TỐNG QUAN VỀ MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ
Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, lĩnh vực đào tạo công nghệ và cơ khí ô tô đã có những bước phát triển mạnh mẽ nhờ sự đầu tư và hỗ trợ từ cả trong nước và quốc tế Điều này đã tạo điều kiện cho việc tiếp thu các công nghệ tiên tiến từ các nước có nền công nghệ ô tô phát triển, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo trong ngành.
Chính sách đi tắt đón đầu yêu cầu chúng ta tìm ra phương pháp tiếp thu hiệu quả nhất trong đào tạo, nhằm hiện đại hóa quá trình học tập Điều này giúp người học dễ dàng tiếp cận kiến thức và kỹ thuật tiên tiến mà không tốn thời gian Cần thiết phải học hỏi công nghệ mới từ các nước phát triển và áp dụng các sáng tạo trong tổ chức giảng dạy, cũng như sử dụng các biện pháp giáo dục và trang thiết bị hiện đại Việc thường xuyên cập nhật sẽ giúp đáp ứng tốt hơn nhu cầu thực tiễn.
Nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài “Thi công mô hình động cơ phun dầu điện”.
Tài liệu giảng dạy thực hành cho dòng xe "Toyota Hiace 2KD-FTV" được biên soạn với nội dung rõ ràng, giúp giáo viên dễ dàng tổ chức và thực hiện giảng dạy Phần mô hình thi công được xây dựng dựa trên lý thuyết, mang lại sự chủ động và linh hoạt cho giáo viên, đồng thời nâng cao hiệu quả đào tạo cho học viên.
GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ TOYOTA HIACE 2KD-FTV
Thân máy
- Nắp bảo vệ: Được làm bằng nhựa để giảm khối lượng và tiếng ồn
Nắp xylanh, hay còn gọi là nắp máy, được chế tạo từ hợp kim nhôm và có vị trí vòi phun được đặt ở trung tâm buồng cháy Mỗi xylanh trang bị hai đường nạp và xả, cùng với một bugi sấy nằm giữa các cửa nạp Đặc biệt, đường tuần hoàn khí xả EGR cũng được tích hợp trong nắp máy.
- Thân máy: Được chế tạo bằng thép hợp kim thép, bổ sung nhiều gân tăng cứng giúp giảm rung động
Hình 2.3 Hình dáng của thân máy
Piston
Đỉnh piston và xy lanh kết hợp tạo thành cấu trúc buồng cháy, được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu trực tiếp của hệ thống Common Rail.
- Để đảm bảo chức năng bao kín trên đầu piston có 2 rãnh xéc măng khí và 1 rảnh xéc măng dầu dùng để lắp các xéc măng
Thanh truyền và bạc thanh truyền
- Thanh truyền được làm bằng vật liệu có độ bền cao để phù hợp môi trường làm việc chịu tác động nhiều lực
- Giữa 2 nắp đầu to thanh truyền có chốt định vị để tăng tính ổn định khi lắp ráp
- Bạc thanh truyền được làm bằng nhôm và cấu vấu định vị có khả năng giữ bạc không bị xoay hay dịch chuyển dọc
Hình 2.5: Hình dáng của thanh truyền và bạc thanh truyền
Trục khuỷu và bạc trục khuỷu
- Cấu tạo trục khuỷu gồm 5 ổ trục và 8 đối trọng
Bạc trục khuỷu là hai nửa hình trụ được gia công bằng phương pháp doa tinh, nhằm đạt khe hở dầu tối ưu Điều này không chỉ cải thiện hiệu suất khởi động trong điều kiện lạnh mà còn giúp giảm rung động cho động cơ.
- Nữa bạc trên của trục khuỷu có rãnh dầu dọc theo chu vi
Hình 2.6: Hình dáng trục khuỷu và bạc trục khuỷu
Cơ cấu xupap và cam
Trong mỗi xylanh của động cơ, có hai xupap nạp và hai xupap xả được thiết kế theo phương án xupap treo Việc bố trí này, cùng với kích thước cửa nạp và thải rộng hơn, sẽ giúp tăng cường hiệu quả trong quá trình nạp và thải khí.
- Các xupap được điều khiển đóng và mở trực tiếp bởi 2 trục cam
- Trục cam nạp được dẫn động bằng đai cam, đồng thời trục cam xả được dẫn động bởi trục cam nạp thông qua bánh răng
Hình 2.7: Cơ cấu xupap và cam
Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát có vai trò quan trọng trong việc truyền nhiệt từ khí cháy qua buồng cháy đến môi chất làm mát, nhằm đảm bảo rằng các chi tiết động cơ không bị quá nóng hoặc quá nguội.
Động cơ 2KD-FTV trang bị hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức kiểu kín, trong đó nước được lưu thông nhờ bơm ly tâm được dẫn động từ trục khuỷu.
Hình 2.8: Hệ thống làm mát động cơ 2KD-FTV
Hệ thống bôi trơn
- Hệ thống bôi trơn động cơ 2KD-FTV là hệ thống bôi trơn cưỡng bức tuần hoàn Lỗ phun dầu của piston nằm dưới đáy quả piston
- Mỗi lỗ phun dầu đều có van 1 chiều để ngăn chặn việc bơm dầu khi áp suất dầu động cơ thấp
Hình 2.9: Hệ thống bôi trơn
Hệ thống nạp
- Bộ lọc khí: lọc khí sạch không cho bẩn bụi lọt vào động cơ khi nạp
- Cổ góp nạp: có 2 cổng nạp với hình dạng khác nhau cho mỗi xylanh trên phía nắp máy với mục đích nhằm tối ưu hóa luồng xoáy khí nạp
Van cắt cửa nạp (bướm ga) là thiết bị hoạt động bằng cuộn dây quay, giúp nâng cao hiệu suất của hệ thống Thiết bị này được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử thông qua cảm biến góc mở bướm ga, kết hợp với các tín hiệu khác để ECU tính toán lượng nhiên liệu phun cơ bản cho động cơ.
Hình 2.10: Cảm biến và motor điều khiển được lắp trên bướm ga
Tua bin tăng áp
Tua bin tăng áp trên động cơ 2KD-FTV là một thiết bị gọn nhẹ, được làm mát bằng nước tại ổ bạc, giúp nâng cao hiệu suất nạp Van xả điều chỉnh áp suất của tua bin, hoạt động nhờ cơ cấu cơ khí tùy thuộc vào áp suất của tuabin.
Hình 2.11: Hình dáng của Tuabin tăng áp
Van EGR
Van tuần hoàn khí xả (EGR) tái sử dụng khí xả vào đường ống nạp, giúp hạ nhiệt độ trong buồng cháy của động cơ và giảm nồng độ NOx Được lắp đặt trên đường nạp, van này có khả năng làm mát, cho phép lưu lượng khí xả lớn đi qua một cách hiệu quả.
Cảm biến van EGR đo vị trí mở của van một cách trực tiếp, và giá trị này được ECU động cơ theo dõi để điều chỉnh độ mở của van một cách chính xác.
Hình 2.12 Hình dáng cấu tạo van EGR
THI CÔNG MÔ HÌNH
Các bước thực hiện phần mô hình động cơ 2KD-FTV
Kích thước bố trí động cơ là 1.3m x 0.8m x 0.65m, do đó kích thước khung lắp đặt động cơ, bao gồm cả thùng, cần đạt 2m x 1m x 1m Phần phía sau được bảo vệ bằng tấm thép dạng lưới, trong khi phần trên phía trước được thiết kế dưới dạng thùng hình chữ nhật.
Bước 2: Thi công khung mô hình:
- Hàn khung mô hình theo đúng kích thước đã chọn
- Đo vị trí chính xác để hàn các chân trụ của động cơ
Yêu cầu: + Các chân trụ động cơ phải có độ cứng vững cao
+ Chân trụ phải được làm bằng sắt dày và phải thẳng đứng
Hình 3.1:Chân trụ động cơ
- Sơn khung mô hình theo thứ tự: sơn lót xám, sơn chính (màu xanh dương ), phủ bóng 2K
- Chỉnh sửa hệ thống làm mát hợp lý, lắp két nước phía sau mô hình
Hình 3.2: Hộp cầu chì relay
- Gá tableau vào khung mô hình
- Bố trí cảm biến bàn đạp ga và bàn đạp ga vào khung mô hình
- Thiết kế bảng mica, lắp đặt contact máy, giắc chẩn đoán OBD-II, các giắc đo điện vào bảng mica
Hình 3.2: Bảng mica, tableau, contact máy giắc OBD-II, Bàn đạp ga
- Gá ECU vào bên trong thùng của mô hình
Bước 3: Bố trí đường ống nước làm mát:
- Sử dụng ống bằng vật liệu cao su bền
- Xác định khoảng cách từ két nước tới động cơ sao cho phù hợp
- Hàn các mối nối chắc chắn và có tính thẩm mỹ cao
Bước 4: Vệ sinh động cơ, sơn động cơ theo yêu cầu:
- Làm sạch động cơ, hộp số, kim phun, máy phát, máy đề…
- Sơn động cơ: sơn bạc, sơn đen và phủ bóng 2K theo từng phần của động cơ
Bước 5: Sử dụng cầu nâng để lắp động cơ lên khung
- Sử dụng cao su dày ở phần tiếp xúc giữa chân động cơ và chân trụ để giảm chấn tránh hư hỏng mô hình
Bước 6:- Bố trí lại ống giảm thanh cho phù hợp
- Bố trí bình nhiên liệu phía trong thùng mô hình
- Sửa chửa, bảo dưỡng, lắp đặt lọc nhiên liệu vào khung mô hình
Bước 7: Sửa chữa, khắc phục các giắc nối bị hư hỏng
Bước 8: Đấu dây mạch điện điều khiển động cơ đúng kỹ thuật và có tính thẩm mỹ cao:
- Phân tích sơ đồ mạch điện
- Đấu dây các cảm biến
- Đấu dây các mạch bộ chấp hành
- Kiểm tra hộp cầu chì – rơ le và đấu dây mạch điện nguồn cung cấp cho hệ thống
- Đấu dây điện cho tableau, contact máy và giắc OBD-II
Bước 9: Kiểm tra lại mạch điện điều khiển động cơ
Bước 10: Vận hành động cơ và khắc phục một số sự cố nhỏ
Bước 11: Hoàn chỉnh hệ thống điện, kẹp dây chắc chắn
-Hình 3.3: Kẹp dây chắc chắn trong thùng
Bước 12: Thử lại động cơ lần cuối
Bước 13: Sau khi hoàn thiện, mô hình có hình dáng như sau:
Hình 3.4 Mô hình nhìn từ phía trước
Hình 3.5:Mô hình nhìn từ bên trái
Hình 3.6: Mô hình nhìn từ bên phải
Hình 3.7:Mô hình nhìn từ phía sau
HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ
Sơ đồ hệ thông nhiên liệu
Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống nhiện liệu
Bơm cao áp (loại HP3)
Bơm cao áp có chức năng tạo ra nhiên liệu với áp suất cao phục vụ cho quá trình phun Bơm này được lắp đặt tại vị trí tương tự như bơm phân phối của các động cơ truyền thống Sau khi rời khỏi bơm cao áp, nhiên liệu sẽ được chuyển đến bộ phận tích lũy cao áp.
- Cấu tạo của bơm cao áp:
Hình 4.2 Cấu tạo của bơm cao áp
1- Trục dẫn động; 2- piston; 3- Van nạp; 4- Van thoát; 5- Bơm tiếp vận; 6- Cam lệch tâm; 7- Vành cam; 8- Van nạp; 9- Piston; 10- Cam lệch tâm; 11- Vành cam
Bơm tiếp vận được bố trí bên trong bơm cao áp, có nhiệm vụ đưa nhiên liệu từ bình chứa qua bộ lọc đến bơm cao áp Nó đẩy nhiên liệu qua van SCV đến hai piston của bơm cao áp, với lượng nhiên liệu vào hai piston phụ thuộc vào độ mở của van SCV do ECU điều khiển Nhiên liệu dư từ bơm tiếp vận sẽ đi qua van điều áp và trở về buồng nạp bơm tiếp vận hoặc bình chứa.
Trục bơm cao áp sử dụng cam lệch tâm để di chuyển hai piston lên xuống, tạo ra quá trình hút nén đối xứng Nhiên liệu được đưa qua van SCV, mở van nạp và được hút vào xi lanh bơm cao áp Tại đây, nhiên liệu được nén dưới áp suất cao Khi áp suất nhiên liệu từ bơm piston vượt qua áp suất trong ống phân phối, van thoát sẽ mở ra, cho phép nhiên liệu thoát ra ngoài ống phân phối.
Piston cung cấp nhiên liệu cho đến khi đạt điểm chết trên, sau đó đi xuống làm giảm áp suất, khiến van thoát đóng lại Khi áp suất trong buồng bơm giảm, van nạp sẽ mở ra và quá trình này sẽ lặp lại.
Hình 4.3: Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp
Khi động cơ hoạt động, trục bơm quay làm cam lệch tâm quay, kéo vòng cam dịch chuyển lên xuống Khi vòng cam dịch chuyển xuống, lò xo hồi piston A kéo piston A di chuyển xuống, tạo chân không trong buồng bơm A, khiến van nạp piston A mở và nhiên liệu được hút vào buồng bơm A Đồng thời, piston A hoạt động ở pha hút, trong khi piston B bị vòng cam dịch chuyển xuống đẩy xuống, nén nhiên liệu trong buồng piston B đến khi áp suất lớn hơn áp suất ở ống phân phối, làm van bi phía xả mở và nhiên liệu thoát ra ngoài đến ống phân phối Khi gối cam lệch tâm quay xuống vị trí thấp nhất, piston A hoàn thành hành trình hút, piston B hoàn thành hành trình nén, và quá trình diễn ra ngược lại: piston A bắt đầu nén, piston B bắt đầu hút.
Bơm tiếp vận sử dụng bơm roto lắp bên trong bơm cao áp, có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ bình chứa và cung cấp đến bơm piston của bơm cao áp.
Hình 4.4:Bơm tiếp vận l.Rô to ngoài; 2 Rô to trong; 3 Buồng hút; 4 Buồng đẩy
Khi trục bơm quay theo chiều kim đồng hồ, rô to trong quay kéo theo rô to ngoài, làm tăng thể tích buồng 3 và giảm áp suất, từ đó hút nhiên liệu vào buồng 3 Sau đó, nhiên liệu sẽ được đẩy sang buồng 4 khi thể tích buồng 4 giảm dần trong quá trình quay.
=> áp suất nhiên liệu tăng lên và thoát ra cửa ra
4.2.2 Van điều áp bơm tiếp vận:
Để duy trì áp suất tiếp vận ổn định ở mức 1.5 bar bất kể tốc độ động cơ, van điều áp được lắp đặt ở phía đường ra của bơm tiếp vận nhằm xả áp suất nhiên liệu khi tốc độ động cơ tăng lên.
Hình 4.5: Cấu tạo của can điều áp bớm tiếp vận
Khi tốc độ động cơ tăng, áp suất nhiên liệu của bơm tiếp vận cũng tăng theo Nếu áp suất này vượt quá 1.5 bar, lực đè lên piston 2 sẽ khiến piston dịch chuyển xuống, mở cửa xả để nhiên liệu được xả về buồng nạp Khi áp suất giảm xuống dưới 1.5 bar, lò xo sẽ đẩy piston 2 lên, đóng cửa xả và làm tăng áp suất trở lại Quá trình này lặp đi lặp lại liên tục, giúp ổn định áp suất nhiên liệu đầu ra của bơm tiếp vận.
Van SCV là loại van điện từ thường đóng, hoạt động dựa trên tín hiệu xung từ ECU để điều chỉnh lượng nhiên liệu nạp vào buồng bơm Khi van mở nhiều, lượng nhiên liệu nạp vào buồng bơm tăng, dẫn đến áp suất nhiên liệu trong ống phân phối cũng tăng và ngược lại.
- Van SCV mở nhiều (thời gian cấp điện dài) :
+ Khi van SCV mở lớn, lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp nhiều, áp suất trong ống phân phối tăng
+ Dòng điện điều khiển qua van SCV dài: mở lớn => lượng nhiên liệu cung cấp piston bơm nhiều => áp suất phân phối cao
Hình 4.6 Van SCV mở nhiều
• Van SCV mở ít (thời gian cấp điện ngắn) :
+ Khi van SCV mở ít, lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp ít, áp suất trong ống phân phối giảm
+ Dòng điện điều khiển qua van SCV ngắn: mở ít => lượng nhiên liệu cung cấp piston bơm nhỏ => áp suất phân phối thấp
Hình 4.7: Van SCV mở ít
Ống phân phối
Ống phân phối được chế tạo bằng gang đúc với thành ống dày, chịu được áp suất cao lên đến 1800 bar Một đầu ống được lắp cảm biến áp suất nhiên liệu, trong khi đầu còn lại lắp van xả áp Dọc theo thân ống có các cút nối để nhận và phân phối nhiên liệu áp suất cao từ bơm đến các kim phun, đảm bảo áp suất nhiên liệu trong ống luôn ổn định ngay cả khi phun.
Hình 4.8: Cấu tạo và vị trí lắp đặt của ống phân phối
Cảm biến áp suất là thiết bị đo áp suất nhiên liệu trong ống phân phối và truyền tín hiệu về ECU ECU sử dụng tín hiệu này để so sánh với áp suất mong muốn, từ đó điều chỉnh mức độ mở của van SCV nhằm đạt được áp suất nhiên liệu lý tưởng.
- Van giới hạn áp suất:
• Gồm các bộ phận sau: Phần có ren ngoài để lắp vào ống, một van bi, một lò xo
Khi hoạt động bình thường, áp suất trong ống phân phối khoảng 1800 bar, lò xo đẩy van bi sang trái để làm kín ống Khi áp suất vượt quá mức cho phép, van bi sẽ được đẩy sang phải do áp suất dầu trong ống thắng lực làm căng lò xo Nhiên liệu có áp suất cao sẽ được xả ra ngoài qua van và quay trở lại bình chứa, giúp giảm áp suất trong ống, và khi áp suất trở về mức bình thường, van sẽ đóng lại.
Vòi phun
Vòi phun của động cơ 2KD-FTV sử dụng thiết kế vòi phun kín, với thời điểm và lượng phun được điều khiển bởi van điện từ dưới sự giám sát của ECU Hoạt động của vòi phun có thể được chia thành 4 giai đoạn chính trong quá trình động cơ vận hành, khi bơm cao áp tạo ra áp suất cao.
• Kim phun đóng (khi có áp lực dầu tác dụng)
• Kim phun mở hoàn toàn
• Kim phun đóng( kết thúc phun)
Hình 4.10 Cấu tạo kim phun
Hình 4.11: Nguyên lý hoạt động của kim phun
Khi không có tín hiệu điều khiển, van từ sẽ ở trạng thái đóng và áp suất điều khiển sẽ tăng lên Trong tình huống này, lực nâng của van kim không đủ mạnh để vượt qua lực đàn hồi của lò xo và lực do áp suất điều khiển, do đó van kim vẫn giữ nguyên trạng thái đóng.
- Khi có tín hiệu điều khiển, van từ mở, áp suất điều khiển giảm Van kim bắt đầu nâng và quá trình phun nhiên liệu bắt đầu
- Khi tín hiệu phun mất, áp suất điều khiển tăng dần Van kim từ từ đi xuống
- Khi van kim đóng kín, quá trình phun kết thúc
Hình 4.12: Mã hiệu chỉnh và mã QR trên kim phun
Mã QR yêu cầu một dụng cụ đặc biệt, thường không được sử dụng tại các đại lý Toyota.
Lọc nhiên liệu
Hình 4.13: Cấu tạo của lọc nhiên liệu
Lọc nhiên liệu được lắp đặt giữa thùng nhiên liệu và bơm cao áp, có chức năng tách nước và cặn bẩn trong nhiên liệu trước khi đưa đến bơm cao áp.
- Lọc nhiên liệu có lõi lọc bằng giấy, vỏ ngoài bằng nhựa và được lắp thêm:
• Bơm tay để bơm mồi nhiên liệu từ thùng chứa lên bơm cao áp khi tháo lắp hệ thống
Công tắc cảnh báo mực nước trong lọc nhiên liệu giúp hiển thị tình trạng lọc, với đèn cảnh báo trên đồng hồ táp lô Khi mực nước trong cốc lọc cao, đèn báo sẽ nháy liên tục, trong khi khi lọc bị nghẹt, đèn báo sẽ luôn sáng.
Hình 4.14: Hoạt động của công tắc cảnh báo lọc nhiên liệu
HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TRÊN ĐỘNG CƠ TOYOTA
ECU va EDU
5.1.1.1.Sơ đồ các cực của ECU, chức năng các cực:
THWO Đồng hồ mực nước làm mát
TACH Tín hiệu số vòng quay động cơ
NSW Tín hiệu công tắc hộp số
STA Tín hiệu khởi động
MREL Cực điều khiển Rơ le MAIN
IGSW Tín hiệu contact máy ở vị trí IG
IREL Cực điều khiển Rơ le EDU
TC Cực TC của DLC3
W Đèn kiểm tra (check engine)
GREL Cực điều khiển Rơ le bugi sấy
SIL Cực SIL của DLC3
WFSE Cực WFSE của DLC3
RTHW Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát (két nước)
VPA Cảm biến vị trí bàn đạp ga 1
VPA2 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 2
VCPA Nguồn của cảm biến vị trí bàn đạp ga 1
VCP2 Nguồn của cảm biến vị trí bàn đạp ga 2
EPA Mát cảm biến vị trí bàn đạp ga 1
EPA2 Mát cảm biến vị trí bàn đạp ga 2
SPD Tín hiệu tốc độ xe
ST1- Công tắc đèn phanh
STP Công tắc đèn phanh
LUSL Tín hiệu điều khiển motor bướm ga
PIM Cảm biến áp suất tăng áp
VLU Cảm biến vị trí bướm ga
EGLS Cảm biến vị trí van EGR
ALT Tín hiệu máy phát
RFC2 Tín hiệu tới ECU điều khiển quạt 2
RFC Tín hiệu tới ECU điều khiển quạt 1
FAN Tín hiệu tới ECU điều khiển quạt 3
THW Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (động cơ)
THIA Cảm biến nhiệt độ không khí sau tua bin tăng áp
#4 Cực điều khiển vòi phun 4 nối EDU
#3 Cực điều khiển vòi phun 3 nối EDU
#2 Cực điều khiển vòi phun 2 nối EDU
#1 Cực điều khiển vòi phun 1 nối EDU
INJF Tín hiệu từ EDU đến ECU
PCR Cảm biến áp suất nhiên liệu
NE- Cảm biến trục khuỷu
NE+ Cảm biến trục khuỷu
THF Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
THA Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hình 5.1 Sơ đồ các chân trên ECU
Hình 5.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống
Hình 5.3 Sơ đồ mạch nguồn chính ECU
Khi bật khóa điện ON, dòng điện từ cực IG contact của máy sẽ gửi tín hiệu về ECU tại cực IGSW, kích hoạt mạch điều khiển rơ le để cho phép dòng điện đi ra từ cực MREL của ECU, điều khiển rơ le đóng lại Khi rơ le đóng, điện từ ắc quy sẽ được cung cấp qua cầu chì EFI và tiếp điểm rơ le đến ECU tại cực +B và +B2.
Dòng điện cung cấp liên tục cho ECU được lấy từ ắc quy thông qua cầu chì EFI đến cực BATT của ECU, nhằm lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ.
Khi mở khóa điện, dòng điện cung cấp năng lượng cho mô tơ đề, đồng thời tín hiệu khởi động STA đóng vai trò quan trọng trong quá trình khởi động Tín hiệu này không chỉ điều khiển thời gian phun mà còn ảnh hưởng đến góc phun dầu sớm và tốc độ cầm chừng khi khởi động.
Kim phun trong hệ thống nhiên liệu Common Rail hoạt động với điện áp cao khoảng 85V Để điều khiển kim phun mở, EDU có nhiệm vụ khuếch đại điện áp từ 12V DC lên 85V DC.
Hình 5.4: Sơ đồ nguyên lý của EDU
EDU bao gồm hai phần chính: thứ nhất là mạch khuyếch đại điện áp, có chức năng nâng điện áp từ 12V lên khoảng 85V để điều khiển kim phun; thứ hai là mạch điều khiển kim phun, hoạt động khi nhận tín hiệu IJT# từ ECU và gửi tín hiệu xác nhận IJF trở lại ECU, cung cấp thông tin phản hồi về việc điều khiển kim phun.
Hình 5.5: Mạch điều khiển EDU
Bảng 5.1: Ý nghĩ các chân EDU
KÝ HIỆU CHÂN CHỨC NĂNG
IJT#l, IJT#2, IJT#3, IJT#4 Tín hiệu điều khiển phun từ ECU đến
IJF Tín hiệu phản hồi điều khiển phun về ECU
COMl, COM2 Chân chung cho vòi phun #l-#4 và #2-#3
INJ#l, INJ#2, INJ#3, INJ#4 Cực điều khiển kim phun theo thứ tự
Cơ cấu chấp hành
5.2.1.Điều khiển lượng phun và thời điểm phun:
ECU động cơ tính toán hai giá trị quan trọng: Lượng phun cơ bản và Lượng phun tối đa Sau khi so sánh hai giá trị này, ECU sẽ quyết định lựa chọn lượng phun nhỏ thích hợp để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu của động cơ.
Hình 5.6: Lượng phun cơ bản
Hình 5.7: Lượng phun tối đa
Hình 5.8: Lượng phun cuối cùng
5.2.1.2.Điều khiển thời điểm phun:
Hình 5.9: Điều khiển thời điểm phun
Thời điểm phun cơ bản của hệ thống được xác định dựa trên tốc độ xe và góc mở bàn đạp ga, đồng thời có thêm giá trị hiệu chỉnh từ nhiệt độ nước làm mát và áp suất, nhiệt độ khí nạp ECU sẽ tính toán thời điểm phun và gửi tín hiệu đến EDU để thực hiện phun nhiên liệu.
5.2.2.Điều khiển phun khởi động:
Điều khiển lượng phun là quá trình điều chỉnh lượng phun cơ bản dựa trên tín hiệu khởi động ON, cảm biến nhiệt độ nước và tốc độ động cơ Khi động cơ ở trạng thái lạnh, nhiệt độ nước làm mát sẽ thấp, dẫn đến việc lượng phun tăng lên để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Hình 5.10: Điều khiển lượng phun khởi động
Để tối ưu hóa quy trình phun, thời điểm phun được điều chỉnh dựa trên tín hiệu khởi động, nhiệt độ nước và tốc độ động cơ Khi nhiệt độ nước thấp và tốc độ động cơ cao, thời gian phun sẽ được gia tăng để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Hình 5.11: Điểu khiển thời điểm phun khởi động
5.2.3.Điều khiển tốc độ cầm chừng:
Hình 5.12: Điều khiển tốc độ cầm chừng
Dựa vào tín hiệu từ các cảm biến, ECU xác định tốc độ động cơ mong muốn Sau đó, ECU so sánh tốc độ này với thông tin từ cảm biến trục khuỷu để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu ở chế độ cầm chừng.
5.2.4.Điều khiển giai đoạn phun:
Phun trước là phương pháp phun nhiên liệu trước khi bắt đầu phun chính, giúp chuẩn bị cho quá trình cháy Khi phun chính diễn ra, nhiên liệu đã được đốt cháy từ trước, tạo ra sự đồng đều và êm ái cho quá trình phun chính.
Hình 5.13: So sánh khi có phun trước và khi phun thông thường
ECU động cơ xác định áp suất phun cần thiết (30-160 MPa) dựa trên điều kiện hoạt động của động cơ Quá trình tính toán này sử dụng thông tin từ cảm biến vị trí bàn đạp ga và cảm biến vị trí trục khuỷu để đảm bảo hiệu suất tối ưu.
Để kiểm soát áp suất nhiên liệu, các tín hiệu được gửi đến SCV của bơm cao áp, điều chỉnh lượng bơm nhằm đạt được áp suất phun mong muốn thông qua các tín hiệu cảm biến phù hợp.
Hình 5.14: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhiên liệu
Hình 5.15: Sơ đồ mạch điện của điều khiển van SCV
Cửa bướm ga được lắp trên cổ họng gió và được điều khiển bởi ECU, giúp điều chỉnh phù hợp với điều kiện hoạt động của động cơ Nhờ đó, nó giảm thiểu tiếng ồn khi xe chạy ở chế độ cầm chừng và giảm tốc, cũng như giảm tiếng ồn và rung động khi tắt động cơ.
Hình 5.16: Sơ đồ nguyên lý điều khiển bướm ga
Hình 5.17: Sơ đồ mạch điện điều khiển bướm ga
ECU động cơ điều chỉnh độ mở của van EGR dựa trên cảm nhận điều kiện lái xe thực tế, thông qua việc kiểm soát lượng chân không cấp vào bộ điều khiển van EGR (E-VRV).
- Chức năng EGR được dừng lại theo các điều kiện dưới đây để đảm bảo khả năng lái xe và giảm khói
• Trong khi động cơ lạnh
• Xe có điều kiện tải cao
• Trong quá trình giảm tốc
Hình 5.18: Sơ đồ điều khiển van EGR
Hình 5.19 Sơ đồ mạch điện điều khiển van EGR
Bugi xông được gắn trên nắp máy và ECU sẽ tính toán thời gian dòng điện cần chạy qua bugi xông dựa vào nhiệt độ nước làm mát Khi công tắc được bật, ECU kích hoạt đèn báo xông và điều khiển rơle GLOW, cho phép dòng điện chạy qua bugi xông theo thời gian đã tính toán Khi đèn báo xông tắt, quá trình vận hành động cơ có thể bắt đầu.
Hình 5.20: Sơ đồ mạch điện của điều khiển xông máy
Hình 5.21 Đặc tính của điều khiển xông máy
Bảng 5.2: Trị điện trở của hệ thống điều khiển xông máy Điện trở cuộn rờ le xông 10Ω Điện trở bugi xông 0,95Ω ở 20C
5.2.9.Điều khiển quạt làm mát:
- Dựa vào nhiệt độ nước làm mát, ECU quạt điều khiển quạt hoạt động
Cooling Fan Operation OFF ON
Water Temp ⁰C (⁰F) 84 (179.6) or lower 89 (189,9) or higher
Hình 5.22 Sơ đồ mạch điện quạt làm mát.
Các cảm biến
5.3.1.Cảm biến áp suất tăng áp (sau tuabin tăng áp):
Cảm biến áp suất tăng áp sử dụng một chất bán dẫn trên chip silicon, làm biến đổi điện trở khi có áp lực tác động Thiết bị này chuyển đổi áp suất không khí nạp thành tín hiệu điện áp, sau đó gửi tín hiệu đã được khuếch đại tới ECU động cơ.
Hình 5.23: Cảm biến áp suất khí nạp và sơ đồ tín hiệu đầu ra
Khi bật khóa điện ON, ECU cung cấp nguồn cho cảm biến qua chân VC-E2 Khi áp suất đường ống nạp thay đổi, lực tác động lên chip silicon trong cảm biến cũng thay đổi, dẫn đến tín hiệu ra PIM thay đổi theo sự biến động của áp suất đường ống nạp.
Hình 5.24: Sơ đồ mạch điện của áp xuất tăng áp
- Bảng 5.3: Bảng mã lỗi cảm biến áp xuất tăng áp
Mã Nội dung Nơi kiểm tra
Bảng 5.4: Trị điện trở của cảm biến áp suất tăng áp
Hình 5.25: Các giắc nối của cảm biến áp suất tăng áp với ECU
- Hở hoặc ngắn mạch cảm biến áp suất khí nạp
- Cảm biến áp suất khí nạp
D51-2 (PIM) - D3-28 (PIM)