Đồ án hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

Tại đường ống phân phối sẽ có các đường ống cao áp nối tới kim phun để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ và quá trình phun nhiên liệu được điều khiển bởi ECU.ECU nhận các tín hiệu từ

Table of Contents

1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng trước những cơ hội tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ Ở nước ta, số lượng ô tô hiện đại lưu hành ngày một tăng cao Các loại ô tô này đều được cải tiến chủ yếu tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hóa quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin trong vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô tô Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiễm môi trường, tối ưu hóa quá quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp làm cho người sử dụng và cán bộ công nhân kĩ thuật ngành ô tô nước ta còn nhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể về

hệ thống điện tử trên động cơ ô tô

Vì vậy là một sinh viên của ngành công nghệ kĩ thuật ô tô sắp ra trường, em chọn đề tài : “ Khảo sát hệ thống nhiên liện Common Rail động cơ DW10 ATED” làm đề tài tốt nghiệp của mình Em mong với đề tài này em sẽ củng

cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường có thể đóng góp vào ngành công nghiệp ô tô của nước ta, để góp phần vào sự phát triển chung của ngành.Cuối cùng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn TS Nguyễn Can đã chỉ bảo em tận tình giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình Bên cạnh đó em cảm ơn các thầy trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp

Sinh viên thực hiệnLương Duy Phong

2

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU

DIESEL ĐIỆN TỬ

1 Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel

1.1.1 Nhiệm vụ

- Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong

một thời gian nhất định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng trong hệ thống

-Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : Đảm bảo tốt các yêu cầu sau :

+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ

+ Phun nhiên liệu vào đúng xy lanh thời điểm, đúng quy luật

+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các xylanh phải đồng đều trong một chu trình công tác

- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chấttrong buồng cháy để hoà khí được hình thành nhanh và đều

3

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau

- Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao

- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa

- Dễ chế tạo, giá thành hạ

1.1.3 Phân loại

Dựa vào các loại bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu ta có thể phân loại

sơ bộ hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thành 3 loại sau

a : Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm

6 5

2 3

4

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm dãy.

1: Thùng chứa nhiên liệu 2 : Cốc lọc; 3 : Bơm tay.4 : Bơm cao áp.

4

5 : Bầu lọc tinh 6 : Ống dầu cao áp 7: Vòi phun 8: Buồng cháy.

b : Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm

c : Hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail.

13

19 18 17 16

15

1 2

3 10

7

Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail

1- Thùng chứa; 2- Ống tản nhiệt; 3- Bộ lọc ; 4- Van đóng mở(theo nhiệt độ);

5 -Bơm chuyển nhiên liệu; 6- Van điều áp suất thấp; 7- Van điều áp suất cao; 8- Đường ống dự trữ; 9 -Cảm biến áp suất nhiên liệu; 10-Bơm cao áp; 11- ECU; 12-Kim phum: 13- Bơm điện; 14- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 15- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 16- Cảm biến áp suất; 17- Cảm biến vị trí trục cam: 18 - Cảm biến vị trí bàn đạp ga: 19- Cảm biến nhiệt độ nhiên

đi vào bộ lọc 3 qua bơm chuyển 5 qua van điều áp 6 vào bơm cao áp 10 nhiênliệu áp suất cao được bơm vào ống dự trữ qua van điều chỉnh áp suất 7 Tại đường ống phân phối sẽ có các đường ống cao áp nối tới kim phun để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ và quá trình phun nhiên liệu được điều khiển bởi ECU.

ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trítrục cam, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất…) sau khi xử lý các tín hiệu đầu vàonày ECU sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển kim phun

Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiệm môi trường và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đã đề

ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức tốt quá trình cháy nhằm giới hạn chất ô nhiệm Các biện pháp được đưa ra nhằm giải quyết các vấn đề sau:

− Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộnnhiên liệu- không khí

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

− Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quátrình phun để làm giảm HC

− Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả ( ERG: Exhaust Gas

Recirculation)

Hiện nay, các nhược điểm của HTNL diesel đã được khắc phục dần bằng cách cải tiến các bộ phận của hệ thống nhiên liệu như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ Trong động cơ diesel hiện đại, áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao

7

được chứa trong ống tích trữ hay còn gọi là “ ống phân phối ” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu Đó là HTNL common rail diesel Hệ thống Common Rail về cơ bản bao gồm các thành phần sau:

− Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắp máy

− Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao)

− Bơm cao áp (bơm tạo áp suất cao)

Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống :

độ dài của xung điều khiển solenoid Yêu cầu mở nhanh solenoid được đáp ứng bằng việc sử dụng điện áp cao và dòng lớn Thời điểm phun đượcđiều khiển bằng hệ thống điều khiển góc phun sớm Hệ thống này dùng một cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ, và một cảm biến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động Lợi ích của vòi phun

common rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao đồng thời kết hợp hệ thống điều khiển điện tử để kiểm soát lượngphun, thời điểm phun một cách chính xác Do đó làm hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn

8

+ So với hệ thống cũ dẫn động bằng trục cam thì hệ thống nhiên liệu Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như:

− Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xelửa và tàu thủy)

− Áp suất phun đạt đến 1350 bar

− Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ

− Có thể thay đổi thời điểm phun

Phun nhiên liệu chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và phun kết thúc.Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trễ và phunthứ cấp tạo cho quá trình cháy hoàn thiện Với phương pháp này áp suất phun lên đến 1350 bar có thể thực hiện ở mọi thời điểm ngay cả lúc động cơ đang ởtốc độ thấp

Qua đây ta thấy hệ thống nhiên liệu common rail có những ưu điểm sau :

• Tiêu hao nhiên liệu thấp

• Phát thải ô nhiễm thấp

• Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn

• Cải thiện tính năng động cơ

• Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ Diesel đang sử dụng Tức việc bố trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp với cácđộng cơ đang tồn tại Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu thì tạo ra tiếng ồn khá lớn Khi khởi động và tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải ra lớn Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm cao Ở HTNL common rail áp suất phun lên đến 1350 bar, có thể phun

9

ở mọi thời điểm, mọi chế độ làm việc và ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp suất phun vẫn không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu được phun càng tơi nên quá trình cháy càng sạch hơn.

Ngoài những ưu điểm nổi trội như đã nêu trên thì hệ thống nhiên liệu common rail còn tồn tại một số nhược điểm sau:

• Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao

• Khó xác định và lắp đặt các chi tiết common rail trên động cơ cũ

2 Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của

động cơ Diezel

Tính kinh tế của động cơ Diesel, tiếng ồn và ứng suất của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền phụ thuộc nhiều vào tốc độ biến thiên hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng Diễn biến thời gian cấp nhiên liệu, tính chất của nhiên liệu có ý nghĩa quyết định tới tốc độ phản ứng hóa học, quá trình tạo hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí Vì vậy để quá trình cháy diễn ra 1 cách hiệu quả nhất thì ta cần điều chỉnh thật tốt chùm tia nhiên liệu trong buồng cháy Diễn biến thời gian tạo hỗn hợp được điều khiển bởi kết cấu buồng cháy bằngcách phân chia nhiên liệu thành hạt nhỏ mịn kết hợp với xoáy lốc của không khí để tạo được sự tối ưu trong quá trình cháy của nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ

Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ Diesel chỉ chiếm một thờigian nhỏ do đặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu làhỗn hợp không đồng nhất Vì vậy quá trình hình thành hỗn hợp là một quátrình rất phức tạp và diễn ra ở nhiều giai đoạn khác nhau

Hơn nữa quá trình bay hơi của các hạt nhiên liệu rất phức tạp, điều kiệncho việc bay hơi của các hạt nhiên liệu ở mỗi vị trí của chùm tia là khác nhau

do đó việc tính toán là rất phức tạp và chỉ mang tính gần đúng Nhiên liệu

10

phun vào buồng cháy có đường kính khác nhau mà sự sấy nóng và bay hơicủa các hạt nhiên liệu lại phụ thuộc rất nhiều vào đường kính, nhiệt độ, ápsuất của các hạt nhiên liệu phun vào Ngoài ra còn phụ thuộc vào tính chất vật

lý của nhiên liệu Thời gian để bay hơi hoàn toàn các hạt nhiên liệu trong xylanh động cơ phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ ở thời điểm phun Khi tăng ápsuất không khí nạp sẽ ảnh hưởng mạnh tới sự bay hơi bởi vì áp suất và nhiệt

độ của không khí cuối quá trình nén sẽ tăng Sự xoáy lốc mạnh của không khínạp trong buông cháy cũng có tác dung nâng cao cường độ và tốc độ bay hơicủa nhiên liệu

Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhaunhưng chủ yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ

Đối với động cơ diesel có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháytrong động cơ, trong các yếu tố đó có nhiều yếu tố thuộc khâu kết cấu, thiết kếbuồng cháy, kết cấu đường ống nạp và có nhiều yếu tố phụ thuộc vào chế độhoạt động của động cơ như : Số vòng quay, thời điểm phun, lượng phun

Khả năng làm việc tối ưu của động cơ Diesel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố điều chỉnh cơ bản là: Lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểm phun Cả hai thông số điều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tử trên cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như Số vòng quay, chế

độ tải trọng động cơ, nhiệt độ nước làm mát Nói chung có nhiều bộ xử lý điều khiển nhiều hệ thống khác nhau lắp trên ôtô Tuy nhiên bộ xử lý nào cũng hoạt động theo nguyên lý thu thập thông tin vào điều kiện làm việc của

hệ thống và trên cơ sở đó điều khiển các cơ cấu chấp hành theo cách mà người thiết kế mong muốn

11

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ COMMON

RAIL

1 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ

COMMON RAIL

1.1 Cấu tạo chung:

Hình 2.1 : Cấu tạo động cơ Diesel điện tử với ống phân phối

12

Vòi phun phun Ống phân phối

Hình 2.2 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu chung của động cơ

Common Rail

13

Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng :

− Khối cấp dầu thấp áp : Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫndầu và đường dầu hồi

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

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

ECU luôn theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất nhiên 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

a Cấu tạo

14

Hình 2.3 : Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pitton

1 Van hút ; 2 Pittong ; 3 Cam không đồng trục;

4 SCV ; 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 ống phân phối

Việc quay của cam lệch tâm làm cho cam vòng quay với một trục lệch Cam vòng quay và đẩy một trong hai pittông đi lên trong khi đẩy pittông kia

đi xuống hoặc ngược lại 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 nhiên liệu và dẫn nó đến ống phân phối thì pittông B được kéo lên để hút nhiên liệu lên

15

2.2 Bơm áp cao loại 3 pitton

a Cấu tạo

Hình 2.4 : Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton

1 Trục lệch tâm 6 Bơm cấp liệu

2 Cam lệch tâm 7 PCV- Van ĐK nạp

3 Piston bơm 8 Đường dầu hồi

4 Van nạp 9.Dầu hồi về từ ống rail

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

b Nguyên lý vận hành

Nguyên lý của bơm cao áp dùng có ba píttông như được mô tả và gửi nhiên liệu vào ống phân phối bằng cách lần lượt hút vào và bơm ra

16

Bơm áp cao điều khiển lượng nhiên liệu dẫn vào pittông bằng PCV (vannam châm tỉ lệ), nó có các chức năng giống như của SCV (van điều khiển hút).

Hình 2.5 : Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong

2.2.1 Bơm áp cao loại 4 pitton

17

Hình 2.6 : Cấu tạo bơm áp cao loại 4 pittong

18

Hình 2.7 : Cấu tạo ống phân phối

2.3.1 Bộ hạn chế áp suất

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

Hình 2.8 : 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

2.3.2 Van xả áp ( Bộ điều chỉnh áp suất )

Hình 2.9 : Hoạt động của bộ điều chỉnh áp suất.

Khi áp suất nhiên liệu của ống phân phối cao hơn áp suất phun mong muốn thì van xả áp suất nhận được một tín hiện từ ECU động cơ để mở van và hồi nhiên liệu ngược về bình nhiên liệu để cho áp suất nhiên liệu có thể trở lại áp suất phun mong muốn.

2.4 Van điều khiển hút (SCV)

Có nhiều cách gọi van điều khiển hút tùy thuộc vào từng hãng :

Toyota : SCV ( )

Bosch : PCV ( Pressure control vale )

Delphi : IMV ( Inlet Metering Vale )

Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối

SCV hoạt động dưới sự điều khiển theo chu kỳ làm việc của ECU

Đồng thời, việc điều khiển dòng điện được thực hiện để hạn chế dòng điện truyền trong quá trình bật lên “ON”, vì vậy ngăn ngừa cho cuộn dây trong SCV không bị hư hỏng

Để điều chỉnh việc tạo áp ra suất nhiên liệu, thì lượng nhiên liệu đi vào bơm cao áp được điều chỉnh bằng cách thay đổi thời gian mở /đóng của SCV

Hình 2.10 : Hoạt động của SCV

2.5 Vòi phun

Các tín hiện từ ECU được khuếch đại bởi EDU để vận hành vòi phun Điện

áp cao được sử dụng đặc biệt khi van được mở để mở vòi phun

Lượng phun và thời điểm phun được điều khiển bằng cách điều chỉnh thời điểm đóng và mở vòi phun tương tự như trong hệ thống EFI của động cơ xăng

2.5.1 Cấu tạo

Vòi phun của Common rail khác với vòi phun của hệ thống nhiên liệu Diesel thông thường ở chỗ gồm 2 phần :

+ Phần trên là một van điện tử được điều khiển từ ECU hoặc EDU

+ Phần dưới là phần vòi phun cơ khí nhưng cũng rất khác vơí vòi phun thôngthường: Đó là lò xo rất cứng của vòi phun thông thường được thay bằng một chốt

tỳ khá dài ( dài nhất của vòi phun)

Để đóng chặt kim phun thì phải cấp áp suất rail vào khoang chốt tỳ Khoang chốt tỳ có 2 van tiết lưu :

+ Tiết lưu số 1 : Thông với reco tyo cao áp từ ống phân phối đến

+ Tiết lưu số 2 : Thông với khoang của van điện ( để nếu van điện mở thì áp suất ở khoang chốt tỳ sẽ xả về đường dầu hồi )

Hình 2.11 : Cấu tạo vòi phun

1 Van ngoài ; 2 Tiết lưu 2; 3 Tiết lưu 1 ; 4 Đường dẫn từ ống phân phối ; 5.

Chốt tỳ; 6 Van trong; 7 Đường dầu hồi; 8 Khoang chốt tỳ ;

9 Lò xo hồi vị ; 10 Kim phun.

2.5.2 Hoạt động

Khi động cơ khởi động bơm áp cao sẽ nén dầu đến áp suất rail cấp vào ống phân phối và từ ống phân phối thông qua các tyo cao áp cấp điện đến các vòi phun chờ sẵn Ở đường vào của vòi phun thì dầu cao áp chia thành 2 hướng:

+ Hướng 1 : Cấp xuống khoang kim phun

+ Hướng 2 : Thông qua van tiết lưu 1 được cấp vào khoang chốt tỳ

Trường hợp không phun : Nếu lúc này ECU chưa cấp xung điều khiển vào

van điện của vòi phun thì lò xo van điện đẩy van ngoài xuống đóng kín đường dầu hồi ở khoang chốt tỳ Do đó áp suất rail phía trên chốt tỳ sẽ tạo áp lực đè chặt kim phun không cho vòi phun dầu

Trường hợp phun : Nếu ECU cấp xung điều khiển vào van điện tạo từ

trường hút van ngoài và mở đường hồi dầu làm mất áp suất đè chốt tỳ Khi đó áp suất rail ở khoang kim phun sẽ đẩy kim phun cùng chốt tỳ đi lên để phun dầu vào buồng cháy động cơ

Khi kết thúc xung điều khiển phun thì lò xo ở van điện đẩy van ngoài đóng đường dầu hồi Lúc này dầu ở áp suất rail lại thông qua tiết lưu 1 để cấp vào

khoang chốt tỳ tạo áp lực đè chặt kim phun kết thúc hành trình phun

2.5.3 Điện trở vòi phun

Hình 2.12 : Điện trở vòi phun

Với cùng một khoảng thời gian phun, sự không khớp cơ khí vẫn đang gây ra

sự khác biệt về lượng phun của mỗi vòi phun

Để đảm bảo cho ECU hiệu chỉnh những sự không khớp đó các vòi phun được

bố trí một điện trở điều chỉnh đối với từng vòi phun

Trên cơ sở thông tin nhận được từ mỗi điện trở điều chỉnh ECU sẽ hiệu chỉnh

sự không khớp về lượng phun giữa các vòi phun Những điện trở điều chỉnh đó được cung cấp để tạo cho ECU khả năng nhận biết các vòi phun, và chúng không được nối vào mạch vòi phun

CHƯƠNG III: KHẢO SÁT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU COMMON RAIL ĐỘNG CƠ DW10 ATED

1 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu common rai động cơ DW10 ATED 1.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu common rail của động cơ DW10 ATED.

8

12 13

1 : Bơm chuyển nhiên liệu 2 : Thùng chứa nhiên liệu 3 : Bộ sấy nóng nhiên liệu.

4 : Lọc nhiên liệu 5 : Van hạn chế áp suất 6 ; Cảm biến vị trí pít tông 7 ; Bơm cao

áp 8 : Van an toàn 9 : Vòi phun 10 : Cảm biến áp suất 11 : Ắc quy thủy lực.12 :

ECU 13 : Bộ làm mát nhiên liệu 14 : Cảm biết nhiệt độ nhiên liệu

a : Đường nhiên liệu áp suất thấp b : Đường nhiên liệu áp suất cao c :Đường nhiên liệu hồi về thùng chứa d : dây điện từ ECU tới các cơ cấu chấp hành E : dây điện từ các cảm biến tới ECU

1.1.2 Nguyên lý hoạt động:

Nhiên liệu được bơm cung cấp 1 đẩy đi từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp

áp qua bộ sấy nóng nhiên liệu 3 và bầu lọc (4) đến Bơm cao áp (7), từ đây nhiênliệu được bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (11) hay còngọi là ống phân phối và được đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phunvào xy lanh động cơ

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 đượctháo

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 chứa

nhiên liệu qua bầu lọc 4 và qua bộ sấy nóng nhiên liệu 3 để đưa lên bơm cao áp nhờbơm chuyển nhiên liệu 1.

a

2 3

8

7

5 6

2 3

8

7

5 6

9

14

ECU

Hình 3.3 : Mạch nhiên liệu áp suất cao.

Mạch áp suất nhiên liệu thứ 3 đó là mạch dầu hồi Nhiên liệu sau khi qua bộ lọcnếu nhiều quá thì sẽ về thùng chứa theo đường dầu hồi Nhiên liệu sau khi đến bơmcao áp nếu lượng nhiên liệu nhiều quá thì 1 phần nhiên liệu sẽ trở về thùng chứatheo đường dầu hồi Nhiên liệu áp suất cao tích trữ trong ống phân phối và trongvòi phun nếu quá nhiều thì 1 lượng nhiên liệu cũng theo đường dầu hồi về thùngchứa

c

2 3

8

7

5 6

9

14

ECU

Hình 3 4 : Mạch nhiên liệu hồi.

Khác với hệ thống phun nhiên liệu diesel truyền thống trước đây đó là các vòiphun đều được cung cấp nhiên liệu bởi các bơm cáo áp độc lập, một bơm phânphối dẫn động bởi động cơ sẽ cung cấp nhiên liệu theo các đường độc lập đến vòiphun

Ở động cơ DW10 ATED thì hệ thống cung cấp nhiên liệu được sử dụng côngnghệ CDI Với hệ thống nhiên liệu này nhiên liệu được tích trữ trong ống phânphối chung hay ống (Common rail) tại đó áp suất duy trì ở một cấp độ cao bằngmột bơm cao áp riêng Từ ống phân phối này, nhiên liệu sẽ được phân phối tới cácvòi phun cao áp Với cải tiến mới này, so với các động cơ diesel thế hệ cũ hơn hệthống Common rail khi đó đã tạo ra một áp suất phun tới 1350 bar ngay cả khi sốvòng tua máy thấp Việc tạo ra nhiên liệu có áp suất cao và duy trì áp suất đó ngay

cả khi tốc độ động cơ thay đổi đồng thời cung cấp một lượng nhiên liệu rất đều vàotất cả các vòi phun là một quá trình phức tạp Đó là quá trình kết hợp làm việc nhịpnhàng của các bộ phận sau , bơm cao áp, van điều chỉnh áp suất, ống phân phối,cảm biến áp suất nhiên liệu, van hạn chế áp suất, ECU

1

2

4 3

5

Hình 3.5 : Các cơ cấu điều khiển phun nhiên liệu.

1 : Bơm cao áp 2 : Ống phân phối 3 : Cảm biến áp nhiên liệu.

4 : ECU 5 : Van điều chỉnh áp suất

Đầu tiên cảm biến áp suất được gắn trên ống phân phối sẽ ghi nhận tình trạng

áp suất nhiên liệu trong ống phân phối Sau đó sẽ gửi thông tin về áp suất nhiên liệutrong ống phân phối về ECU bằng tín hiệu điện ECU sẽ xử lý tín hiệu đó và ECU

sẽ vận hành van điều khiển áp suất làm việc một cách hợp lý để giữ cho áp suấtnhiên liệu trong ống phân phối luôn trong một khoảng giới hạn hợp lý Ngoài ra đểgiữ cho các bộ phận của hệ thống nhiên liệu luôn an toàn thì trên ống phân phối cógắn một van giới hạn áp suất ở cuối ống phân phối

1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ DW10 ATED.

1.2.1 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 phía trước động cơ và được dẫn động từ trục khuỷu thôngqua bánh đai răng ( tốc độ quay của trục bơm bằng ½ tốc độ động cơ, do bánh răngtrục khuỷu có 21 răng còn bánh răng trục bơm có 42 răng, nhưng tối đa là 3000vòng/phút) và được bôi trơn bằng chính nhiên liệu nó bơm

Bơm cao áp tạo áp lực nhiên liệu đến một áp suất lên đến 1350 bar Nhiên liệuđược tăng áp suất này sau khi ra khỏi bơm cao áp được vận chuyển đến đường ốngcao áp chung để sẵn sàng phun vào buồng cháy của các xy lanh

d eb

a

5 4

9

8 7

6 3

2 1

Hình 3.6 : Bơm cao áp

a : Van ngắt mở b : Van ngắt đóng d : Van nạp mở e : Van nạp đóng

1 : Đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận 2 ; Trục dẫn động 3 : Pít tông bơm cao áp

4 : Van ngắt 5 : Van an toàn 6 : Ống nối dầu cao áp 7 : Van điều chỉnh áp suất 8 :

Đường dầu hồi 9 : Cam lệch tâm

a : Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp.

Bơm nạp đưa nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu qua bộ lọc đến đường dầu vàobơm cao áp bằng đường nhiên liệu 1

Trục 2 của bơm cao áp có cam lệch tâm làm di chuyển 3 piston lên xuống tùytheo hình dạng các vấu cam làm cho 3 piston hút nén một cách liên tục Van nạp mở

ra nhiên liệu được đưa đến buồng chứa của bơm piston tại đây nhiên liệu được néndưới áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, nhiên liệu thoát ra ngoài đến ốngphân phối Do bơm cao áp được thiết kế để có thể phân phối lượng nhiên liệu lớnnên lượng nhiên liệu có áp suất cao sẽ bị thừa trong giai đoạn chạy cầm chừng vàtải trung bình Lượng nhiên liệu thừa này sẽ được trở lại bình chứa thông qua vanđiều chỉnh áp suất Đó là nguyên lý làm việc chung của bơm cao áp, sau đây ta