phối đi đến cáckim phun chờ sẵn Áp suất nhiên liệu sẽ được quyết định bởi tính toán của ECUtùy theo chế độ làm việc của động cơ thông qua cacs tín hiệu của cảm biến gửi

về ECU sẽ điều khiển mức độ đóng mở cảu van SCV để điều khiển áp suất hệthống

- Điều khiển phun nhiên liệu: ECU tính toán thời điểm và lượng nhiên liệu

phun ra tối ưu cho từng chế độ làm việc cụ thể của động cơ dựa vào tín hiệu từcác cảm biến gửi về và gửi tín hiệu yêu cầu phun nhiên liệu đến EDU EDU cónhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu ( khuyếch đại điện áp từ 12V÷85V) cấp đến kimphun để mở kim phun, nhiên liệu có áp suất cao đang chờ sẵn trong ống phânphối sẽ phun vào buồng đốt khi kim phun mở và dứt phun khi EDU ngừng cấpđiện cho kim phun Thời điểm bắt đầu phun được quyết định bởi thời điểmECU phát tín hiệu phun, lượng nhiên liệu phun ra được quyết định bởi độ dài

thời gian phát tín hiệu phun của ECU Tín hiệu yêu cầu phun phát ra càng sớm thì thời điểm phun sớm càng sớm và ngược lại Tín hiệu yêu cầu phun phát ra càng dài thì lượng nhiên liệu phun ra càng nhiều và ngược lại

1.5 Tính ưu việt của hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail

Với hệ thống được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử các chức năng như: áp suấtphun, thời điểm phun, tần số phun trong một chu kỳ động cơ sẽ cải tiến rất nhiều đếntính kinh kế nhiên liệu, đến chất lượng khi thải và đặc biệt hơn cả là tính êm dịu củađộng cơ nhờ vào sự điều khiển số lần phun trong một chu kỳ động cơ làm cho quá trìnhcháy diễn ra êm dịu Hệ thống phun nhiên liệu Diesel Common Rail có nhiều ưu việthơn hẳn hệ thống phun nhiên liệu truyền thống và hệ thống phun nhiên liệu Diesel điện

tử thông thường Trước hết phải nói về cấu trúc: Hệ thống phun nhiên liệu DieselCommon Rail cho phép đơn giản bớt đáng kể kết cấu cơ khí của bơm cao áp, chẳng hạnnhư các rãnh cắt nhiên liệu, bộ điều tốc, cơ cấu kiểm soát thời điểm phun Do vậy chứcnăng của bơm áp cao chỉ thực hiện tạo nên áp suất nhiên liệu cao, cho phép tối ưu kếtcấu theo hướng tạo nên áp suất cao, thực hiện phun tơi nhiên liệu và tăng tuổi thọ củabơm Tiếp theo, khả năng điều chỉnh được thực hiện theo nhiều tín hiệu cấp cho ECU,

do vậy tính chất tinh chỉnh sẽ cao hơn, đáp ứng chính xác nhiều chế độ làm việc củađộng cơ Có thể nói gọn là: thực hiện thoả mãn nhu cầu làm việc của động cơ trongnhiều trạng thái làm việc mà không gây nên hiện tượng thừa,thiếu nhiên liệu, công suấtphát huy hoàn hảo và chất lượng khí xả tốt

Về quá trình cháy của hỗn hợp công tác: đối với hệ thống điều khiển điện tử, ápsuất phun cao hơn và tỉ số nén của động cơ có thể cao hơn, quá trình phun có thể diễn ragồm nhiều giai đoạn nên qua trình cháy diễn ra với áp suất đỉnh nhỏ hơn nên động cơlàm việc êm hơn, ít phát sinh tiếng ồn Thời gian cháy rớt ngắn hơn, ít gây tổn thất côngsuất và ô nhiễm Với áp suất đỉnh thấp hơn nên động cơ không đòi hỏi kết cấu, vật liệuchịu bền cao như hệ thống điều khiển cơ khí, nhiệt độ cháy đỉnh cũng bé hơn, nhất làdùng vòi phun hai giai đoạn nên tổn thất nhiệt cũng ít hơn, các chi tiết chịu nhiệt độthấp hơn nên sẽ bền hơn

Hình 1.7 : So sánh lượng phun giữa phun một giai đoạn và phun hai giai đoạn

Về công tác kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa: Đối với người thợ, công tác lắp ráp hệthống cơ khí sẽ khó khăn hơn, vì không những phải lắp đúng về mặt vị trí mà còn phảiđiều chỉnh thật chính xác các cơ cấu lắp ghép, nhất là các cơ cấu điều chỉnh có ảnhhưởng đến tính năng làm việc của hệ thống Trong quá trình làm việc, nếu hệ thống có

hư hỏng, để phát hiện chính xác hư hỏng, đòi hỏi kinh nghiệm của người thợ nhiều hơntrong khi đối với hệ thống Diesel EFI nhờ có ECU trợ giúp thông báo mã lỗi

Vấn đề ô nhiễm môi trường: Trong khí thải của động cơ Diesel có những chất gây

ô nhiễm môi trường như HC, CO, CO2, NOx, khói, muội than Quá trình hình thành cácchất ô nhiễm này phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố có thể kể ra như: Chất lượng nhiênliệu, quáy trình hình thành hỗn hợp công tác, quá trình cháy, quá trình điều khiển hoạtđộng của động cơ

Hình 1.8 : So sánh tiếng ồn giữa phun một giai đoạn và phun hai giai đoạn

Trong những yết tố đó, bỏ qua những yếu tố khách quan ngoài phạm vi đề cập củachuyên đề chư chất lượng nhiên liệu, kết cấu buồng đốt, kim phun, còn lại các yếu tốnhư quá trình điều khiển hoạt động của động cơ ta thấy rằng hệ thống điều khiển cơ khí

dễ dẫn đến ô nhiễm môi trường hơn, vì điều khiển cơ khí mặc dù tin cậy, bền nhưng độlinh hoạt kém hơn so với điều khiển điện tử Với hệ thống cảm biến, ECU sẽ thu thập

dữ liệu và điều khiển quá trình cung cấp nhiên liệu tốt hơn từ đó hỗn hợp công tác sẽđược hoà trộn tốt hơn,sẽ cháy tốt hơn và nhất là cảm biến khí xả có khả năng nhận biếtmức độ ô nhiễm khí thải giúp ECU điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp Bên cạnh đó

sự ô nhiễm về tiếng ồn ở hệ thống EDC sẽ ít hơn

CHƯƠNG 2 KẾT CẤU CÁC CỤM CHI TIẾT HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ LẮP

TRÊN XE TOYOTA HIACE

2.1 Giới thiệu về động cơ sử dụng trên xe Toyota Hiace.

Hình 2.1 : Động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Bảng 2.1 : Thông số kỹ thuật động cơ lăp trên xe Toyota Hiace máy dầu.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ 2KD-FTV Ở VIỆT NAM

2.2 Kết cấu các chi tiết cơ khí

Bảng 2.2 : Bảng chức năng các chi tiết hệ thống cung cấp nhiên liệu

TÊN CHI TIẾT CHỨC NĂNG

Thùng nhiên liệu Chứa nhiên liệu cho hệ thống hoạt động

Lọc nhiên liệu Lọc cặn bẩn và tách nước chứa trong nhiên liệu

Bơm

cao áp

Bơm tiếp vận Hút nhiên liệu từ thùng chứa đưa đến van điều

khiển hút

Van điều áp bơm tiếp vận Điều chỉnh áp suất bơm tiếp vận

Van điều chỉnh hút Điều chỉnh lượng nhiên liệu vào của nạp của

buồng bơm theo tín hiệu điều khiển của ECU.Cụm piston xylanh bơm Nén nhiên liệu lên áp suất cao

Ống cao áp Dẫn nhiên liệu áp suất cao từ bơm cao áp đến

ống phân phối và từ bơm phân phối đến kim phun

Ống phân

phối

Ống chứa Chứa nhiên liệu áp suất cao đã được nén bởi

bơm cao áp và chia nhiên liệu đến các kim phunVan xả áp Xả nhiên liệu từ ống phân phối về thùng chứa

nếu áp suất nhiên liệu trong ống phân phối cao quá mức cho phép do hệ thống điều khiển áp suất bị trục trặc

Kim phun Phun nhiên liệu vào buồng đốt khi nhận được

tín hiệu điều khiển phun từ EDU

2.2.1 Bình nhiên liệu

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

rò rỉ ở áp suất gấp đôi áp suất hoạt động bình thường Van an toàn phải được lắp để ápsuất quá cao có thể tự thoát ra ngoài Nhiên liệu cũng không được rò rỉ ở cổ nối vớibình lọc nhiên liệu hay ở thiết bị bù áp suất khi xe bị rung xóc nhỏ, cũng như khi xe vàocua hoặc dừng hay chạy trên đường dốc do vậy trong bình nhiên liệu được chia làmnhiều khoang bằng các tấm ngăn để nhiên liệu phân bố đều không dồn về một khu vựcnào đó Bình nhiên liệu và động cơ phải nằm cách xa nhau để trong trường hợp tai nạnxảy ra sẽ không có nguy cơ bị cháy

2.2.2 Đường nhiên liệu áp suất thấp

Là đường ống nhiên liệu mềm được bọc thép thay thế cho đường ống bằng thép vàđược dùng trong ống áp suất thấp Tất cả các bộ phận mang nhiên liệu phải được bảo vệmột lần nữa khỏi tác động của nhiệt độ Đối với xe buýt, đường ống nhiên liệu không

được đặt trong không gian của hành khách hay trong cabin xe cũng như không thể phânphối bằng trọng lực.

Hình 2.2 : Cấu tạo lọc nhiên liệu

Hình 2.3 : Đèn báo lọc nhiên liệu

Công tắc cảnh báo mực nước lắng đọng trong lọc và tình trạng nghẹt lọc để hiểnthị đèn cảnh báo tình trạng lọc nhiên liệu, khi mức nước trong cốc lọc cao, đèn cảnh báotrên đồng hồ táp lô sẽ nháy liên tục Khi lọc nghẹt, đèn báo sẽ luôn sáng

2.2.4 Bơm cao áp

Bơm cap áp sử dụng loại 2 piston đặt lệch nhau 180°, được dẫn động bởi trụckhủy động cơ qua cơ cấu bánh răng Bơm cao áp có công dụng hút nhiên liệu từ thùngchứa và nén nhiên liệu lên áp suất cao khoảng 1500 ~ 1800 (Bar) khi hệ thống động cơhoạt động

Các bộ phận chính trong bơm cao áp:

- Bơm tiếp vận và van điều áp bơm tiếp vận

- Van điều khiển hút SCV

- Bộ đôi xylanh + piston bơm cao áp

cấp dầu

Van phân phối

SCV (Van điều khiển hút)

Cảm biến

áp suất nhiên liệu

Van một chiều

Cơ cấu lệch tâm

Hình 2.12 : Cấu tạo bơm HP3 (2 piston đối nhau)

Hình 2.4 : Cấu tạo bơm HP3 (2 piston đối nhau)

Bơm áp cao HP3 chủ yếu gồm các bộ phận sau: cam không đồng trục, cam vòng

và 2 piston, SCV ( van điều khiển hút), cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, và một bơm nạp Hai piston của bơm được đặt đối diện nhau,phía bên ngoài cam không đồng trục

Cam không đồng trục được gắn vào trục quay và cam vòng Long-gơ và van hútđược gắn vào cam vòng Khi trục dẫn động quay, bánh xe cam sẽ quay không đồngtrục, vòng cam sẽ di chuyển lên và xuống làm cho piston cũng di chuyển lên và xuống.

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm cao áp Hoạt động : Bơm cao áp được xem như là trái tim của hệ thống Common Rail Bộ ổn

định áp suất ống nhiên liệu (FRP) và cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là các bộ phận trong

tổ hợp bơm cao áp

Khi quay cam nó lần lượt đội và không đội các piston bơm Khi piston bơmkhông được cam đội, nó bị lò xo ép xuống, nhiên liệu được hút vào trong bơm Khipiston được cam đội đi lên, nó sẽ ép nhiên liệu đẩy đến ống cao áp

Nhiên liệu được lấy ra từ thùng chứa đến bơm áp cao bằng cách sử dụng bơmtiếp vận đặt ở bên trong thùng chứa hoặc thông qua bơm chuyển

Khi động cơ quay, 2 piston cung cấp áp suất cao đến đường ống nhiện liệu KhiECU điều khiển dòng nhiên liệu vào trong buồng 2 piston,nó sẽ điều khiển lượng và ápsuất nhiên liệu cung cấp đến đường ống nhiên liệu Nhờ hoạt động tối ưu này đã chothấy tính kinh tế nhiên liệu và giảm thiểu phần NOx trong khí thải

2.2.5 Bơm tiếp vận và van điều khiển nạp

Hoạt động : khi trục bơm quay theo chiều kim đồng hồ, roto trong quay → kéo

theo roto ngoài quay → thể tích bồng 3 tăng đần → áp suất buồng 3 giảm → nhiên liệu được hút vào buồng 3 Sau đó nhiên liệu được chuển sang buồng 4, do thể tích buồng 4 giảm dần khi quay → áp suất nhiên liệu tăng lên và thoát ra cửa ra

Hình 2.6 : Bơm tiếp vận

Hình 2.7 : Van điều áp bơm tiếp vận và hoạt động của bơm

Van điều khiển bơm tiếp vận : đê ổn định áp suất tiếp vận khoảng 1,5 bar với bất

kỳ tốc độ nào của động cơ, phía đường ra của bơm tiếp vận được lắp van điều áp để xả

áp suất nhiên liệu tiếp vận khi tốc độ động cơ tăng

Hoạt động : khi tốc độ động cơ tăng → áp suất nhiên liệu tiếp vận tăng, nếu như

áp suât nhiên liệu ra ngoài bơm tiếp vận cao hơn 1,5 bar → lực đè lên piston 2 thắng lực

lò xo 3 → piston dịch chuyển xuống, mở cửa xả → nhiên liệu xả về buồng nạp bơmtiếp vận → áp suất nhiên liệu giảm → khi áp suất vừa nhỏ hơn 1,5 bar → lò xo đẩypiston 2 đi lên đóng cửa xả → áp suất tăng lên rồi tiếp tục xả Hoạt động này lặp đi lặplại liên tục → ổn định áp suất nhiên liệu đầu ra của bơm tiếp vận

2.2.6 Van điều khiển hút SCV

Van SCV dùng loại van điện từ, hoạt động nhờ tín hiệu xung hệ số tác dụng từECU, có công dụng điều khiển lượng nhiên liệu nạp vào buồng bơm Khi van mở nhiều(thời gian cấp điện dài ) → nhiên liệu nạp vào buồng bơm nhiều → áp suất nhiên liệutrong ống phân phối tăng và ngược lại

Hình 2.8 :Nguyên lý van SCV 2.2.7 Bộ đôi piston và xylanh cao áp

Bộ đôi piston và xylanh bơm cao áp là bộ phận chính của bơm cao áp Nó có côngdụng nén nhiên liệu lên áp suất cao theo yêu cầu cảu ECU Bơm cao áp này sử dụng 2 piston đặt lệch nhau 180(2 tổ bơm đặt đối diện) Áp suất tối đa do bơm này tạo ra có thể đạt 1800 bar

Hình 2.9 : Cấu tạo tổ bơm

Phía van bi (2) có gắn cút nối để lắp ống dầu cao áp để đưa nhiê liệu cao áp đếnống phân phối Piston bơm được dẫn động bởi vành cam (7) và lò xo (6)

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm cao áp

Với kết cấu như trên cảu cụm bơm thì khi piston A ở kỳ hút nhiên liệu thì piston B

ở kỳ nén và ngược lại

Khi động cơ hoạt động trục bơm quay làm cam lệch tâm quay kéo vành cam dịchchuyển lên xuống Khi vòng cam dịch chuyển xuống, lò xo hồi piston A kéo piston A dichuyển xuống tạo chân không trong khoảng bơm A → van nạp piston A mở → nhiênliệu được hút vào buồng bơm A Đồng thời với piston A hoạt động ở pha hút, Piston B

bị vòng cam di chuyển đẩy xuống dưới, nhiên liệu trong buồng B bị nén cho tới khi áp

suất trong buồng b lớn hơn áp suất trong ống phân phối → van bi phía xả mở → nhiênliệu đi ra ngoài thoát qua ống phân phối Khi gối cam lệch tâm quay xuống vị trí thấpnhất, piston A cũng di chuyển hết hành trình hút, piston B di chuyển hết hành trình nénnhiên liệu, quá trình tiếp tục diễn ra ngược lại piston A bắt đầu nén, piston B bắt đầuhút.

2.2.8 Ống phân phối

Hình 2.11 : Cấu tạo ống phân phối

Ống phân phối được chế tạo bằng gang đúc, thành ống dày để chịu được áp suấtcao (>1800bar), một đầu ống được lắp cảm biến áp suất nhiên liệu, đầu còn lại lắp van

xả áp Dọc theo thân ống được bố trí các cút nối để nhận nhiên kiệu áp suất cao từ bơmcao áp tới và phân phối nhiên liệu áp suất cao tới các kim phun

Hình 2.12: Cảm biến áp suất nhiên liệu

 Cảm biến áp suất : dùng để đo áp suất nhiên lệu thự tế trong ống phân phối và

báo về ECU, ECU dùng tín hiệu giá trị thực này để so sánh với giá trị áp suất mongmuốn sao đó điều chỉnh mức độ mở của van SCV để điều chỉnh áp suất nhiên liệu đạtgiá trị mong muốn

 Van xả áp : Van giới hạn áp suất có chức năng như một van an toàn Trong

trường hợp áp suất vượt quá cao ( khi xảy ra hư hỏng chức năng điều khiển áp suất ), thìvan giới hạn áp suất sẽ hạn chế áp suất trong ống bằng cách mở cửa thoát Van giới hạn

áp suất cho phép áp suất tức thời tối đa trong ống khoảng 1500 bar

Hình 2.13: Van xả áp

Khi áp suất nhiên liệu lớn hơn 1800bar lực đẩy do áp suất nhiên liệu tác dụng lênpiston (1) thắng lực lò xo → pisyon 1 dịch chuyển sang phải → mở cửa xả (2) → nhiênliệu xả ra đường hồi đi về thùng chứa nhiên liệu, khi áp suất giảm suống <1800bar , lực

lò xo thắn lực đẩy nhiên liệu, piston (1) dịch chuyển sang trái, đóng cửa xả (2) kết thúcviệc xả áp

van kim (10) đóng kín lỗ tia, nhiên liệu không phun ra (Hình a)

Khi có tín hiệu phun (có dòng điện cấp tới cuộn dây kim phun), lực từ hút vanđiều khiển nâng lên, mở lỗ tiết lưu lớn, nhiên liệu từ buông trên piston điều khiển xả racửa xả → lực tác dụng lên piston giảm nhanh, lò xo nén van kim đẩy piston dịch chuyển

đi lên →giảm lực nén lên ti kim →áp suất nhiên liệu phía buồng B đẩy van kim nânglên → nhiên liệu phun ra các lỗ tia (Hình b)

Khi ngắt tín hiệu phun, cuộn dây điện từ mất điện, lò xo hồi đẩy van điều khiểnxuống đóng kín lỗ tiết lưu lớn (2), áp suất buồng trên piston điều khiển tăng lên nhanh,piston điều khiển di chuyển xuống nén lò xo ti kim lại làm tăng lực căng lò xo ti kim →

ti kim bị đẩy xuống đóng kín lỗ tia → việc phun chấm dứt

Hình 2.14: Cấu tạo vòi phun

 Mã kim phun

Mỗi kim phun khi chế tạo sẽ có sai số về kích thước lỗ tia, điện trở cuộn dây …Các sai số này sẽ ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu phun ra Vì vậy, các sai số của kimphun sẽ được mã hóa thành một dãy số gồm 30 chữ số, khi lắp đặt kim phun vào hệthống cần pải nạp mã số hiệu chỉnh vào bộ nhớ ECU bằng thiết bị chuẩn đoán củaToyota (IT-II), ECU dùng mã số này để chọn chế độ điều khiển hợp lý cho kim phun đónhằm đảm bảo lượng phun luôn luôn tối ưu

Hình 2.15: Mã hiệu chỉnh vòi phun 2.2.10 Đường ống cao áp (tuy ô cao áp)

Những đường ống nhiên liệu này mang nhiên liệu áp suất cao Do đó, chúng phảithường xuyên chịu áp suất cực đại của hệ thống và trong suốt quá trình ngưng phun Vìvậy, chúng được chế tạo từ thép ống Thông thường, chúng có đường kính ngoàikhoảng 6 mm và đường kính trong khoảng 2,4 mm Các đường ống nằm giữa ống phânphối và kim phun phải có chiều dài như nhau Sự khác biệt chiều dài giữa ống phânphối và các kim phun được bù bằng cách uốn cong ở các đường ống nối Tuy nhiên,đường ống nối này nên được giữ càng nhắn càng tốt

Hình 2.16 : Đường ống cao áp và vị trí lắp

2.3 Cấu tạo các chi tiết điều khiển điện tử (Kết cấu các cảm biến)

Hình 2.17 : Vị trí các chi tiết của hệ thống điều khiển điện tử

Hình 2.18 : Sơ đồ khối hệ thống điều khiển động cơ 2KD-FVT

Bảng 2.3 : Ý nghĩa tên của một số chân trong ECU

BATT Dương thường trực của ECU

+ B Dương cung cấp cho ECU sau rơ le chính

PCV- Mass van điều khiển hút

PCV+ Dương van điều khiển hút

CAN- Mass hệ thống truyền được điều khiển bằng ECU

CAN+ Dương hệ thống truyền được điều khiển bằng ECU

G- Mass cảm biến vị trí trục cam

G+ Dương cảm biến vị trí trục cam

NE- Mass cảm biến vị trí trục khuỷu

NE+ Dương cảm biến vị trí trục khuỷu

VLU Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga

LULS Môtơ điều khiển bướm ga

EGR Mass van tuần hoàn khí xả

STA Tín hiệu khởi động

PIM Tín hiệu từ MAP sensor gởi về ECU

THW Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát

THF Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ dầu

THIA Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí sau cánh bướm ga

THA Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí trước cánh bướm ga

PCR Tín hiệu cảm biến áp suất nhiên liệu

EGLS Tín hiệu cảm biến vị trí van luân hồi khí thải

E01-E02 Mass của ECU

2.3.1 Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Cảm biến vị trí của bàn đạp ga biến đổi mức đạp xuống của bàn đạp ga (góc) thànhmột tín hiệu điện được chuyển đến ECU động cơ Ngoài ra, để đảm bảo độ tin cậy, cảmbiến này truyền các tín hiệu từ hai hệ thống có các đặc điểm đầu ra khác nhau Có hailoại cảm biến vị trí bàn đạp ga, loại tuyến tính và loại phần tử Hall Trên xe Toyota

Hiace sử dụng cảm biến loại phàn tử Hail