Giáo trình hệ thống điều khiển động cơ diesel bằng điện tử

11 BÀI 3: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM VE CÓ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN GA .... Các hệ thống phun nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử giảm bớt đáng kể kết cấu

PHỤ LỤC

PHẦN 1: LÝ THUẾT

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU

KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ 7

1.1 Lịch sử phát triển 7

1.2 Phân loại và đặc điểm 7

BÀI 2: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM PE 10

2.1 Cấu tạo bơm PE điều khiển bằng điện tử: 10

2.2 Hoạt động của bơm: 10

2.3 Cơ cấu điều khiển ga bằng điện từ 11

BÀI 3: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM VE CÓ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN GA 12

3.1 Cấu tạo bơm VE điều khiển bằng điện tử có cơ cấu điều khiển ga: 12

3.2.Hoạt động: 13

3.3 Cơ cấu điều khiển ga điện từ 13

BÀI 4: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM VE CÓ VAN XẢ ÁP 15

4.1 Bơm VE điều khiển bằng điện tử có một piston hướng trục 15

4.2 Bơm VE điều khiển bằng điện tử có nhiều piston hướng kính 16

4.3 Van điều khiển lượng phun (SPV) 18

4.4 Van điều khiển thời điểm phun TCV 21

BÀI 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG BƠM PHÂN PHỐI ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ (VE-EDC) 24

5.1 Sơ đồ tổng quát 24

5.2 Các cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ VE-EDC 25

5.2.1 Cảm biến số vòng quay động cơ: 25

5.2.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu: 25

5.2.3 Cảm biến nhiệt độ dầu: 26

5.2.4 Điện trở và Rom hiệu chỉnh: 27

5.2.5 Cảm biến áp suất khí nạp: 28

5.2.6 Cảm biến vị trí bướm ga 28

BÀI 6: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN

TỬ DÙNG ỐNG PHÂN PHỐI (COMMON RAIL SYSTEM) 30

6.1 Nhiệm vụ y u cầu c ng dụng ưu và nhược điểm: 30

6.2 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu Common Rail 31

6.3 Cấu tạo và hoạt động của các chi tiết trong HTNL Common Rail 32

6.3.1 Bơm cao áp 32

6.3.2 Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp loại 2 piston 33

6.3.3 Các loại bơm cao áp th ng dụng 34

6.3.4 Van điều khiển hút (SCV) 35

6.3.5 Ống phân phối (ống Rail) 37

6.3.6 Van giới hạn áp suất ống phân phối 38

6.3.7 Van xả áp suất ống phân phối 39

6.3.8 Ống cao áp 40

6.3.9 Van hạn chế dòng chảy 41

6.3.10 Kim phun nhiên liệu 42

BÀI 7: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ COMMON RAIL 47

7.1 Sơ đồ tổng quát về hệ thống điều khiển động cơ Common Rai 47

7.2 Các cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ Common Rail 48

7.2.1 Cảm biến áp suất nhiên liệu 48

7.2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 49

7.2.3 Cảm nhiệt độ nước làm mát động cơ 50

7.2.4 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 51

7.2.5 Cảm biến áp suất khí nạp 51

7.2.6 Cảm biến vị trí trục cam (G) 52

7.2.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE) 53

7.2.8 Cảm biến vị trí cánh bướm ga 54

7.2.9 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 55

7.2.10 Motor điều khiển cánh bướm ga 57

7.2.11 Van luân hồi khí thải (EGR) 58

7.3 ECU và EDU động cơ 58

7.3.1 ECU điều khiển động cơ 58

7.3.2 EDU điều khiển kim phun 59

PHẦN 2: THỰC HÀNH

BÀI 1: SỬA CHỮA VÀ BẢO DƢỠNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

DIESEL VE-EDC 61

1.1 Hiện tượng và nguy n nhân hư hỏng 61

1.2 Phương pháp kiểm tra 64

1.2.1 Khi không dùng máy chẩn đoán 64

1.2.2 Bảng mã lỗi của hệ thống VE-EDC 66

1.2.3 Khi dùng máy chẩn đoán 67

1.3 Phương pháp sửa chữa 67

1.3.1 Kiểm tra điện áp nguồn 67

1.3.2 Mạch cảm biến TDC (DTC 12) 68

1.3.3 Mạch cảm biến NE (DTC 13) 69

1.3.4 Mạch điều khiển thời điểm phun TCV (DTC 14) 71

1.3.5 Mạch điều khiển lưu lượng phun SPV (DTC 18) 74

1.3.6 Mạch cảm biến nhiệt độ THW, THA, THF (DTC 22, 24, 39) 75

1.3.7 Mạch cảm biến áp suất turbo (DTC 35) 77

1.3.8 Mạch cảm biến vị trí cánh bướm ga (DTC 41) 79

BÀI 2: SỬA CHỮA VÀ BẢO DƢỠNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL 82

2.1 Hiện tượng và nguy n nhân hư hỏng 82

2.2 Phương pháp kiểm tra 82

2.2.1 Hệ thống chẩn đoán 82

2.2.2 Kiểm tra và xóa mã DTC 84

2.2.3 Qui trình cho chế độ kiểm tra 85

2.2.4 Bảng mã DTC chuẩn OBD II của Toyota 86

2.3 Phương pháp sửa chữa 90

2.3.1 Đăng ký kim phun với ECU động cơ 90

2.3.2 Kiểm tra điện áp nguồn 94

2.3.3 Mạch cảm biến áp suất nhiên liệu (P0087, P0190, 0192, 0193) 94

2.3.4 Mạch mạch van điều khiển hút SCV (P0627) 98

2.3.5 Mạch cảm biến áp suất khí nạp PIM (P0105, P0107, P0108) 100

2.3.6 Mạch cảm biến vị trí cánh bướm ga (P0120, P0122, P0123) 103

2.3.7 Mạch kim phun (P0200) 104

2.3.8 Mạch cảm biến NE (P0335, P0339) 108

2.3.9 Mạch cảm biến G (P0340) 110

2.3.10 Mạch cảm biến vị trí bàn đạp ga (P2120, P2122, P2123, P2125, P2127, P2128, P2138) 112

BÀI 3: ĐỌC SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN 117

3.1 Sơ đồ mạch điện của động cơ Toyota 3C-TE 117

3.2 Sơ đồ mạch điện của động cơ Toyota KZ-TE 118

3.3 Sơ đồ mạch điện của động cơ Toyota 1KD-FTV 119

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU

KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ 1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống nhiên liệu Diesel và diesel điện tử

Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel kh ng phát triển như động cơ xăng do gây ra nhiều tiếng ồn, khí xả độc hại Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các vấn đề đã được giải quyết và động cơ Diesel ngày càng trở nên phổ biến và thông dụng hơn

Khí thải động cơ Diesel là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm

m i trường Động cơ Diesel với tính hiệu quả kinh tế cao hơn động cơ xăng tuy nhiên vấn đề về tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel

Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguy n lý tự cháy Ở cuối quá trình nén nhi n liệu được phun vào buồng đốt của động cơ để hình thành hỗn hộp rồi tự bốc cháy

Đến năm 1927 Robert Bosch mới phát triển lên thành bơm cao áp Hệ thống nhi n liệu Diesel kh ng ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối

ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh nhiễm và suất ti u hao nhi n liệu

Đến năm 1982 Denso đưa ra hệ thống nhi n liệu ECD (Electronically Controlled Distributor)

Năm 1986 Bosh đã đưa ra thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhi n liệu Diesel được gọi là hệ thống nhi n liệu Common Rail Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhi n liệu Common Rail đã được hoàn thiện

1.2 Phân loại và đặc điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử

1.2.1 Phân loại

Hình 1.1: Sơ đồ khối phân loại HT nhiên liệu diesel điều khiển bằng điện tử

1.2.2 Đặc điểm

Các hệ thống phun nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử giảm bớt đáng kể kết cấu cơ khí của bơm cao áp chẳng hạn như bộ điều tốc cơ cấu kiểm soát thời điểm phun… Do vậy chức năng của bơm cao áp chỉ thực hiện tạo ra áp suất nhiên liệu cao, thực hiện phun tơi nhi n liệu

Khả năng điều chỉnh được thực hiện từ các tín hiệu cấp cho ECU, do vậy khả năng hiệu chỉnh sẽ cao hơn đáp ứng chính xác ở mọi chế độ làm việc của động cơ mà kh ng gây n n hiện tượng thừa thiếu nhiên liệu, phát huy tối đa công suất và cải thiện được khí xả

Tuy nhi n nhược điểm của các hệ thống này là giá thành cao độ tin cậy phụ thuộc vào công nghệ của các nhà sản xuất

Các hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử hiện nay gồm:

a) Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử dùng bơm PE

- Điều chỉnh lượng nhiên liệu phun bằng cách điều chỉnh thanh răng nhờ cần ga điện tử (loại này không có bộ điều tốc)

- Điều chỉnh góc phun sớm phụ thuộc vào cảm biến tốc độ động cơ

b) Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử dùng bơm phân phối

VE có cơ cấu ga điện tử

- Cấu tạo gần giống như bơm VE th ng thường

- Áp suất phun gần 80 Mpa

- Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng cần ga điện tử (không có bộ điều tốc)

- Điều chỉnh góc phun sớm bằng van điều khiển thời điểm phun

c) Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử dùng bơm phân phối

VE có van xả áp loại bơm một piston hướng trục

- Cấu tạo gần giống như bơm VE th ng thường

- Áp suất phun gần 130 Mpa

- Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng van xả áp (không có bộ điều tốc)

- Điều chỉnh góc phun sớm bằng van điều khiển thời điểm phun

d) Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử dùng bơm phân phối

VE có van xả áp loại bơm có nhiều piston hướng kính

- Loại này có áp suất phun cao hơn loại piston hướng trục

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

- Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng van xả áp trực tiếp

e) Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử dùng ống phân phối – Common Rail System (CRS)

- Áp suất phun rất cao gần bằng 200 Mpa

- Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh (1,1 m/s bao gồm một lần phun mồi và một lần phun chính

- Các chi tiết trong hệ thống cao áp được chế tạo rất chính xác (khe hở giữa kim phun và xylanh phun là 0,5 – 2 µm

Lưu ý:

Trong giáo trình này chúng ta chỉ nghiên cứu 2 phần chính:

- Hệ thống nhiên liệu EDC (bơm PE và VE)

- Hệ thống nhiên liệu Common Rail

BÀI 2: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN

BẰNG ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM PE 2.1 Cấu tạo bơm PE điều khiển bằng điện tử:

- Về cơ bản các chi tiết của bơm PE điện tử có cấu tạo và hoạt động giống như bơm PE th ng thường chỉ khác ở chỗ là:

- Đối với bơm PE th ng thường cơ cấu điều chỉnh lượng nhi n liệu phun

là thanh răng và bộ điều tốc

- Còn với bơm PE điện tử để điều chỉnh lượng nhi n liệu phun thì ECU

sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho cơ cấu điều ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng (hay thay đổi tốc độ động cơ)

Hình 2.1: Cấu tạo bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử

2.2 Hoạt động của bơm:

Khi t máy kéo làm việc tải trọng tr n động cơ lu n thay đổi Nếu thanh răng của bơm cao áp giữ nguy n một chỗ thì khi tăng tải trọng số vòng quay của động cơ sẽ giảm xuống còn khi tải trọng giảm thì số vòng quay tăng l n Điều đó dẫn đến trước ti n làm thay đổi tốc độ của t máy kéo thứ hai là động

cơ buộc phải làm việc ở những chế độ kh ng có lợi

Để giữ cho số vòng quay trục khuỷu động cơ kh ng thay đổi khi chế độ tải trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lượng nhi n liệu cấp vào xylanh còn khi giảm tải thì giảm lượng nhi n liệu cấp vào xylanh

Khi lu n lu n có sự thay đổi tải trọng thì kh ng thể dùng tay mà điều điều chỉnh lượng nhi n liệu cấp vào xylanh C ng việc ấy được thực hiện tự động nhờ một thiết bị đặc biệt tr n bơm cao áp gọi là cơ cấu điều ga điện từ

2.3 Cơ cấu điều khiển ga bằng điện từ

2.3.1 Nhiệm vụ:

- Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải hay kh ng tải (giữ vững một tốc độ hay trong phạm vi cho phép tuỳ theo loại) có nghĩa là lúc có tải hay kh ng tải đều phải giữ một tốc độ động cơ trong lúc cần ga đứng y n

- Đáp ứng được mọi vận tốc theo y u cầu của động cơ

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

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

2.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

1 Trục cam của bơm

2 Cơ cấu điều khiển ga bằng điện từ

3 Lò xo hồi vị

4 ECU

5 Cảm biến tốc độ

6 Lõi thép di động (gắn với thanh răng)

7 Lõi thép cố định

8 Cu n dây điều khiển

Hình 2.2: Cơ cấu điều khiển ga bằng điện từ

Khi ECU gửi tín hiệu đến cuộn dây (8), từ trường do cuộn dây sinh ra tác động l n lõi thép di động (6) làm nó dịch chuyển sang trái hay sang phải kéo theo thanh răng dịch chuyển làm thay đổi lượng nhiên liệu phun

Tùy theo các tín hiệu nhận được từ các cảm biến khác nhau (cảm biến tốc

độ động cơ, cảm biến vị trí bàn đạp ga …) từ đó ECU sẽ tính toán rồi gửi tín hiệu đến cuộn dây (8) với tần số khác nhau, từ đó kéo thanh răng dịch chuyển đến từng vị trí cấp nhiên liệu phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ

Động cơ đang làm việc ở chế độ ổn định nếu ta tăng tải (như xe đang l n dốc, mở A/C …) thì tốc độ động cơ sẽ giảm, thông qua cảm biến tốc độ động cơ

và các cảm biến khác, ECU sẽ gửi tín hiệu đến cuộn dây (8) với các tần cao, từ trường sinh ra trong cuộn dây (8) lớn tác động lên lõi thép làm cho nó kéo thanh răng về phía tăng dầu để tăng tốc độ động cơ l n Ngược lại, nếu ta giảm tải thì tốc độ động cơ có khuynh hướng tăng l n thanh răng sẽ được kéo về chiều giảm dầu để tốc độ động cơ giảm lại về vị trí ban đầu

Tóm lại cần ga ở một vị trí thanh răng tự động dịch chuyển để tăng hay giảm dầu khi tải tăng hoặc giảm

BÀI 3: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN

TỬ DÙNG BƠM VE CÓ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN GA

3.1 Cấu tạo bơm VE điều khiển bằng điện tử có cơ cấu điều khiển ga:

Cấu tạo bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ về cơ bản giống bơm VE hướng trục loại thường Ở đây thay cho hệ đòn dẫn ga và bộ điều tốc ly tâm người ta bố trí một cơ cấu điều ga điện từ Bộ điều khiển phun sớm cũng giống như loại bơm thường nhưng có th m van điện điều khiển phun sớm

Hình 3.1: Bơm cao áp với cơ cấu điều khiển ga bằng điện từ

4 Bộ điều khiển phun sớm 11.Van điện từ cắt nhiên liệu

7 Van điện từ điều khiển phun sớm 14 Chốt điều khiển quả ga

3.2.Hoạt động:

Bơm sơ cấp hút nhi n liệu từ bình và nén trong thân bơm tới áp suất P1 và

sử dụng một piston để đưa nhi n liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng chuyển

động tịnh tiến và quay

Cơ cấu điều ga điều khiển lượng phun và c ng suất động cơ

Cơ cấu điều ga điện từ có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ

để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy kh ng tải

Cơ cấu điều khiển phun sớm sử dụng một van TCV để thực hiện điều khiển phun sớm khi bật khóa điện ON van điện từ cắt nhi n liệu mở đường dầu

từ khoang bơm đến khoang xilanh

Bơm sơ cấp quay hút nhi n liệu từ bình nhi n liệu qua b lắng đọng nước

và bộ lọc nhi n liệu đi vào khoang bơm tạo ra áp suất sơ cấp P1

Trong hành trình đi xuống (sang trái) của piston rãnh xẻ ở đầu piston trùng với cửa nạp thì dầu có áp suất P1 từ khoang bơm được đưa vào khoang xylanh Trong hành trình piston vừa quay vừa đi l n thì phần kh ng có rãnh xẻ ở đầu piston che lấp cửa nạp dầu Khi đó dầu trong khoang xylanh bị nén tạo áp suất tăng theo biến dang cam

Khi áp suất nén trong khoang xilanh đủ lớn thì van triệt hồi mở dầu cao

áp được đưa đến vòi phun qua ống cao áp từ đó nhi n liệu được vòi phun phun vào buồng cháy

Trong hành trình tiếp theo quá trình nạp nén và phun nhi n liệu cũng được thực hiện tương tự như ở một xilanh khác của động cơ Việc này được thực hiện nhờ một lỗ trích giữa piston bơm (gọi là cửa chia dầu) và đầu chia của bơm

3.3 Cơ cấu điều khiển ga điện từ

- Khi ECU gửi xung → cuộn dây → Sinh ra từ trường→ trống lớn→xoay

→ trống nhỏ xoay → chốt lệch tâm gạt quả ga tr n piston làm thay đổi hành trình bơm (hành trình hữu ích) Lực từ trường do cuộn dây sinh ra sẽ tác động

l n một trống lớn và để cân bằng với lực từ trường thì lò xo hồi vị được lắp đối diện ở phía kia của trống lớn Trống lớn có một trục được lắp lệch tâm và trục này được lắp với một trống nhỏ tr n trống nhỏ lại có một chốt lệch tâm được cắm vào lỗ tr n quả ga

- Khi người lái xe muốn thay đổi c ng suất và tốc độ của động cơ thì người lái xe tác động l n bàn đạp ga và th ng qua cảm biến chân ga gửi tín hiệu (hay ý nguyện của người lái) gửi về ECU và ECU nhận th m một số tín hiệu khác như: Ne THW VG…

1 Trống lớn

2 Lò xo hồi vị của trống lớn

3 Trống nhỏ

4 Cuộn hút

5 Khâu định lượng

6 Piston bơm cao áp

Hình 3.2: Cơ cấu điều ga bằng điện từ

- Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thường trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga tạo n n từ trường có lực từ trường biến thi n tác động vào trống lớn Từ trường sẽ tác động vào trống lớn làm cho trống lớn xoay một góc kéo theo trống nhỏ cũng bị xoay đi một góc Khi đó chốt lệch tâm tr n trống nhỏ sẽ gạt quả ga tiến l n hay lùi lại để điều chỉnh lượng nhi n liệu phun

BÀI 4: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN

BẰNG ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM VE CÓ VAN XẢ ÁP 4.1 Bơm VE điều khiển bằng điện tử có một piston hướng trục

4.1.1 Cấu tạo:

Hình 4.1:Cấu tạo bơm VE điều khiển bằng điện tử có một piston hướng trục

Loại bơm VE –EDC bao gồm:

Bơm sơ cấp trục bơm khớp chữ thập dẫn động cam vành cam lăn con lăn piston xylanh cơ cấu điều khiển phun sớm

Có th m van xả áp và van điều khiển phun sớm cảm biến tốc độ cảm biến nhiệt độ các điện trở hiệu chỉnh…

Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hướng trục do kh ng có bộ điều tốc

n n để điều khiển lượng nhi n liệu phun (tức là muốn thay đổi tốc độ động cơ

c ng suất của động cơ) thì bơm sử dụng một van xả áp th ng với khoang xylanh

kh ng xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp cửa nạp đồng thời lúc này phần lồi của

cam đĩa trèo l n con lăn làm cho piston bị đẩy l n để nén dầu trong khoang xylanh Dầu trong khoang xylanh bị nén gần tới áp suất phun thì cửa chia dầu

tr n piston trùng với một đường dẫn ra một vòi phun nào đó Do vậy khi dầu trong khoang xylanh đạt áp suất phun thì qua van triệt hồi tyo cao áp tới kim phun Nó sẽ mở kim phun và phun vào trong buồng cháy động cơ Lượng dầu phun vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp tức là nếu vòi phun đang phun mà van xả áp được mở ra thì dầu trong khoang xylanh sẽ

th ng qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun

Loại bơm VE nhiều piston hướng kính trước hết vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm Trục bơm được nối với Roto chia và ở Roto chia bố trí 4 piston hướng kính chịu tác động của các con lăn th ng qua đế con lăn ở giữa là một lỗ khoan dọc tâm lỗ khoan này th ng với cửa nạp dầu và cửa chia dầu Phía ngoài Roto chia là một vành cam

đó khi dầu trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì vòi phun sẽ phun dầu vào buồng đốt động cơ còn lương phun thì phụ thuộc vào thời điểm mở van xả

áp

Hình 4.5: Cấu tạo cơ cấu cam

4.3 Van điều khiển lượng phun (SPV)

Van điều khiển lượng phun là một trong những bộ phận chấp hành của hệ thống nhi n liệu điều khiển bằng điện tử Nó có nhiệm vụ điều khiển lượng phun nhi n liệu vào buồng cháy động cơ th ng qua các tín hiệu gửi về ECU ECU sẽ điều khiển van xả áp và kết thúc quá trình phun

Hiện nay có 2 loại van SPV:

- SPV loại th ng thường: (sử dụng trong máy bơm pítt ng hướng trục)

- SPV loại hoạt động trực tiếp: (sử dụng trong máy bơm pítt ng hướng kính cho những ứng dụng áp suất cao)

4.3.1 SPV thông thường:

4.3.1.1 Cấu tạo:

Hình 4.6: Cấu tạo van SPV loại thông thường

SPV loại th ng thường bao gồm 2 van: Van chính (6) và van điều khiển (7) Ngoài ra còm có th m cuộn dây (8) lò xo chính (3) lò xo điều khiển (2) Loại này dùng cho bơm một piston hướng trục Cuộn dây của van được điều khiển bởi ECU với điện áp nguồn của xe Ở van chính có một lỗ tiết lưu nhỏ để th ng áp suất từ khoang xylanh của bơm cao áp l n khoang tr n của khoang chính tạo ra sự cân bằng lực tác động vào van chính Van điều khiển được gắn một lò xo để có thể đóng mở đường dầu hồi về khoang bơm cao áp ở phía tr n van chính tùy theo từ trường biến thi n của cuộn dây

4.3.1.2 Hoạt động của van SPV:

Hoạt động của van SPV loại th ng thường được chia la 3 giai đoạn: Hình trình nạp hành trình phun và hành trình kết thúc phun Mỗi giai đoạn SPV được điều khiển khác nhau tạo n n áp suất tăng giảm khác khác nhau là thay đổi lượng nhi n liệu phun

* Hành trình nạp:

Hình 4.7: Quá trình nạp nhiên liệu

Khi khóa điện ON thì cuộn dây của van điều khiển được cấp điện và xuất hiện từ trường trong cuộn dây Khi đó van điều khiển sẽ bị từ trường của cuộn dây đẩy xuống và đóng chặt đường dầu hồi phía tr n van chính đồng thời piston bơm cao áp chuyển động sang trái nhi n liệu được cấp vào buồng bơm nhờ bơm truyền

* Hành trình phun nhiên liệu:

Hình 4.8: Quá trình phun nhiên liệu

Van điều khiển vẫn đóng đường dầu hồi về buồng bơm cao áp piston bơm chuyển động sang phải làm cho nhi n liệu bị nén và áp suất tăng l n áp lực

do nhi n liệu tạo ra thắng được lò xo van phân phối (triệt hồi) van phân phối

mở ra nhi n liệu được bơm qua van phân phối và theo ống cao áp tới các vòi phun Tùy theo khoảng thời gian tín hiệu từ ECU đến van điều khiển mà lưu lượng phun đến các vòi phun được điều chỉnh phù hợp

* Hành trình kết thúc phun

Hình 4.9: Quá trình kết thúc pnun nhiên liệu

Đến khi cần kết thúc quá trình phun thì tín hiệu từ ECU sẽ điều cắt điện ở cuộn dây của van điều khiển từ trường của cuộn dây mất lò xo sẽ đẩy van điều khiển đi l n lúc này áp suất b n trong buồng van chính sẽ giảm van chính bị đẩy l n dầu được xả về khoang bơm quá trình phun kết thúc

4.3.2 SPV loại hoạt động trực tiếp:

SPV loại hoạt động trực tiếp gồm có: cuộn dây van điện từ và một lò xo SPV loại hoạt động trực tiếp thích hợp dùng cho bơm cao áp có áp suất cao với các đặc điểm là mức độ thích ứng và lưu lượng phun cao

Hơn nữa các tín hiệu từ ECU được khếch đại bằng EDU để vận hành van

ở mức điện áp cao khoảng 160 – 190 (V) khi van đóng sau đó van vẫn ở trạng thái đóng khi điện áp giảm thấp xuống

Khi khóa điện ON thì EDU sẽ cấp cho cuộn dây của van điện từ một điện

áp khoảng 160 -190 (V) và sau đó nó duy trì điện áp tr n cuộn dây khoảng 60 –

80 (V) Khi đó van điện từ sẽ bị từ trường hút mạnh và làm cho van đóng chặt cửa hồi dầu về khoang bơm cao áp nhi n liệu áp suất cao được cấp đến các vòi phun đảm bảo quá trình phun bình thường

Khi muốn kết thúc quá trình phun thì tín hiệu từ ECU th ng qua EDU điều khiển cắt điện ở cuộn dây của van điện từ từ trường của cuộn dây mất đi

lò xo sẽ đẩy van điện từ đi l n đồng thời áp lực dầu cũng đẩy van đi l n xả dầu

về khoang bơm và kết thúc quá trình phun Tùy theo khoảng thời gian tín hiệu từ ECU gửi đến van điện từ mà lưu lượng đến các vòi phun được điều chỉnh phù hợp

Chú ý: SPV dùng cho hai loai bơm khác nhau có cấu tạo khác nhau

nhưng hoạt động lại tương tự nhau

Hình 4.10: Cấu tạo van SPV loại hoạt động trục tiếp

4.4 Van điều khiển thời điểm phun TCV

4.4.1 Cấu tạo:

Hình 4.11: Cấu tạo van TCV

Hình 4.12: Cấu trúc van TCV

4.4.2 Nguyên lý làm việc:

Hình 4.13: Sơ đồ nguyên lý của van TCV

Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ xung thường trực Khi khóa điện

ON độ dài thời gian mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời

Khi ECU nối mass cho cuộn dây bằng chuỗi xung dưới tác dụng của lực

từ lõi bị hút về phía bên phải mở đường dầu thông giữa hai buồng áp lực của bộ định thời Mức độ mở đường dầu này thay đổi theo tỷ lệ xung thường trực Do

đó một lượng dầu có áp suất P1 qua van TCV sẽ có áp suất P’1 tác động vào hai phía của piston định thời Sự cân bằng lực giữa lực do áp suất P1 và lực lò xo với lực P’1 sinh ra sẽ giữ cho bộ định thời ở vị trí nhất định

Do đó vành con lăn cũng ở một vị trí nhất định nào đó tạo ra góc phun sớm Khi ECU không nối mass cho cuộn dây dưới tác dụng của lực lò xo, lõi chuyển động dịch chuyển về b n trái đóng đường dầu thông giữa hai buồng áp lực

Khi xung điều khiển van TCV có thời gian ON ngắn Thì áp suất dầu sẽ tăng thắng được lực của lò xo làm dịch chuyển piston của van định thời sang trái làm xoay vành con lăn theo chiều ngược lại với chiều quay của đĩa cam làm sớm thời điểm phun

Hình 4.14: Điều khiển phun sớm

Khi xung điều khiển van TCV có thời gian ON dài Thì áp suất dầu sẽ giảm không thắng được lực của lò xo, lúc này lò xo sẽ đẩy piston của van định thời sang phải làm xoay vành con lăn theo cùng chiều quay của đĩa cam làm muộn thời điểm phun

Hình 4.15: Điều khiển phun muộn

BÀI 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG BƠM PHÂN

PHỐI ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ (VE-EDC) 5.1 Sơ đồ tổng quát

Hệ thống điều khiển VE-EDC có thể chia làm 3 phần chính:

 Các bộ phận gởi tín hiệu bao gồm: Các cảm biến

 Các bộ phận điều khiển gồm: ECU

 Các bộ phận chấp hành gồm: Van SPV van TCV van EGR…

Hình 5.1: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ VE-EDC tổng quát

Hình 5.2: Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ VE-DEC

5.2 Các cảm biến trong hệ thống điều khiển động cơ VE-EDC

5.2.1 Cảm biến số vòng quay động cơ: (Engine speed sensor, Ne sensor)

Cảm biến tốc độ động cơ (NE) được lắp trên vòng cam và nằm trong khoang của bơm cao áp cảm biến này thuộc loại cảm biến điện từ

Nó phát hiện vị trí tức thời của trục khuỷu bằng cách tạo ra tín hiệu (dạng xung hình sin) tốc độ động cơ NE và gởi tín hiệu này về ECU

Các cảm biến tốc độ động cơ bao gồm một nam châm vĩnh cửu và một cuộn dây

Hình 5.3: Cấu tạo cảm biến NE

Bộ tạo xung có 56 răng với bốn phần không liền nhau, mỗi phần không liền nhau tương ứng với ba răng Một góc xoay bánh răng của bộ tạo xung là

11 25 độ góc quay và tạo ra một xung, và cảm biến tốc độ động cơ sẽ gửi tín hiệu này đến ECU động cơ ECU động cơ tính toán tốc độ động cơ bằng cách đếm số xung trong một giây

Hình 5.4: Xung tín hiệu NE

5.2.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu: (Crankshaft position sensor, TDC)

Cảm biến vị trí trục khuỷu là một loại cảm biến điện từ để phát hiện vị trí trục khuỷu của động cơ Nó được lắp trên khối xylanh động cơ và cực từ được lắp trên trục khuỷu, nó tạo ra một xung trên một vòng quay trục khuỷu của động

cơ Xung này được sử dụng để kiểm soát thời gian phun

Hình 5.5: Vị trí và xung tín hiệu cảm biến TDC

Mối quan hệ giữa tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu (TDC) và tín hiệu cảm biến tốc độ động cơ (NE)

Một xung của tín hiệu của cảm biến vị trí trục khuỷu được tạo ra bởi một vòng quay trục khuỷu động cơ (360°) Mặt khác trong cùng thời gian thì trục bơm quay ½ vòng (180°) và nếu động cơ có 4 xylanh một xung tương đương với

2 xylanh Vị trí của các cảm biến tốc độ động cơ thay đổi theo thời gian phun,

do đó các vị trí tương đối thực tế thay đổi theo các điều kiện động cơ

Thời điểm phun thực tế được xác định bằng cách tính toán độ lệch pha giữa vị trí trục khuỷu (TDC) và tín hiệu xung NE

5.2.3 Cảm biến nhiệt độ dầu: (Fule temperature sensor, THF)

Hình 5.6: Vị trí cảm biến nhiệt độ dầu

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được lắp trên cụm bơm cung cấp và để xác định nhiệt độ nhiên liệu Trong cảm biến gồm có một nhiệt điện trở âm

Cảm biến có cấu tạo giống cảm biến nhiệt độ nước Nhiệm vụ của cảm biến là đo nhiệt độ tức thời của nhiệt độ nhiên liệu và báo về cho ECU để ECU điều khiển lượng phun và thời điểm phun phù hợp

Độ nhớt của nhiên liệu thay đổi theo nhiệt độ, vì vậy lưu lượng phun cũng được điều chỉnh cho phù hợp

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu có 2 cực là THF và cực nối mass E2 Nguồn cấp điện cho cảm biến là nguồn 5V và cung cấp qua một điện trở Khi nhiệt độ nhiên liệu thay đổi thì điện trở của nhiệt điện trở trong cảm biến cũng thay đổi theo Bộ vi xử lý nhận điện áp tại cực THF để xác định nhiệt độ nhiên liệu tức thời ECU nhận tín hiệu nhiệt độ nhiên liệu để điều khiển lượng phun nhiên liệu

Hình 5.7: Sơ đồ mạch điện của cảm biến nhiệt độ dầu

5.2.4 Điện trở và Rom hiệu chỉnh: (Correction Resistor and Correction ROM)

Hình 5.8: Vị trí của điện trở và ROM hiệu chỉnh

Một điện trở đúc từ nhựa hoặc một ROM được lắp ở phía bên của bơm cao áp ECU động cơ đọc dữ liệu từ điện trở hoặc ROM để tính toán lưu lượng phun nhiên liệu Có 31 loại điện trở có giá trị điện trở khác nhau, vì vậy một điện trở sẽ phù hợp với một bơm cao áp

Hình 5.9: Vị trí của điện trở và ROM hiệu chỉnh

Loại ROM có thể lưu trữ hơn 10 điểm dữ liệu để xử lý ứng với tốc độ động cơ và vị trí của cánh bướm ga Điều này cho phép ECU điều khiển chính xác lượng nhiên liệu phun ở mọi chế độ làm việc của động cơ để làm giảm lượng khí xả ROM có thể được sửa đổi khi điều chỉnh bơm do đó trong quá trình hoạt động bình thường sẽ một giá trị cố định để ECU động cơ điều khiển

5.2.5 Cảm biến áp suất khí nạp: (Intake pressure sensor, PIM)

Cảm biến này đo áp suất không khí bên trong đường ống nạp và gửi tín hiệu điện áp đến ECU động cơ Nó là một cảm biến áp suất kiểu bán dẫn, với các tinh thể bên trong là chip silicon, mà giá trị điện trở của chúng cũng thay đổi khi áp suất tăng l n Áp suất không khí nạp (áp suất tuyệt đối) được chuyển đổi thành tín hiệu điện và được khuếch đại

Nó gửi tín hiệu điện áp đến ECU động cơ nơi mà khối lượng không khí nạp được tính toán Điện áp đầu ra tăng khi áp suất phía sau turbo tăng để tăng khối lưu lượng phun

Hình 5.10: Cấu tạo, sơ đồ và đường đặc tính

5.2.6 Cảm biến vị trí bướm ga (IDL-VA)

Hình 5.11: Vị trí cảm biến vị trí cánh bướm ga

Cảm biến vị trí được gắn tr n thân bướm ga được điều khiển bởi trục của bướm

ga, là loại cảm biến biến trở, nó chuyển góc mở của cánh bướm ga thành tín hiệu điện

áp gởi về ECU

Cảm biến có bốn đầu dây tín hiệu:

+ VC: Điện áp nguồn 5V kh ng đổi được lấy từ ECU

+ IDL: Tín hiệu điều khiển không tải

+ E2: Mass của cảm biến, được nối với mass ở ECU

+ VA: Khi cánh bướm ga mở con trượt dọc theo vành điện trở và tạo ra điện áp tăng dần ở chân và theo nguyên tắc cầu phân áp ECU so sánh tín hiệu điện áp này với tín hiệu điện áp được lập trính sẳn để nhận biết góc mở của cánh bướm ga

Hình 5.12: Cấu tạo cảm biến vị trí cánh bướm ga

Đặc tínhcủa tín hiệu điện áp ra ở chân VA với góc mở bướm ga gần như tuyến tính, góc mở bướm ga càng tăng thì điện áp ra càng lớn Khi cánh bướm ga đóng hoàn toàn điện áp giữa VA và mass khoảng 1V điện áp này tăng dần khi cánh bướm ga mở lớn đạt gần 4V khi bướm ga mở hoàn toàn

Hình 5.13: Sơ đồ mạch điện và đặc tính tín hiệu ra

BÀI 6: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN

TỬ DÙNG ỐNG PHÂN PHỐI (COMMON RAIL SYSTEM)

6.1 Nhiệm vụ y u cầu công dụng ƣu và nhƣợc điểm:

6.1.1 Nhiệm vụ:

Điều khiển việc phun nhiên liệu đúng thời điểm đúng lượng đúng áp suất đảm bảo động cơ Diesel kh ng chỉ hoạt động êm dịu mà còn tiết kiệm

6.1.2 êu c u:

- Tiêu hao nhiên liệu thấp

- Phát thải khí ô nhiễm m i trường thấp

- Động cơ làm việc êm dịu, giảm tiếng ồn

- Cải thiện tính năng động cơ

- Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ diesel đang sử dụng…

6.1.3 Công dụng:

Hệ thống Common rail Diesel ra đời góp phần cải thiện nhiều cho tính năng động cơ và tính kinh tế nhiên liệu mà lâu nay người sử dụng cũng như các nhà bảo vệ m i trường mong đợi Nó tạo ra hướng nghiên cứu mới cho các ngành Cơ khí Động Lực, Giao thông, Hệ thống Common rail Diesel đã giải quyết được các nhược điểm trên các ô tô lắp động cơ diesel như:

- Khí thải tr n động cơ Diesel gây n n nhiễm m i trường được giảm thiểu

- Giảm thải khói đen khá lớn khi tăng tốc, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm mức độ tiếng ồn, nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun, thời điểm phun

- Hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn

- Tốc độ phun tăng để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu không khí

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC

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

Ngày nay, hầu hết các nước tiên tiến trên thế giới đã sử dụng hệ thống nhiên liệu Common rail Diesel lắp cho các hãng xe ô tô trên thế giới

6.1.4 Ưu và nhược điểm:

* Ưu điểm:

- Tiết kiệm nhiên liệu

- Giảm lượng khí thải độc hại

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

- Cải thiện được tính năng tăng tốc động cơ

- Tăng c ng suất động cơ

* Nhược điểm:

- 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 tr n động cơ cũ

6.2 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu Common Rail

Hình 6.1:Hệ thống nhiên liệu Common Rail

Hệ thống nhiên liệu Common Rail bao gồm 2 vùng: Vùng nhiên liệu có

áp suất thấp và vùng nhiên liệu có áp suất cao

* Vùng áp thấp bao gồm các bộ phận:

- Bình chứa nhiên liệu

- Đường chứa nhiên liệu áp thấp

- Bơm tiếp vận (bơm chuyền)

- Lọc nhiên liệu

* Vùng áp cao bao gồm các bộ phận:

- Bơm cao áp với van điều khiển áp suất

- Ống phân phối cùng với cảm biến áp suất nhiên liệu, van giới hạn

áp suất, bộ giới hạn dòng chảy, kim phun nhiên liệu

Bơm tiếp vận (trong cụm bơm cung cấp) hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu đưa đến bơm cao áp Van điều khiển hút sẽ điều chỉnh lượng nhiên liệu vào các piston của bơm cao áp (trong cụm bơm cung cấp) Các piston nén nhiên liệu để tạo thành nhiên liệu áp suất cao đi qua van phân phối đến ống phân phối và các vòi phun Khi vòi phun được ECU điều khiển nhiên liệu sẽ được phun vào buồng đốt động cơ

Ngoài ra mạch hồi nhiên liệu thừa từ vòi phun bơm cung cấp hoặc ống phân phối sẽ hồi về lại bình nhiên liệu

6.3 Cấu tạo và hoạt động của các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu Common Rail

6.3.1 Bơm cao áp

Cung cấp nhiên liệu áp suất cao đến ống phân phối Dẫn động bởi trục khuỷu

Hình 6.2:Hình cắt của bơm cao áp loại 3 piston (Bosch CP3)

Hình 6.3:Cấu tạo bơm cao áp loại 3 piston (Bosch CP3)

6.3.2 Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp loại 2 piston

(1) Van nạp (4) Vòng cam (5) Cam lệch tâm

(2) Piston A (3) Piston B (6) Van cao áp

Piston A: Kết thúc nén

Piston B: Kết thúc nạp

Piston A: Bắt đầu nạp Piston B: Bắt đầu nén

Piston A: Bắt đầu nén

Piston B: Bắt đầu nạp

Piston A: Kết thúc nạp Piston B: Kết thúc nén

Hình 6.4: Nguyên lý làm việc của bơm cao áp loại 2 piston

Nhiên liệu được lấy ra từ thùng chứa đến bơm cao áp bằng cách sử dụng bơm tiếp vận (bơm truyền) nằm trong bơm cao áp hoặc ở thùng nhiên liệu

Khi trục bơm quay cam lệch tâm cũng quay theo làm cho vòng cam quay với một trục lệch Khi vòng cam quay nó lần lượt đội piston đi l n trong khi đẩy piston kia đi xuống

Khi piston bơm kh ng được cam đội, nó bị lò xo ép xuống, nhiên liệu được hút vào trong bơm Khi piston được cam đội đi l n nó sẽ ép nhiên liệu đẩy đến ống phân phối Khi động cơ quay hai piston cung cấp áp suất cao đến đường ống phân phối Khi ECU điều khiển van SCV dòng nhiên liệu vào trong buồng của hai piston nó sẽ điều khiển lượng và áp suất nhiên liệu cung cấp đến đuờng ống nhiên liệu

Bơm cao áp được xem như là trái tim của hệ thống nhiên liệu Common Rail Bộ ổn định áp suất ống nhiên liệu và cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là các bộ phận trong tổ hợp thành bơm cao áp

6.3.3 Các loại bơm cao áp thông dụng

Gồm có 3 loại chính như sau:

* Hãng Bosch:

- Thế hệ thứ nhất: Áp suất phun gần bằng 1350 Bar (CP1)

- Thế hệ thứ hai: Áp suất phun gần bằng 1600 Bar (CP2)

- Thế hệ thứ ba: Áp suất phun gần bằng 2000 Bar (CP3)

* Denso:

- Thế hệ thứ nhất: Áp suất phun gần bằng 1450 Bar (ECD-U2P, HP2)

- Thế hệ thứ hai: Áp suất phun gần bằng 1800 Bar (HP3, HP4)

* Delphi: Áp suất phun gần bằng 2000 Bar

Delphi

6.3.4 Van điều khiển hút (SCV)

- Van SCV nằm ở mặt sau của bơm cao áp

- Điều khiển lưu lượng nhiên liệu vào bơm cao áp

- Van SCV được ECU điều khiển đóng mở liên tục

- Van SCV hoạt động với tần số khoảng 180Hz

Hình 6.5: Van SCV

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

- Denso : SCV ( Suction control valve)

- Bosch : PCV ( Pressure control valve)

- Delphi : IMV ( Inlet Metering Valve)

Nhi n liệu được bơm tiếp vận hút từ thùng chứa sẽ đi qua SCV và van một chiều (van nạp), nhi n liệu được nén bởi piston bơm và được bơm qua van cao áp rồi đến ống phân phối SCV hoạt động dưới sự điều khiển theo chu kỳ xung của ECU Bằng cách thay đổi tỷ lệ ON/OFF của xung sẽ làm cho lượng dầu nạp vào khoang bơm áp cao thay đổi từ đó dẫn tới thay đổi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối

Van SCV

Thời gian van SCV mở dài Thời gian van SCV mở ngắn

Hình 6.6: Hoạt động của van SCV

Hoạt động hút và bơm (van SCV mở ít)

Nếu dòng đến SCV trong một thời gian ngắn Cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ hút van kim vào, SCV mở hẹp

đi Do đó lượng nhiên liệu hút giảm

Hoạt động hút và bơm (Van SCV mở nhiều)

Nếu dòng đến SCV trong một thời gian dài Vì cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây tăng van kim sẽ mở ra ngoài, SCV mở rộng hơn

Do đó lượng nhiên liệu hút tăng

Piston sẽ tạo ra chân không về phía cửa hút cho đến khi các bọt khí biến mất

Điều khiển áp suất nhiên liệu:

Điều khiển

độ mở của van SCV

Áp suất của ống phân phối (Phản hồi)

Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga

Van SCV

Cảm biến áp suất NL

Cảm biến trục khuỷu

Engine ECU

Tính toán áp suất phun lý thuyết

Hình 6.7: Sơ đồ điều khiển áp suất nhiên liệu

Áp suất nhiên liệu sau khi đi ra khỏi bơm cao áp tỉ lệ thuận với lượng nhiên liệu được đi vào trong bơm Khi nhi n liệu được nạp vào bơm cao áp nhiều thì áp suất nhiên liệu do bơm cao áp tạo ra sẽ cao và ngược lại

Lượng nhiên liệu được nạp vào trong bơm cao áp phụ thuộc vào thời gian

mở của van SCV, mà thời gian mở của van phụ thuộc vào độ dài tín hiệu ON từ ECU gởi đến Khi tín hiệu ON từ ECU gởi đến được giữ trong thời gian lâu thì van sẽ mở lâu và nhiên liệu sẽ được nạp nhiều vào trong bơm và ngược lại

6.3.5 Ống phân phối (ống Rail)

Hình 6.8: Cấu tạo ống phân phối

Cụm chi tiết và chức năng của các cụm chi tiết:

Ống phân phối Chứa nhiên liệu được nén từ bơm cao áp

và đưa đến các vòi phun của xy lanh

Bộ hạn chế áp suất Mở một van để xả áp suất nếu áp suất

trong ống cao bất thường

Cảm biến áp suất nhiên liệu Kiểm tra áp suất nhiên liệu trong ống

Van xả áp suất Điều khiển áp suất nhiên liệu trong ống

Áp suất cao trong ống phân phối được tạo ra bởi bơm cao áp Ống phân phối chứa nhiên liệu áp suất cao (tối đa 200 MPa) do bơm cấp đến đồng thời sự dao động của áp suất do bơm cao áp tạo ra do giảm chấn bởi thể tích của ống Ống phân phối này dùng chung cho tất cả các xy lanh do đó t n nó là “ đường ống chung” còn gọi là common rail

Ngay cả khi một lượng nhiên liệu bị mất đi khi phun ống vẫn duy trì áp suất thực tế bên trong vẫn kh ng đổi Điều này đảm bảo áp suất phun của kim phun kh ng đổi ngay từ khi kim mở Để thích hợp với các điều kiện lắp đặt khác nhau tr n động cơ ống phải được thiết kế với nhiều kiểu để phù hợp với bộ hạn chế dòng chảy và dự phòng chỗ để gắn cảm biến van điều khiển áp suất, van hạn chế áp suất

Thể tích bên trong ống thường xuy n được điền đầy bằng nhiên liệu có áp suất cao Khả năng nén của nhiên liệu dưới áp suất cao được tận dụng để tạo hiệu quả tích trữ Khi nhiên liệu rời khỏi ống để phun ra thì áp suất thực tế trong

bộ tích trữ nhiên liệu áp suất cao vẫn được duy trì kh ng đổi Sự thay đổi áp suất

là do bơm cao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để bù vào lượng nhiên liệu vừa phun

Ngay cả khi kim phun lấy nhiên liệu từ ống phân phối để phun thì áp suất nhiên liệu trong ống vẫn kh ng đổi Điều này thực hiện được nhờ vào áp suất nhiên liệu được đo bởi cảm biến áp suất trên ống phân phối và được duy trì bởi van điều khiển áp suất SCV nhằm giới hạn áp suất trong ống tối đa là 200 MPa

6.3.6 Van giới hạn áp suất ống phân phối

Hình 6.9: Cấu tạo van giới hạn áp suất

Bộ giới hạn áp suất được lắp ở một đầu của ống phân phối có tác dụng tự động xả nhi n liệu có áp suất cao về thùng chứa khi áp suất nhi n liệu trong ống phân phối tăng cao vượt giới hạn cho phép Van giới hạn áp suất đóng khi áp suất giảm xuống khoảng 50MPa Mở hoàn toàn khi áp suất trong đường ống khoảng 200MPa Nhiên liệu có áp suất cao được thoát ra th ng qua van và đi vào đường hồi dầu về trở lại bình chứa Khi van mở nhiên liệu sẽ rời khỏi ống,

áp suất trong ống giảm xuống

Hình 6.10: Đặc tính của van giới hạn áp suất

Nhờ vậy áp suất nhi n liệu trong ống phân phối được giới hạn ở một mức

ổn định tránh được sự hỏng hóc của một số bộ phận do áp suất nhi n liệu quá cao gây ra

Một đầu của van kim chịu tác dụng của nhi n liệu có áp suất cao đầu còn lại chịu lực ép của lò xo Hai lực này tác động vào van kim ngược chiều nhau

Hình 6.11: Mô tả hoạt động của van giới hạn áp suất

Bình thường khi áp suất nhi n liệu trong ống phân phối ở mức cho phép thì

áp lực nhi n liệu tác dụng vào một đầu của van kim kh ng đủ lực để thắng lực đẩy của lò xo van bị lò xo ép sang trái đóng đường th ng giữa ống phân phối chứa nhi n liệu có áp suất cao với đai ốc xả nhi n liệu về thùng chứa

Khi nhi n liệu trong ống phân phối tăng cao vượt quá giới hạn áp suất cho phép thì áp lực của nhi n liệu có áp suất cao tác dụng l n van thắng được lực đẩy của lò xo đẩy van dịch chuyển sang phải mở đường th ng giữa buồng có

áp suất cao và đai ốc xả dầu về nhi n liệu trong ống phân phối được xả về thùng chứa Do đó áp suất nhi n liệu được giảm xuống tới mức cho phép Lúc áp suất nhiên liệu đã giảm xuống thấp qua mức giới hạn thì áp lực của nhi n liệu tác dụng l n van trở n n yếu hơn lực tác dụng của lò xo Vì vậy thân van bị lò xo đẩy sang trái đóng đường th ng giữa ống phân phối và đường nhi n liệu hồi về thùng chứa

6.3.7 Van xả áp suất ống phân phối

Hình 6.12: Van xả áp suất

Khi áp suất nhiên liệu của ống phân phối trở n n cao hơn áp suất phun mong muốn thì van xả áp suất nhận được một tín hiệu 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

Van xả áp suất giữ cho áp suất nạp nhiên liệu (áp suất xả) thấp hơn một mức nhất định Nếu tốc độ bơm tăng và áp suất bơm cao hơn mức van điều khiển cho phép, van sẽ sử dụng lực lò xo để mở và đưa nhi n liệu về phía hút Van xả áp suất giữ cho nhiên liệu trong ống phân phối có áp suất thích hợp theo tải của động cơ và duy trì ở mức độ ổn định

Nếu áp suất trong ống quá cao thì van xả áp suất trong ống sẽ mở ra và một phần nhiên liệu sẽ trở về bình chứa th ng qua đường ống dầu hồi về

Nếu áp suất trong ống quá thấp thì van xả áp suất sẽ đóng lại và ngăn khu vực áp suất cao với khu vực áp suất thấp

Khi van xả áp suất chưa được cung cấp điện, áp suất cao ở ống hay tại đầu

ra của bơm cao áp được đặt lên van xả áp suất một áp suất cao Khi chưa có lực điện từ, lực của nhiên liệu áp suất cao tác dụng lên lò xo làm cho van mở và duy trì độ mở tùy thuộc vào lượng nhiên liệu phân phối

Khi van xả áp suất được cấp điện:

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

kh ng đổi Khi bơm thay đổi lượng nhiên liệu phân phối hay lượng nhiên liệu bị mất đi trong mạch áp suất cao thì được bù lại bằng cách điều chỉnh van đến một

độ mở khác Lực điện từ tỉ lệ với dòng điện cung cấp trung bình được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ rộng xung Tần số xung điện khoảng 1 Khz sẽ đủ để ngăn chuyển động ngoài ý muốn của lõi thép và sự thay đổi áp suất trong ống

6.3.8 Ống cao áp

Những đường ống nhi n liệu này mang nhi n liệu áp suất cao Do đó chúng phải thường xuy n chịu áp suất cực đại của hệ thống và trong suốt quá trình ngưng phun Vì vậy chúng được chế tạo từ thép ống Th ng thường chúng

có độ dày ngoài khoảng 6 mm và đường kính trong khoảng 2.4 mm

Các đường ống nằm giữa ống phân phối và kim phun phải có chiều dài như nhau Sự khác biệt chiều dài giữa ống phân phối và các kim phun được bù bằng cách uốn cong ở các đường ống nối

Hình 6.13: Ống cao áp

6.3.9 Van hạn chế dòng chảy

Nhiệm vụ của bộ hạn chế dòng chảy là ngăn cho kim kh ng phun li n tục

Ví dụ trong trường hợp kim phun kh ng đóng lại được Để thực hiện điều này, khi lượng nhiên liệu rời khỏi ống vượt quá mức đã được định sẵn thì van giới

hạn dòng chảy sẽ đóng đường dầu nối với kim phun lại

8 Van tiết lưu

Hình 6.14: Van giới hạn dòng chảy

Van giới hạn dòng chảy bao gồm một buồng bằng kim loại với ren phía trong để bắt với ống (có áp suất cao) và ren ngoài để bắt với đường dầu đến kim phun Van có một đường dẫn dầu tại mỗi đầu để nối với ống và với đường dầu đến kim

Có một piston bên trong van hạn chế dòng chảy và được đẩy bằng một lò

xo theo hướng bộ tích trữ nhiên liệu Piston này làm kín với thành của buồng van và đường dầu theo chiều dọc thông qua lỗ dầu ở giữa thân piston dẫn dầu từ phía bên trong ra phía bên ngoài piston

Lỗ dầu theo chiều dọc có đường kính giảm dần ở phần cuối và đóng vai trò của một van tiết lưu

Hình 6.15: Biểu đồ hoạt động của van giới hạn dòng chảy