Tập bài giảng Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử

LỜI NÓI ĐẦU

Học phần “Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử” với thời lượng 2 tín

chỉ là một trong các học phần quan trọng được bố trí học vào cuối khoá học, dùng để

thay thế Khóa luận tốt nghiêp của sinh viên ngành “Công nghệ Kỹ thuật ôtô”, Trường

Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định.

Tập bài giảng “Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử” có mã số

TB2015-01-09 được biên soạn trên cơ sở các bài giảng đã được sử dụng lâu nay cho

học phần cùng tên, có bổ sung các kiến thức chuyên ngành mới để phù hợp với thực

tiễn ở nước ta để làm tài liệu học tập chính cho sinh viên ngành “Công nghệ Kỹ thuật ôtô” khi học học phần này.

Ngoài ra, Tập bài giảng cũng là tài liệu tham khảo tốt cho những ai quan tâm

đến Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trang bị trên động cơ đốt trong.

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong bộ môn “Cơ khí động

lực”, khoa Cơ khí, Trung tâm Thực hành trường Đại học SPKT Nam Định đã đóng

góp những ý kiến quí báu, bổ ích cho Tập bài giảng này.

Các Tác giả

MỤC LỤC Chƣơng 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ......................... 1 ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ........................................................................................................... 1 1.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel) ................................................. 1 1.1.1. Một số nhƣợc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí........................................... 1 1.1.2. Hệ thống EFI-diesel ..................................................................................................... 3 1.2. Phân loại EFI-diesel ............................................................................................................ 4 1.3. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử ...................................................... 4 1.3.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ ............................................................................................................................... 4 1.3.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ .................................................................................................................................... 5 1.3.3. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hƣớng trục ......................................................................................................... 5 1.3.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hƣớng kính ........................................................................................................ 6 1.3.5. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với ống phân phối (Common Rail System) .......... 6 1.3.6. Hệ thống nhiên liệu diesel UI (Unit Injection) và UP (Unit Pump) ............................ 7 1.3.7. Hệ thống nhiên liệu diesel HEUI ................................................................................. 9 Chƣơng 2: CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ................ 11 2.1. Hệ thống EFI-diesel với bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ ................................ 11 2.1.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 11 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp và cơ cấu ga điện từ....................................... 11 2.2. Hệ thống EFI-diesel với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ ............................... 12 2.2.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 12 2.2.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 12 2.2.3. Một số cơ cấu và đặc điểm khác của bơm. ................................................................ 14 2.3. Hệ thống EFI diesel dùng van xả áp ................................................................................. 15 2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống ........................................................... 15 2.3.2. Các bộ phận chính của hệ thống ................................................................................ 17 2.4. EFI – diesel ống phân phối ................................................................................................ 25 2.4.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 26 2.4.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 27 2.4.3. Các bộ phận chính của hệ thống ................................................................................ 27 2.5. Hệ thống EFI-diesel UI ..................................................................................................... 43 2.5.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 44 2.5.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 44 2.5.3. Các bộ phận chính của hệ thống EFI-diesel UI ......................................................... 45 2.6. Hệ thống EFI-diesel UP ..................................................................................................... 57 2.6.1. Sơ đồ hệ thống ........................................................................................................... 57

i

2.6.2. Cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp ....................................................................... 58 2.7. Hệ thống nhiên liệu HEUI ................................................................................................. 60 2.7.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu HEUI .................................................................... 60 2.7.2. Cấu tạo hệ thống nhiên liệu HEUI ........................................................................... 62 2.7.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ............................................................................ 63 2.7.4. Các bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu HEUI .................................................... 64 2.8. Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong EFI-diesel ..................................................... 76 2.8.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển EFI-diesel ....................................................................... 76 2.8.2. Các cảm biến ............................................................................................................. 77 2.8.3. Bộ điều khiển điện tử (Electric Control Unit -ECU) ................................................. 84 2.8.4. EDU ( Electronic Driver Unit ) ................................................................................. 98 2.9. Kiểm tra và chẩn đoán hệ thóng nhiên liệu diesel điều khiển điện tử ............................... 99 2.9.1. Các triệu chứng hƣ hỏng và nguyên nhân ................................................................. 99 2.9.2. Kiểm tra các bộ phận của hệ thống ......................................................................... 103 2.9.3. Chẩn đoán và sửa lỗi hệ thống EFI-diesel kiểu phun ống ....................................... 104

ii

BẢNG CỤM TỪ VIẾT TẮT

Stt Viết tắt Viết đày đủ Dịch nghĩa

A/C 1 Điều hòa không khí

ECT 2 Hộp số điều khiển điện tử

Electronically controlled transmission

ECU 3 Electronic Control Unit Bộ điều khiển điện tử

ECM 4 Electronic Control Module Mô đun điều khiển điện tử

EDU EFI 4 5 Electronic Driver Unit Electronic Fuel Injection Bộ dẫn động bằng điện tử Phun nhiên liệu bằng điện tử

E/G 6 Engine Động cơ

EGR 7 Exhaust gas recirculation Hệ thống tuần hoàn khí xả

8 IAPCV Injector Actuation Pressure Control Van điều khiển áp suất tác

Valve động bộ bơm vòi phun

9 ICPR An injection control pressure Bộ tiết chế điều khiển áp suất

regulator phun

10 ISC Idle Speed Control Điều khiển tốc độ không tải

11 12 SCV SPV Suction Control Valve Van điều khiển hút Van điều khiển lƣợng phun

13 TCV Timing control valve Van điều khiển thời điểm

phun

15 VRV Van điều chỉnh chân không

16 VSV Van chuyển mạch chân không

iii

Chương 1

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

1.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel)

1.1.1. Một số nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí

Động cơ Diesel đƣợc phát minh vào năm 1892 nhờ kỹ sƣ ngƣời Đức Rudolf Diesel, hoạt động theo nguyên lý tự cháy. ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu đƣợc

phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927

Robert Bosch mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ diesel trên

ôtô thƣơng mại và ôtô khách vào năm 1936). Ra đời sớm nhƣng động cơ diesel không phát triển nhƣ động cơ xăng do gây ra

nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ,

các vấn đề đƣợc giải quyết và động cơ diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng

hơn. Khí thải động cơ diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trƣờng.

Động cơ Diesel có tính hiệu quả và kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề tiếng

ồn lớn và khí thải độc hại, gây ô nhiếm môi trƣờng vẫn là những hạn chế trong sử

dụng động cơ diesel.

Ngày nay, một nhu cầu cấp thiết là chống ô nhiễm môi trƣờng, trong đó, phải

nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu của động cơ đốt trong, ngăn chặn sự ấm dần lên của trái đất và giảm bớt khí thải độc hại thoát ra làm ảnh hƣởng sức khỏa con ngƣời và

động thực vật.

Những dòng xe đƣợc trang bị động cơ diesel rất đƣợc hoan nghênh do những

tiện ích mà nhiên liệu diesel mang lại. Mặt khác quy định về khí thải bắt buộc phải

đƣợc giảm mạnh đối với khí Nitrô oxít (NOx) và hạt (PM) có trong khí thải ra.

Ví dụ: châu Âu xây dựng một chƣơng trình cắt giảm khí thải xe hơi vào năm

1970. Tuy nhiên, phải đến năm 1987, dự luật hoàn chỉnh quy định giá trị nồng độ giới

hạn của các loại khí thải mới đƣợc thông qua và ngƣời ta vẫn thƣờng gọi đó là Euro 0.

Trải qua 18 năm, thêm 4 tiêu chuẩn nữa đƣợc ban hành bao gồm: Euro I năm 1992, Euro II năm 1996, Euro III năm 2000 và Euro IV năm 2005. Với mỗi tiêu chuẩn mới ra đời, nồng độ giới hạn của khí thải lại thấp hơn tiêu chuẩn trƣớc. Khí thải gây ô nhiễm là những hợp chất độc hại có ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng trong thời gian dài bao gồm: cacbon oxít (CO), nitơ oxít (NOx), hydrocacbon nói chung (HC) và thành phần bụi bay theo (Particulate Matter-

PM). Điển hình nhất trong số các khí trên là cacbon oxít (CO), sinh ra do quá trình cháy không hoàn toàn các hợp chất chứa cacbon. Loại khí này có khả năng làm mất

vai trò vận chuyển oxy của hemoglobin một cách nhanh chóng nhờ tạo liên kết bền với

nguyên tố sắt (Fe) - thành phần quan trọng của hemoglobin- và là tác nhân chính gây

1

ra hiện tƣợng ngất ở con ngƣời. Các tiêu chuẩn khí xả Châu Âu (Euro emissions

standards) nhƣ sau: Euro 1(July 1992) emission limits:

CO - 2.72 g/km (Petrol and diesel)

HC+ NOx - 0.97 g/km (Petrol and diesel)

PM - 0.14 g/km (diesel only)

Euro 2 (January 1996) emission limits (diesel):

CO - 1.0 g/km

HC+ NOx - 0.7 g/km

PM - 0.08 g/km

Euro 3 (January 2000) emission limits (diesel):

CO - 0.64 g/km

HC+ NOx - 0.56 g/km

NOx - 0.50 g/km

PM - 0.05 g/km

Euro 4 (January 2005) emission limits (diesel):

CO - 0.50 g/km

HC+ NOx - 0.30 g/km

NOx - 0.25 g/km PM - 0.025 g/km

Euro 5 (September 2009) emission limits (diesel):

CO - 0.50 g/km

HC+ NOx - 0.23 g/km

NOx - 0.18 g/km

PM - 0.005 g/km

PM - 6.0x10 ^11/km

Euro 6 (September 2014) emission limits (diesel):

CO - 0.50 g/km HC+ NOx - 0.17 g/km NOx - 0.08 g/km PM - 0.005 g/km PM - 6.0x10 ^11/km (updated 01 October 2015) Do các nguyên nhân này mà nhà sản xuất phải cố gắng cải tiến động cơ diesel

cơ khí, nghiên cứu và áp dụng những công nghệ mới có khả năng vừa chống phát xạ khí thải độc hại, vừa nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ diesel, với yêu

cầu:

- Giảm bớt phát xạ khí thải độc hại nhƣ HC, CO, NOx.

2

- Giảm tiêu hao nhiên liệu

- Giảm tiếng ồn và rung động - Nâng cao năng suất nhien liệu ra và hiệu suất truyền động.

- Khởi động nhanh

Để đáp ứng các yêu cầu trên, động cơ diesel cơ khí cần đƣợc cải tiến, đặc biệt là

hệ thống phun nhiên liệu bởi vì nó có ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình cháy và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ.

1.1.2. Hệ thống EFI-diesel

Hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí không ngừng đƣợc cải tiến với các giải pháp

kỹ thật tối ƣu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các chuyên gia 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 tập trung vào giải quyết các vấn đề:

- Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hòa trộn nhiên liệu

và không khí.

- Tăng áp suất

phun, đặc biệt là đối

Cảm biến tốc độ động cơ

Điều khiển lƣợng phun nhiên liệu

với động cơ phun trực

Cảm biến vị trí chân ga

tiếp. - Điều chỉnh quy

luật phun theo hƣớng

ECU

Điều khiển thời điểm phun nhiên liệu

Cảm biến vị trí trục khuỷu

kết thúc nhanh quá

Các điều khiển khác

Các cảm biến và công tắc khác

trình phun.

- Biện pháp hồi

lƣu một bộ phận khí xả.

Để giải quyết

các vấn đề trên, ngƣời

Hình 1-1. Sơ đồ điều khiển EFI diesel

ta đã trang bị cho động cơ diesel hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử. Hệ thống này gồm 3 khối chính: các cảm biến, bộ điều khiển điện tử (ECU) và các bộ chấp hành. ECU phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ đƣa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau (H1-1). Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lƣợng phun nhiên liệu và thời điểm phun đó đạt đến một mức tối ƣu bằng cách dẫn động các bộ

chấp hành. Hệ thống EFI-diesel điều khiển lƣợng phun nhiên liệu và thời điểm phun bằng

điện tử đó đạt đến mức tối ƣu. Làm nhƣ vậy, sẽ đạt đƣợc các ích lợi sau đây:

- Công suất của động cơ cao

3

- Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp

- Các khí thải thấp - Tiếng ồn thấp

- Giảm lƣợng xả khói đen và trắng

- Tăng khả năng khởi động

1.2. Phân loại EFI-diesel Có nhiều cách phân loại EFI-diesel, nếu căn cứ vào kết cấu của hệ thống nhiên

liệu, có thể phân loại hệ thống EFI-diesel theo hình 1-2:

Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel)

EFI-diesel thông thƣờng dùng bơm VE, PE

EFI-diesel dùng ống cao áp phân phối (common Rail System)

EFI-diesel dùng bơm riêng cho từng xi lanh

Loại BCA 2 piston

Loại BCA 3 piston

Loại BCA 4 piston

EFI- diesel dùng bơm VE có van xả áp

EFI- diesel dùng bơm tách rời vòi phun (UP)

EFI- diesel dùng bơm PE có cơ cấu ga điện tử

EFI- diesel dùng bơm VE có cơ cấu ga điện tử

EFI- diesel dùng bơm–vòi phun kết hợp (UI, HEUI)

Bơm VE một piston hƣớng trục

Bơm VE nhiều piston hƣớng kính

Hình 1-2. Phân loại EFI-diesel

1.3. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử

1.3.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển

bằng cơ cấu điều ga điện từ

Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng, sử dụng bơm cao áp dãy và có đặc

điểm sau:

- Điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun bằng điều khiển hành trình thanh răng nhờ

cơ cấu điều ga điện từ.

- Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng cảm biến tốc độ động cơ.

4

1.3.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng cơ

cấu điều ga điện từ

Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu

điều ga điện từ thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng, sử dụng bơm cao áp phân phối và

có đặc điểm sau:

- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa. - Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thƣờng.

- Điều chỉnh lƣợng phun nhiên liệu bằng cơ cấu điều ga điện từ ( không dùng

bộ điều tốc nhƣ bơm VE thông thƣờng).

- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun.

(2)

(1)

(3)

Hình 1-3. Bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ 1.Cảm biến tốc độ bơm; 2. Bộ tác động điều khiển quả ga; 3. Van điều khiển thời điểm phun với cảm biến vị trí thời điểm

1.3.3. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hướng trục

Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hƣớng trục thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng sử dụng bơm phân phối dùng van xả áp loại gián tiếp và có đặc điểm sau:

- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa. - Vẫn phải có bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam đĩa, vành con lăn,

cam đĩa, piston, van tắt máy, cơ cấu điều khiển phun sớm. - Không có quả ga, piston không có lỗ ngang.

5

- Điều chỉnh lƣợng phun nhiên liệu bằng van xả áp thông khoang xylanh với

- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun. khoang bơm .

Hình 1-4 . EFI –diesel loại thông thường 1.ECU; 2. Các cảm biến; 3. Bình nhiên liệu; 4. Lọc nhiên liệu; 5. Bơm cao áp; 6. Vòi phun

1.3.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả

áp loại nhiều piston hướng kính

Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hƣớng kính thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng sử dụng bơm phân phối

dùng van xả áp loại trực tiếp và có đặc điểm sau:

- Vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp hút vào trong khoang

bơm.

- Áp suất cao hơn với loại piston hƣớng trục (130 Mpa) - Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu và phân phối nhiên liệu khác so với loại hƣớng

trục.

- Điều khiển lƣợng phun bằng một van xả áp loại trực tiếp. - Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh ( 1,1 ms = 1 lần phun mồi +

1 lần phun chính thức)

1.3.5. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với ống phân phối (Common Rail

System)

Hệ thống điều khiển động cơ diesel bằng điện tử trong một thời gian dài chậm

phát triển so với động cơ xăng. Sở dĩ nhƣ vậy là vì bản thân động cơ diesel có độ êm

dịu không cao nên nó ít đƣợc sử dụng trên xe du lịch. Trong thời gian đầu, các hãng

6

chủ yếu sử dụng hệ thống điều khiển bơm cao áp bằng điện trong các hệ thống EDC

(electronic diesel control). Hệ thống EDC vẫn sử dụng bơm cao áp kiểu cũ nhƣng có thêm một số cảm biến và cơ cấu chấp hành, chủ yếu để chống ô nhiễm và điều tốc

bằng điện tử. Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển mới – hệ thống common

rail với việc điều khiển kim phun bằng điện đã đƣợc phát triển và ứng dụng rộng rãi.

Hệ thống này ra đời đã góp phần cải thiện nhiều cho tính năng động cơ và tính kinh tế nhiên liệu mà lâu nay ngƣời sử dụng cũng nhƣ các nhà bảo vệ môi trƣờng

mong đợi.

Hệ thống Common Rail có đặc điểm sau:

- Các chi tiết trong hệ thống cao áp đƣợc chế tạo một cách rất chính xác - Áp suất phun rất cao và độc lập với tốc độ của động cơ (khe hở giữa kim phun

Hình 1-5. Các bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu Common Rail 1. Cảm biến đo gió; 2. ECU; 3. Bơm cao áp; 4. Ống phân phối; 5. Vòi phun; 6. Cảm biến tốc độ trục khuỷu; 7. Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát; 8. Bộ lọc nhiên liệu; 9. Cảm biến bàn đạp ga.

và xylanh phun là: 0,5÷ 2 µm ).

Hệ thống điều khiển của common rail bao gồm: ECU, vòi phun, cảm biến tốc độ trục khuỷu, cảm biến tốc độ trục cam, Cảm biến bàn đạp ga, cảm biến áp suất tăng áp, cảm biến áp suất nhiên liệu trong ống phân

phối, cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát, cảm biến đo gió.

1.3.6. Hệ thống nhiên liệu diesel UI (Unit Injection) và UP (Unit Pump)

Hệ thống nhiên liệu UI và UP là các hệ thống phun dầu diesel đƣợc điều khiển

7

bằng điện tử, nhiên liệu đƣợc phun vào buồng đốt của động cơ với một lƣợng chính

xác. Điều này cải tiến đƣợc quá trình cháy và giảm mức tiêu hao nhiên liệu. Hệ thống này có bơm cao áp riêng đƣợc điều khiển phun nhiên liệu bằng các

van solenoid, đƣợc thiết kế theo từng đơn vị riêng nên đem lại tính linh hoạt cao thích

hợp với các động cơ sẵn có và bảo dƣỡng sửa chữa dễ dàng.

Hiện nay cả hai hệ thống nhiên liệu diesel UI , UP dƣợc lắp đặt trên các ôtô tải, máy phát điện tỏ ra rất ƣu việt về giảm mức tiêu hao nhiên liệu và lƣợng khí thải độc

hại vào môi trƣờng.

Nó có đặc điểm sau:

- Vòi phun với áp suất cao, tạo ra áp suất phun lên tới 207 MPa, ở tốc độ định mức nó phun tới 19 lần/s . Áp suất cao đƣợc tạo ra là do trục cam tác động vào vòi

phun thông qua vấu cam hoặc có thêm cơ cấu đòn gánh.

- Môđun điều khiển điện tử ECM xác định thời điểm và lƣợng nhiên liệu cần

phun.

(7) (6)

(5)

(4)

(3)

(2)

(1)

Hình 1-6. Các bộ phận dẫn động trong hệ thống nhiên liệu UI 1.Cam; 2. Đòn quay con lăn; 3.Rãnh dầu; 4. Thanh đẩy; 5. Chụp giữ thanh đẩy; 6. Đòn gánh; 7. Bộ bơm vời phun điều khiển điện tử

8

1.3.7. Hệ thống nhiên liệu diesel HEUI

Hệ thống nhiên liệu HEUI là một trong những cải tiến lớn của động cơ diesel. Ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm

việc của động cơ, tiết kiệm nhiện liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng nhƣ tiếng ồn của

động cơ.

- HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit) có nghĩa là

tác động thủy lực, điều khiển điện tử.

- HEUI cũng đƣợc điều khiển bằng Môdun ECM. Phun nhiên liệu bằng áp suất

dầu từ 800 đến 3000 Psi đƣợc bơm cao áp đƣa vào vòi phun . Quá trình phun đƣợc

điều khiển bằng van điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ ECM. - Áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ

động cơ, mà đƣợc điều khiển bằng điện tử. Hệ thống HEUI cho phép nâng cao hiệu

suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng nhƣ

tiếng ồn của động cơ.

Hình 1-7. Hệ thống nhiên liệu HEUI 1- Bơm cao áp; 2- Lọc dầu bôi trơn; 3- Van điều khiển áp suất tác động phun; 4- Bơm dầu bôi trơn; 5- Đƣờng dầu cao áp; 6- Vòi phun; 7- Thùng nhiên liệu; 8- Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu; 9- ECM; 10- Thiết bị tách nƣớc; 11- Lọc thô; 12- Lọc tinh

9

CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Phân tích các ƣu điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử.

2. Trình bày cách phân loại hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử.

3. Trình bày đặc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE và VE điện tử

điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ. 4. Trình bày đặc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều

khiển bằng van xả áp loại 1 piston hƣớng trục và nhiều piston hƣớng kính.

5. Trình bày đặc điểm của các hệ thống nhiên liệu diesel điện tử: với ống phân phối,

UI, UP và HEUI.

10

Chương 2

CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL

ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

2.1. Hệ thống EFI-diesel với bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ

2.1.1. Cấu tạo

Về cơ bản các chi tiết của bơm PE (bơm dãy điện tử có cấu tạo và hoạt động

giống nhƣ bơm PE thông thƣờng, chỉ khác là:

- Đối với bơm PE thông thƣờng cơ cấu điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun là

thanh răng và bộ điều tốc.

- Đối với với bơm PE điện tử, để điều chỉnh lƣợng nhiên 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 (dể thay đổi tốc độ động cơ).

2.1.2. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp và cơ cấu ga điện từ

Khi ôtô máy

kéo làm việc, tải

trọng trên động cơ

luôn thay đổi. Nếu

thanh răng của bơm

cao áp giữ nguyên 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 lên.

Điều đó dẫn đến

trƣớc tiên làm thay

Hình 2-1. Bơm cao áp PE có cơ cấu điều ga điện từ

đổi tốc độ của ôtô, sau đó là động cơ buộc phải làm việc ở những chế độ không có lợi. Để giữ cho số vòng quay trục khuỷu động cơ không thay đổi khi chế độ tải trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lƣợng nhiên liệu cấp vào xylanh, còn khi giảm tải thì giảm lƣợng nhiên liệu cấp vào xylanh. Nhƣ vậy, khi có sự thay đổi tải trọng thì cần tự động điều chỉnh lƣợng nhiên

liệu cấp vào xylanh một cách phù hợp. Công việc ấy đƣợc thực hiện tự động nhờ một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu điều ga điện từ.

Cơ cấu điều ga làm nhiệm vụ :

11

- Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải hay không tải (giữ vững một tốc độ hay

trong phạm vi cho phép tuỳ theo loại) có nghĩa là lúc có tải hay không tải đều phải giữ một tốc độ động cơ

trong lúc cần ga đứng yên.

- Đáp ứng đƣợc

mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ.

- Phải giới hạn

đƣợc mức tải để tránh gây

hƣ hỏng máy. - Phải tự động cắt

nhiên liệu để tắt máy khi

số vòng quay vƣợt quá

mức ấn định.

Cơ cấu điều ga của

bơm PE có cấu tạo nhƣ

Hình 2-2. Cơ cấu điều ga của bơm PE

hình 2-2.

1. Trục cam; 2. Cơ cấu điều ga 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. Cuộn dây

Hoạt động của cơ

cấu điều ga điện từ với bơm PE nhƣ sau:

Khi ECU gửi xung

đến cuộn dây, trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trƣờng làm lõi thép di động (dịch chuyển

sang trái hay phải), kéo theo thanh răng dịch chuyển làm thay đổi hành trình có ích

của bơm và làm tốc độ động cơ thay đổi

ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó tính toán để đƣa ra lƣợng

phun phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ .

2.2. Hệ thống EFI-diesel với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ

2.2.1. Cấu tạo

Cấu tạo bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ về cơ bản giống bơm VE hƣớng trục loại thƣờng. Ở đây thay cho hệ đòn dẫn ga và bộ điều tốc ly tâm, ngƣời ta bố trí 1 cơ cấu điều ga điện từ. Bộ điều khiển phun sớm cũng giống nhƣ loại bơm thƣờng nhƣng có thêm van điện từ điều khiển phun sớm. Các bộ phận của bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ biểu thị trên hính

2-3.

2.2.2. Nguyên lý hoạt động

Bơm sơ cấp hút nhiên liệu từ bình và nén trong thân bơm tới áp suất quy định.

Bơm cao áp sử dụng một piston để đƣa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng

12

chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay.

Cơ cấu điều ga điều khiển lƣợng phun và công 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 không tải. Cơ cấu điều khiển phun sớm sử dụng

một van TCV để thực hiện điều khiển phun sớm

Hình 2-3. Bơm cao áp VE có cơ cấu điều khiển bằng ga điện từ

Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu mở đƣờng dầu từ khoang

bơm đến khoang xilanh. Bơm sơ cấp quay hút nhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bô

lắng đọng nƣớc và bộ lọc nhiên liệu, đi vào khoang bơm tạo ra áp suất sơ cấp.

Trong hành trình đi xuống (sang trái) của piston rãnh xẻ ở đầu piston trùng với

cửa hút thì dầu có áp suất từ khoang bơm đƣợc đƣa vào khoang xi lanh. Trong hành trình piston vừa quay vừa đi lên thì phần không có rãnh xẻ ở đầu

piston che lấp cửa hút dầu. Khi đ ó dầu trong khoang xilanh 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

đƣợc đƣa đến vòi phun qua ống cao áp, từ đó nhiên liệu đƣợc vòi phun phun vào

buồng cháy

Trong hành trình tiếp theo quá trình hút, nén và phun nhiên liệu cũng đƣợc thực hiện tƣơng tự nhƣ ở một xilanh khác của động cơ. Việc này đƣợc thực hiện nhờ một lỗ trích giữa piston bơm ( gọi là cửa chia dầu) và đầu chia của bơm.

13

Cơ cấu điều ga điện từ với bơm VE:

Các bộ phận của cơ cấu điều ga điện từ với bơm VE đƣợc biểu thị trên hình 2-4. Khi ECU gửi xung đến cuộn

dây, trong cuộn dây sinh ra từ

trƣờng làm trống lớn xoay dẫn tới

trống nhỏ xoay. Chốt lệch tâm trên trống nhỏ gạt quả ga trên piston làm

thay đổi hành trình hữu ích của bơm.

Lực từ trƣờng do cuộn dây

sinh ra sẽ tác động lên một trống lớn và để cân bằng với lực từ trƣờng

thì lò xo hồi vị đƣợc lắp đối diện ở

phía kia của trống lớn. Trống lớn có

một trục đƣợc lắp lệch tâm và trục

này đƣợc lắp với một trống nhỏ, trên

trống nhỏ lại có một chốt lệch tâm

đƣợc cắm vào lỗ trên quả ga.

Khi ngƣời lái xe muốn thay

đổi công suất và tốc độ của động cơ thì ngƣời lái xe tác động lên bàn đạp

Hình 2-4. Cơ cấu điều ga của bơm VE 1.Trống lớn; 2.Lũ xo hồi vị của trống lớn; 3.Trống nhỏ; 4.Cuộn hút; 5.Quả ga; 6.Piston bơm cao áp

ga và thông qua cảm biến chân ga

gửi tín hiệu về ECU và E CU nhận thêm một số tín hiệu khác nhƣ: Ne, THW, VG…

Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thƣờng trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển

của cơ cấu điều ga tạo nên từ trƣờng có lực từ trƣờng biến thiên tác động vào trống

lớn. Từ trƣờng 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 chố t lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả ga

tiến lên hay lùi lại để điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun.

2.2.3. Một số cơ cấu và đặc điểm khác của bơm.

1. Bơm sơ cấp

Các bộ phận của bơm sơ cấp kiểu cánh gạt và van điều khiển đƣợc biểu thị trên

hình 2-5 Bơm sơ cấp kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một roto. Trục dẫn động quay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong của buồng áp suất. Do trọng tâm của roto lệch so với tâm của buồng nén nên nhiên liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra ngoài.

14

Hình 2-5. Bơm sơ cấp và van điều khiển

2. Đặc điểm của piston bơm và cách chia dầu (phân phối dầu)

Piston có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một rãnh cân bằng áp suất. Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm piston. Nhiên liệu

đƣợc đẩy từ khoang bơm qua rãnh của piston vào khoang bơm

Hình 2-6. Bơm cao áp

2.3. Hệ thống EFI diesel dùng van xả áp

2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống

Lƣợng và thời điểm phun nhiên liệu đƣợc điều khiển bằng điện tử. Cơ cấu điều khiển dùng trong các quá trình bơm, phân phối và phun dựa trên những cơ cấu sử dụng

trong hệ thống diesel kiểu cơ khí. Điều chỉnh lƣợng phun: SPV Điều chỉnh thời điểm phun: TCV

Trong hệ thống này sử dụng một trong 2 kiểu bơm cao áp là: bơm kiểu piston

hƣớng trục và bơm kiểu piston hƣớng tâm

15

Chú ý:

Mạch hồi nhiên liệu từ vòi phun hoặc bơm cao áp không đƣợc minh họa ở hình

2-7, mà mạch hồi nhiên liệu gắn với hệ thống nhiên liệu thực tế.

Hình 2-7. Hệ thống cung cấp nhiên liệu của EFI-diesel thông thường

Hình 2-8. Sơ đồ điều khiển của EFI-diesel thông thường Các cảm biến-ECU-Bộ chấp hành

Nhiên liệu đƣợc bơm cấp liệu hút lên từ bình nhiên liệu, đi qua bộ lọc nhiên liệu rồi đƣợc dẫn vào bơm đó tạo áp suất rồi đƣợc bơm đi bằng piston cao áp ở bên

trong máy bơm cao áp. Quá trình này cũng tƣơng tự nhƣ trong máy bơm động cơ diesel thông thƣờng. Nhiên liệu ở trong buồng bơm đƣợc bơm cấp liệu tạo áp suất đạt mức 1.5 và 2.0 Mpa. Tƣơng ứng với những tín hiệu phát ra từ ECU, SPV sẽ điều khiển

16

lƣợng phun (khoảng thời gian phun) và TCV điều khiển thời điểm phun nhiên liệu

(thời gian bắt đầu phun).

2.3.2. Các bộ phận chính của hệ thống

Hình 2-9. Sơ đồ bố trí các bộ phận của EFI-diesel thông thường

1. Bơm VE điện tử một piston hướng trục

a) Cấu tạo:

Hình 2-10. Bơm VE điện tử một piston hướng trục

17

Loại bơm VE này gồm các bộ phận sau:

- Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành cam lăn, cơ cấu điều khiển

phun sớm.

- Không có quả ga và piston không có lỗ ngang.

- Có thêm van xả áp và van điều khiển phun sớm, cảm biến tốc độ, các điện trở

hiệu chỉnh Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hƣớng trục do không có quả ga nên để

điều khiển lƣợng nhiên liệu phun (tức là muốn thay đổi tốc độ động cơ, công suất

của động cơ) thì bơm sử dụng một van xả áp thông với khoang xylanh.

- Các bộ phận cơ bản của bơm hƣớng trục

Hình 2-11. Vành con lăn và con lăn của bơm VE điện tử một piston hướng trục

Hình 2-12. Đĩa cam và piston của bơm VE điện tử một piston hướng trục

b) Hoạt động:

Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt đƣợc bố trí ở trong bơm VE sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén căng vào trong khoang bơm đến áp suất 2÷7 (kg/cm2) và áp suất này gọi là áp suất sơ cấp. Dầu có áp suất đƣợc đƣa tới chờ sẵn tại cửa hút và khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa hút thì dầu

đƣợc hút vào khoang xylanh.

18

Tiếp đó khi piston quay lên phần không xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp cửa

hút đồng thời lúc này phần lồi của cam đĩa trèo lên con lăn làm cho piston bị đẩy lên để nén dầu trong khoang xylanh. Dầu trong khoang xylanh bị nén gần tới áp suất phun

thì cửa chia dầu trên piston trùng với một đƣờng dẫn ra một vòi phun nào đó. Do

vậy, khi dầu trong khoang xylanh đạt áp suất phun thì qua van triệt hồi, ống cao áp

tới kim phun. Nó sẽ mở kim phun và phun vào trong buồng cháy động cơ. Lƣợng 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 đƣợc mở ra thì dầu trong khoang xylanh s ẽ thông

qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun.

Hình 2-13. Chế độ phun

Áp suất phun đối với từng kiểu máy bơm

Máy bơm kiểu piston hƣớng trục Xấp xỉ tối đa 80 MPa

(Dùng cho 5L-E; 1KZ-TE, v.v…)

Máy bơm kiểu piston hƣớng kính Xấp xỉ tối đa 130 MPa

(Dùng cho động cơ phun trực tiếp nhƣ 1HD-FTE; 15B-FTE v.v…)

2. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính

a) Cấu tạo

Hình 2-14. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính

19

Loại bơm VE nhiều piston hƣớng kính trƣớc hết vẫn phải có một bơm sơ cấp

để tạo ra áp suất sơ cấp hút vào trong khoang bơm. Trục bơm đƣợc nối với Roto chia và ở Roto chia bố trí 4 piston hƣớng kính chịu tác động của các con lăn thông qua đế

con lăn, ở giữa là một lỗ khoan dọc tâm, lỗ khoan này thông với cửa hút dầu và

cửa chia dầu. Phía ngoài Roto chia là một vành cam.

Các bộ phận của bơm VF điện tử nhiều piston hƣớng kính

Hình 2-15. Vành con lăn và 4 con lăn của bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính

b) Hoạt động: Khi động cơ làm việc thì dầu áp suất sơ cấp sẽ đƣợc chờ sẵn ở cửa hút dầu và đến khi một lỗ xẻ rãnh ở trên Roto chia trùng với cửa hút thì dầu sẽ đƣợc hút vào

trong khoang xylanh (khoang giữa 4 piston và lỗ khoan dầu), tiếp sau đó thì lỗ xẻ

rãnh trên Roto chia sẽ che lấp cửa hút dầu đồng thời các con lăn trèo lên phần lồi

của vành cam nên các piston có xu hƣớng chuyển động dập vào với nhau để nén

dầu trong khoang xylanh. Khi áp suất dầu gần đạt tới áp suất phun thì một lỗ xẻ rãnh

khác trên Roto chia lại trùng với cửa chia dầu ra một vòi phun nào đó. Nên khi dầu

trong xylanh đạt áp suất phun thì vòi phun sẽ phun dầu.

Việc phun dầu nhiều hay ít phụ thuộc vào thời lƣợng mở van xả áp.

3. Van điều khiển lượng phun (SPV)

Cả hai loại SPV (Van điều khiển) để điều khiển lƣợng phun. SPV thông thƣờng: dùng trong bơm hƣớng trục SPV điều khiển trực tiếp: dùng trong bơm hƣớng kính áp suất cao

a) SPV thông thường

Cấu tạo

SPV loại thông thƣờng (hình 2-16) bao gồm 2 van: Van chính và van điều

khiển. Ngoài ra còn có thêm một cuộn dây, lò xo chính và lò xo điều khiển. SPV áp dụng cho cả hai loại bơm khác nhau có cấu tạo và hoạt động khác nhau. Loại van xả áp thông thƣờng áp dụng cho bơm một piston hƣớng trục. Cuộn

20

dây của van điều khiển đƣợc cấp dƣơng và điều khiển mát. Nó điều khiển bằng điện

áp nguồn cơ bản của xe. Ở van chính có một tiết lƣu nhỏ để thông áp suất từ khoang xylanh lên khoang trên của van chính tạo ra sự cân bằng lực tác động vào van

chính. Nhƣ vậy van điều khiển chỉ đóng vai trò xả phần áp suất phía trên của van

chính, tạo điều điện cho áp suất ở khoang xylanh đảy van chính lên mở đƣờng xả áp

suất về khoang bơm để xả áp suất và kết thức phun.

Hình 2-16. Sơ đồ cấu tạo của SPV thông thường

Hình 2-17. Sơ đồ hoạt động của SPV thông thường

Hoạt động: Bình thƣờng van điều khiển phun trƣớc của SPV đóng khi cuộn dây có điện. áp suất nhiên liệu và lực của lò xo làm cho van chính đóng lại vì lúc đó áp suất ở bên

trong van cao hơn áp suất bên ngoài van. Khi tín hiệu từ ECU tắt, dòng điện sẽ bị ngắt khỏi cuộn dây, van điều khiển

chuyển động lên trên do lực của lò xo điều khiển để mở ra Khi đó, áp suất dầu bên trong tác dụng lên van chính giảm xuống. Do đó, van

chính đi lên để mở ra.

21

b) SPV hoạt động trực tiếp (hình 2-18)

Cấu tạo SPV loại trực tiếp gồm có: Một cuộn dây,

một van điện từ và một lò

xo.

Trái ngƣợc với

SPV loại thông thƣờng, loại SPV hoạt động trực

tiếp, thích hợp dùng cho

máy bơm có áp suất cao,

Hình 2-18. Sơ đồ cấu tạo của SPV loại trực tiếp

với các đặc điểm là mức độ thích ứng và lƣu lƣợng

phun cao

Hơn nữa, các tín hiệu từ ECU đƣợc khuyếch đại bằng EDU để vận hành van ở

mức điện áp cao xấp xỉ 150 V khi đóng van. Sau đó, van vẫn ở trạng thái đóng khi

điện áp giảm thấp xuống.

Hoạt động:

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

điện áp khoảng 160 ÷190 (V) và ngay sau đó nó duy trì điện áp trên cuộn dây khoảng 60 ÷ 80(V). Khi đó, lõi thép của van sẽ bị từ trƣờng của cuộn dây hút mạnh và làm

cho van đóng chặt cửa hồi dầu. Đảm bảo quá trình phun nhiên liệu xảy ra bình

thƣờng. Khi muốn kết thúc

phun thì tín hiệu từ ECU thông

a)

qua EDU điều khiển cắt điện ở

cuộn dây van xả áp, lò xo sẽ đẩy

lõi thép đi lên, đồng thời áp lực

dầu ở khoang xylanh đẩy phần van để mở đƣờng dầu xả về khoang bơm làm mất áp suất phun.

b)

c) Hoạt động của bơm trục và SPV hướng

(hình 2-19a)

Hình 2-19. Sơ đồ hoạt động của bơm và SPV

- Hành trình hút: SPV đóng lại, piston chuyển động sang trái và nhiên liệu đƣợc hút

22

vào buồng bơm

- Phun: SPV đóng lại, piston chuyển động sang phải, áp suất nhiên liệu tăng và

nhiên liệu đƣợc bơm đi

- Kết thúc phun: SPV mở ra, áp suất nhiên liệu giảm, quá trình phun kết thúc.

Khi các điều kiện để ngắt nhiên liệu đƣợc thực hiện, áp suất không tăng lên do

SPV vẫn đang trong trạng thái mở

d) Hoạt động của bơm hướng kính và SPV (hình 2-19b)

- Hành trình hút: SPV mở ra, các con lăn và piston bung ra, hút nhiên liệu vào

trong buồng bơm.

- áp suất tăng: SPV đóng lại, các con lăn và piston thu lại làm cho áp suất nhiên

liệu tăng

- Phun: SPV đóng lại, rôto quay và nối với cổng bơm và cổng phân phối của

rôto đó bơm nhiên liệu đi

- Kết thúc phun: SPV mở ra, Do lƣợng nhiên liệu giảm nên áp suất cũng giảm

xuống, Quá trình phun kết thúc

Khi các điều kiện đã thoả mãn để cắt nhiên liệu, áp suất không tăng lên do SPV

vẫn đang ở trong trạng thái mở.

4. Điều chỉnh lượng phun

Lƣợng phun đƣợc điều chỉnh bằng việc vận hành SPV, tƣơng ứng với các tín

hiệu từ ECU để thay đổi thời điểm kết thúc phun

Hình 2-20. Sơ đồ điều chỉnh lượng phun

23

5. Van điều khiển thời điểm phun (TCV) và bộ định thời

Hình 2-21. Sơ đồ van điều khiển thời điểm phun

Hình 2-22. Sơ đồ van TCV và bộ định thời

a) Bơm hướng trục

Van TCV đƣợc điều khiển

bằng tỷ lệ hiệu dụng (tỷ lệ theo chu

kỳ làm việc) thời gian tắt/bật của dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi điện bật, dộ dài thời gian mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời

Hình 2-23. Sơ đồ điều chỉnh thời điểm phun

Làm sớm thời điểm phun Khi độ dài thời gian mở van

rút ngắn lại (tỷ lệ của dòng điện đang sử dụng thấp), thì lƣợng nhiên liệu đi tắt giảm xuống. Do đó, piston của bộ định thời chuyển động sang trái làm xoay vành con lăn theo chiều làm sớm thời điểm phun

24

Làm muộn thời điểm phun

Khi độ dài thời gian mở van dài (tỷ lệ của dòng điện đang đƣợc sử

dụng cao), thì lƣợng nhiên liệu đi tắt

tăng lên. Do đó, piston của bộ định

thời chuyển động sang phải do lực của lò xo để làm quay vành lăn theo

hƣớng làm muộn thời điểm phun.

b) Bơm hướng kính

Hình 2-24. Sự vận hành bộ định thời bơm hướng

Van TCV đƣợc điều khiển bằng tỷ lệ hiệu dụng (tỷ lệ theo chu kỳ làm

kính

việc) thời gian tắt/bật của dòng điện chạy qua cuộn dây. Khi điện bật, dộ dài thời gian

mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời.

Làm sớm thời điểm phun

Khi độ dài thời gian mở van rút ngắn lại (tỷ lệ của dòng điện đang đƣợc sử

dụng thấp), thì lƣợng nhiên liệu đi tăt giảm xuống. Do đó, piston của bộ định thời

chuyển động sang trái làm quay vành con lăn theo chiều làm sớm thời điểm phun

Làm muộn thời điểm phun

Khi độ dài thời gian mở van dài (tỷ lệ của dòng điện đang đƣợc sử dụng cao), thì lƣợng nhiên liệu đi tắt tăng lên. Do đó, Piston của bộ định thời chuyển động sang

phải do lực của lò xo làm quay vành con lăn theo chiều làm muộn thời điểm phun

2.4. EFI – diesel ống phân phối Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong

hệ thống Common Rail. Áp suất phun đƣợc tạo ra độc lập với tốc độ động cơ và lƣợng

nhiên liệu phun ra.

Nhiên liệu đƣợc trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suất cao (high-pressure

accumulator) và sẵn sàng để phun. Lƣợng nhiên liệu phun ra đƣợc quyết định bởi

ngƣời lái xe, và thời điểm phun cũng nhƣ áp lực phun đƣợc tính toán bằng ECU và các biểu đồ đã lƣu trong bộ nhớ của nó. Sau đó ECU sẽ điều khiển các kim phun phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu. Chức năng chính của hệ thống Common Rail là điều khiển phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lƣu lƣợng, đúng áp suất, đảm bảo cho động cơ diesel không chỉ hoạt động êm diu mà còn tiết kiệm nhiên liệu.

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

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

tàu thủy).

25

- Áp suất phun đạt đến (1350-2000) bar.

- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ. - Có thể thay đổi thời điểm phun.

- Phun chia làm ba giai đoạn: Phun mồi, phun chính và phun kết thúc.

Hệ thống Common Rail Diesel có các ƣu điểm sau:

- Tính năng động cơ và hiệu suất phun nhiên liệu cao + Nhiên liệu đƣợc điều khiển bằng điện tử

+ Hệ thống phun tạo sự cháy tối ƣu

- Tiếng ồn và ô nhiếm môi trƣờng thấp

+ Thân thiện môi trƣờng và phù hợp với các quy định về ô nhiễm khí xả

trên toàn thế giới

+ Vòi phun đặt thẳng đứng ở trung tâm

+ Có giai đoạn phun mồi góp phần tăng công suất đông cơ

2.4.1. Cấu tạo

Hệ thống Common Rail (hình 2-25) gồm các khối sau:

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

Van điều khiển áp suất nhiên liệu

Van điều khiển định lƣợng nhiên liệu Bơm cao áp

Cảm biến áp suất nhiên liệu

Bầu lọc

và đƣờng dầu hồi.

Vòi phun nhiên liệu

Áp suất thấp Áp suất cao Hồi nhiên liệu

Bơm điện

Hình 25. Các khối của Common Rail Bosch

- Khối cấp dầu cao áp: Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi

phun (ống rail, ống chia chung), các ống cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun.

- Khối cơ-điện tử: các cảm biến và tín hiệu, ECU (ECM) và EDU (nếu có), vòi

phun, các van điều khiển hút (còn gọi là van điều khiển áp suất rail )

26

2.4.2. Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu đƣợc dẫn lên từ bơm cấp liệu đặt trong bơm cao áp đƣợc nén tới áp suất cần thiết. Piston trong bơm tạo ra áp suất phun cần thiết. áp suất này thay đổi theo

tôc độ động cơ và điều kiện tải từ 20 Mpa ở chế độ không tải đến 135 Mpa ở chế độ tải

cao và tốc độ vận hành cao (trong EFI-diesel thông thƣờng thì áp suất này từ 10 đến 80

4

5

6

2

3

Mpa). ECU điều khiển SCV (Van điều khiển hút) để điều chỉnh áp suất nhiên liệu, điều chỉnh lƣợng nhiên liệu đi vào bơm cao áp.

8 8

1

7

Hình 2-26. Cấu tạo hệ thống Comon rail Denso 1.Thùng nhiên liệu; 2. Bầu lọc nhiên liệu; 3. Bơm cao áp; 4. Cảm biến áp suất; 5. Ống phân phối; 6. Bộ giới hạn áp suất; 7. Các tín hiệu từ cảm biến; 8. Các vòi phun

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

Nhiên liệu từ ống phân phối đƣợc dẫn tới các vòi phun, sẵn sàng phun vào xy

Nhiên liệu thừa từ vòi phun, bơm cao áp và ống phân phối theo đƣờng dầu hồi

áp suất nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi. lanh động cơ theo lệnh của ECU qua EDU. trở về thùng nhiên liệu.

2.4.3. Các bộ phận chính của hệ thống

1. Bơm cao áp

Bơm cao áp là bộ phận giao tiếp giữa mạch nhiên liệu thấp áp và mạch cao áp

trong hệ thống nhiên liệu. Nó có chức năng cơ bản là đảm bảo đủ lƣợng nhiên liệu

27

cung cấp tại áp suất cần thiết phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.

Bơm áp cao của hê thống Common rail đƣợc chia ra làm 3 loại chính: loại bơm

2 piston, loại bơm 3 piston và loại bơm 4 piston. a) Bơm cao áp loại 2 piston (hình 2-27)

Cấu tạo:

Hình 2-27. Bơm cao áp loại 2 piston

Hình 2-28. Sơ đồ dòng nhiên liệu trong bơm cao áp EFI-diesel kiểu phun ống

Cấu tạo bơm áp cao loại 2 piston gồm các chi tiết chính: vỏ bơm, trục bơm,

28

cam lệch tâm, piston, van điều khiển hút (SCV).

Hoạt động Piston B dẫn nhiên liệu vào trong khi piston A bơm nhiên liệu ra. Do đó,

piston A và B lần lƣợt hút nhiên liệu từ bơm cấp liệu vào khoang cao áp và bơm

nhiên liệu ra ống phân phối (hình 2-28).

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

ngƣợc lại đối với hƣớng đi xuống.

Piston B bị đẩy xuống để nén nhiên liệu và chuyển nó vào ống phân phối khi

piston A bị kéo xuống để hút nhiên liệu vào. Ngƣợc lại, khi piston A đƣợc đẩy lên để nén nhiên liệu và dẫn nó đến ống phân phối thì piston B đƣợc kéo lên để hút nhiên

liệu lên.

b) Bơm áp cao loại 3 piston

Cấu tạo:

Bơm áp cao loại 3 piston gồm : 1 cam lệch tâm 3 vấu và 3 cụm xilanh piston

đặt cách nhau 120. Cấp dầu vào khoang bơm cao áp đƣợc điều khiển qua van

điều khiển hút (SCV) và truyền dầu từ bơm sơ cấp (hình 2-29).

Hình 2-29. Sơ đồ dòng nhiên liệu trong bơm cao áp EFI-diesel kiểu phun ống 1. Trục lệch tâm; 2. Cam lệch tâm; 3. Piston bơm; 4. Van nạp; 5. Lò xo hồi vị; 6. Bơm cấp liệu; 7. PCV- Van ĐK nạp; 8. Đƣờng dầu hồi; 9. Đƣờng dầu vào; 10.Đƣờng dầu đến ống rail

29

Nguyên lý hoạt động:

Hoạt động của bơm cao áp có ba piston đƣợc mô tả trên hình (2-30). Bơm cấp nhiên liệu vào ống phân phối bằng cách: các piston lần lƣợt hút nhiên liệu vào

qua van PCV và bơm nhiên liệu ra ống phân phối.

ECU điều khiển lƣợng nhiên liệu dẫn vào piston bằng PCV (van nam châm tỉ

lệ), nó có các chức năng giống nhƣ của SCV (van điều khiển hút).

Hình 2-30. Nguyên lý tạo áp suất trong bơm cao áp 3 piston

Khi cam trong quay sẽ làm cam ngoài quay và dẫn động các piston dịch chuyển

tạo nên sự hút và đẩy nhiên liệu qua các van một chiếu.

Trên hình 2-30, nếu piston C ở trạng thái hút nhiên liệu vào bơm qua van PCV

thì piston A và B ở trạng thái nén nhiên liệu lên ống phân phối. Hoạt động hút và nén nhiên liệu của các piston do cam trong và ngoài quyết định.

Bơm cấp liệu

Cửa dầu vào

Cửa dầu ra

Hình 31. Bơm bánh răng Bosch CP3

30

Hình 2-32. Bơm cấp liệu

1. Đƣờng dầu vào từ bình nhiên liệu; 2.Đƣờng dầu ra khoang cao áp; 3. Thân bơm; 4. Bánh răng bơm

c) Bơm áp cao loại 4 piston

Cấu tạo

Bơm áp cao loại 4 piston gồm : 1 cam vòng 4 piston đặt đối đỉnh với nhau từng

đôi một. Cấp dầu vào khoang bơm cao áp đƣợc điều khiển qua van điều khiển hút

(SCV) và truyền dầu từ bơm sơ cấp ( hình 2-33).

Nhiên liệu đƣợc nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một Hoạt động

chiều, và đƣợc nén bởi piston và đƣợc bơm qua van phân phối đến ống phân phối.

Hình 2-33. Cấu tạo bơm áp cao loại 4 piston( Dùng cho động cơ 2KD-FTV-Toyota)

1. SCV; 2. Van một chiều; 3. Pittong; 4. Cam lệch tâm; 5. Van phân phối

31

Điều khiển van hút (SCV)

Có nhiều cách gọi van điều khiển hút tùy thuộc vào từng hãng : Toyota : SCV ( Suction control vale )

Bosch : PCV ( Pressure control vale )

Delphi : IMV ( Inlet Metering Vale )

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

SCV hoạt động dƣới sự điều khiển theo chu kỳ xung của ECU. Bằng cách thay đổi

tỷ lệ ON/OFF của xung sẽ làm cho lƣợng dầu cấp nạp vào khoang bơm áp cao

thay đổi, từ đó dẫn tới thay đổi áp suất rail ( xem hình 2-34)

Hình 2-34. Hoạt động của SCV

Cửa dầu vào

Van điều khiển lƣợng nhiên liệu Bosch CP3

Hình 2-35. Van điều khiển lượng nhiên liệu Bosch CP3

Cửa dầu ra

32

1 2 3

Dung lƣợng nhỏ

4 12 5

7

11

6 8

10

9

Dung lƣợng lớn

Hình 36. Hoạt động của van điều khiển lượng nhiên liệu 1. Bơm cao áp; 2. Van áp suất; 3. Đƣờng nhiên liệu đến ống phân phối; 4. Van nhiên liệu vào; 5. Đƣờng hồi; 6. Van an toàn; 7. Từ thùng nhiên liệu; 8. Bơm cấp liệu; 9. Van điều khiển lƣợng nhiên liệu; 10. Tiết lƣu; 11. Piston điều khiển; 12. Đƣờng dẫn dầu bôi trơn

Van điều khiển nhiên liệu Bosch CP3 lắp đằng sau bơm cao áp để điều khiển

dung lƣợng nhiên liệu vào bơm cao áp. Nó hoạt động theo sự điều khiển của ECM.

Van mở khi không đƣợc ECM kích hoạt dẫn tới dung lƣợng nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp nhỏ. Ngƣợc lại, khi đƣợc ECM kích hoạt, van đóng làm cho dung lƣợng nhiên liệu cấp cho bơm cao áp lớn. Lợi ích của việc điều khiển lƣợng nhiên liệu cấp cho bơm cao áp: - Giảm công vận hành bơm cao áp vì lƣợng cấp liệu vừa đủ theo yêu cầu - Giảm lƣợng nhiên liệu hồi nên giảm đƣợc nhiệt độ nhiên liệu

2. Ống phân phối

Ống phân phối (hình 2-37) chứa nhiên liệu áp suất cao đƣợc tạo ra bởi bơm cao áp, và phân phối nhiên liệu đó qua các ống phun tới các vòi phun của xi lanh. Do nhiên liệu có áp suất rất cao nên cần chú ý đặc biệt để ngăn ngừa sự rò rỉ.

33

Hình 2-37. Cấu tạo ống phân phối

Hình 2-38. Dòng nhiên liệu trong ống phân phối

Trên ống phân phối bố trí cảm biến áp suất nhiên liệu. Cảm biến áp suất nhiên

liệu phát hiện áp suất trong ống phân phối và truyền tín hiệu tới ECU.

Ngoài cảm biến áp suất, trên ống phân phối còn có van an toàn ( bộ hạn chế áp

suất) Trong trƣờng hợp hệ thống bị trục trặc, trong đó áp suất trong ống phân phối

lên cao tới mức không bình thƣờng thì van này mở và xả áp suất, nhiên liệu đƣợc hồi về bình nhiên liệu.

a) Bộ hạn chế áp suất (hình 2-39)

Trong trƣờng hợp hệ thống bị trục trặc, trong đó áp suất trong ống phân phối

lên cao tới mức không bình thƣờng thì van này sẽ mở và xả áp suất, nhiên liệu trở về

Bộ hạn chế áp suất đƣợc vận hành cơ khí thông thƣờng để xả áp suất trong

bình nhiên liệu trƣờng hợp áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thƣờng

34

Hình 2-39. Bộ hạn chế áp suất

b) Van xả áp suất (hình 2-40)

Hình 2-40. Sơ đồ điều khiển van xả áp suất

Khi áp suất nhiên liệu của ống phân phối trở nên cao hơn áp suất phun mong

muốn thì van xả áp suất nhận đƣợc một tín hiện từ ECU động cơ để mở van và hồi

nhiên liệu ngƣợc về bình nhiên liệu để cho áp suất nhiên liệu có thể trở lại áp suất

phun mong muốn.

3. Vòi phun nhiên liệu

Vòi phun của hệ thống nhiên liệu Common rail có nhiệm vụ phun tơi, đúng thời điểm vào xy lanh động cơ diesel một lƣợng nhiên liệu phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ, theo quy luật nhất định, giúp việc tạo thành hòa khí tốt và cháy kiệt, tạo công suất lớn, hiệu suất cao, giảm tiếng ồn, rung động và phát xạ khí thải ô nhiếm.

a) Cấu tạo

Vòi phun của Common rail khác với vòi phun của hệ thống nhiên liệu Diesel

thông thƣờng ở chỗ gồm 2 phần :

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

35

+ Phần dƣới là phần vòi phun cơ khí nhƣng cũng rất khác vớí vòi phun

thông thƣờng: Đó là lò xo rất cứng của vòi phun thông thƣờng đƣợc 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 lƣu :

- Tiết lƣu số 1: Thông với đầu nối ống cao áp từ ống phân phối đến - Tiết lƣu số 2: Thông với khoang của van điện (để nếu van điện mở thì áp

suất ở khoang chốt tỳ sẽ xả về đƣờng dầu hồi).

Áp suất bên trong vòi phun bằng áp suất trong ống phân phối, nhƣ vậy ta thấy

rằng vòi phun đƣợc thiết kế làm việc ở áp suất rất cao do đó các chi tiết lò xo, van bi, kim phun và van điện từ phải đƣợc chế tạo bằng vật liệu chất lƣợng cao và gia công rất

a P M

, t ấ u s

p Á

chính xác.

Tốc độ động cơ, v/p

Hình 2-41. Quan hệ giữa áp suất phun và tốc độ động cơ của các hệ thống nhiên liệu khác nhau

b) 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 ty ô cao áp cấp điện đến các vòi phun chờ sẵn. Ở đƣờng vào của vòi phun thì dầu cao áp chia thành 2 hƣớng: - Hƣớng 1 : Cấp xuống khoang kim phun - Hƣớng 2 : Thông qua van tiết lƣu 1 đƣợc cấp vào khoang chốt tỳ Nếu lúc này ECU chƣa cấp xung điều khiển vào van điện của vòi phun thì lò

xo van điện đẩy van ngoài xuống đóng kín đƣờng 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.

36

Hình 2-42. Cáu tạo vòi phun nhiên liệu 1. Van ngoài; 2.Tiết lƣu 2; 3. Tiết lƣu 1; 4. Đƣờng dầu từ ống phân phối; 5. Chốt tỳ; 6. Van trong; 7. Đƣờng dầu hồi; 8. Khoang chốt tỳ; 9.Lò xo hồi vị; 10.Kim phun

Nếu ECU cấp xung điều khiển vào van điện tạo từ trƣờng hút van ngoài và mở

đƣờng 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

đƣờng dầu hồi. Lúc này dầu ở áp suất rail lại thông qua tiết lƣu 1 để cấp vào khoang

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

Điều khiển lượng phun (hình 2-43)

Hình 2-43. Sơ đồ điều khiển lượng phun

37

Các tín hiện từ ECU đƣợc khuếch đại bởi EDU để vận hành vòi phun. Điện áp

cao đƣợc sử dụng đặc biệt khi van đƣợc mở để mở vòi phun. Lƣợng phun và thời điểm phun đƣợc điều khiển bằng cách điều chỉnh thời điểm

đóng và mở vòi phun tƣơng tự nhƣ trong hệ thống EFI của động cơ xăng.

Quá trình phun có giai đoạn phun trƣớc (phun mồi) và phun chính:

- Phun trƣớc: tiến hành trƣớc điểm chết trên với một lƣợng nhỏ nhằm đạt một số hiệu quả nhƣ: Áp suất cuối quá trình nén tăng một ít và nhiên liệu cháy một phần.

Điều này giúp giảm thời gian trễ cháy, giảm sự tăng đột ngột của áp suất khí cháy và

áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn). Kết quả là giảm tiếng ồn của động cơ,

giảm tiêu hao nhiên liệu và trong nhiều trƣờng hợp giảm đƣợc độ độc hại của khí thải. Quá trình phun trƣớc góp phần gián tiếp vào việc tăng công suất động cơ (hình 2-39b).

- Phun chính: công suất đầu ra của động cơ phụ thuộc vào giai đoạn phun chính

tiếp theo giai đoạn phun trƣớc Điều này có nghĩa là giai đoạn phun chính giúp tăng lực

kéo của động cơ. Với hệ thống Common Rail, áp suất phun vẫn giữ không đổi trong

suốt quá trình phun.

Hình 2-44. Biểu đồ các giai đoạn phun và áp suất cháy

trong xy lanh động cơ

1.Phun trƣớc; 1a. Áp suất cháy có phun trƣớc

2. Phun chính; 2a. Áp suất cháy không có phun trƣớc

c) Điện trở vòi phun (hình 2-45)

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

khác biệt về lƣợng phun của mỗi vòi phun.

38

Hình 2-45. Điện trở vòi phun

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

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

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

sự không khớp về lƣợng phun giữa các vòi phun. Những điện trở điều chỉnh đó đƣợc

cung cấp để tạo cho ECU khả năng nhận biết các vòi phun, và chúng không đƣợc nối

vào mạch vòi phun

Điện trở điều chỉnh nêu trên không đƣợc cung cấp kèm theo vòi phun của động

Có 3 kiểu vòi phun đƣợc trang bị điện trở này dựa trên cơ sở khác nhau về

Chú ý: cơ 1ND-TV. lƣợng phun, và các số hiệu phân biệt (A,B,C) đƣợc gắn trên đỉnh của mỗi vòi phun. Có 25 kiểu vòi phun đƣợc nêu dƣới đây, mỗi kiểu đƣợc cung cấp với một điện

trở điều chỉnh khác nhau Khi thay một vòi phun nào đó thì ECU sẽ tự động thực hiện việc điều chỉnh

nhiên liệu thích hợp, do đó không cần thiết phải thay nó bằng một vòi phun cùng với

điện trở điều chỉnh tƣơng tự

39

Bảng giá trị điện trở điều chỉnh của vòi phun

4. Một số hệ thống Common Rail thông dụng

a) Common Rail (CRS) Bosch

Hình 2-46. Các bộ phận chính của CRS Bosch

- Đây là hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử của động cơ diesel

- Bơm cao áp luôn hoạt động ở mọi trạng thái làm việc của động cơ

- Sự tạo thành và điều khiển áp suất cao độc lập với điều khiển sự phun

40

- Áp suất và thời gian phun nhiên liệu của hệ thống đƣợc thiết kế cho động cơ

phun trực tiếp hoạt động với tốc độ cao

ECM

Vòi phun

Xy lanh

Hình 2-47. Điều khiển vời phun CRS Bosch

Hình 2-48. Mạch thấp áp CRS Bosch 1.Thùng nhiên liệu; 2. Lọc sơ bộ; 3. Bơm sơ cấp; 4. Bầu lọc; 5. Đƣờng dẫn nhiên liệu thấp áp; 6. Bơm cao áp; 7. Đƣờng nhiên liệu cao áp; 8. Ống phân phối; 9. Vòi phun; 10. Đƣờng nhiên liệu hồi; 11. ECU

41

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

Hình 2-49. Mạch cao áp CRS Bosch 1.Cảm biến trục khuỷu; 2. Cảm biến trục cam; 3. Cảm biến bàn đạp ga; 4. Cảm biến áp suất khí nạp; 5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 6. Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát; 7. Cảm biến khối lƣợng khí nạp

Trong mạch thấp áp, nhiên liệu đƣợc hút ra khỏi thùng nhiên liệu, qua bầu lọc,

vào khoang bên trong của bơm cao áp bằng một bơm cấp liệu sơ cấp.

Tại bơm cao áp, nhiên liệu đƣợc tạo áp suất cao rồi đƣợc cấp lên và lƣu trữ trong ống phân phối với áp suất khoảng 1350 bar. Áp suất này đƣợc duy trì với một

khoảng giá trị nhất định bởi van điều khiển áp suất.

Van điều khiển áp suất đƣợc kích hoạt bởi ECM. Khi nó mở, nhiên liệu đƣợc

hồi về thùng chứa qua đƣờng dầu hồi và áp suất ống phân phối giảm xuống giá trị quy

định. ECM có thể điều khiển van điều khiển áp suất một cách chính xác nhờ tín hiệu

của cảm biến áp suất ống phân phối. Cảm biến này đo giá trị áp suất ống phân phối.

Vòi phun nhiên liệu nối với ống phân phối. Khi vòi phun đƣợc kích hoạt mở

bởi ECM, nhiên liệu cao áp từ ống phân phối qua vòi phun và phun vào xy lanh động

cơ. Mỗi xi lanh có 1 vòi phun.

Các thông số của sự phun nhƣ thời điểm phun, lƣợng phun, áp suất phun đƣợc điều khiển bởi mô đun điều khiển điện tử (ECM) cho phép sự phun tối ƣu. Áp suất phun độc lập với tốc độ quay của động cơ và đạt áp suất cao ngay cả khi tốc độ quay của động cơ thấp nên nhiên liệu vẫn đƣợc tán nhỏ và phun một lƣợng chính xác vào xy lanh động cơ.

b) Commonrail Denso

1995: Giới thiệu hệ thống CRS cải tiến đầu tiên trên thế giới cho xe Tải. 1996: Bắt đầu bổ sung hệ thống CRS cho xe chở hành khách. 1999: Xuất hiện lần đầu hệ thống CRS trên thị trƣờng Châu Âu. 2002: cung cấp CRS 1800 bar

42

2008: đƣa ra thị trƣờng loại có âp suất phun 2000 bar

2012: trang bị hệ thống điều khiển động cơ gọi là intelligent-Accuracy Refinement Technology (i-ART), trong đó, các vòi phun đƣợc gắn liền với cảm biến

âp suất để đo áp suất phun nhiên liệu tại thời điểm hiện tại và điều khiển lƣợng phun,

thời điểm phun của mỗi vòi phun.

Hệ thống Commonrail Denso có tiếng ồn thấp, khí thải sạch và tốc độ cao.

Các

cảm

Dầu đến vòi phun

biến

Bình dầu

Hình 2-50. Sơ đồ hệ thống Commonrail Denso

2.5. Hệ thống EFI-diesel UI

Bơm vòi phun

CB áp suất khí nạp

ECU

CB trục cam

CB nhiệt độ nƣớc làm mát

CB bàn đạp ga

CB tốc độ động cơ

Hình 2-51. Sơ đồ hệ thống EFI-Diesel UI

43

Hệ thống UI là hệ thống các bơm cao áp riêng đƣợc điều khiển phun nhiên liệu

bằng các van solenoid, đƣợc thiết kế theo từng đơn vị riêng nên đem lại tính linh hoạt cao thích hợp với các động cơ sẵn có và bảo dƣỡng sửa chữa dễ dàng.

Cũng giống nhƣ các hệ thống phun nhiên liệu khác, hệ thống UI thực hiện đƣợc

các chức năng sau:

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ Diesel. - Tạo ra áp suất cao cần thiết cho việc phun nhiên liệu.

- Phun một lƣợng nhiên liệu chính xác vào thời điểm chính xác.

Trái với các hệ thống phun nhiên liệu khác, hệ thống UI đƣợc thiết kế theo từng

đơn vị riêng và sử dụng bơm vòi phun kết hợp. Mỗi xilanh động cơ đƣợc cung cấp nhiên liệu bởi một bơm vòi phun.

Sau đây, lấy động cơ 1.9 lít với bơm vòi phun kết hợp của hãng Volkswagen để

nghiên cứu.

2.5.1. Cấu tạo

Hệ thống nhiên liệu EFI-diesel dùng bơm vòi phun kết hợp (UI) gồm các bộ

phận chính sau: 1.Thùng nhiên liệu; 2. Bầu lọc; 3. Van 1 chiều; 4. Van áp suất; 5. Bơm

cấp liệu; 6. Bộ lọc bóng hơi nhiên liệu; 7. Giclơ (cho hơi nhiên liệu trở về); 8. Nắp

máy; 9. Van giới hạn áp suất nhiên liệu hồi (14,5 psi); 10. Giclơ cho hơi nhiên liệu về

thùng (khi thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng); 11. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 12. Bộ lảm mát nhiên liệu.

2.5.2. Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ hoạt động, Bơm cấp liệu 5 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1, qua bầu

lọc 3, van 1 chiều 3 vào bơm rồi đẩy qua bộ lọc bóng nhiên liệu 6 vào các vòi phun.

Tại đây, nhờ các cam tác dụng vào bơm vòi phun tạo nhiên liệu có áp suất cao phun

vào xi lanh động cơ theo sự điều khiển của ECM. ECM sẽ kích hoạt bộ van điện từ ở

bơm vòi phun để điều khiển thời điểm phun, lƣợng phun và kết thúc phun phù hợp với

các chế độ tải trọng của động cơ. Nhiên liệu thừa dẽ theo đƣờng hồi, qua van giới hạn

Giclơ 7 cho phép phần hơi nhiên liệu trở về, đảm bảo chỉ có nhiên liệu lỏng cấp

áp suất nhiên liệu 9, bộ pàm mát nhiên liệu 12 trở về thùng chứa (hình 2-52). Khi áp suất nhiên liệu quá mức cho phép, van 4 mở cho một phần nhiên liệu trở về trƣớc bơm làm giảm áp suất nhiên liệu cấp cho các bơm vòi phun và khống chế áp suất lớn nhất cho phép cấp cho các bơm vòi phun. tới các bơm vòi phun.

Van 1 chiều 3 có tác dụng ngăn nhiên liệu trở về thùng chứa tạo điều kiện thuận

lợi cho khởi động lại

Van 10 cho hơi nhiên liệu về thùng trong trƣờng hợp thùng hết nhiên liệu và

van 9 đóng.

44

Hình 2-52. Sơ đồ hệ thống EFI-diesel UI 1.Thùng nhiên liệu; 2. Bầu lọc; 3. Van 1 chiều; 4. Van áp suất; 5. Bơm cấp liệu; 6. Bộ lọc bóng hơi nhiên liệu; 7. Giclơ (cho hơi nhiên liệu trở về); 8. Nắp máy; 9. Van giới hạn áp suất nhiên liệu hồi (14,5 psi); 10. Giclơ cho hơi nhiên liệu về thùng (khi thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng); 11. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 12. Bộ lảm mát nhiên liệu.

2.5.3. Các bộ phận chính của hệ thống EFI-diesel UI

1. Bơm cấp liệu

Hình 2-53. Vị trí lắp đặt bơm cấp liệu và bom vòi phun

45

Cánh ngăn cách

Hình 2-54. Sơ đồ cấu tạo bơm cấp liệu kiểu rôto

Bơm cấp liệu đƣợc đặt trục tiếp dƣới bơm chân không ở nắp máy. Nó hút nhiên

liệu từ thùng và cấp cho bơm vòi phun. Trên bơm nhiên liệu có lắp bộ đo áp suất để

kiểm tra áp suất trên đƣờng cấp nhiên liệu. Vị trí của bơm cấp nhiên liệu và bơm vòi phun nhƣ hình 2-54.

Hình 2-55. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm cấp liệu

46

Hình 2-55 trình bày sơ đồ cấu tạo bơm cấp liệu kiểu rôto. Cánh ngăn cách luôn

tì lên rôto bơm nhờ sức ép của lò xo. Thiết kế nhƣ vậy cho phép bơm cấp liệu cung cấp nhiên liệu ngay cả khi tốc độ động cơ thấp. Hệ thống các ống dẫn nhiên liệu trong

bơm đƣợc thiết kế để trong rôto luôn có nhiên liệu ngay cả khi thùng nhiên liệu đã cạn.

Bơm cấp liệu hoạt động hút nhiên liệu khi thể tích buồng bơm tăng và đẩy

nhiên liệu đi khi thể tích buồng bơm giảm. Nhiên liệu đƣợc hút vào 2 buồng và bơm ra khỏi 2 buồng. Nhiên liệu đƣợc hút vào ở buồng 1 và 3 và bị đẩy ra ở buồng 2 và 4. Sự

quay của rô tô tạo ra sự tăng thể tích buồng 1, đồng thời giảm thể tích buồng 4. Nhiên

liệu bị đẩy ra khỏi buồng 4 đi vào đƣờng cấp liệu ở nắp máy. Khi rôto quay làm tăng

thể tích buồng 3 và giảm thể tích buồng 2, nhiên liệu bị hút vào buồng 1 và bị đẩy ra khỏi buồng 2.

2. Ống phân phối

Một ống phân phối đƣợc tích hợp trong đƣờng cấp nhiên liệu trên nắp máy. Nó

cung cấp nhiên liệu đều đặn lên bơm vòi phun tại nhiệt độ đồng đều.

Trên đƣờng cấp nhiên liệu, nhiên liệu chảy dọc theo đƣờng tâm ống phân phối

về phía đầu xa nhất là xilanh số 1. Nhiên liệu cũng chảy qua các lỗ xuyên qua thành

ống phân phối đi vào khe hở hình vòng giữa ống phân phối và thành nắp máy, hỗn hợp

với nhiên liệu dƣ từ bơm vòi phun trở về. Kết quả là nhiên liệu cấp đến tất cả các xi

lanh có nhiệt độ đồng đều. Tất cả các bơm vòi phun đều cấp một lƣợng nhiên liệu nhƣ nhau đến các xi lanh nên động cơ chạy rất êm.

Hình 2-56. Sơ đồ cấu tạo ống phân phối

3. Hệ thống làm mát nhiên liệu

Nhiên liệu trở về từ bơm vòi phun có nhiệt độ cao, cần phải làm mát trƣớc khi

đƣa nó trở về thùng nhiên liệu. Sơ đồ hệ thống làm mát nhƣ hình hình 2-57. Nhiên liệu có nhiêt độ cao trở về bơm cấp liệu sẽ chảy qua dàn ống làm mát.

Tại đây, nhiệt của nhiên liệu nóng truyền qua dàn ống làm mát vào chất lỏng làm mát

của hệ thống làm mát và trở nên mát hơn.

47

Dàn ống làm mát

Cảm biến nhiệt độ

Thùng nhiên liệu

Bơm nhiên liệu

Thùng giãn nở

Két làm mát phụ

Mạch làm mát động cơ

Bơm làm mát nhiên liệu

Hình 2-57. Sơ đồ hệ thống làm mát nhiên liệu

Hệ thống làm mát nhiên liệu gồm bơm điện, két nƣớc làm mát, thùng giãn nở

và đƣợc nối với hệ thống làm mát động cơ. Chất lỏng làm mát của hệ thống làm mát nhiên liệu trong quá trình luân chuyển sẽ nóng lên khi nhận nhiệt của nhiên liệu nhƣng

sẽ đƣợc làm mát két làm mát của hệ thống.

4. Bộ phun nhiên liệu (bơm cao áp và vòi phun)

Hình 2-58. Sơ đồ cấu tạo chung và hoạt động của bộ phun nhiên liệu UI 1. Cam; 2. Piston bơm; 3. Lò xo; 4. Buồng áp suất cao; 5. Van điện tù 6. Buồng van điện từ; 7. Đƣờng cấp nhiên liệu; 8. Đƣờng nhiên liệu hồi; 9. Cuộn dây; 10. Đế van điện từ; 11. Thân kim phun

48

a) Cấu tạo chung

Hình 2-59. Hình dạng bên ngoài của

bộ bơm phun nhiên liệu (UI)

Hình 2- 60. Vị trí bơm vòi phun trên nắp máy

Bộ phun nhiên liệu gồm các bộ phận chính sau: - Phần bơm tạo áp suất nhiên liệu: dùng để hút và nén nhiên liệu. ở hành trình

hút, lò xo 3 giãn ra đẩy piston 2 đi lên, nhiên liệu theo đƣờng 7 đi vào buồng 4. Khi

vấu cam đi xuống sẽ nén piston 2 đi xuống làm giảm thể tích bên dƣới piston để nén nhiên liệu

49

- Phần vòi phun: dùng để phun nhiên liệu khi áp suất nâng kim phun thắng lực

lò xo đóng kim phun, các bộ phận đƣợc mô tả trên hình 2-59. - Bộ van điện từ: dùng để đóng mở van điện từ 5 với đế van 10, do đó làm thay

đổi áp suất nhiên liệu để điều khiển thời điểm và lƣợng phun nhiên liệu.

b) Nguyên lý hoạt động

Hình 2-61. Thiết kế bơm vòi phun

Dẫn động cơ khí Cam dẫn động bơm vòi phun thông qua cò mổ kiểu con lăn. Độ dốc 2 bên sống cam dẫn động khác nhau: một bên rất dốc còn bên kia ít dốc hơn. Theo chiều quay của cam, khi con lăn của cò mổ tiếp xúc với bên rất dốc của cam, piston đi xuống với tốc

độ cao và tạo áp xuất cao cho nhiên liệu. Khi con lăn cò mổ tiếp xúc với bên sƣờn cam ít dốc hơn, piston đi lên từ từ nên nhiên liệu đƣợc hút vào buồng cao áp không có bọt.

Sự hình thành hỗn hợp và yêu cầu của sự cháy

Sự tạo thành hỗn hợp tốt là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả cháy. Vì

vậy, nhiên liệu phải đƣợc phun với một lƣợng chính xác, đúng thời điểm với áp suất 50

cao. Một sai lệch nhỏ có thể dẫn tới sự phát sinh ô nhiễm môi trƣờng, tiêu hao nhiên

liệu và cháy ồn. Giai đoạn cháy trễ ngắn rất quan trọng đối với quá trình cháy của động cơ diesel.

Hình 2-62. Dẫn động cơ khí bơm vòi phun

Cháy trễ là giai đoạn tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu đến khi áp suất tăng cao trong buồng cháy. Nếu phun nhiều nhiên liệu trong thời kì này, áp suất có thể tăng

đột ngột và tạo nên tiếng ồn.

Yêu cầu quá trình phun của bơm vòi phun

n u h p

t ấ u s

p Á

Yêu cầu của động cơ Bơm/Vòi phun

Thời gian

Hình 2-63. Quan hệ áp suất phun và thời gian của bơm vòi phun

- Phun trƣớc Để làm dịu quá trình cháy, một lƣợng nhỏ nhiên liệu đƣợc phun với áp suất thấp trƣớc khi bắt đầu giai đoạn phun chính- Đây là pha phun trƣớc. Sự cháy của một

lƣợng nhỏ nhiên liệu gây nên sự tăng nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy. Điều này đảm bảo cho lƣợng nhiên liệu phun chính cháy nhanh và giảm giai đoạn cháy trễ. Sự

phun trƣớc và khoảng thời gian giữa pha phun trƣớc với phun chính tạo ra sự tăng từ

từ của áp suất trong buồng cháy thay vì sự tăng đột ngột của nó, dẫn tới độ ồn của sự

51

cháy thấp và phát sinh NOx ở mức thấp. - Phun chính Yêu cầu cơ bản của giai đoạn phun chính là hình thành một hỗn hợp cháy tốt để

cháy kiệt nếu có thể. Sự phun với áp suất cao với hạt nhiên liệu nhỏ tạo điều kiện để

nhiên liệu hỗn hợp với không khí tốt, dẫn tới cháy hoàn toàn, giảm sự ô nhiễm của khí

xả và tăng hiệu suất của động cơ. - Kết thúc phun

Khi kết thúc quá trình phun, điều quan trọng là áp suất phun phải giảm nhanh

và kim phun đóng nhanh, ngăn chặn phun ở áp suất thấp với sự nhỏ giọt nhiên liệu vào

buồng cháy vì nhiên liệu không cháy hoàn toàn ở trạng thái này, gây phát sinh ô nhiễm môi trƣờng.

Chu kỳ phun của bơm vòi phun

(2)

(3) (1)

(4)

(5)

(6)

(7) (10)

(8)

(9)

Hình 2-64. Hút nhiên liệu vào buồng áp suất cao 1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Piston bơm; 4. Lò xo piston; 5. Kim van điện từ; 6. Vna điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu; 9. Kim phun; 10. Buồng áp suất cao

52

- Hút nhiên liệu vào buồng áp suất cao

Trong giai đoạn hút, piston di chuyển đi lên nhờ lực lò xo làm tăng thể tích của buồng áp suất cao. Lúc này, van điện từ của bơm vòi phun không hoạt động. Kim van

điện từ ở vị trí tận cùng bên phải (Hình 2-64), nối thông buồng áp suất cao với đƣờng

cấp nhiên liệu. Do chênh lệch áp suất, nhiên liệu từ đƣờng cấp liệu đƣợc hút vào

buồng áp suất cao.

(2)

(3)

(1) (4)

(5) (12)

(6)

(7)

(8)

(11) (9)

(10)

Hình 2-65. Pha phun trước 1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 9. Lò xo ; 10. Kim phun; 11. Piston phản lực; 12. Buồng cao áp Pha phun trước Cam phun đẩy piston của bơm vòi phun đi xuống thông qua cò mổ kiểu con lăn, làm một ít nhiên liệu ở buồng áp suất cao chảy ngƣợc về đƣờng cấp liệu. Lúc này,

ECM sẽ bắt đầu chu kỳ hoạt động, kích hoạt bộ điện từ làm kim van dịch chuyển ép

vào đế van để đóng đƣờng thông giữa đƣờng cấp liệu và buồng áp suất cao. Kết quả là

áp suất trong buồng cao áp tăng. Khi áp suất nâng kim phun (khoảng 18.000 Kpa) lớn

hơn lực lò xo sẽ làm kim phun nâng lên khỏi đế của nó và bắt đầu chu kỳ phun trƣớc.

53

- Giới hạn hành trình kim phun bằng nêm thủy lực

1 1

2 2

3 3

5 4 6

7

Hình 2-66. Quá trình tạo thành nêm thủy lực 1. Buồng lò xo vòi phun; 2. Lò xo; 3. Thân vòi phun; 4. Hành trình không bị chặn; 5. Khe rò; 6. Đệm thủy lực; 7. Piston giảm chấn.

(2)

(3)

(1) (4)

(5) (11

)

(6)

(7)

(10)

(8)

(9)

Hình 2-67. Pha phun chính 1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Van điện từ bơm vòi phun; 6. Đƣờng nhiên liệu hồi; 7. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 8. Lò xo ; 9. Kim phun; 10. Piston phản lực; 11. Buồng cao áp

54

Trong pha phun trƣớc, hành trình của kim phun bị khống chế bởi một nêm thủy

lực. Vì vậy có thể định lƣợng chính xác lƣợng phun trƣớc. Khoảng 1/3 hành trình toàn bộ, kim phun mở mà không bị khống chế, một

lƣợng phun trƣớc đƣợc phun vào buồng cháy. Ngay khi piston giảm chấn đi vào xi

lanh của nó trong buồng vòi phun, nhiên liệu phía trên kim phun chỉ có thể đi vào

buồng lò xo thông qua khe hở rò (giữa piston giảm chấn và xi lanh của nó), tạo nên một nêm thủy lực giới hạn hành trình của kim phun trong pha phun trƣớc.

- Kết thúc pha phun trƣớc

Pha phun trƣớc kết thúc ngay sau khi kim phun mở. Do piston bơm đi vẫn đang

đi xuống làm tăng áp suất trong buồng cao áp và đẩy piston phản lực xuống làm tăng thể tích ở buồng áp suất cao. Kết quả làm giảm áp suất và làm đóng kim phun, kết thúc

pha phun trƣớc.

(2) (2)

(3) (3) (1) (1) (4) (4) (5) (5)

(6) (6)

(7) (7) (12)

(8) (8)

(11)

(9) (9)

(10) (10 )

Hình 2-68. Kết thúc pha phun chính 1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 9. Lò xo ; 10. Kim phun; 11. Piston phản lực; 12. Kim van

55

Pha phun chính

Áp suất buồng cao áp lại tăng ngay sau khi kim phun đóng do van bộ điện từ vẫn đóng và piston bơm vẫn đi xuống. Khi áp suất nhiên liệu tăng (khoảng 30.000

kPa) lớn hơn lực đóng kim phun ứng với giai đoạn phun trƣớc thì kim phun lại năng

lên khỏi đế và một lƣợng phun chính đƣợc phun vào xi lanh động cơ.

Kết thúc pha phun chính

Khi ECM thôi kích hoạt bộ điện tử của bơm vòi phun, kim van bộ điện từ trở về

vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị , nối thông buồng áp suất cao với đƣờng cấp liệu. Nhiên

liệu trong buồng áp suất cao có thể hồi về đƣờng cấp liệu làm áp suất nhiên liệu giảm

xuống. Kim phun đóng lại kết thúc pha phun chính.

Sự trở về của nhiên liệu bơm vòi phun

(2) (1)

(5)

(3)

(4)

Hình 2-69. Sơ đồ đường về của nhiên liệu 1.Nhiên liệu rò 2. Piston bơm; 3. Đƣờng nhiên liệu hồi; 4. Đƣờng cấp nhiên liệu; 5. Ziclơ.

Đƣờng nhiên liệu hồi trong bơm vòi phun có tác dụng sau:

- Làm mát bơm vòi phun bằng dòng nhiên liệu từ đƣờng cấp liệu chảy qua bơm

vòi phun rồi trở về theo đƣờng nhiên liệu về. - Xả nhiên liệu rò rỉ qua khe hở piston bơm về thùng chứa

56

- Tách phần bóng hơi nhiên liệu ở đƣờng cấp liệu cho bơm vòi phun bằng bộ

tách bóng hơi nhiên liệu trên đƣờng nhiên liệu về.

2.6. Hệ thống EFI-diesel UP

Hình 2-70. Tổng quan về EFI-diesel UP

Với hệ thống UP, nhiên liệu có áp suất cao đƣợc cung cấp bởi một bơm cao áp

đơn (mỗi xylanh 1 bơm cao áp đơn). Nhiên liệu trong bơm cao áp đƣợc nén bởi piston

bơm cao áp, piston đƣợc dẫn động bằng trục cam động cơ . Nhiên liệu đƣợc nén có áp

suất cao cung cấp đến vòi phun thông qua các đƣờng ống cao áp.

2.6.1. Sơ đồ hệ thống

Hình 2-71. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UP

1. Cảm biến áp suất đƣờng ống nạp; 2. Vòi phun; 3. Bơm cao áp đơn 4. Bộ điều khiển điện tử (ECU); 5. Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 6. Cảm biến trục cam; 7. Cảm biến tốc độ động cơ; 8. Cảm biến nhiệt độ động cơ

Hệ thống nhiên liệu UP đƣợc điều khiển bởi ECU. Nó nhận tín hiệu từ các cảm

biến vị trí bàn đạp ga, tốc độ động cơ, nhiệt độ động cơ...sử lý và điều khiển sự hoạt

57

động của bơm cao áp đơn nhƣ hình 2-71.

Các bộ phận chính của hệ thống nhƣ hỉnh 2-72.

(4) (3)

(5)

(2)

(6) (1)

(7) (8)

Hình 2- 72. Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu UP 1. Trục cam; 2. Bơm đơn; 3. Đƣờng nhiên liệu hồi; 4. Đƣờng nhiên liệu cao áp; 5. Vòi phun; 6. Cung cấp nhiên liệu áp suất thấp; 7. Ống dẫn nhiên liệu; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu

2.6.2. Cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp

1. Cấu tạo

Bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UP có các bộ phận chính sau:

1. Cam; 2. Con

lăn; 3. Xi lanh cao áp; 4. Buồng hút; 5. Thân van; 6. Đầu bơm phun; 7. Bộ điện từ bơm phun; 8

Buồng áp suất cao; 9. Piston bơm; 10. Lò

xo hồi vị; 11. ống cao

áp; 12. Vòi phun

Ngoài ra, ở

Hình 2-73. Hình dạng bên ngoài của bơm cao áp UP

thân bơm còn có cửa

58

nhiên liệu vào và ra.

Hình 2-74. Các bộ phận cơ bản của bơm cao áp và vòi phun UP

3. Xi lanh cao áp; 4. Buồng hút; 5. Thân van; 6. Đầu 1. Cam; 2. Con lăn; bơm phun; 7. Bộ điện từ bơm phun; 8 Buồng áp suất cao; 9. Piston bơm; 10. Lò xo hồi vị; 11. ống cao áp; 12. Vòi phun

2. Hoạt động

Bơm cao áp đơn của hệ thống UP thƣờng đƣợc lắp ở thân động cơ. Mấu cam

cung cấp nhiên liệu ở trục cam động cơ dẫn động con đội thông qua con lăn. Lò xo hồi

vị luôn tì con lăn sát vào mấu cam và con đội tác động lên piston làm piston dịch

chuyển lên xuống trong thân BCA. Nhiên liệu thấp áp chảy qua cửa hút ở thân động cơ và đi vào buồng nén .

Lò xo van Solenoid luôn tì kim van Solenoid trên cữ chặn. Khi van Solenoid

đƣợc cung cấp năng lƣợng, đĩa thép bị hút nên kéo kim van đóng kín đƣờng dầu thấp áp không cho thông với buồng nén. Khi đó nhiên liệu đƣợc cung cấp đến vòi phun qua đầu nối cao áp và đƣờng ống cao áp. Mấu cam của trục cam động cơ đội piston bơm đi lên thông qua con đội con

lăn. Quá trình phun nhiên liệu bắt đầu khi ECU cung cấp tín hiệu điện điều khiển đến van Solenoid, đĩa thép van Solenoid bị hút làm cho kim van đóng kín ngăn không cho

buồng nén thông với đƣờng dầu thấp áp. Nhiên liệu trong buồng nén bị nén và áp suất

nhiên liệu trong đƣờng ống cao áp và vòi phun tăng lên. Vòi phun bắt đầu phun nhiên

liệu vào buồng đốt khi áp suất nhiên liệu khoảng 300 bar. Trong quá trình phun nhiên

59

liệu , áp suất nhiên liệu tăng lên khoảng 1800 bar .

Ngay khi ECU ngƣng cung cấp tín hiệu điều khiển, van Solenoid mở ra và lò xo đẩy kim van tì sát trên cữ chặn làm mở thông đƣờng dầu thấp áp và buồng nén. áp suất

dầu trong buồng nén và vòi phun giảm xuống một cách đột ngột, kim phun đóng lại và

quá trình phun nhiên liệu kết thúc.

Piston bơm tiếp tục đi xuống, nhiên liệu đựợc hút vào buồng nén và quá trình

phun mới lại bắt đầu.

2.7. Hệ thống nhiên liệu HEUI

2.7.1. Khái quát về hệ thống nhiên

liệu HEUI Hệ thống nhiên liệu HEUI

(Hydraulically Actuated Electronically

Controlled Unit Injector-Tác động thủy

lực, điều khiển điện tử) là một trong những

cải tiến lớn của động cơ Diesel. Nó cũng là

một bộ phận trong công nghệ ACERT

(Công nghệ ACERT là một cải tiến mới

dựa trên nguyên tắc xây dựng động cơ

Hình 2-75. Bơm vòi phun HEUI

thành các cụm chi tiết làm việc phối hợp với nhau để điều khiển các quá trình làm

việc của động cơ. Động cơ ứng dụng công nghệ ACERT nâng cao tuổi thọ, hiệu quả

Nhiên liệu cao áp tới vòi phun

Điều khiển điện tử - Thời điểm phun - Lƣợng phun

Piston cao áp

Cƣờng hóa áp suất dầu thủy lực - Áp suất phun - Tốc độ phun

Điều khiển bằng cam - Tốc độ phun phụ thuộc tốc độ quay cam - Thời điểm phun: khi piston di chuyển

Cam

sử dụng nhiên liệu và hiệu suất động cơ.

Hệ thống HEUI

Hệ thống NL truyền thống

Hình 2-65. Sự khác nhau giữa hệ thống HEUI và hệ thống nhiên liệu thông thường

60

Công nghệ này là sự kết hợp của những tiến bộ về phun nhiên liệu, điều khiển

điện tử và những cải tiến của hệ thống phối khí.) của hãng Carterpillar. Sự ra của đời của HEUI đã thiết lập những tiêu chuẩn mới đối với động cơ về tiêu hao nhiên liệu, độ

bền cũng nhƣ các tiêu chuẩn về khí thải.

Công nghệ nhiên liệu HEUI đang thay đổi cách nghĩ của nhà kỹ thuật lẫn ngƣời

vận hành về hiệu suất động cơ Diesel. Vƣợt trội hơn hẳn công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trƣớc đây, HEUI cho phép điều chỉnh chính xác nhiên liệu phun vào

buồng cháy cả về thời gian, áp suất và lƣợng nhiên liệu phun, mang lại hiệu suất cao

cho động cơ.

HEUI có các ƣu điểm sau: - Áp suất phun nhiên liệu độc lập với tôc độ động cơ

Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trƣớc đây phụ thuộc vào tốc độ động

cơ, khi tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hƣởng đến độ bền

của động cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu. áp suất phun đối với hệ thống nhiên

liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ mà đƣợc điều khiển bằng điện. Vì vậy,

động cơ trang bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và khí xả sạch hơn.

Hình 2-78. Áp suất phun nhiên liệu cao sẽ tán nhiên liệu thành hạt nhỏ, cho phép cháy hoàn toàn và giảm phát xạ ô nhiễm

- Áp suất phun nhiên liệu rất cao: 22.000÷33.000 Psi

+ Tán nhiễn nhiên liệu

+ Cải thiện sự tạo thành và phân phối hòa khí trong buồng cháy

+ Giảm giai đoạn cháy trễ và thời gian cháy

+ Tạo điều kiện tốt hơn cho hệ thống tái tuần hoàn khí xả

- Có giai đọan phun trƣớc góp phần cải thiện quá trình cháy, giảm tiến ồn, giảm

61

ô nhiếm và tăng công suất động cơ.

Hình 2-79. Hai giai đoạn phun nhiên liệu của HEUI

2.7.2. Cấu tạo hệ thống nhiên liệu HEUI

Hình 2-80. Hệ thống nhiên liệu HEUI

62

Bộ bơm thủy lực 8 là bơm piston hƣớng trục thay đổi lƣu lƣợng. Nhiên liệu

diesel từ thùng chứa đƣợc hút qua các thiết bị lọc vào bơm, hoạt động của bơm sẽ làm cho áp suất dầu tăng lên đến áp suất yêu cầu và bơm đến bộ bơm vòi phun HEUI. Bộ

bơm thủy lực ở hệ thống HEUI còn có nhiệm vụ tạo ra áp suất cao cho dầu thủy lực

(chính là dầu bôi trơn) tác động phun để đấy xylanh ép. ECM sẽ điều khiển dầu cao áp

này vào khoang ép của xylanh ép trong bơm vòi phun để tác động phun. Môđun điều khiển điện tử ECM 15 (Electronic Control Module ) hoạt động nhƣ

một máy tính điều khiển toàn bộ động cơ. ECM nhận tín hiệu điều khiển từ các cảm

biến và công tắc khác nhau, phân tích xử lý nhờ phần mềm đã cài đặt trong bộ nhớ và

đƣa tín hiệu điều khiển đến van điện từ của bơm vòi phun để điều khiển thời điểm và lƣợng nhiên liệu phun. Đồng thời ECM cũng gửi tín hiệu đến van điều khiển áp suất

tác động phun để điều khiển áp suất dầu chuyển đến bơm vòi phun. Do đó áp suất này

tỷ lệ với áp suất phun, nên qua đó ECM sẽ điều khiển đƣợc áp suất phun. Nhƣ vậy

ECM sẽ điều khiển đƣợc toàn bộ quá trình phun nhiên liệu phù hợp với các tín hiệu do

các cảm biến gửi về.

Van điều khiển áp suất tác động phun (đầu nối 7): Thông thƣờng, áp suất do

bơm cao áp tạo ra sẽ cao hơn áp suất phun, van điều khiển áp suất tác động phun sẽ xả

một phần dầu trở về thùng để ổn định áp suất dầu bằng áp suất yêu cầu do tín hiệu

ECM quy định. Bơm vòi phun HEUI là một thiết bị độc lập đƣợc điều khiển trực tiếp bởi ECM.

Dầu Diesel có áp suất từ 800 đến 3000 psi đƣợc bơm cấp chuyển đến bơm vòi phun.

Bộ phận piston trong bơm vòi phun hoạt động tƣơng tự nhƣ xylanh thủy lực có tác

dụng nâng áp suất dầu vào phun lên đến áp suất phun (từ 3000 đến 21000 psi). Van

điện từ ở phía trên bơm vòi phun nhận tín hiệu điều khiển từ ECM, qua đó điều khiển

dầu bôi trơn tác động vào piston để điều khiển thời điểm và lƣợng nhiên liệu phun.

2.7.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Bơm thủy lực của hệ thống cấp một lƣợng dầu thủy lực tới van điện từ của bơm

vòi phun HEUI. Tại đây van điện từ sẽ đƣợc điều khiển mở cho dầu có áp suất cao này vào trong khoang phía dƣới van hình nấm để tác động phun. Một bơm cấp nhiên liệu (bơm dầu Diesel) nằm trong bơm thủy lực đồng thời cấp một lƣợng dầu nhất định vào đƣờng biên của cụm kim phun. Tại đây nhiên liệu có áp suất nhất định sẽ chờ sẵn ở khoang của cụm kim phun nằm phía dƣới ti bơm. Một phần nhiên liệu cũng đƣợc đƣa xuống cụm piston tăng cƣờng áp suất

Khi van điện từ mở, dầu cao áp sẽ đƣợc đƣa vào trong khoang của van hình nấm, tạo nên một áp suất đẩy piston bơm đi xuống. Piston bơm đi xuống sẽ đồng thời

tạo ra một áp suất nhiên liệu thắng đƣợc sức căng của lò xo trong cụm kim phun, đẩy

nhiên liệu chờ sẵn dƣới khoang của kim phun vào buồng đốt của động cơ.

63

Khi van điện từ đóng lại, dầu cao áp ngừng cấp vào khoang van hình nấm, áp

suất trên khoang van bị mất, đồng thời áp suất khoang bên dƣới piston cũng giảm đột ngột, áp suất khoang phía dƣới kim phun không đủ để thắng sức căng lò xo nữa, ngắt

quá trình phun nhiên liệu. ở bơm vòi phun HEUI, quá trình phun có cả phun mồi.(Pilot

Injection).

Nhƣ vậy, ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm việc, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng nhƣ tiếng ồn

của động cơ.

Tuy nhiên, các thiết bị trong hệ thống HEUI có độ chính xác rất cao, nhiên liệu

bẩn có thể gây mòn, thậm chí phá hỏng các chi tiết trong hệ thống. Hạt bẩn có đƣờng kính chỉ bằng 1/5 đƣờng kính sợi tóc đã có thể gây nguy hiểm cho hệ thống. Chính vì

vậy bộ lọc giữ vai trị rất quan trọng trong việc nâng cao độ bền của hệ thống.

2.7.4. Các thành phần cơ bản của hệ thống nhiên liệu HEUI

Hệ thống nhiên liệu HEUI gồm 4 thành phần cơ bản: bộ bơm vòi phun điện-

thủy lực; ECM; Bơm thủy lực cao áp; Bơm chuyển nhiên liệu

1. Bộ bơm vòi phun điện-thủy lực

Tất cả các hệ thống nhiên liệu diesel đều sử dụng cặp piston-xi lanh bơm cao áp

để bơm dầu diesel vào buống cháy động cơ. Trong hệ thống HEUI, dầu bôi trơn động

cơ đƣợc tạo áp suất cao làm nguồn lực cho piston bơm cao áp.

Hình 2-81. Các kiểu bơm vòi phun HEUI

HEUI sử dụng áp suất dầu bôi trơn từ 6÷28 Mpa để bơm nhiên liệu từ bộ bơm

vòi phun. áp suất cao của dầu bôi trơn đƣợc gọi là áp suất tác động phun. HEUI hoạt

64

động giống nhƣ một xi lanh thủy lực cƣờng hóa lực dầu áp suất cao (Diện tích mặt tiếp

xúc với dầu bôi trơn lớn hơn mặt tiếp xúc với nhiên liệu diesel của piston bơm cao áp

khoảng 6÷7 lần). áp suất tác động phun do dầu bôi trơn tạo ra tác động vào piston

bơm cao áp sinh ra áp suất phun nhƣng áp suất phun này đƣợc khuếch đại nên lớn gấp

6÷7 lần áp suất tác dụng phun.

Áp suất phun của nhiên liệu tỉ lệ với áp suất tác động phun của dầu bôi trơn.

Khi áp suất tác động phun lớn thì áp suất phun cũng lớn và ngƣợc lại.

(3) (4)

(2)

(5) (1)

Hình 2-82. Vị trí các bộ phận của hệ thống nhiên liệu HEUI

1.Bộ bơm vòi phun; 2. Ống dầu cao áp; 3. Bơm dầu áp suất cao; 4. Bình chứa dầu; 5. Ống nhiên liệu

(2) (1)

(3) (5)

(4)

Hình 2-83. Vị trí lắp ghép của bơm vòi phun HEUI trên nắp máy 1. Ống lắp bộ bơm vòi phun; 2. Nắp xy lanh; 3. Đƣờng cấp dầu áp suất cao; 4. Đƣờng cấp dầu áp suất thấp; 5. Đệm chữ 0 bộ bơm vòi phun.

65

a) Cấu tạo chung

Hình 2-84. Cấu tạo bơm vòi phun HEUI

Bộ bơm vòi phun HEUI gồm các bộ phận chính sau:

- Bộ điện từ điều khiền van dầu bôi trơn

- Van dầu bôi trơn

- Lò xo hồi vị van dầu bôi trơn

- Piston bơm cao áp cƣờng hóa

- Lò xo hồi vị piston bơm cao áp cƣờng hóa - Bộ kim phun nhiên liệu

- Các đƣờng dầu bôi trơn vào và ra

- Các đƣờng nhiên liệu diesel vào và ra

- Vỏ bộ bơm vòi phun.

b) Nguyên lý hoạt động

Khi bộ bơm vòi phun HEUI chƣa làm việc Mặt (đế) van bên dƣới ở trạng thái đóng, mặt (đế) van bên trên mở, dầu bôi trơn có áp suất cao bị chặn ở đƣờng vào còn dầu bôi trơn ở không gian phía trên của piston cƣờng hóa nối thông với đƣờng dầu hồi nên có áp suất bằng áp suất khí quyển. Nhờ

Phía bên dƣới ở phần vòi phun, nhiên liệu diesel qua lỗ vào điền đầy không

lực lò xo, piston bơm cao áp nằm ở vị trí trên. gian phía dƣới piston cƣờng hóa

66

(1)

(2)

(3)

Hình 2-85. Trạng thái các van khi ECU chưa cấp điện

1. Van trên mở; 2. Lò xo van; 3. Van dƣới đóng

 Khi Bơm vòi phun HEUI đƣợc cấp điện

Van điện từ bị hút lên trên, mặt van bên trên đóng, mặt van bên dƣới mở nên

chặn đƣờng thông của dầu bôi trơn với đƣờng dầu về đồng thời mở đƣờng thông giữa

không gian bên trên của piston cƣờng hóa với đƣờng dầu bôi trơn có áp suất cao. Dầu

bôi trơn có áp suất cao chảy vào không gian phía trên của piston cƣờng hóa, ép nó đi

xƣống dƣới.

(1)

(2)

(3)

Hình 2-86. Trạng thái các van khi được ECU cấp điện

1. Van trên đóng; 2. Lò xo van; 3. Van dƣới mở

67

Phun trƣớc:

Khi mặt dƣới của pisston cƣờng hóa che kín lỗ nhiên liệu vào thì nhiên liệu diesel bị nén và tăng áp suất. Khi áp suất nhiên liệu thắng sức căng lò xo kim van, đẩy

nó lên, mở lỗ phun và nhiên liệu đƣợc phun vào buồng cháy động cơ, thực hiện giai

đoạn phun trƣớc. Quá trình phun trƣớc sẽ kết thúc khi lỗ dầu ở phần đầu piston cƣờng

Mặt trên có dầu thủy lực tác dụng

Piston cƣờng hóa

Xy lanh

Mặt dƣới tác dụng lên nhiên liệu

hóa nối thông với lỗ nhiên liệu vào trên nắp máy.

Hình 2-87. Vị trí của piston cường hóa khi phun trước

Phun chính:

Piston cƣờng hóa tiếp tục đi xuống dƣới, áp suất nhiên liệu lại tăng và quá trình

phun chính bắt đầu khi kim phun đƣợc nâng lên khỏi đế.

Hình 2-88. Vị trí của piston cường hóa khi phun trước và phun chính

68

 Khi bơm vòi phun HEUI không đƣợc cấp điện, kết thúc phun chính

Do sức đẩy của lò xo, van điện từ trở về vị trí ban đầu nên dầu bôi trơn cao áp

bị chặn bởi mặt dƣới của van, mặt trên của van mở cho phép dầu bôi trơn cao áp từ

không gian phía trên của piston cƣờng hóa thông với đƣờng dầu về. Piston cƣờng hóa

trở về vị trí ban đầu. Nhiên liệu diesel lại đƣợc hút vào không gian phía dƣới piston cƣờng hóa.

(3)

(1)

(4)

(2)

(5)

Hình 2-89. Trạng thái của các van khi kết thúc phun 1.Van trên mở; 2. Van dƣới đóng; 3. Rãnh dầu ; 4. Lò xo van; 5. Piston cƣờng hóa.

2. Bơm thủy lực a) Cấu tạo

Bơm thủy lực có nhiệm vụ có nhiệm vụ tạo áp suất cao cho dầu bôi trơn để tác

động phun cho bơm vòi phun HEUI. Nó gồm phần bơm dầu bôi trơn và phần bơm

chuyển nhiên liệu diesel Các bộ phận của bơm thủy lực trong HEUI đƣợc trình bày trên hình 2-90.

b) Nguyên lý hoạt động

Bơm thủy lực là loại bơm piston thay đổi đƣợc lƣợng dầu bôi trơn cấp ra ngoài. Bơm sử dụng đĩa nghiêng để vận hành piston chuyển động tịnh tiến trong một ống trƣợt.

Bánh răng 9 nối với trục bơm đƣợc dẫn động từ trục khuỷu. Khi bánh răng quay sẽ dẫn động trục bơm làm đĩa nghiêng quay tạo sự chuyển động tịnh tiến của piston

trong ống trƣợt.

Khi piston di chuyển ra ngoài ống trƣợt, dầu đƣợc hút vào trong piston thông

69

qua một rãnh trên đĩa dẫn động

Quan hệ vị trí giữa piston và ống trƣợt sẽ xác định lƣợng dầu bôi trơn trong piston. Vị trí của ống trƣợt thay đổi liên tục và do ECM điều khiển. Sự thay đổi vị trí

của ống trƣợt sẽ làm thay đổi hành trình có ích của bơm dẫn tới sự thay đổi lƣợng dầu

bôi trơn đƣợc bơm đi.

1 2

13

3

4

5 12 11 6

10 7

9

8

Hình 2-90. Sơ đồ cấu tạo bơm thủy lực 1.Van điện từ; 2. Van nhỏ; 3. Lò xo; 4. Piston bộ tác động; 5. Bộ nối; 6. Cửa ra của bơm; 7. Van kiểm tra; 8. Piston; 9. Bánh răng chủ động; 10. Cửa tràn; 11. Đĩa lệch tâm chủ động; 12. Ống trƣợt ngoài; 13. Phần ứng

Khi ống trƣợt di chuyển về phía trái của lỗ khoan trên piston, hành trình có ích

của piston tăng dẫn tới tăng lƣu lƣợng dầu bơm đi và ngƣợc lại.

Ống trƣợt nối với piston tác động 4 thông qua bộ nối 5. Sự di chuyển về phía

phải hay trái của piston tác động sẽ dẫn tới sự di chuyển tƣơng ứng của ống trƣợt Một lƣợng nhỏ dầu bôi trơn ở đầu ra của bơm đƣợc dẫn qua rãnh nhỏ trong piston tác động và đi vào một khoang gọi là khoang áp suất điều khiển. Áp suất trong khoang điều khiển qui định vị trí của piston tác động cũng nhƣ vị trí của ống trƣợt. Áp

suất này bị giới hạn bởi van nhỏ. Dầu cao áp trong khoang điều khiển có thể lọt qua van này và làm thay đổi áp suất trong khoang áp suất.

Cƣờng độ dòng điện do ECM gửi tới bộ điện từ qui định lực lò xo tác động để

đóng van nhỏ, do đó có thể điều khiển lƣợng dầu bôi trơn lọt qua van và điều khiển

đƣợc áp suất trong khoang áp suất. Cuối cùng thông qua piston tác động và bộ nối để

điều khiển ống trƣợt cũng nhƣ điều khiển hành trình có ích và điều khiển lƣợng dầu

70

bôi trơn bơm đi, dẫn tới điều khiển đƣợc áp suất tác động phun.

3. Bơm chuyển nhiên liệu

Bơm chuyển nhiên liệu đƣợc lắp đằng sau bơm thủy lực. Bơm chuyển nhiên

liệu chỉ là một phần nằm trong bơm thủy

lực. Bơm chuyển nhiên liệu có nhiệm vụ

hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu và tăng áp suất của nhiên liệu lên áp suất quy định

(450 kPa-65 psi). Bơm chuyển nhiên liệu

có một van giảm áp bên trong để bảo vệ hệ

thống. Nhiên liệu tăng áp đƣợc cung cấp

Hình 2- 91. Bơm chuyển nhiên liệu 1.Bơm thủy lực; 2. Bơm chuyển nhiên liệu

tới các vòi phun.

4. Hệ thống dầu bôi trơn cao áp

a) Sơ đồ hệ thống

Hình 2-92. Sơ đồ hệ thống dầu bôi trơn áp suất cao 1.Bơm dầu; 2. Két làm mát dầu; 3. Lọc dầu; 4. Bình chứa của bơm thủy lực cao áp; 5. Bơm thủy lực cao áp; 6. Cảm biến áp suất dầu cao áp (ICP); 7. Tiết chế áp suất điều khiển sự phun (ICPR); 8. Rãnh tới hộp trục khuỷu; 9. Van kiểm soát; 10. Ống dẫn dầu cao áp; 11. Bộ bơm vòi phun HEUI.

71

b) Bộ tiết chế điều khiển áp suất phun (ICPR)

Bộ tiết chế điều khiển áp suất phun nhận tín hiệu từ ECM để điều khiển áp suất dầu cao áp từ bơm đến. Bề rộng của xung điều khiển càng dài thì áp suất dầu cao áp

trong hệ thống càng cao. Khi không có tín hiệu, tất cả dầu qua van về bình chứa.

(3)

(1)

(2)

Hình 2-93. Bộ tiết chế điều khiển áp suất phun

1.Dầu cao áp vào; 2. Tới bình chứa dầu; 3. Tính hiệu điện từ ECM

Hoạt động của bộ tiết chế điều khiển áp suất phun biểu hiện ở hình 2-94. Áp

suất phun thay đổi theo lƣợng dầu hồi về bình chứa do ECM điều khiển.

(1)

(2)

(3)

(4)

Hình 2-94. Sơ đồ hoạt động của bộ tiết chế điều khiển áp suất phun 1.Đến bộ bơm vòi phun; 2. Dầu từ bơm thủy lực cao áp; 3. Tính hiệu điện từ ECM; 4. Rãnh về thùng chứa dầu của bơm thủy lực cao áp

72

5. Hệ thống HEUI của Caterpillar

a) Sơ đồ hệ thống

(6)

(5)

(7)

(3) (4) (8) (3) (4)

(10) (11)

(2) (9)

(2) (5)

(1)

Hình 2- 95. Sơ đồ HEUI Caterpillar 3126B Engines 1.Thùng chứa; 2. Bầu lọc; 3. Bơm dầu cao áp; 4. Bầu lọc nhiên liệu; 5. Van điều khiển áp suất tác động phun; 6. ECM; 7. Ống chứa dầu cao áp; 8. Bộ bơm vòi phun. 9. Thùng nhiên liệu

b) Các thành phần của hệ thống

- Môđun điều khiển điện tử ECM: là hệ thống

vi sử lý các tín hiệu từ các cảm biến của xe và động

cơ, điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống nhiên

liệu. Nó chứa các thông tin và xác định các thông số

hoạt động tối ƣu của hệ thống nhiên liệu. ECM cũng

có nhiều hơn các tín hiệu đầu vào so với bộ điều tốc cơ khí nhƣ tốc độ động cơ, thời điểm phun, áp suất đƣờng nhiên liệu, áp suất bộ tăng áp...Nó có thể xác định tối ƣu thời điểm và tốc độ phun ở một trạng thái

nào đó. Nó có thể gửi tín hiệu chính xác để điều

khiển bộ điện từ của bộ bơm vòi phun nhằm giảm độ

ồn, giảm ô nhiễm và đạt đƣợc tính kinh tế nhiên liệu.

ECM cũng có chức năng lƣu trữ tổng thể các số liệu Hình 2-96. Bơm dầu cao áp Hình 2-95. Bơm dầu cao áp về lƣơng tiêu thụ nhiên liệu, số giờ động cơ hoạt

73

động.

- Bơm thủy lực cấp dầu bôi trơn áp suất cao: là bơm bảy piston. Nó tăng mức áp suất dầu bôi trơn của hệ thống từ 40 psi lên áp suất dầu bôi trơn yêu cầu của bộ

bơm vòi phun từ 870÷3300 psi. Ở

điều kiện vận hành bình thƣờng của

động cơ, áp suất ra của bơm đƣợc

điều khiển bởi van điều khiển áp suất tác động bộ bơm vòi phun –the

Injector Actuation Pressure Control

Valve (IAPCV). Áp suất cho các

Hình 2-97. Van điều khiển áp suất

trạng thái đặc biệt đƣợc xác định bởi

(8) ECM. - Van điều khiển áp suất

tác động bộ bơm vòi phun (IAPCV)

IAPCV là van điều khiển (1)

điện tử, khi đƣợc ECM điều (2) khiển, nó cho phép dầu quá áp

trở về thùng chứa để điều khiển (3)

áp suất tác động phun. Áp suất khi động cơ khởi động lạnh hơi (4) cao hơn vì dầu đặc và di chuyển

trong bộ bơm vòi phun chậm (5) hơn. Áp suất và thời điểm phun

sớm lớn hơn giúp bộ bơm vòi

phun phun nhanh hơn cho đến

(6) khi độ nhớt của dầu giảm xuống.

(7)

- Bộ bơm vòi phun HEUI Bộ bơm vòi phun HEUI sử dụng năng lƣợng thủy lực của dầu đƣợc áp suất hóa để phun nhiên liệu. Áp suất của dầu nạp vào bộ bơm vòi phun sẽ điều khiển tốc

Hình 2-98. Bộ bơm vòi phun 1.Van; 2. Đế van; 3. Piston cƣờng hóa; 4. Đầu nhỏ piston; 5. Bi kiểm soát nhiên liệu vào; 6. Cụm kim phun; 7. Kim phun; 8. Bộ điện từ

độ của piston cƣờng hóa, dô đó điều khiển tốc độ phun. Lƣợng nhiên liệu phun đƣợc xác định bởi khoảng thời gian của xung kích hoạt từ ECM. Bọ bơm vòi phun này gồm 4 thành phần cơ bản: bộ điện từ, van nhỏ điều khiển cấp và thoát dầu, piston cƣờng hóa và bộ kim phun.

74

+ Bộ điện từ là một nam châm điện tác dụng nhanh. Khi đƣợc kích hoạt, kéo

van khỏi đế của nó. + Van nhỏ: Lực lò xo giữ van ở trang thái đóng. Dầu cao áp bị khóa và khoang

cƣờng hóa đƣợc mở thông với rãnh hồi dầu. Khi bộ điện từ đƣợc kích hoạt, van này

nhanh chóng rời khỏi đế của nó, lối thông với rãnh hồi dầu đóng còn lối dẫn dầu cao

áp vào mở. + Piston cƣờng hóa: khi van nhỏ mở cửa dầu vào, dầu cao áp đi vào bộ bơm vòi

phun và tác dụng lên đỉnh của piston cƣờng hóa. Diện tích đỉnh piston cƣờng hóa gấp

6 lần phía đuôi nên tăng lực tác dụng lên 6 lần, Sự dịch chuyển đi xuống của piston

cƣờng hóa làm tăng áp suất nhiên liệu và làm vòi phun mở. Nhƣ vậy, từ khoảng 3000 psi áp suất dầu đã tăng lên khoảng 21000 psi để tác động phun nhiên liệu.

+ Bộ kim phun: đƣợc thiết kế thông thƣờng nhƣ các bộ kim phun khác

Điền đầy

Phun

Kết thúc phun

Các giai đoạn hoạt động của bơm vòi phun:

Hình 2-99. Các giai đoạn hoạt động của bộ bơm vòi phun

75

2.8. Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong EFI-diesel

2.8.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển EFI-diesel

1. Điều khiển điện tử EFI-diesel thông thường

Trên hình 2-100 và hình 2-101 là sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI -

Diesel. Máy tính (ECU) sẽ nhận các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến và các công tắc

sau đó các tín hiệu sẽ đƣợc xử lý và máy tính đƣa ra tín hiệu đầu ra đến EDU tới bộ chấp hành. Đồng thời cũng đƣa ra các tín hiệu chẩn đoán độ an toàn hoạt động của các

cảm biến và các công tắc.

EDU SPV

Cảm biến tốc độ động cơ Cảm biến nhiệt độ nƣớc Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến nhiệt độ khí nạp CB áp suất tăng áp tua bin Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Cảm biến áp suất nhiên liệu v.v... Công tắc A/C Khóa điện Công tắc bàn đạp ga Công tắc quạt gió v.v...

Các điều khiển khác Hạn chế nạp vào EGR Điều khiển bugi sấy v.v...

ECU TCV

Hình 2-100. Điều khiển điện tử EFI-diesel thông thường

2. Điều khiển điện tử EFI-diesel ống phân phối

EDU Vòi phun

Cảm biến tốc độ động cơ Cảm biến nhiệt độ nƣớc Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến nhiệt độ khí nạp CB áp suất tăng áp tua bin Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Cảm biến áp suất nhiên liệu v.v...

Công tắc A/C Khóa điện Công tắc bàn đạp ga Công tắc quạt gió v.v...

Các điều khiển khác Hạn chế nạp vào EGR Điều khiển bugi sấy v.v...

ECU SCV

Hình 2-101. Điều khiển điện tử EFI-diesel ống phân phối

76

2.8.2. Các cảm biến

Cảm biến bàn đạp ga, cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ nƣớc, áp suất tăng áp tua bin, cảm biến nhiệt độ khí

nạp, nhiệt độ nhiên liệu, áp suất nhiên liệu, lƣu lƣợng khí nạp gửi tín hiệu tới ECU

động cơ để sử lý và phát tín hiệu điều khiển bộ chấp hành đƣợc thể hiện trong hình 2-

Cảm biến bàn đạp ga

Cảm biến tốc độ Cảm biến trục khuỷu

Cảm biến trục cam

Cảm biến nhiệt độ nƣớc

102.

Bộ chấp hành

Cảm biến áp suất tăng áp tua bin

Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Cảm biến lƣu lƣợng khí nạp

ECU

Hình 2-102. Sơ đồ hoạt động chung của các cảm biến

Các tín hiệu khác (Tốc độ xe, máy khởi động, tín hiệu điều hòa v.v...)

Vị trí các cảm biến của EFI-diesel thông thường

Hình 2-103. Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- diesel thông thường

1. Cảm biến tốc độ; 2. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 3. Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 5. Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát; 6. Cảm biến áp suất tuabin; 7. Cảm biến vị trí trục khuỷu

77

Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel thông thƣờng đƣợc

biểu thị trên hình 2-103 và vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel ống phân phối đƣợc biểu thị trên hình 2-104.

Vị trí các cảm biến của EFI-diesel ống phân phối

Hình 2-104. Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- diesel ống phân phối 1. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 2. Cảm biến áp suất nhiên liệu; 3. Cảm biến lƣu lƣợng không khí nạp; 4. Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 6. Cảm biến vị trí trục cam; 7. Cảm biến nhiệt độ nƣớc; 8. Cảm biến áp suất tuabin; 9. Cảm biến vị trí trục khuỷu

1. Cảm biến bàn đạp ga

Hình 2-105. Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Có hai kiểu cảm biến bàn đạp. Một là cảm biến vị trí bàn đạp ga, nó tạo thành

một cụm cùng với bàn đạp ga. Cảm biến này là loại có một phần tử Hall, nó phát hiện

78

góc mở của bàn bàn đạp ga. Một điện áp tƣơng ứng với góc mở của bàn đạp ga có thể

phát hiện đƣợc tại cực tín hiện ra. Một cảm biến khác là cảm biến vị trí bƣớm ga, nó đƣợc đặt tại cổ họng gió và

là loại sử dụng một biến trở

Hình 2-106. Cảm biến vị trí bướm ga

2. Cảm biến tốc độ động cơ

Cảm biến tốc độ động cơ đƣợc lắp trong bơm cao áp. Nó gồm có một rôto đƣợc

lắp ép lên một trục dẫn động và một cảm biến. Các tín hiệu điện đƣợc tạo ra trong cảm

biến (cuộn dây) phù hợp với sự quay của rôto

Hình 2-107. Cảm biến tốc độ động cơ

Hình 2-108. Nguyên lý hoạt động của cảm biến tốc độ Đây là quan hệ giữa sự quay của rôto và dạng sóng sinh ra:

- ECU sẽ đếm số lƣợng xung để phát hiện ra tốc độ động cơ.

79

- Rôto tạo nửa vòng quay đối với mỗi vòng quay của động cơ.

- ECU sẽ phát hiện góc tham khảo này từ phần răng sóng bị mất, mà răng này

đƣợc bố trí trên chu vi của rôto.

Động cơ EFI-diesel kiểu

ống phân phối 1CD-FTV dùng

cảm biến vị trí trục khuỷu để phát hiện tốc độ động cơ tƣơng tự nhƣ

hệ thống EFI của động cơ xăng,

thay cho cảm biến tốc độ động cơ

dùng trong động cơ EFI- diesel thông thƣờng.

Cảm biến vị trí trục khuỷu

của một động cơ EFI- diesel kiểu

ống phân phối cũng phát ra tín

Hình 2-109. Cảm biến tốc độ động cơ (cho kiểu ống phân phối)

hiệu đầu ra NE hệt nhƣ tín hiệu ra

của cảm biến tốc độ động cơ trong một động cơ EFI-diesel thông thƣờng.

3. Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến vị trí trục khuỷu đƣợc lắp lên thân máy. Nó phát hiện vị trí tham khảo

của góc trục khuỷu dƣới dạng tín hiệu TDC Cảm biến vị trí trục khuỷu kiểu ống phân phối tạo ra các tín hiệu tốc độ động cơ

(NE). Nó phát hiện góc trục khuỷu trên cơ sở các tín hiệu NE đó.

Một xung đƣợc tạo ra khi phần nhô ra lắp trên trục khuỷu đi đến gần cảm biến

do sự quay của trục khuỷu. Một xung đƣợc tạo ra đối với mỗi vòng quay của trục

khuỷu và nó đƣợc phát hiện dƣới dạng một tín hiệu vị trí tham khảo của góc trục

khuỷu.

Hình 2-110. Cảm biến vị trí trục khuỷu

80

4. Cảm biến vị trí trục cam

Một cảm biến vị trí trục cam sử dụng trên một số động cơ (1CD-FTV) thay cho

vị trí tham khảo góc quay của trục khuỷu đƣợc phát hiện dƣới dạng một tín hiệu G.

Hình 2-111. Cảm biến vị trí trục cam (1CD-FTV)

Hình 2-112. Cảm biến vị trí trục cam (1ND-TV)

Đối với động cơ 1ND-TV ngƣời ta dùng cảm biến vị trí trục cam loại có một

phần từ Hall. Trigơ định giờ trên bánh răng phối khí sẽ phát hiện vị trí của trục cam

bằng việc phát ra một tín hiệu đối với hai vòng quay của trục khuỷu

5. Cảm biến áp suất nhiên liệu

Cảm biến áp suất nhiên liệu phát hiện áp suất trong ống phân phối và truyền tín

Trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển SCV

hiệu tới ECU ( van điều khiển hút) để tạo ra áp suất quy định phù hợp với các điều kiện lái xe.

Hình 2-113. Cảm biến áp suất nhiên liệu

81

6. Cảm biến áp suất tua bin

Cảm biến áp suất tăng áp tua-bin đƣợc nối với đƣờng ống hút qua một ống mềm dẫn không khí và một VSV, và phát hiện áp suất đƣờng ống hút (lƣợng không khí hút

vào).

VSV hoạt động phù hợp với các tín hiệu từ ECU và đóng ngắt áp suất tác động

lên bộ chấp hành giữa khí quyển và chân không

Hình 2-114. Cảm biến áp suất tua bin

7. Cảm biến nhiệt độ nước/khí hút/nhiên liệu

Cảm biến nhiệt độ nƣớc đƣợc lắp trên thân máy để phát hiện nhiệt độ của nƣớc

làm mát động cơ.

Cảm biến nhiệt độ khí hút đƣợc lắp lên ống hút của động cơ để phát hiện nhiệt

độ của không khí hút vào

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu đƣợc lắp lên bơm và phát hiện nhiệt độ của nhiên

liệu

82

Hình 2-115. Cảm biến nhiệt độ nước, nhiên liệu, khí nạp

Mỗi kiểu cảm biến nhiệt độ đều có một nhiệt điện trở lắp bên trong, giá trị điện

trở của nó thay đổi theo nhiệt độ và đặc tính của nó đƣợc mô tả trên Hình 2-116.

Hình 2-116. Cấu tạo và đặc tính của cảm biến nhiệt độ

83

9. Cảm biến lưu lượng khí nạp

Một cảm biến lƣu lƣợng khí nạp kiểu dây sấy đƣợc sử dụng trong diesel EFI

kiểu ống phân phối để phát hiện lƣợng không khí nạp vào.

Hình 2-117. Cảm biến lưu lượng khí nạp

2.8.3. Bộ điều khiển điện tử (Electric Control Unit -ECU)

1. Khái quát về ECU

Về mặt điều khiển điện tử, vai trò của ECU là xác định lƣợng phun nhiên liệu, định thời điểm phun nhiên liệu và lƣợng không khí nạp vào phù hợp với các

điều kiện lái xe, dựa trên các tín hiện nhận đƣợc từ các cảm biến và công tắc khác

nhau.

Hình 2-118. Khái quát về ECU

Ngoài ra, ECU chuyển các tín hiệu để vận hành các bộ chấp hành. Đối với

hệ thống EFI-diesel thông thƣờng và hệ thống EFI-diesel ống phân phối.

84

Điều khiển phun nhiên liệu bởi ECU đƣợc thực hiện nhƣ sau:

Hình 2-119. Điều khiển phun nhiên liệu bởi ECU

a) Xác định lượng phun và thời gian phun với EFI-diesel thông thường

Cảm biến bàn đạp ga, cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến

nhiệt độ nƣớc, áp suất tăng áp tua bin, cảm biến nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nhiên liệu,

áp suất nhiên liệu, tín hiệu tốc độ xe, tín hiệu máy khởi động gửi tín hiệu tới ECU

Cảm biến bàn đạp ga

Cảm biến tốc độ

Cảm biến vị trí trục khuỷu

động cơ để sử lý và phát tín hiệu điều khiển các van SPV (thông qua EDU) và van TCV

EDU

CB áp suất tăng áp tua bin

ECU

Cảm biến nhiệt độ nƣớc

TCV

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Cảm biến tốc độ xe

Tín hiệu mày khởi động

SPV

Hình 2-120. Khi động cơ chưa làm việc (EFI-diesel thông thường)

85

- Điều khiển lƣợng phun

ECU nhận các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu, xử lý và điều khiển van

Cảm biến bàn đạp ga

Cảm biến tốc độ

Cảm biến vị trí trục khuỷu

TCV để điều khiển lƣợng phun.

EDU

CB áp suất tăng áp tua bin

ECU

Cảm biến nhiệt độ nƣớc

TCV

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Cảm biến tốc độ xe

Tín hiệu mày khởi động

SPV

Hình 2-121. Điều khiển lượng phun (EFI-disel thông thường)

- Điều khiển thời điểm phun

ECU tiếp nhận các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, tín hiệu tốc độ xe và

Cảm biến bàn đạp ga

Cảm biến tốc độ

Cảm biến vị trí trục khuỷu

EDU

CB áp suất tăng áp tua bin

ECU

Cảm biến nhiệt độ nƣớc

TCV

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Cảm biến tốc độ xe

Tín hiệu mày khởi động

xử lý để điều khiển van SPV thông qua EDU để điều khiển thời điểm phun.

Hình 2-122. Điều khiển thời điểm phun (EFI-disel thông thường)

86

b) Điều khiển lượng phun và thời điểm phun với EFI-Diesel ống phân phối

ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến bàn đạp ga, cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nƣớc, áp suất tăng áp tua bin, cảm biến nhiệt độ khí nạp,

nhiệt độ nhiên liệu, áp suất nhiên liệu, cảm biến tốc độ xe, tín hiệu máy khởi động để

Cảm biến bàn đạp ga

Tốc độ động cơ (cảm biến vị trí trục khuỷu)

Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến áp suất tua bin/ Cảm biến lƣu lƣợng khí (lƣợng không khí nạp vào)

ECU

EDU

Vòi phun

Cảm biến nhiệt độ nƣớc

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Cảm biến áp suất nhiên liệu

Cảm biến tốc độ xe

Tín hiệu mày khởi động

sử lý và thông quạ EDU phát tín hiệu điều khiển vòi phun.

Hình 2-123. Khi động cơ chưa làm việc (EFI-disel ống phân phối)

Cảm biến bàn đạp ga

Tốc độ động cơ (cảm biến vị trí trục khuỷu)

Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến áp suất tua bin/ Cảm biến lƣu lƣợng khí (lƣợng không khí nạp vào)

ECU

EDU

Vòi phun

Cảm biến nhiệt độ nƣớc

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Cảm biến áp suất nhiên liệu

Cảm biến tốc độ xe

Tín hiệu mày khởi động

- Điều khiển lƣợng phun

Hình 2-124. Điều khiển lượng phun (EFI-disel ống phân phối)

87

ECU nhận các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu và xử lý để điều khiển

lƣợng phun thông qua EDU và vòi phun

- Điều khiển thời điểm phun

ECU tiếp nhận các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến áp suất

Cảm biến bàn đạp ga

Tốc độ động cơ (cảm biến vị trí trục khuỷu)

Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến áp suất tua bin/ Cảm biến lƣu lƣợng khí (lƣợng không khí nạp vào)

ECU

EDU

Vòi phun

Cảm biến nhiệt độ nƣớc

Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

Cảm biến áp suất nhiên liệu

Cảm biến tốc độ xe

Tín hiệu mày khởi động

nhiên liệu và xử lý để để điều khiển thời điểm phun thông qua EDU và vòi phun.

Hình 2-125. Điều khiển thời điểm phun (EFI-disel ống phân phối)

2. Xác định lượng phun

ECU thực hiện 3 chức năng sau để xác định lƣợng phun:

- Tính toán lƣợng phun cơ bản.

- Tính toán lƣợng phun tối đa.

- So sánh lƣợng phun cơ bản và lƣợng phun tối đa.

a) Tính toán lượng phun cơ bản

Hình 2-126. Sơ đồ tính toán lượng phun cơ bản

88

Việc tính toán lƣợng phun cơ bản đƣợc thực hiện trên cơ sở các tín hiệu tốc độ

động cơ và lực bàn đạp tác dụng lên bàn đạp ga. b) Tính toán lượng phun tối đa

Việc tính toán lƣợng phun tối đa đƣợc thực hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm

biến tốc độ động cơ (Cảm biến NE), cảm biến nhiệt độ nƣớc, cảm biến nhiệt độ khí

hút, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và áp suất tua-bin. Đối với EFI-diesel kiểu ống phân phối, các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu cũng đƣợc sử dụng.

Hình 2-127. Sơ đồ tính toán lượng phun tối đa

Điều chỉnh lượng phun

Hình 2-128. ECU điều chỉnh áp suất và nhiệt độ khí nạp

- Điều chỉnh áp suất không khí nạp vào: Lƣợng phun đƣợc điều chỉnh phù hợp với áp suất không khí nạp vào (lƣu

lƣợng).

89

- Điều chỉnh nhiệt độ không khí nạp vào

Tỉ trọng của không khí nạp vào (lƣợng không khí) thay đổi phù hợp với nhiệt độ không khí nạp vào. (Nhiệt độ không khí nạp vào thấp → điều chỉnh tăng lƣợng

phun)

Hình 2-129. ECU hiệu chỉnh nhiệt độ nhiên liệu

- Điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu:

Nhiệt độ nhiên liệu cao → điều chỉnh tăng lƣợng phun.

Nhiệt độ nƣớc làm mát thấp → điều chỉnh tăng lƣợng phun (hình 2-

129).

- Điều chỉnh áp suất nhiên liệu:

Trong hệ thống nhiên liệu diesel kiểu ống phân phối, những thay đổi áp suất

nhiên liệu trong ống phân phối đƣợc phát hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp

suất nhiên liệu. Nếu áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất dự định thì thời gian mở vòi phun sẽ đƣợc kéo dài.

c) So sánh lượng phun cơ bản và tối đa

ECU so sánh lƣợng phun cơ bản đã tính toán và lƣợng phun tối đa và xác định

lƣợng nhỏ hơn làm lƣợng phun.

3. Xác định thời điểm phun

ECU thực hiện các chức năng sau đây để xác định thời điểm phun

Đối với EFI – Diesel thông thường:

- Xác định thời điểm phun mong muốn - Xác định thời điểm phun thực tế

90

- So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế

Đối với EFI – Diesel ống phân phối: - So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế

a) EFI-diesel thông thường

Xác định thời điểm phun mong muốn

Hình 2-130. Sơ đồ xác định thời điểm phun mong muốn

Thời điểm phun mong muốn đƣợc xác định bằng cách tính thời điểm phun cơ

bản thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm giá trị điều

chỉnh trên cơ sở nhiệt độ nƣớc, áp suất không khí hút và nhiệt độ không khí hút vào.

91

Phát hiện thời điểm phun

thực tế Việc phát hiện thời

điểm phun thực tế đƣợc

thực hiện thông qua tính

toán trên cơ sở các tín hiêụ tốc độ động cơ và vị

trí trục khuỷu. Đối với

việc điều khiển lƣợng

Hình 2-131. Sơ đồ phát hiện thời điểm phun thực tế

phun, những sự không khớp suất hiện trong điều khiển thời điểm phun giữa các bơm sẽ đƣợc điều chỉnh

thông qua sử dụng một điện trở hiệu chỉnh.

Hình 2-132. So sánh thời điểm phun mong muốn và thực tế

So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế

ECU so sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế và chuyển

các tín hiệu thời điểm phun sớm và thời điểm phun muộn tới van điều khiển thời điểm

phun sao cho thời điểm phun thực tế và thời điểm phun mong muốn khớp với nhau.

b) EFI-ống phân phối

So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế Nhƣ đối với EFI- diesel thông thƣờng, thời điểm phun phun cơ bản của EFI- diesel kiểu ống phân phối đƣợc xác định thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm một giá trị điều chỉnh dựa trên cơ sở nhiệt độ nƣớc và áp suất

không khí hút (lƣu lƣợng). ECU sẽ gửi các tín hiệu phun tới EDU và làm sớm hoặc làm muộn thời điểm

phun để điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun.

92

EDU

Hình 2-133. So sánh thời điểm phun mong muốn và thực tế với EFI-diesel ống phân phối

4. Điều khiển phun trong khi khởi động

Hình 2-134. Điều khiển phun khi khởi động

Lƣợng phun khi khởi động đƣợc xác định bằng việc điều chỉnh lƣợng phun cơ bản phù hợp với các tín hiệu ON của máy khởi động (thời gian ON) và các tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát. Khi động cơ nguội, nhiệt độ nƣớc làm mát sẽ thấp hơn và lƣợng phun sẽ lớn hơn Để xác định rằng thời điểm bắt đầu phun đã đƣợc điều chỉnh phù hợp với tín

hiệu của máy khởi động, nhiệt độ nƣớc và tốc độ động cơ. Khi nhiệt độ nƣớc thấp, nếu tốc độ động cơ cao thì điều chỉnh thời điểm phun

sẽ sớm lên

93

Hình 2-135. Điều khiển thời điểm phun khi khởi động với nđc thấp, tn cao

5. Điều khiển tốc độ phun

Phun ngắt quãng

Một bơm piston hƣớng kích thực hiện việc phun ngắt quãng (phun hai lần) khi khởi động cơ ở nhiệt độ quá thấp (dƣới -100) để cải thiện khả năng khởi động và giảm sự sinh ra khói đen và khói trắng.

Hình 2-136. Điều khiển phun ngắt quãng

Phun trƣớc

EFI-diesel kiểu ống phân phối có sử dụng phun trƣớc. Trong hệ thống phun trƣớc một lƣợng nhỏ nhiên liệu đƣợc phun đầu tiên trƣớc khi việc phun chính đƣợc

thực hiện. Khi việc phun chính bắt đầu thì lƣợng nhiên liệu đƣợc bắt lửa làm cho nhiên

liệu của quá trình phun chính đƣợc đốt đều và êm

94

Hình 2-137. Điều khiển phun trước

6. Điều khiển tốc độ không tải

Góc mở bàn đạp ga

Tính toán tốc độ mong muốn

Nhiệt độ nƣớc làm mát

So sánh

Điều chỉnh lƣợng phun

Bộ chấp hành (SPV/vòi phun)

Nhiệt độ nhiên liệu mát Tín hiệu tốc độ xe

Tín hiệu của máy KĐ

Phát hiện tốc độ

Tín hiệu trung gian

Cảm biến tốc độ động cơ

Công tắc A/C

Công tăc bộ sƣởi chạy điện

Hình 2-138. Điều khiển tốc độ không tải

Dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến, ECU tính tốc độ mong muốn phù hợp với tình trạng lái xe. Sau đó, ECU so sánh gíá trị mong muốn với tín hiệu (tốc độ động cơ) từ cảm biến tốc độ động cơ và điều khiển bộ chấp hành (SPV/ vòi phun) để điều khiển lƣợng phun nhằm điều chỉnh tốc độ không tải. ECU thực hiện điều khiển chạy không tải (để cải thiện hoạt động làm ấm động

cơ) trong quá trình chạy không tải nhanh khi động cơ lạnh, hoặc trong quá trình hoạt động của điều hòa nhiệt độ/ bộ gia nhiệt. Ngoài ra, để ngăn ngừa sự giao động tốc độ không tải sinh ra do sự giảm tải động cơ khi công tắc A/C đƣợc tắt, và lƣợng phun đƣợc tự động điều chỉnh trƣớc khi tốc độ động cơ dao động.

95

- Điều khiển giảm rung động khi chạy không tải

Điều khiển này phát hiện các dao động về tốc độ động cơ khi chạy không tải sinh ra do các khác biệt trong bơm hoặc vòi phun và điều chỉnh lƣợng phun đối với

từng xi lanh. Do đó, sự rung động và tiếng ồn không tải đƣợc giảm xuống

7. Các điều khiển khác

a) Điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ

Triệu chứng:

Lƣợng phun tăng lên do tăng áp suất

trong bơm

Lƣợng phun giảm theo tốc độ động cơ. Mô tả điều khiển:

Hình 2-139. Điều khiển tốc độ không tải

b) Điều khiển ECT

Triệu chứng:

Va đập xuất hiện trong quá trình sang

số.

Mô tả điều khiển:

Lƣợng phun giảm xuống trong quá

Hình 2-140. Điều khiển ECT

trình sang số.

c) Điều khiển bugi sấy

Triệu chứng:

Bật công tắc bugi sấy lên vị trí “ON”

khi khởi động động cơ đang lạnh

Mô tả điều khiển:

Điều khiển tình trạng của bugi sấy phù

hợp với nhiệt độ nƣớc làm mát

Hình 2-141. Điều khiển bugi sấy

d) Điều khiển bộ sấy hút vào (bơm pisotn hướng kính)

Bộ sấy hút vào bật lên “ON” để làm ấm không khí hút vào khi khởi động động

Triệu chứng: cơ đang lạnh Mô tả điều khiển:

Điều khiển tình trạng của bộ gia nhiệt mạp vào theo nhiệt độ

Hình 2-142. Điều khiển bộ sấy nạp vào

nƣớc làm mát.

96

e) Điều khiển ngắt điều hòa nhiệt độ

Triệu chứng: Bộ sấy hút bật lên “ON” để

làm ấm không khí hút vào khi khởi

động động cơ đang lạnh.

Mô tả điều khiển: Điều khiển tình trạng của bugi

sấy theo nhiệt độ nƣớc làm mát động

cơ.

Hình 2-143. Điều khiển ngắt điều hòa nhiệt độ

f) Điều khiển sức ì

Triệu chứng:

Dao động mômen quay do sự thay đổi lƣợng phun trong quá trình tăng tốc

Mô tả điều khiển:

Lƣợng phun đƣợc thay đổi dần và ngay sau khi bàn đạp ga đƣợc mở hoặc đóng

Hình 2-144. Điều khiển sức ì

g) Điều khiển áp suất nhiên liệu

Một áp suất nhiên liệu đáp ứng các tình trạng vận hành của động cơ đƣợc tính

toán phù hợp với lƣợng phun thực tế đã đƣợc xác định trên cơ sở tín hiệu từ các cảm

97

biến và tốc độ động cơ. ECU sẽ phát các tín hiệu đến SCV để điều chỉnh áp suất nhiên

liệu sinh ra bởi bơm cao áp.

Hình 2-145. Điều khiển áp suất nhiên liệu

2.8.4. EDU ( Electronic Driver Unit )

EDU là một thiết bị phát điện cao áp. Đƣợc lắp giữa ECU và một bộ chấp hành, EDU khuếch đại điện áp của ắc quy và trên cơ sở các tín hiệu từ ECU sẽ kích hoạt

EDU cũng tạo ra điện áp cao trong trƣờng hợp khác khi van bị đóng.

SPV kiểu tác động trực tiếp trong EFI-diesel thông thƣờng, hoặc vòi phun trong hệ thống kiểu EFI-diesel có ống phân phối. Hoạt động của EDU (hình 2-146): - ECU → (Tín hiệu) → mạch điều khiển EDU - Mạch điều khiển EDU → (tín hiệu) → mạch tạo cao áp (khuếch đại) - Mạch tạo cao áp (khuếch đại) → (Điện áp cao) → SPV → EDU → Tiếp mát - SPV → (tín hiệu kiểm tra) → ECU

98

Hình 2-146. Tổng quan về EDU A. Mạch tạo ra điện áp cao; B. Mạch điều khiển

2.9. Kiểm tra và chẩn đoán hệ thóng nhiên liệu diesel điều khiển điện tử

2.9.1. Các triệu chứng hư hỏng và nguyên nhân

Stt Triệu chứng hƣ hỏng Khu vực nghi ngờ (EFI-Diesel thông thƣờng) Khu vực nghi ngờ ( EFI-Diesel với ống phân phối )

1. Không quay khởi động đƣợc (khó khởi động ) - Máy khởi động - Rơle máy khởi động -Mạch của công tắc khởi động - Máy khởi động - Rơle máy khởi động - Cảm biến nhiệt độ nƣớc

trung gian ( A/T)

2. Khó khởi động - Mạch tín hiệu STA - Mạch tín hiệu STA

khi động cơ lạnh - ECU - ECU

- Vòi phun -Vòi phun

99

- Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu

- Cảm biến áp suất nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel

- Mạch điều khiển bộ sấy không khí nạp - Mạch công tắc tăng tốc độ chạy không tải để sấy

3. Khó khởi động

khi động cơ nóng - Mạch tín hiệu STA - Vòi phun - Mạch tín hiệu STA - Vòi phun

- Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu

- Áp suất nén - ECU - Áp suất nén - ECU

- Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Cảm biến áp suất nhiên

liệu

- Bƣớm ga Diesel

4. Động cơ bị chết - Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu

máy ngay sau khi - Mạch nguồn điện của ECU - Mạch tín hiệu STA

khởi động - ECU - ECU

- Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Vòi phun

- Cảm biến áp suất nhiên

liệu

- Bƣớm ga Diesel

5. Các sự cố khác - Mạch điện nguồn của ECU - Mạch điện của ECU

(Động cơ chết - ECU - ECU

máy ) - Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Mạch role của van chảy - Vòi phun

tràn - Cảm biến áp suất nhiên liệu

6.

Chế độ chạy không tải ban đầu không chính xác - Bộ lọc nhiên liệu - ECU - Bơm cao áp

- Bộ lọc nhiên liệu - ECU - Bơm cao áp - Vòi phun

- Cảm biến áp suất nhiên liệu

7. Tốc độ chạy - Mạch tín hiệu A/C - Mạch tín hiệu A/C

không tải của - Mạch tín hiệu STA - Mạch tín hiệu STA

100

động cơ cao - ECU - ECU

- Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Vòi phun - Cảm biến áp suất nhiên liệu

8. Tốc độ chạy - Mạch tín hiệu A/C - Mạch tín hiệu A/C

tải của

không động cơ thấp - Vòi phun - Mạch điều khiển ERG - Vòi phun - Mạch điều khiển ERG

- Áp suất nén - Áp suất nén

- Khe hở xuppáp - Đƣờng ống nhiên liệu (xả - Khe hở xuppáp - Đƣờng ống nhiên liệu

( xả không khí) không khí)

- ECU - ECU

- Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Cảm biến áp suất nhiên

liệu

- Bƣớm ga Diesel

9. Chạy không tải - Vòi phun - Vòi phun

không êm - Đƣờng ống nhiên liệu - Đƣờng ống nhiên liệu

(xả không khí) ( xả không khí)

- Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG

- Áp suất nén - Áp suất nén

- Khe hở xuppáp - Khe hở xuppáp

- ECU - ECU

- Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Mạch điều khiển bộ sấy - Cảm biến áp suất nhiên

nóng không khí nạp liệu

- Bƣớm ga Diesel

10. Rung khi động cơ nóng (chạy không tải kém ) - Vòi phun - Mạch nguồn điện ECU - Áp suất nén - Vòi phun - Mạch nguồn điện ECU - Áp suất nén

- Đƣờng ống nhiên liệu (xả không khí) - Đƣờng ống nhiên liệu ( xả không khí)

- Khe hở xuppáp - Khe hở xuppáp

- ECU - Bơm cao áp - ECU - Bơm cao áp

- Cảm biến áp suất nhiên

101

liệu

- Bƣớm ga Diesel

11. Rung khi động cơ (chạy nguội - Vòi phun - Mạch nguồn điện ECU - Vòi phun - Mạch nguồn điện ECU

không - Áp suất nén - Áp suất nén

tải kém ) - Đƣờng ống nhiên liệu (xả - Đƣờng ống nhiên liệu (xả

không khí) - Khe hở xuppáp không khí) - Khe hở xuppáp

- ECU - ECU

- Bơm cao áp - Mạch điều khiển bộ sấy - Bơm cao áp - Cảm biến áp suất

nóng không khí nạp nhiên liệu

-Bƣớm ga Diesel

12. Tăng tốc yếu

( khả năng chạy - Vòi phun - Bộ lọc nhiên liệu - Vòi phun - Bộ lọc nhiên liệu

kém ) - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG

- Áp suất nén - Áp suất nén

- ECU - ECU

- Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Cảm biến áp suất nhiên

liệu

- Bƣớm ga Diesel

13. Có tiếng gõ ( Khả - Vòi phun - Vòi phun

năng chạy kém ) - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG

- ECU - ECU

- Cảm biến áp suất

nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel

14. Khói đen ( Khả năng chạy kém )

- Vòi phun - Mạch điều khiển ERG - ECU - Bơm cao áp

- Vòi phun - Mạch điều khiển ERG - ECU - Bơm cao áp - Cảm biến áp suất

nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel

15. Khói trắng ( Khả - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG

năng chạy kém ) - Vòi phun - Vòi phun

102

- Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu

- ECU - ECU

- Bơm cao áp - Mạch điều khiển bộ sấy nóng không khí nạp

- Bơm cao áp - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel

16. Dao động/ rung (Khả năng chạy - Vòi phun - ECU - Vòi phun - ECU

kém ) - Bơm cao áp - Bơm cao áp

- Vòi phun - Cảm biến áp suất nhiên liệu

2.9.2. Kiểm tra các bộ phận của hệ thống

1. Lắp bơm cao áp

Hình 2- 147. Vị trí lắp bơm cao áp

Lắp đặt máy bơm cao áp bằng cách gióng thẳng hàng dấu ghi nhớ trên bơm cao

áp với dấu vị trí tham khảo trên động cơ. Do ECU nhận biết đƣợc thời điểm phun và thực hiện những hiệu chỉnh thích

hợp, nên không cần phải điều chỉnh thời điểm phun sau khi lắp ráp nhƣ đối với máy bơm diesel loại cơ khí.

103

2. Kiểm tra van điều khiển lượng phun (SPV) Kiểm tra SPV bằng cách ngắt giắc nối và đo điện trở giữa các cực của SPV.

Hình 2- 148. Kiểm tra SPV

3. Kiểm tra van điều khiển thời điểm phun (TCV)

Hình 2- 149. Kiểm tra TCV

Kiểm tra cuộn dây của TCV bằng cách ngắt giắc nối và đo điện trở giữa các cực

của TCV.

Kiểm tra sự vận hành của TCV bằng cách nối cực dƣơng (+) và cực âm (-) của

ắc quy với các cực của TCV và kiểm tra tiếng kêu lách cách của van điện từ.

2.9.3. Chẩn đoán và sửa lỗi hệ thống EFI-diesel kiểu phun ống

104

1. Chẩn đoán vòi phun Kiểm tra cơ bản :

- Tháo vòi phun

- Kiểm tra bằng mắt hiện tƣợng rò rỉ vòi phun và tình trạng của êcu đồng: Nếu

đầu vòi phun có muội, thay đệm đồng.

- Kiểm tra bằng mắt muội cácbon bám ở đầu vòi phun và các chỗ khấc đầu vòi phun: Nếu đầu vòi phun có muội, tháo rong đen đồng và làm sạch đầu vòi phun

bằng dung dịch rửa ( nếu không làm sạch thì động cơ có thể bị rung giật khi làm việc).

Hình 2-150. Làm sạch vòi phun a. Trƣớc khi làm sạch b. Sau khi làm sạch

Kiểm tra điện trở vòi phun: 0,3÷0,6  (200)

Kiểm tra tình trạng phun của kim phun:

- Tháo kim phun khỏi động cơ và đƣờng nhiên liệu.

- Lắp giắc kiểm tra vào giắc kim phun.

- Nổ máy và kiểm tra xem kim phun có hoạt động bình thƣờng hay không.

2. Quy trình chẩn đoán vòi phun theo biểu hiện trên ô tô

a) Kiểm tra

+ Nếu tốc độ động cơ tụt xuống đột ngột thì xylanh và kim phun bình

Máy chạy tải không đều. Kiểm tra cân bằng công suất (Để tìm xylanh hoặc kim phun có lỗi) - Tháo giắc kim phun từng cái một: thƣờng.

+ Nếu không gì có gì thay đổi thì xylanh hoặc kim phun có lỗi.

- Khi phát hiện ra xylanh hoặc kim phun có lỗi cần chuyển sang:

+ Kiểm tra áp suất nén. + So sánh tốc độ không tải

105

+ So sánh lƣợng phun

+ Kiểm tra rò rỉ động của vòi phun (m ột trong các cách xác định vòi

phun hỏng)

Không thể nổ máy

Kiểm tra rò rỉ tĩnh vòi phun

b) Chẩn đoán

3. Quy trình kiểm tra bơm cao áp (bơm CP1 hệ Bosch)

- Kiểm tra cơ bản:

+ Kiểm tra bằng mắt xem nhiên liệu có bị rò rỉ không

+ Kiểm tra tải trọng ban đầu của trục bơm bằng cách: Xoay trục bơm sau

khi tháo bơm cao áp khỏi động cơ. Nếu xoay đƣợc nhẹ nhàng là bình thƣờng.

- Kiểm tra áp suất đầu ra:

+ Tháo cảm biến áp suất và nối với ống nhiên liệu của bơm cao áp.

+ Xem phần “ Áp suất nhiên liệu – Fuel Preasure “ trong màn hình số liệu

của thiết bị Hi- Scan Pro.

+ Để động cơ trong 3 giây và đọc áp suất nhiên liệu: Bình thƣờng áp suất

nhiên liệu đạt giá trị 1000 Bar lâu hơn 1 phút.

Hình 2-151. Đồ thị áp suất ra của bơm cao áp hiện ra ở màn hình của thiết bị Hi- Scan Pro

Chú ý: Không đƣợc đề máy lâu hơn 4 giây, hoặc làm 3 lần liên tục nếu không

có thể làm hỏng bơm cao áp.

106

4. Quy trình kiểm tra van PCV

- Kiểm tra cơ bản

+ Kiểm tra bằng mắt xem nhiên liệu có bị rò rỉ không + Kiểm tra điện trở của van PCV ( van điều khiển áp suất ): 2.0 ÷ 2.7 ( 200)

- Kiểm tra rò rỉ bằng đồng hồ chân không:

+ Nối đồng hồ chân không với van PCV

Bình thƣờng : Giữ đƣợc độ chân không Hỏng : Không có chân không ( bi bên trong van bị mòn )

→ Máy không nổ đƣợc hoặc chết máy.

- Kiểm tra bằng thiết bị Hi- Scan Pro

+ Khởi động động cơ để động cơ đạt đến đến nhiệt đọ làm việc. + Xem phần “ Áp suất nhiên liệu – Fuel Preasure “ trong màn hình số liệu

của thiết bị Hi- Scan Pro.

+ Tháo cầu chì bơm tiếp vận để tắt động cơ.

+ Kiểm tra sự sụt áp của nhiên liệu (hình 2-152)

Hình 2-152. Kiểm tra van PCV

107

5. Chẩn đoán bằng thiết bị Common rail Tester

Hình 2-153. Thiết bị Commonrail Tester

Chức năng của Thiết bị Common Rail Tester

- Kiểm tra hoạt động của bơm cao áp và các cảm biến.

- Kiểm tra rò rỉ kim phun. - Kiểm tra và chẩn đoán bơm tiếp vận, đƣờng nhiên liệu.

- Kiểm tra đƣờng thấp áp

- Kiểm tra rò rỉ tĩnh kim phun

- Kiểm tra áp suất đƣờng cao áp

Hình 2-154. Đồng hồ kiểm tra áp suất và kiểm tra chân không

108

a) Kiểm tra bơm tiếp vận ( Bơm thấp áp )

- Tháo ống mềm ở lọc nhiên liệu và nối với đồng hồ thấp áp (CRT- 1051)

hoặc đồng hồ chân không (CRT- 1050) tùy thuộc vào hệ thống động cơ

- Nổ máy và cho chạy không tải khoảng 5 giây, sau đó tắt máy.

- Đọc áp suất nhiên liệu hoặc độ chân không trên đồng hồ - Đánh giá

Kiểu bơm hút ( Bosch Động cơ A/U ) :

Nối đồng hồ chân không vào giữa lọc nhiên liêu và bơm cao áp nhƣ hình 2- 155.

Hình 2-155. Kiểm tra bơm áp thấp kiểu A/U

Loại bơm hút ( Động cơ kiểu A/J/U )

Trƣờng hợp Chân không Đánh giá

1

8 19 cmHg

Hệ thống bình thƣờng

2

20  60 cmHg

Đƣờng nhiên liệu hoặc lọc bị tắc, bơm

binh thƣờng

3

0  7 cmHg

Lọt gió vào đƣờng nhiên liệu hoặc

bơm hỏng

109

b) Kiểm tra đường nhiên liệu thấp áp (Đối với loại bơm điện–Động cơ kiểu D)

Nối đồng hồ áp suất giữa lọc nhiên liệu và bơm áp thấp nhƣ hình 2-156

Hình 2-156. Kiểm tra đường nhiên liệu thấp áp

Loại bơm điện (Động cơ kiểu D)

Loại bơm điện ( Động cơ kiểu D )

Trƣờng hợp Áp suất ( Bar) Đánh giá

1.5  3

Hệ thống bình thƣờng 1

4  6

Đƣờng nhiên liệu hoặc lọc bị tắc 2

0 1.5

Bơm hoặc đƣờng nhiên liệu bị rò rỉ 3

c) Kiểm tra đường nhiên liệu thấp áp (kiểu bơm hút bên trong-Delphi)

Nối đồng hồ áp suất giữa lọc nhiên liệu và bơm áp cao nhƣ hình 2-157

Loại bơm hút bên trong-Delphi

Trƣờng hợp Chân không Đánh giá

8 19 cmHg

Hệ thống bình thƣờng 1

20  60 cmHg

Đƣờng nhiên liệu hoặc lọc bị tắc, bơm 2

binh thƣờng

0  7 cmHg

3

Lọt gió vào đƣờng nhiên liệu hoặc bơm hỏng

110

Hình 2-157. Kiểm tra đường nhiên liệu thấp áp

d) Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh

Mục đích là để kiểm tra độ kín khít của kim phun và tình trạng bơm cao áp.

Kiểm tra khi không nổ máy

- Lắp đấu chuyển ống mềm hồi ( CRT- 1032 ), ống nhựa trong (CRT- 1031)

và nối đầu ống nhựa trong vào bình chứa ( CRT-1030).

- Tháo điểm A trên đƣờng hồi nhiên liệu và bít lại bằng nút bịt.

- Nối giắc đấu chuyển tới cảm biến áp suất đƣờng cao áp ch ung và nối đồng

hồ cao áp nhƣ trên hình 2-158.

Hình 2-158. Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh

- Tháo giắc kim phun để ngăn ngừa nó làm việc.

- Với từng loại bơm :

111

+ Loại bơm hệ Bosch CP1: Tháo giắc van PCV (pressure Control

Valve) và lắp cáp điều khiển van PCV. + Loại bơm hệ Delphi, Bosch CP3.3: Tháo giắc van IMV (Inlet

Metering Valve) để cho phép nhiên liệu cấp tới đƣờng cao áp.

:

Hình 2-159 : Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh

Chú ý:

Không cấp điện acquy quá 5 phút nếu không có thể làm hỏng PCV

Thực hiện cả hai bƣớc quy trình dành cho bơm hệ Bosch CP1 và bơm hệ

Delphi, Bosch CP3: lắp các cáp điều khiển van PCV tới phần hồi từ đƣờng cao áp

chung và tháo giắc van IMV để cho phép nhiên liệu tới đƣờng cao áp.

- Đề máy một lần trong 5 giây

+ Không đƣợc phép để quá 5 giây ( ít hơn 10 lần đề ).

+ Tốc độ đề phải vƣợt quá 200 vòng/ phút. + Thực hiện kiểm tra với nhiệt độ làm mát dƣới 300C. Nếu nhiệt độ

hơn 30 0C, áp suất nhiên liệu có thể sẽ khác do độ nhớt của nhiên liệu thay đổi. - Đọc áp suất nh iên liệu ở đồng hồ áp suất cao và đo lƣợng nhiên liệu chứa

trong các ống trong suốt .

- Đánh giá ( Đánh giá này chỉ đúng cho động cơ hệ Delphi )

T/hợp Áp suất ( Bar ) Rò rỉ kim phun Đánh giá Công việc kiểm tra

1000 1800

0  200 mm

Bình thƣờng 1

Trên 1000

200  400 mm

Hỏng kim phun Thay kim phun khi 2

(Dòng rò rỉ quá lớn) dòng rò rỉ vƣợt

0  200

0  200 mm

Bơm cao áp Kiểm tra bơm cao áp 3

(Áp suất không đủ)

112

Kiểm tra khi nổ máy

Hình 2- 160. Kiểm tra rò rỉ áp suất cao

- Lắp đặt đầu nối hồi kim phun (CRT-1032), ống trong suốt (CRT-1031), lọ

đựng (CRT-1030) và ống hồi kim phun (CRT -1033) theo nhƣ cách kiểm tra rò rỉ kim

phun tĩnh nhƣ trên.

- Nối Hi-Scan và chọn chế độ dự liệu hiện thời (curren data), chọn mục áp

suất cao và tốc độ dộng cơ ( High- Pressure and engine rpm ).

- Thực hiện kiểm tra rò rỉ áp suất cao theo hƣớng dẫn ( Hình2- 160)

* Đối với loại Bosch CP1, CP3, CP3.3: Động cơ D/A/U

- Nổ máy  Chạy không tải 1 phút  Tăng 3000 vòng/phút trong 30 giây 

tắt máy.

Hình 2-161. Biểu đồ chạy máy kiểm tra rò rỉ loại CPI, CP3, CP3.3

- Sau khi kết thúc kiểm tra, đo lƣợng nhiên liệu trong các lọ chứa( CRT-1030)

113

* Đối với loại Delphi : J3 ( 2.9L)

- Nối Hi- Scan và chọn mục kiểm tra rò rỉ áp suất cao (High Pressure Leak Test) - Thực hiện kiểm tra rò rỉ áp suất cao ( High Pressure Leak Test ) cho đến khi

Hi- Scan kết thúc kiểm tra một cách tự động hoặc bằng tay:

Nổ máy  chạy không tải 2 phút  Tăng tốc 3 lần  Tắt máy. ( Mỗi lần

tăng tốc : Đạp ga đến 3800vòng/phút trong vòng 2 giây .

2 phút

Hình 2-162. Biểu đồ chạy máy kiểm tra rò rỉ loại Delphi J3

- Để kiểm tra lƣợng phun, thực hiện kiểm tra lại từ hai lần trở lên, chọn số

liệu của lần phun nhiều nhất.

Chú ý: Bình chứa CRT-1030 cần phải trống không trƣớc mỗi lần kiểm tra.

- Đánh giá:

* Đối với loại Bosch CP1, CP3, CP3.3: Động cơ D/A/U

Thay thế kim phun có lƣợng gấp 3 lần lƣợng phun tối thiểu.

Hình 2-163. Lượng phun không bình thường ( CPI, CP3 CP3.3)

Vòi phun Khắc phục

Dung tích (ml)

Máy 1 30

Máy 2 61 Lổi kim phun

Máy 3 20 Giá trị tối thiểu

Máy 4 30

114

* Đối với loại Delphi : J3 ( 2.9L)

Giới hạn 25 cc

Phun không bình thƣờng

Thay thế kim phun ở mức đo quá 25cc

Hình 2-164. Lượng phun không bình thường (loại Delphi J3)

)

e) Kiểm tra áp suất phun lớn nhất ( kiểm tra tình trạng bơm cao áp )

- Tháo tất cả ống cấp nhiên liệu cho từng kim phun từ đƣờng cao áp chung.

- Lắp van điều áp CRT -1020, nút bịt CRT -1021 hoặc CRT -1022, nắp che

bụi CRT -1035, đầu nối chuyển CRT-1041/1042/1043.

- Lắp đặt đồng hồ cao áp CRT-1040 với đƣờng cao áp chung (hình 2-165):

Hình 2- 165. Kiểm tra áp suất phun lớn nhất

- Đối với các kiều bơm:

+ Kiểu Bosh CP1: Tháo giắc điện van điều áp PCV và lắp dây điều khiển van điều áp PCV CRT-1044 để bịt đƣờng nhiên liệu hồi từ đƣờng cao áp chung.

+ Loại Delphi, Bosh CP3: Tháo giắc điện van đầu vào IMV để cho

phép nhiên liệu cấp vào đƣờng cao áp chung.

+ Loại Bosh CP3.3: Thực hiện cả hai bƣớc dành cho loại CP1 và loại

Bosh CP3. Nghĩa là lắp cáp điều khiển van PCV để ngăn không cho nhiên liệu hồi về

115

từ đƣờng nhiên liệu chung và tháo giắc điện van đầu vào IMV đẻ cho phép nhiên liệu

cấp vào đƣờng cao áp chung.

Hình 2- 166. Kiểm tra áp suất phun lớn nhất-Bosch CP1, CP3.3

- Đề máy trong vòng 5 giây. Để loại trừ sai số, thực hiện công việc kiểm tra 2

lần, lấy giá trị lớn hơn trong hai lần đo để làm giá trị chính thức.

- Đánh giá:

Nếu giá trị hiển thị trên đồng hồ nằm trong khoảng giá trị cho phép thì bơm

cao áp hoạt động bình thƣờng. Nếu không thì kiểm tra theo các bƣớc sau trƣớc khi

kiểm tra bơm cao áp.

+ Kiểm tra rò rỉ của van điều áp.

+ Nếu có van PCV, thì kiểm tra tình trạng rò rỉ bên trong. Thay thế nếu cần

thiết.

Tiêu chuẩn áp suất của đƣờng cao áp chung : Bosch: 1000  1500 bar Delphi: 1050  1600 bar

Chú ý : Nếu áp suất nhiên liệu trên đồng hồ thấp hơn giá trị tiêu chuẩn, có thể phải

kiểm tra cả cảm biến áp suất đƣờng cao áp hoặc van điều áp ( CRT- 1020)

Hình 2- 167. Kiểm tra đường cao áp

f) Kiểm tra van điều khiển áp suất PCV

- Tháo giắc điện của van PCV.

116

- Tháo đƣờng nhiên liệu hồi từ van PCV.

- Tháo giắc điện van PCV và nối cáp PCV CRT -1044, sau đó nối hai kẹp ở đầu kia với bình điện sao cho van điều khiển áp suất ngăn không cho nhiên liệu về từ

đƣờng cao áp chung.

- Đặt đƣờng hồi về lọ chứa CRT-1030.

- Tháo giắc các kim phun. - Đề máy trong 5 giây.

- Kiểm tra lƣợng nhiên liệu.

Thông số sửa chữa: Nhỏ hơn 10cc (Áp suất nhiên liệu phải lớn hon

1000 Bar )

Hình 2- 168. Kiểm van điều khiển áp suất PCV

g) Súc rửa đường ống nhiên liệu

Mục đích: làm sạch đƣờng ống nhiên liệu khỏi các ngoại vật

- Trƣớc khi nối đƣờng ống nhiên liệu với động cơ, phải lau sạch mép bên

ngoài, bên trong và các ốc bắt. Tốt nhất nên dùng hơi để thổi sạch.

- Nối các đầu chuyển làm sạch ống CRT-1034 tới các ống kim phun. - Đề máy 4 đến 5 lần, mỗi lần khoảng 5 giây để cho phép nhiên liệu chảy hết ra

ngoài.

Hình 2- 169. Súc rửa đường ống nhiên liệu

117

- Tháo đầu chuyển rửa ống ra khỏi ống nhiên liệu. - Vặn nhẹ bằng tay ê cu ống nhiên liệu tới kim phun sau khi căn chỉnh ê cu và

kim phun.

- Để ngăn ngừa các cặn bẩn bắn lung tung

trong khoang động cơ, dung giấy bọc xung quanh kim phun.

- Đề máy 2 đến 3 lần trong vòng 5 giây để cặn

bẩn bắn ra ngoài khỏi kim phun.

- Xiết chặt ê cu theo tiêu chuẩn kỹ thuật.

Hình 2- 170. Vị trí êcu đường ống nhiên liệu

118

CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Trình bày cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp PE có cơ cấu điền ga điện từ (theo

hình đã cho)

2. Trình bày cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp VE có cơ cấu điền ga điện từ (theo

hình đã cho) 3. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của cơ cấu ga điện từ trong bơm PE (theo

hình đã cho)

4. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của cơ cấu ga điện từ trong bơm VE (theo

hình đã cho) 5. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của bơm sơ cấp trong hệ thống EFI-diesel

(theo hình đã cho)

6. Trình bày cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel

thông thƣờng (theo hình đã cho)

7. Vẽ sơ đồ hệ thống và trình bày cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động của hệ thống

nhiên liệu EFI-diesel thông thƣờng.

8. Trình bày cấu tạo và hoạt động của bơm VE điện tử 1 piston hƣớng trục trong hệ

thống nhiên liệu EFI-diesel thông thƣờng (theo hình đã cho)

9. Trình bày cấu tạo và hoạt động của bơm VE điện tử nhiều piston hƣớng kính trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel thông thƣờng (theo hình đã cho)

10. Trình bày cấu tạo và hoạt động của van điều khiển lƣợng phun SPV loại thông

thƣờng (theo hình đã cho)

11. Trình bày cấu tạo và hoạt động của van điều khiển lƣợng phun SPV loại hoạt động

trực tiếp (theo hình đã cho)

12. Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh thời điểm phun trong bơm hƣớng

trục (theo hình đã cho)

13. Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh thời điểm phun trong bơm hƣớng

kính (theo hình đã cho) 14. Trình bày cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel ống phân phối (theo hình đã cho) 15. Vẽ sơ đồ hệ thống và trình bày cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel ống phân phối. 16. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp loại 2 piston trong hệ

thống EFI-diesel ống phân phối (theo hình đã cho) 17. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp loại 3 piston trong hệ

thống EFI-diesel ống phân phối (theo hình đã cho)

119

18. Trình bày cấu tạo và hoạt động của vòi phun điện tử trong hệ thống nhiên liệu EFI-

diesel loại ống phân phối theo hình … 19. Trình bày cấu tạo và hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel dùng bơm vòi

phun kết hợp (theo hình đã cho).

20. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của bơm cấp nhiên liệu kiểu rô to trong

hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UI (theo hình đã cho) 21. Trình bày các yêu cầu của quá trình phun nhiên liệu của bơm vòi phun trong hệ

thống nhiên liệu EFI-diesel UI

22. Trình bày cấu tạo chung và hoạt động của bơm vòi phun trong hệ thống nhiên liệu

EFI-diesel UI (theo hình đã cho) 23. Trình bày cấu tạo chung và hoạt động của bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu

EFI-diesel UP (theo hình đã cho)

24. Trình bày cấu tạo chung và hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel HEUI

(theo hình đã cho)

25. Trình bày cấu tạo chung và hoạt động của bơm vòi phun trong hệ thống nhiên liệu

EFI-diesel HEUI (theo hình đã cho)

120

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đinh Ngọc Ân. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử

2. Chonan Technical Service Training Center, Common Rail Bosch

3. Chonan Technical Service Training Center, Common Rail Delphi

4. Hyundai. Engine management diesel 1. 5. Pearson Education (2008), Hydraulically Actuated Electronic Unit Injector (HEUI)

Systems For Gus Wright’s Students.

6. Toyota(2003), Chương trình đào tạo kỹ thuật viên chẩn đoán cao cấp.

7. TL960 service manual, Caterpillar 3126B HEUI Engines 8. Volkswagen of America (2003), 1.9-Liter TDI Engine with Pump Injection (Pumpe

Düse) Design and Function.

121