Kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử

Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU Tổng quan hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 1.1 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động Diesel 1.1.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống nhiên liệu động Diesel .5 1.1.2 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động Diesel .5 1.2 Lịch sử phát triển hệ thống nhiên liệu Diesel Diesel điều khiển điện tử 1.3 Phân loại đặc điểm hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 1.3.1 Phân loại 1.3.2 Đặc điểm Các hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 10 2.1 Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm cao áp 10 2.1.1 Bơm PE điều khiển điện tử có cấu ga điện từ .10 2.1.2 Bơm VE điều khiển điện tử có cấu ga điện từ 12 2.1.3 Bơm VE điều khiển điện tử có van xả áp 15 2.2 Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối (Common Rail System) .23 2.2.1 Khái quát hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối 23 2.2.2 Chức hệ thống Common Rail 24 2.2.3 Đặc tính phun hệ thống Common Rail 26 2.3 Hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử dùng bơm – vòi phun kết hợp HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Ịnection) 28 2.3.1 Khái quát hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI .28 2.3.2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 29 2.4 Hệ thống điều khiển vị trí cảm biến hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử .31 2.4.1 Sơ đồ hệ điều khiển hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 31 2.4.2 Sơ đồ bố trí cảm biến 33 2.4.3 Hệ điều khiển hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 34 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 38 3.1 Các triệu chứng hư hỏng hệ thống 38 3.2 Kiểm tra hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm cao áp .40 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 3.2.1 Kiểm tra van điều khiển lượng phun SPV .41 3.2.2 Kiểm tra van điều khiển phun sớm TCV 41 3.3 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối 41 3.3.1 Chẩn đoán kim phun 42 3.3.2 Quy trình chẩn đốn kim phun theo biểu xe .42 3.3.3 Quy trình kiểm tra bơm cao áp 46 3.3.4 Quy trình kiểm tra van PCV 48 3.3.5 Chẩn đoán thiết bị Common Tester 49 Khảo sát hệ thống Common Rail động 1KD – FTV 57 4.1 Các thông số kỹ thuật động 1KD – FTV .57 4.2 Giới thiệu động 1KD – FTV 58 4.2.1 Nhóm piston 58 4.2.2 Nhóm trục khuỷu 59 4.2.3 Thanh truyền 61 4.2.4 Thân máy nắp xylanh 62 4.2.5 Cơ cấu phân phối khí 63 4.2.6 Hệ thống làm mát 64 4.2.7 Hệ thống bôi trơn 65 4.2.8 Hệ thống tăng áp .66 4.3 Tính tốn nhiệt động 1KD – FTV .68 4.3.1 Các thông số ban đầu 68 4.3.2 Các thông số chọn động .68 4.3.3 Tính tốn thơng số chu trình .69 4.4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động 1KD – FTV .75 4.5 Kết cấu hệ thống nhiên liệu động 1KD – FTV 75 4.5.1 Vùng áp suất thấp 75 4.5.2 Bình chứa nhiên liệu .76 4.5.3 Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất thấp 76 4.5.4 Lọc nhiên liệu 76 4.5.5 Vùng áp suất cao .77 4.5.6 Bơm cao áp .78 4.5.7 Vòi phun 81 4.5.8 Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao .87 4.6 Các cảm biến hệ điều khiển thống nhiên liệu động 1KD – FTV 88 4.6.1 Cảm biến vị trí van cắt đường nạp VTA (VLU) 88 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 4.6.2 Cảm biến vị trí bàn đạp ga VPA 89 4.6.3 Cảm biến vị trí trục khuỷu NE 90 4.6.4 Cảm biến vị trí trục cam G (TDC) 91 4.6.5 Cảm biến nhiệt độ khí nạp THA .92 4.6.6 Cảm biến áp suất đường ống nạp PIM 93 4.6.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát THW 94 4.6.8 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu THF 95 4.6.9 Cảm biến áp suất nhiên liệu PCR1 96 Tính tốn kiểm nghiệm thơng số bơm cao áp, vịi phun 97 5.1 Tính tốn bơm cao áp .97 5.1.1 Lượng nhiên liệu cung cấp cho xylanh chu trình cơng tác 97 5.1.2 Đường kính piston bơm cao áp .97 5.1.3 Hành trình có ích piston bơm cao áp 98 5.2 Tính vịi phun 98 5.2.1 Lượng phun nhiên liệu lớn chu trình Qmax .99 5.2.2 Tổng tiết diện lưu thông lỗ phun .99 5.2.3 Tiết diện lưu thông lỗ phun .99 5.2.4 Đường kính lỗ phun tính toán 99 Tìm hiểu dạng hư hỏng, cách khắc phục chẩn đoán 100 6.1 Các dạng hư hỏng thường gặp hệ thống nhiên liệu 100 6.1.1 Các dạng hư hỏng bơm cao áp 100 6.1.2 Các dạng hư hỏng vòi phun 100 6.1.3 Các dạng hư hỏng lọc nhiên liệu 100 6.1.4 Các dạng hư hỏng đường ống dẫn nhiên liệu 100 6.1.5 Hư hỏng hệ thống điện tử cảm biến .101 6.2 Khắc phục hư hỏng hệ thống nhiên liệu 101 6.2.1 Bơm cao áp 101 6.2.2 Ống phân phối .101 6.2.3 Vòi phun .101 6.3 Phương pháp chẩn đoán .101 6.3.1 Động không tải không êm, bị rung động 101 6.3.2 Động có iến gõ, kêu lạch cạch 102 6.3.3 Động bị yếu, bị ì .102 Kết luận chung 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử LỜI NĨI ĐẦU Ngày cơng đổi đất nước, cơng nghiệp hố đại hố nhu cầu tất yếu nước phát triển Cùng với phát triển lĩnh vực, lĩnh vực giao thơng nắm vai trị chủ đạo, đặc biệt vấn đề vận chuyển lại Trong phương tiện giao thơng tơ chiếm số lượng lớn phục vụ nhu nhu cầu người cơng việc vận tải hàng hố, du lịch Do địi hỏi nghành tơ ln cần có đổi mới, tối ưu hoá mặt kỹ thuật, hồn thiện mặt cơng nghệ, để nâng cao tính đại, tính kinh tế, q trình vận hành Để đạt yêu cầu nhà sản xuất,các kỹ sư nghành động lực cần phải có kiến thức sâu rộng, tiếp cận nhiều thực tế để tìm biện pháp tối ưu trình nghiên cứu Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất động đảm bảo vấn đề thiết nhu cầu hàng đầu mục đích sử dụng khách hàng Công nghệ phun nhiên liệu điện tử đời đáp ứng mục đích sử dụng Cùng với công nghệ phun xăng điện tử, công nghệ phun Diesel điện tử nghiên cứu ứng dụng ngành ôtô vài năm trở lại Sau năm học tập rèn luyện trường, em chọn cho đề tài : “Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử” Được hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo PGS.TS.Trần Thanh Hải Tùng thầy giáo mơn, góp ý thực tế bạn cố gắng thân thời gian ngắn giúp em hoàn thành đồ án Tuy đồ án đầu tiên, thời gian có hạn, kiến thức cịn hạn chế, tiếp xúc với thực tế cịn nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót Rất mong dẫn thầy Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 10 tháng 06 năm 2010 Sinh viên thực hiên Phạm Văn Tâm Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 1.1.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống nhiên liệu động diesel  Nhiệm vụ : - Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động làm việc liên tục thời gian định ; lọc nước, tạp chất học lẫn nhiên liệu ; giúp nhiên liệu chuyển động thơng thống hệ thống - Cung cấp nhiên liệu cho động : đảm bảo tốt yêu cầu : + Lượng nhiên liệu cấp cho mổi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc động + Phun nhiên liệu vào thời điểm, quy luật mong muốn + Lưu lượng nhiên liêu vào xylanh phải đồng Phải phun nhiên liệu vào xylanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước lỗ phun, để nhiên liệu xé tơi tốt - Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động phải đảm bảo kết hợp tốt số lượng phương hướng, hình dạng, kích thước tia phun với hình dạng buồng cháy với cường độ phương hướng chuyển động chất buồng cháy để hồ khí hình thành nhanh  Yêu cầu : Hệ thống nhiên liệu động diesel phải thoả mãn yêu cầu sau : - Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao - Dễ dàng thuận tiện sử dụng, bảo dưỡng sữa chữa - Dễ chế tạo, giá thành hạ 1.1.2 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động diesel Đặc điểm khác biệt động diesel so với động xăng địa điểm thời gian hình thành hồ khí Trong động xăng, hồ khí bắt đầu hình thành từ xăng hút khỏi vòi phun vào đường nạp (động dùng chế hồ khí) phun vào đường ống nạp (động phun xăng) Q trình cịn tiếp diễn xy lanh, suốt trình nạp trình nén đốt cháy cưỡng tia lửa điện Ở động diesel gần cuối trình nén, nhiên liệu phun vào buồng cháy động để hình thành hồ khí tự bốc cháy Hệ thống nhiên liệu động diesel phận quan trọng động thực hình thành hồ khí kể Kiểm tra chẩn đốn hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Bơm chuyển nhiên liệu hút nhiên liệu từ thùng chứa 12, sau đẩy tới bầu lọc tinh Tại bầu lọc tinh nhiên liệu lọc tạp chất, sau nhiên liệu theo đường ống tới bơm cao áp Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu áp suất đủ lớn theo đường ống cao áp đến vòi phun cung cấp cho xylanh động Nhiên liệu rò qua khe hở thân kim phun vòi phun tổ bơm cao áp theo đường ống dẫn 11 trở thùng chứa Nhiên liệu vào xylanh bơm cao áp khơng lẫn khơng khí khơng khí làm cho hệ số nạp tổ bơm khơng ổn định, chí làm gián đoạn q trình cấp nhiên liệu Khơng khí lẫn hệ thống nhiên liệu khơng khí hịa tan nhiên liệu tách áp suất thay đổi đột ngột, khí trời lọt vào đường ống khơng kín, đặc biệt khu vực mà áp suất nhiên liệu thấp áp suất khí trời Để xả khơng khí khỏi hệ thống nhiên liệu bầu lọc, vòi phun bơm cao áp có bulơng xả khí 13 10 11 12 Hình 1.1 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động Diesel 1- Bulơng xả khí ; 2- Bầu lọc nhiên liệu ; 3, 5, 6, 10, 11- Ống dẫn nhiên liệu ; 4- Vòi phun ; 7- Van tràn ; 8- Bơm cao áp ; 9- Bơm chuyển ; 12- Thùng chứa nhiên liệu ; 13- Bulông xả nước Khơng khí từ ngồi trời qua lọc khí vào ống nạp qua xupáp nạp vào động Trong trình nén xupáp hút xả đóng kín, piston lên khơng khí xylanh bị nén Piston tới sát điểm chết trên, khơng khí bên Kiểm tra chẩn đốn hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử piston bị chèn chui vào phần khoét lõm đỉnh piston, tạo dịng xốy lốc hướng kính ngày mạnh Cuối trình nén, nhiên liệu phun vào dịng xốy lốc này, xé nhỏ, sấy nóng, bay hồ trộn với khơng khí tạo hồ khí tự bốc cháy 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL VÀ DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Động Diesel phát minh vào năm 1892 nhờ kỹ sư người Đức Rudolf Diesel, hoạt động theo nguyên lý tự cháy Ở gần cuối trình nén, nhiên liệu phun vào buồng cháy động để hình thành hịa khí tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosch phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động Diesel ôtô thương mại ôtô khách vào năm 1936) Ra đời sớm động Diesel không phát triển động xăng gây nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn Tuy nhiên với phát triển kỹ thuật công nghệ, vấn đề giải động Diesel ngày trở nên phổ biến hữu dụng Khí thải động Diesel thủ phạm gây ô nhiễm mơi trường Động Diesel có tính hiệu kinh tế động xăng, nhiên vấn đề tiếng ồn khí thải hạn chế sử dụng động Diesel Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng cải tiến với giải pháp kỹ thật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm suất tiêu hao nhiên liệu Các chuyên gia nghiên cứu động Diesel đề nhiều biện pháp khác kỹ thuật phun điều khiển trình cháy nhằm hạn chế chất ô nhiễm Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải vấn đề: - Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng tăng tốc độ hịa trộn nhiên liệu khơng khí - Tăng áp suất phun, đặc biệt động phun trực tiếp - Điều chỉnh quy luật phun theo hướng kết thúc nhanh trình phun - Biện pháp hồi lưu phận khí xả Hiện nhược điểm khắc phục cách cải tiến số phận hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiên điện tử như: - Bơm cao áp điều khiển điện tử - Vòi phun điện tử - Ống tích trữ nhiên nhiệu áp suất cao (ống Rail) Năm 1986 Bosch đưa thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel gọi hệ thống nhiên liệu Common Rail Cho đến hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail hoàn thiện Trong động Diesel đại, áp suất phun thực cho vòi phun cách riêng rẽ, Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử nhiên liệu áp suất cao chứa ống Rail phân phối đến vòi phun theo yêu cầu So với hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thơng thường Common Rail Diesel đáp ứng giải vấn đề: - Giảm tối đa mức độ tiếng ồn - Nhiên liệu phun với áp suất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, áp suất phun đạt tới 184 MPa Thời gian phun cực ngắn tốc độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 m/s) - Có thể thay đổi áp suất phun thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc động - Tiết kiệm nhiên liệu - Giảm mức độ ô nhiễm môi trường 1.3 PHÂN LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 1.3.1 Phân loại Hình 1.2: Sơ đồ phân loại hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 1.3.2 Đặc điểm Các hệ thống phun nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử cho phép giảm bớt đáng kể kết cấu khí bơm cao áp, chẳng hạn rãnh cắt nhiên liệu, điều tốc, cấu kiểm soát thời điểm phun…Do chức bơm cao áp thực tạo nên áp suất nhiên liệu cao, cho phép tối ưu hóa kết cấu theo hướng tạo nên áp suất cao, thực phun tơi nhiên liệu Hơn nữa, khả điều chỉnh thực theo nhiều tín hiệu cấp cho ECU, tính chất tinh chỉnh cao hơn, đáp ứng xác nhiều chế độ làm việc động cơ, thực thỏa mãn nhu cầu làm việc động nhiều trạng thái làm việc mà không gây nên tượng thừa thiếu nhiên liệu, phát huy tối đa công suất cải thiện chất lượng khí xả Tuy nhiên nhược điểm hệ thống giá thành cao, độ tin cậy phụ thuộc vào công nghệ nhà sản xuất Các hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử bao gồm: a Hệ thống nhiên liệu Diesel điều kiển điện tử dùng bơm PE có cấu ga điện từ: - Điều chỉnh lượng nhiên liệu phun cách điều chỉnh nhờ cần ga điện từ (không dùng điều tốc) - Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn cảm biến tốc độ động b Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm phân phối VE có cấu ga điện từ: - Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thường - Áp suất phun đạt xấp xỉ 80 MPa - Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu cần ga điện từ (không dùng điều tốc bơm VE thơng thường) - Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn van điều khiển thời điểm phun c Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm VE có van xả áp loại piston hướng trục: - Cấu tạo gồm có phân chính: bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam đĩa, vành lăn, cam đĩa, piston, van tắt máy, cấu điều khiển phun sớm - Áp suất phun đạt xấp xỉ 130 MPa - Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu van xả áp - Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn van điều khiển thời điểm phun d Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm VE có van xả áp loại nhiều piston hướng kính: - Dùng bơm sơ cấp để tạo áp suất sơ cấp nạp vào khoang bơm - Áp suất phun cao loại piston hướng trục Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử - Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu phân phối nhiên liệu khác so với loại hướng trục - Điều khiển lượng phun van xả áp trực tiếp e Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng ống phân phối – Common Rail System (CRS): - Áp suất phun cao (1300 ÷ 2200kg/cm2 ) - Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh (1,1m/s bao gồm lần phun mồi lần phun thức ) - Các chi tiết hệ thống cao áp chế tạo xác ( khe hở kim phun xi lanh phun 0,5 ÷ µm ) f Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI (Hydraulically Electronically Controlled Unit Injector – Tác động thủy lực, điều khiển điện tử): - Hệ thống HEUI điều khiển ECM Phun nhiên liệu áp suất dầu từ 800 ÷ 3000 Psi, bơm cao áp đưa vào vịi phun Q trình phun điều khiển van điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ ECM - Áp suất phun hệ thống nhiên HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động mà điều khiển điện tử - Hệ thống HEUI cho phép nâng cao hiệu suất làm việc động cơ, tiết kiệm nhiên liệu giảm tổn thất tiếng ồn động Công nghệ phun nhiên liệu cho động Diesel trước coi khó biến đổi chi tiết điên tử thay liên kết khí động truyền thống phức tạp, địi hỏi nhà sản xuất cần có kỹ thuật công nghệ cao Ngày với bước tiến khoa học kỹ thuật với sức ép tiêu chuẩn khí xả, cơng nghệ có bước tiến vượt bậc Sau ta vào cụ thể hệ thống CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 2.1 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM CAO ÁP 2.1.1 Bơm PE điều kiển điện tử có cấu ga điện từ a Cấu tạo: Về chi tiết bơm PE điều khiển điện tử có cấu tạo hoạt động giống bơm PE thông thường, khác chỗ : - Bơm PE thông thường dùng cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu phun điều tốc - Còn bơm PE điều khiển điện tử, để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thi ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, sau gửi tín hiệu điều khiển cho cấu ga điện từ để thay đổi vị trí ( hay thay đổi tốc độ động cơ) 10 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Gồm điện trở nhiệt loại NTC đặt đầu cảm biến nối với đầu ghim (4), thông qua lớp cách điện (3) Giá trị điện trở thay đổi nhiệt độ môi trường quanh (nhiệt độ khí nạp) thay đổi Điện trở tăng nhiệt độ giảm điện trở giảm nhiệt độ tăng Điện trở loại gọi điện trở có hệ số nhiệt âm Tuỳ theo nhiệt độ khí nạp mà PCM nhận tín hiệu điện thay đổi từ điện trở để tăng giảm lượng khí nạp phù hợp với tỉ lệ hồ trộn hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu Nguồn điện cung cấp cho mạch VR =5V Ta có: VR = VR + VR Khi R2 thay đổi  VR1 thay đổi: K 1 -30 -20 -10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 C Hình 4.33 : Đồ thị quan hệ nhiệt độ điện trở 1- Đường giá trị điện trở lý tưởng ; 2- Đường giá trị điện trở lớn nhất ; 3- Đường giá trị điện trở thấp 4.6.6 Cảm biến áp suất đường ống nạp (PIM) Hình 4.34 : Cảm biến áp suất đường ống nạp (khơng khí) 95 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Hình 4.35 : Sơ đồ mạch điện Cảm biến gắn IC cảm nhận áp suất đuờng nạp tín hiệu PIM ECU dựa vào tính hiệu xác định thời gian phun Cấu tạo gồm chip silic kết hợp với buồng chân khơng trì độ chân khơng định mức, gắn vào cảm biến Một phía chip lộ với áp suất đường ống nạp phí bên thơng với buồng chân khơng bên Vì khơng cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn áp suất đường ống nạp đo xác độ cao thay đổi Một thay đổi áp suất đường ống nạp làm cho hình dạng chip silic thay đổi, trị số điện trở chip dao động theo mức biến dạng tín hiệu điện áp mà IC biến đổi từ dao động giá trị điện trở gọi tín hiệu PIM 4.6.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW) Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động sử dụng loại nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm, nhiệt độ nước làm mát tăng, giá trị điện trở cảm biến giảm ngược lại, ECU dùng tín hiệu để phát tình trạng nhiệt độ động Hình 4.36 : Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 1- Điện trở ; 2- Thân cảm biến ; 3- Chất cách điện ; 4- Giắc cắm ; 5- Đầu cắm điện Hình 4.37: Sơ đồ mạch cảm biến nhiệt độ nước 96 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Khi khóa điện bật ON, ECU cấp điện áp 5V đến chân THW cảm biến, nhiệt độ nước thay đổi, điện trở cảm biến thay đổi, điện áp rơi đầu điện trở cảm biến thay đổi sau: nhiệt độ tăng  điện trở cảm biến giảm  điện áp chân THW giảm ngược lại ECU xác định nhiệt độ động thông qua giá trị điện áp rơi Điện trở kΩ Nhiệt độ 0C (0F) Hình 4.38: Vùng hoạt động cảm biến nhiệt độ nước 4.6.8 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF) Cảm biến nhận biết nhiệt độ nhiên liệu nhiệt điện trở bên trong, lắp trực tiếp bơm cao áp Nhiên liệu bay nhiệt độ nhiên liệu thấp, cần hỗn hợp đậm Vì nhiệt độ nhiên liệu thấp, điện trở nhiệt điện trở tăng lên tín hiệu điện áp THF cao đưa đến ECU Dựa tín hiệu ECU tăng lượng nhiên liệu phun vào làm cải thiện khả tải trình hoạt động động Hình 4.39 : Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 1- Nhiệt điện trở ; 2- Thân cảm biến ; 3- Giắc cắm Ngược lại nhiệt độ nhiên liệu cao, tín hiệu điện áp thấp THF gửi đến ECU làm giảm lượng nhiên liệu phun 97 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Hình 4.40 : Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Do điện trở R ECU nhiệt điện trở cảm biến nhiệt độ nhiên liệu nối tiếp nên điện áp THF thay đổi điện trở nhiệt điện trở thay đổi 4.6.9 Cảm biến áp suất nhiên liệu Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức thời ống phân phối báo ECU với độ xác thích hợp tốc độ đủ nhanh Nhiên liệu chảy vào cảm biến áp suất đường ống thông qua đầu mở phần cuối bịt kín màng cảm biến Thành phần cảm biến thiết bị bán dẫn gắn màng cảm biến, dùng để chuyển áp suất thành tín hiệu điện Tín hiệu cảm biến tạo đưa vào mạch khuếch đại tín hiệu đưa đến ECU Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc : - Khi màng biến dạng lớp điện trở đặt màng thay đổi giá trị Sự biến dạng (khoảng mm áp suất 180 MPa ) áp suất tăng lên hệ thống, thay đổi điện trở dẫn đến thay đổi điện mạch cầu điện trở - Điện áp thay đổi khoảng 0-70 mV (tùy thuộc áp suất tác động) khuếch đại mạch khuếch đại đến 0,5 V- 4.5V 98 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Hình 4.41 : Cảm biến áp suất ống phân phối 1- Mạch điện ; 2- Màng so ; 3- Màng phần tử cảm biến 4- ỐNg dẫn áp suất ; 5- Ren lắp ghép Việc kiểm sốt cách xác áp suất ống điều bắt buộc để hệ thống hoạt động Đây nguyên nhân cảm biến áp suất ống Rail phải có sai số nhỏ trình đo Trong dải hoạt động động cơ, độ xác đo đạt khoảng 2% Nếu cảm biến áp suất ống bị hỏng van điều khiển áp suất điều khiển theo giá trị định sẵn ECU TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM CÁC THƠNG SỐ CHÍNH CỦA BƠM CAO ÁP, VỊI PHUN ĐỘNG CƠ 1KD-FTV 5.1 TÍNH TỐN BƠM CAO ÁP 5.1.1 Tính lượng nhiên liệu cung cấp cho xylanh cho chu trình cơng tác Theo [4], ta có cơng thức tính lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình tính cơng tác xylanh sau VCT = vCT.Vh [mm3] Trong đó: - VCT : Thể tích nhiên liệu cung cấp cho chu trình - vCT : Một đơn vị thể tích cơng tác xylanh Theo [4] vCT = [mm3/l] - ηc : Hệ số cung cấp bơm, ηc = 0,75 (Theo [4], ηc = (0,75 ÷ 0,85)) - : Hệ số dư lượng khơng khí, Thay số, ta được: vCT = = 54,81 [mm3/l] - Vh = Thể tích cơng tác xylanh Với : 99 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử - D: Đường kính xylanh động cơ, D = 96 [mm] - S : Hành trình piston, S = 103 [mm] Thay số, ta được: Vh = = 745159 [mm3] = 0,74 [l] Vậy, VCT = 0,74.54,81 = 40,56 [mm3] 5.1.2 Đường kính piston bơm cao áp dPT = Trong đó: - dPT : Đường kính piston bơm cao áp - CP : Vận tốc piston bơm Ta có : CP = 2.fPT.SPT Với: - fPT : Số hành trình bơm phút fPT = - n : Số vòng quay động cơ, n = 3400 [vg/ph] fPT = [vg/ph] - SPT : Hành trình thực tế piston bơm SPT = 3,2 [mm] Thay số, ta được: CP = 2.6800.3,2 = 43520 [mm/ph] = 725,34 [mm/s] - : Góc phun sớm, xác định từ điều kiện đảm bảo cho động chạy chế độ thiết kế tốn nhiên liệu Trên thực tế, vượt , chọn - k: Hệ số đánh giá tỷ số tốc độ cung cấp nhiên liệu cực đại với tốc độ trung bình, Theo [4], Chọn Thay số, ta có: dPT = = 8,24 [mm] Theo thực tế, ta chọn dPT = 8,5 [mm] Kiểm tra: ε = 100 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử ε= = 3,05% Vậy sai số chấp nhận 5.1.3 Xác định hành trình có ích piston bơm cao áp = 56,72 [mm2] Vậy: 0,954 [mm] 5.2 TÍNH VỊI PHUN Những thơng số vòi phun phải đảm bảo tốc độ cấp nhiên liệu thích hợp áp suất cần thiết Để tính tốn ta coi vịi phun khảo sát vịi phun kín tiêu chuẩn 5.2.1 Lượng phun nhiên liệu lớn chu trình Qmax Theo [4], ta có: Thay số, ta được: = 57918 [mm3/s] = 57,918 [cm3/s] 5.2.2 Tổng tiết diện lưu thông lỗ phun Theo [4], tổng tiết diện lưu thông lỗ phun xác định: Trong đó: - : Khối lượng riêng nhiên liệu, [kg/cm3] - : Áp suất vịi phun pP = 20 ÷ 40 [MN/m2], ta chọn [MN/m2] - : Áp suất cực đại chu trình, - : Hệ số lưu lượng, [MN/m2] Thay vào công thức, ta có: = 21,73.10-4 [cm2] = 0,2173 [mm2] 5.2.3.Tiết diện lưu thông lỗ phun Theo [4], ta có tiết diện lưu thơng lỗ phun: 101 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Trong đó: - i : Số lỗ phun, động 1KD-FTV sử dụng vịi phun có lỗ nên i = - μ = 0,75 Vậy: [mm2] 5.2.4 Đường kính lỗ phun tính tốn Đường kính lỗ phun tính tốn tính theo cơng thức: dP1 = Thay số, ta được: dP1 = = 0,25 [mm] Vậy đường kính lỗ kim phun theo tính tốn 0,.25 [mm] TÌM HIỂU CÁC DẠNG HƯ HỎNG, CÁCH KHẮC PHỤC VÀ CHẨN ĐOÁN 6.1.CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP Ở HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 1.1 Các hư hỏng bơm cao áp Cặp piston-xylanh bơm cao áp bị mịn : có lẫn tạp chất học có nhiên liệu tạo hạt mài, piston chuyển động xylanh hạt mài gây mịn piston-xylanh Trong q trình làm việc cặp piston-xylanh bơm cao áp thường bị mòn cào xước bề mặt khu vực cửa nạp, cửa xả xylanh, cạnh đỉnh piston Do điều kiện làm việc pittơng-xylanh bơm cao áp chịu áp lực cao, mài mịn , nên hành trình nén áp lực dầu tác dụng lên phần đầu piston không cân gây va đập Điều làm cho phần đầu pittơng xylanh mịn nhiều Khi pittơng-xylanh mịn làm áp suất nhiên liệu thời kỳ nén nhiên liệu giảm, áp suất nhiên liệu đưa đến vòi phun không giá trị qui định gây ảnh hưởng đến chất lượng phun nhiên liệu Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình giảm, động khơng phát huy công suất, suất tiêu hao nhiên liệu tăng 6.1.2 Các hư hỏng vòi phun Lỗ phun bị tắc giảm tiết diện : trình sử dụng muội than bám vào đầu vòi phun làm tắc lỗ phun Trong nhiên liệu trình cháy tạo axít ăn mịn đầu vịi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun Kim phun mòn : tăng khe hở phần dẫn hướng làm giảm áp suất phun, lượng nhiên liệu hồi tăng lên giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy Công suất động giảm 102 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử Lò xo van điện từ bị giãn : Khi cần lực nhỏ nâng kim phun lên Do nhiên liệu phun vào buồng cháy không tơi, nhỏ giọt Động không khởi động được, động làm việc cơng suất khơng cao, động hoạt động có khói đen Kẹt kim phun : Do nhiệt độ từ buồng cháy truyền làm cho kim phun nóng lên giãn nở Do giãn nở không đồng làm tăng ma sát kim phun phần dẫn hướng làm kim phun khó di chuyển 6.1.3 Các hư hỏng lọc nhiên liệu Lõi lọc cũ, bẩn gây chức lọc dẫn đến tắc lọc Cặn bẩn, tạp chất nhiều cốc lọc gây tắc lọc giảm tính thơng qua lọc 6.1.4 Các hư hỏng đường ống dẫn nhiên liệu Các đường ống hở khơng khí lọt vào làm động khơng nổ Tại điểm nối bị hở, ống bị thủng Làm rị rỉ nhiên liệu, nhiên liệu khơng cung cấp đến bơm cao áp hay vòi phun, nhiên liệu cung cấp không đủ áp suất làm động không nổ Các đường ống bị va đập làm dẹp, chỗ uốn bị gãy gây trở lực lớn đường ống bị tắc ống dẫn Các van an toàn, van chiều lắp đường ống không điều chỉnh áp lực mở theo qui định 6.1.5 Hư hỏng hệ thống điện tử cảm biến Đối với hư hỏng phải dùng pan mà nhà chế tạo cung cấp để phát triệu chứng Để khắc phục hư hỏng thường phải thay 6.2 KHẮC PHỤC CÁC HƯ HỎNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 6.2.1 Bơm cao áp Bơm cao áp bị hư ta thay bơm mới, ta thiết lập giá trị ban đầu, cân lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm cấp liệu Cài đặt giá trị lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm cao áp vào ECU sau thay 6.2.2 Ống phân phối Nếu ống phân phối bị hỏng ta việc thay mới, không thao rã ống phân phối 6.2.3 Vòi phun Sau sữa chữa vòi phun thay phải cài đặt lại thơng số hiệu chỉnh lượng phun cho vòi phun 6.3 PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐỐN Ở ta chẩn đốn theo trạng thái hoạt động động 6.3.1 Động không tải không êm, bị rung động Bảng 6.1 : Bảng chẩn đoán động không tải, không êm, bị rung động Trạng thái hư hỏng Khu vực chẩn đốn Khu vực chẩn đốn có 103 Kiểm tra chẩn đốn hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử liên quan Khơng tải khơng êm hay rung có q trình cháy khơng bình thường Rung xe khởi hành hư hỏng hệ thống ly hợp Hư hỏng vòi phun - Chuyển động piston vịi phun trục trặc - Vịi phun kẹt đóng - Vòi phun kẹt mở - Muội vòi phun - Hư hỏng mạch điện vòi phun Hư hỏng hệ thống ly hợp - Hệ thống ly hợp (rung xe khởi động) - Mã hiệu chỉnh vòi phun - Rò rỉ nhiên liệu - Gối đỡ động - Rị rỉ hệ thống nạp khí - Tắc hệ thống nạp khí - Hệ thống EGR - Hệ thống đóng đường nạp - Cảm biến lưu lượng khí nạp - Bơm cao áp - Van xả áp - EDU (Nếu P0200 thiết lập đồng thời) - Nhiên liệu chất lượng thấp - Sửa đổi xe - ECU 6.3.2 Động có tiếng gõ, kêu lạch cạch Bảng 6.2 : Bảng chẩn đốn động có tiếng gõ, kêu lạch cạch Trạng thái hư hỏng Khu vực chẩn đốn Khu vực chẩn đốn có liên quan Tiếng gõ âm khơng bình thường áp suất cháy đặc biệt cao Âm khơng bình thường ma sát chi tiết Hư hỏng vòi phun - Chuyển động piston vòi phun bị hỏng - Vịi phun kẹt đóng - Vịi phun kẹt mở - Muội vòi phun - Hỏng mạch vòi phun Áp suất ống phân phối khơng bình thường - Bơm cao áp - Âm xung áp nhiên liệu - Mã hiệu chỉnh vòi phun - Rò rỉ nhiên liệu - Rị rỉ hệ thống nạp khí - Tắc hệ thống nạp khí - Hệ thống EGR - Hệ thống đóng đường nạp - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Cảm biến áp suất tuyệt đối đường nạp - Cảm biến lưu lượng khí 104 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử - Khơng khí nhiên liệu Ma sát chi tiết Áp suất nén nạp - Cảm biến áp suất khí (bên ECU) - Sửa đổi xe - Nhiên liệu chất lượng thấp - Thiếu nhiên liệu - ECU 6.3.3 Động yếu, bị ì Bảng 6.3 : Bảng chẩn đoán động yếu, bị ì Trạng thái hư hỏng Khu vực chẩn đốn Động bị yếu lượng phun nhiêu liệu khơng bình thường (hỏng bơm cấp áp) Động bị yếu lượng khí nạp vào thiếu (Hỏng tuabin tăng áp hay đoạn ống xả trước hay trung hịa khí xả bị tắc) Hư hỏng vịi phun - Chuyển động píttơng vịi phun bị hỏng - Vịi phun kẹt đóng - Vịi phun kẹt mở - Muội vòi phun - Hỏng mạch vòi phun Áp suất ống phân phối khơng bình thường - Bơm cao áp Lượng khí nạp khơng bình thường - Tuabin tăng áp - Đoạn ống xả trước bị tắc - Bộ trung hịa khí xả bị tắc Khu vực chẩn đốn có liên quan - Van xả áp (P1271 thiết lập) - Cảm biến lưu lượng khí nạp - Rị rỉ hệ thống nạp khí - Tắc hệ thống nạp khí - Hệ thống EGR - Hệ thống nhiêu liệu bị tắc - Hệ thống đóng đường nạp - Áp suất nén - Mã điều chỉnh vòi phun - Rò rỉ nhiên liệu - Bugi sấy - Cảm biến áp suất nhiên liệu - EDU (Nếu P0200 thiết lập) - Sửa đổi xe - Nhiên liệu chất lượng thấp 105 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử KẾT LUẬN CHUNG: Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử giúp cho trình cháy động cải thiện đáng kể, tăng tính kinh tế nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu suất động Đồng thời cho phép giảm bớt kết cấu khí động Diesel Do việc áp dung hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử động Diesel đề tài quan tâm nghiên cứu ứng dụng ô nhiễm môi trường cạn kiệt nhiên liệu vấn đề cấp bách toàn cầu Sau 15 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với nỗ lực tìm hiểu nghiên cứu thân, với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo PGS.TS.Trần Thanh Hải Tùng, đến em hoàn thành nhiệm vụ khảo sát đề tài tốt nghiệp giao Đề tài tốt nghiệp em đạt kết quả: - Nghiên cứu trình bày cách hệ thống loại hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử mà số tài liệu chưa trình bày hết Có thể sử dụng làm tài liệu học tập tham khảo cho sở bảo hành, sữa chữa ôtô dùng công nghệ Diesel điều khiển điện tử - Trên sở tìm hiểu, em đưa quy trình chẩn đốn sữa chữa cho hệ thống Common Rai, có thêm thời gian em xây dựng quy trình chẩn đốn cho hệ thống lại - Khảo sát hệ thống nhiên liệu động 1KD – FTV giúp em sâu vào tìm hiểu kết cấu đặc tính làm việc cụm chi tiết hệ thống Common Rail động cụ thể Mặc dù có nhiều cố gắng cịn nhiều vấn đề mà phạm vi tìm hiểu thời gian thực đồ án, em chưa thể giới thiệu cách đầy đủ cụ thể công nghệ phun nhiên liệu Diesel ứng dụng rộng rãi Những thiếu sót đề tài là: - Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm – vòi phun kết hợp HEUI thiếu tài liệu nên chưa có điều kiện tìm hiểu sâu sắc Một số trình điều khiển cụ thể hệ thống em chưa tìm hiểu kỹ - Nếu có điều kiện kinh phí thời gian, em xây dựng mơ hình hệ thống để thấy rõ nghuyên lý làm việc hệ thống làm mơ hình tham khảo cho sinh viên khóa sau 106 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng – KS Nguyễn Lê Châu Thành “Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ôtô” Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa Cơ Khí Giao Thông Đại học Bách khoa Đà Nẵng, 2010 [2] PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng “Tập Bản vẽ Bài giảng môn học kết cấu động đốt trong” Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa Cơ Khí Giao Thông Đại học Bách khoa Đà Nẵng, 2010 [3] Bùi Văn Ga, Trần Thanh Hải Tùng, Trần Văn Nam, Văn Thị Bơng, Phạm Xn Mai, “Ơ tô ô nhiễm môi trường” NXB Giáo Dục, Hà Nội, 1999 [4] Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến “Nguyên lý động đốt trong”., NXB Giáo Dục, Hà Nội, 1994 [5] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính tốn động đốt Tập 3” NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1977 [6] Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận, Nguyễn Thạch Tân, Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chí “Thủy lực máy thủy lực” NXB Giáo Dục, Hà Nội, 1996 [7] Tài liệu động 1KD-FTV tài liệu liên quan TOYOTA [8] Các websile : http://www.oto – hui.com http://www.tailieu.vn http://www.meslab.org 107 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 108 Kiểm tra chẩn đoán hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử 109