(Tiểu luận) 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 .4 Tổng quan hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử .5 1.1 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động Diesel 1.1.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống nhiên liệu động Diesel 1.1.2 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động Diesel 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 đoán 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 tốn .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 NÓI ĐẦU Ngày cơng đổi đất nước, cơng nghiệp hố đại hoá 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 tô chiếm số lượng lớn phục vụ nhu nhu cầu người công việc vận tải hàng hố, du lịch Do địi hỏi nghành ô tô cần có đổi mới, tối ưu hố mặt kỹ thuật, hồn thiện mặt cơng nghệ, để nâng cao tính đại, tính kinh tế, 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 cơng 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 môn, góp ý thực tế bạn cố gắng thân thời gian ngắn giúp em hồn thành đồ án Tuy khơng phải 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 thông thoáng 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 hoà khí hình thành nhanh u 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) Quá 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 đoán 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 không 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 ; 12Thùng chứa nhiên liệu ; 13- Bulông xả nước Không 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 đoán 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 q 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 môi 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 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 cơng 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 hướng trục - Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu phân phối nhiên liệu khác so với loại 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 vòi phun Quá 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 cơng 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