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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:127

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tập bài giảng Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử gồm có 2 chương với những nội dung chi tiết như sau: Chương 1 khái quát chung về hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử; chương 2 các hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử. Tập bài giảng này 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. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 1 A/C Điều hòa không khí 2 ECT Electronically controlled Hộp số điều khiển điện tử transmission 3 ECU Electronic Control Unit Bộ điều khiển điện tử 4 ECM Electronic Control Module Mô đun điều khiển điện tử 4 EDU Electronic Driver Unit Bộ dẫn động bằng điện tử 5 EFI Electronic Fuel Injection Phun nhiên liệu bằng điện tử 6 E/G Engine Động cơ 7 EGR 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 SCV Suction Control Valve Van điều khiển hút 12 SPV 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 với động cơ phun trực Cảm biến tốc độ Điều khiển lƣợng động cơ phun nhiên liệu tiếp. - Điều chỉnh quy Cảm biến vị trí chân ga Điều khiển thời điểm luật phun theo hƣớng ECU phun nhiên liệu Cảm biến vị trí kết thúc nhanh quá trục khuỷu trình phun. Các cảm biến và - Biện pháp hồi công tắc khác Các điều khiển khác 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 EFI-diesel dùng EFI-diesel dùng thƣờng dùng ống cao áp phân phối bơm riêng cho bơm VE, PE (common Rail System) từng xi lanh EFI- EFI- EFI- Loại Loại Loại EFI- EFI- diesel diesel diesel BCA BCA BCA diesel diesel dùng dùng dùng 2 3 4 dùng dùng bơm bơm bơm piston piston piston bơm–vòi bơm tách PE có VE có VE có phun rời cơ cấu cơ cấu van xả kết hợp vòi phun ga điện ga điện áp (UI, (UP) tử tử HEUI) Bơm VE Bơm VE một piston nhiều piston hƣớng trục 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 khoang bơm . - Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun. 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 và xylanh phun là: 0,5÷ 2 µm ). 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. 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. Hình 2-2. Cơ cấu điều ga của bơm PE 1. Trục cam; 2. Cơ cấu điều ga điện từ; Hoạt động của cơ 3. Lò xo hồi vị; 4. ECU; 5. Cảm biến tốc độ; 6. cấu điều ga điện từ với Lõi thép di động (gắn với thanh răng); 7. Lõi thép cố định; 8. Cuộn dây 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 Hình 2-4. Cơ cấu điều ga của bơm VE đổi công suất và tốc độ của động cơ 1.Trống lớn; 2.Lũ xo hồi vị của trống lớn; thì ngƣời lái xe tác động lên bàn đạp 3.Trống nhỏ; 4.Cuộn hút; 5.Quả ga; 6.Piston ga và thông qua cảm biến chân ga bơm cao áp 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