TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Lý do chọn đề tài
Ngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành công nghiệp chủ chốt, đóng vai trò thúc đẩy sự phát triển của các ngành khác và góp phần vào quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Ô tô được cấu thành từ hơn 3.000 phụ tùng và linh kiện, với ô tô con có thể lên đến 30.000 linh kiện nhỏ, được sản xuất từ nhiều lĩnh vực như cơ khí, điện tử, và cao su - nhựa Mặc dù cấu tạo phức tạp, ô tô ngày càng được cải tiến với mục tiêu tăng công suất, tốc độ, giảm tiêu hao nhiên liệu, điện hóa quá trình điều khiển và giảm thiểu ô nhiễm từ khí xả động cơ.
Sự tiến bộ trong ngành ô tô đã dẫn đến việc phát triển nhiều công nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng cường khả năng cạnh tranh Để đối phó với vấn đề ô nhiễm toàn cầu, các nhà sản xuất ô tô đã cải tiến các hệ thống kỹ thuật, giúp giảm phát thải và tiêu thụ nhiên liệu Các công nghệ như hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR), hệ thống lọc khí xả 3 thành phần (TWC) và lọc muội than (DPF) đã được áp dụng Đặc biệt, hệ thống nhiên liệu Common Rail đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu khí thải động cơ Diesel Nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào "Hệ thống Cung cấp nhiên liệu trên động cơ Isuzu 4HK1 – TC 2019" để làm rõ tầm quan trọng và nguyên lý hoạt động của hệ thống này.
Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail giúp hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trên động cơ Isuzu 4HK1 - TC Qua đó, chúng ta có thể giải thích và khắc phục các lỗi động cơ thường gặp liên quan đến hệ thống cung cấp nhiên liệu.
Nhiệm vụ nghiên cứu
Hệ thống Common Rail trên động cơ Diesel đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất và giảm khí thải Bài viết này sẽ tổng quan về hệ thống Common Rail, đồng thời thu thập tài liệu liên quan đến động cơ Isuzu 4HK1 - TC Ngoài ra, chúng tôi sẽ phân tích các lỗi thường gặp trên động cơ này và đề xuất các biện pháp khắc phục hiệu quả.
Giới hạn đề tài
Tìm hiểu hoạt động hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail trên động cơ Diesel và một số cải tiến điển hình.
Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail trên động cơ Isuzu 4HK1 – TC.
Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành đề tài, chúng em đã áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu, đặc biệt là phương pháp lý thuyết Chúng em tham khảo tài liệu, thu thập thông tin từ internet, và học hỏi từ thầy cô cùng những người có kinh nghiệm chuyên môn Dựa trên những nguồn thông tin này, chúng em đã hình thành đề cương và hoàn thành đề tài một cách hiệu quả.
Bố cục của đề tài
Ngoài phần tổng quan về đề tài, các phụ lục, danh mục, kết luận kiến nghị, đề tài gồm ba phần chính:
- Giới thiệu hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail trên động cơ Diesel
- Hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ Isuzu 4HK1 - TC
- Chẩn đoán và sửa chữa trên hệ thống Common Rail
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG COMMON RAILTRÊN ĐỘNG CƠ
Tổng quan hệ thống Common Rail
2.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống
Vào năm 1897, Rudolf Diesel, một nhà phát minh người Đức, đã phát triển động cơ Diesel hoạt động theo nguyên lý tự cháy, trong đó nhiên liệu được đưa vào buồng đốt gần cuối quá trình nén và tự bốc cháy Đến năm 1927, Robert Bosch đã phát triển và ra mắt bơm cao áp, được lắp đặt trên động cơ Diesel cho ô tô khách và ô tô thương mại vào năm 1936.
Nhờ vào các nghiên cứu tối ưu hóa, động cơ Diesel đã có những bước phát triển vượt bậc nhằm giảm thiểu mức tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường Các kỹ sư đã áp dụng nhiều biện pháp kỹ thuật phun và cải tiến quy trình cháy để hạn chế lượng chất ô nhiễm phát thải ra môi trường Những biện pháp này chủ yếu tập trung vào việc nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
- Giảm lượng muội than trong quá trình tăng tốc hòa trộn không khí - nhiên liệu bằng cách tăng tốc độ phun
- Tăng công suất, giảm độ trễ động cơ
- Tổ chức dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để giảm HC
- Giải pháp hồi lưu lại một phần khí xả EGR (Exhaust Gas Recirculation)
Hiện nay, các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel đã được khắc phục hoàn toàn nhờ vào những bộ phận tiên tiến như kim phun, bơm cao áp và ống lưu trữ nhiên liệu áp suất lớn, cùng với các ứng dụng tự động điều khiển điện tử Hệ thống này được gọi là Common Rail Diesel.
Các động cơ Diesel hiện đại sử dụng hệ thống kim phun hoạt động độc lập, với nhiên liệu áp suất cao được lưu trữ trong ống chứa (Rail), thường được gọi là “Ắc quy thủy lực.” Nhiên liệu này được phân phối đến từng kim phun theo nhu cầu, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ.
2.1.2 Ưu điểm của hệ thống nhiên liệu Common Rail
Hệ thống Common Rail giúp giảm tiếng ồn động cơ nhờ vào việc kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng và thời điểm phun nhiên liệu Điều này cho phép nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao, cải thiện khả năng vận hành của động cơ và tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả hơn.
Hệ thống Common Rail cho phép điều khiển kim phun nhiên liệu động cơ Diesel một cách linh hoạt hơn so với các động cơ cũ.
Áp suất phun nhiên liệu đạt tới 1800 bar và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, đảm bảo áp suất luôn ổn định ở mọi chế độ hoạt động, kể cả khi động cơ chạy ở vận tốc thấp Điều này giúp quá trình đốt cháy diễn ra sạch hơn, nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.
Hệ thống điều khiển hoàn toàn bằng điện tử được áp dụng rộng rãi cho nhiều loại phương tiện như xe khách, du lịch, tải nặng, tải nhẹ, xe lửa và tàu thủy Các chức năng như áp suất phun, thời điểm phun và số lần phun trong một chu kỳ động cơ được cải tiến đáng kể, giúp nâng cao tính kinh tế nhiên liệu, giảm thiểu khí thải và đặc biệt là mang lại sự êm dịu cho động cơ thông qua việc kiểm soát số lần phun trong mỗi chu kỳ, tạo ra quá trình cháy mượt mà hơn.
So với các hệ thống nhiên liệu trên động cơ Diesel trước đây thì hệ thống Common Rail đã đáp ứng và giải quyết được những vấn đề:
Công nghệ phun nhiều giai đoạn giúp giảm thiểu tối đa tiếng ồn, trong khi cải tiến bơm cao áp mang đến cho động cơ khả năng hoạt động êm ái hơn.
- Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao, thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms)
- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ
- Áp suất phun ổn định (không thay đổi trong khi phun, chất lượng phun đồng đều nhau từ khi bắt đầu phun đến khi dứt phun)
- Kiểm soát khí thải tốt hơn nên giảm mức ô nhiễm môi trường
- Định lượng nhiên liệu phun tùy thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ
- Điều chỉnh lượng nhiên liệu phun lúc khởi động tùy thuộc nhiệt độ động cơ
- Điều khiển tốc độ cầm chừng tối ưu hơn
- Tăng tuổi thọ động cơ
- Ứng dụng rộng rãi cho xe du lịch cỡ nhỏ, xe tải nặng, tải nhẹ, xe chở khách, tàu lửa, tàu thủy…
Giới thiệu chung về động cơ Isuzu
Kể từ khi Rudolf Diesel phát triển động cơ Diesel đầu tiên vào năm 1893, đã mất nhiều thập kỷ để Nhật Bản ra mắt động cơ Diesel ô tô thực dụng đầu tiên Động cơ Diesel đầu tiên của Nhật Bản, được phát triển bởi hải quân vào năm 1907, chủ yếu phục vụ cho nghiên cứu thay vì ứng dụng thực tế Dù vậy, nhiều công ty tư nhân vẫn tích cực phát triển động cơ Diesel cho các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm cả ngành ô tô.
Công ty TNHH Công nghiệp Ô tô, tiền thân của Isuzu, đã thành lập ủy ban nghiên cứu động cơ Diesel vào năm 1934 Chỉ hai năm sau, vào năm 1936, công ty đã sản xuất động cơ làm mát bằng không khí đầu tiên của Nhật Bản, đánh dấu một bước đột phá quan trọng trong lịch sử phát triển động cơ Diesel.
Mẫu động cơ này đã chiếm ưu thế so với các đối thủ khi được trang bị cho cả xe dân dụng và quân sự Năm 1937, Automobile Industries đã hợp nhất với hai công ty khác để thành lập Tokyo Automobile Industries Co., Ltd.
Vào năm 1941, Chính phủ Nhật Bản đã chỉ định Tokyo Automobile Industries là công ty duy nhất được phép sản xuất xe chạy bằng động cơ Diesel Sau đó, công ty này được đổi tên thành Isuzu Motors Limited vào năm 1949 và đã xây dựng được vị thế vững chắc trong ngành công nghiệp động cơ Diesel Trên hành trình phát triển, Isuzu luôn dẫn đầu trong việc đổi mới công nghệ động cơ Diesel tại Nhật Bản.
Isuzu hiện nay sở hữu mạng lưới sản xuất động cơ Diesel toàn cầu và không ngừng phát triển động cơ sạch, hiệu suất cao để đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng tăng Tại Việt Nam, Isuzu cung cấp nhiều mẫu xe ô tô đa dạng, trong đó nổi bật nhất là dòng bán tải D-Max, SUV MU-X, và các dòng xe tải Isuzu Q-Series, N-Series cùng nhiều mẫu xe khác.
Từ những năm 2000, Isuzu đã tập trung vào công nghệ để phát triển động cơ mạnh mẽ, hiệu quả, thân thiện với môi trường và gọn nhẹ Hãng đã thiết kế động cơ 5,2L với hiệu suất vượt trội so với các mẫu động cơ khác.
Isuzu đã tận dụng lịch sử và chuyên môn sâu rộng của mình để phát triển động cơ, đặc biệt là động cơ có dung tích lớn hơn Đến khoảng năm 2010, hãng đã cho ra mắt động cơ 4HK1, đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ động cơ của Isuzu.
TC và cải tiến đến ngày nay
Isuzu tiếp tục khẳng định vị thế dẫn đầu bằng việc phát triển các động cơ Common Rail mới, đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 4 theo yêu cầu của Chính phủ, cho các dòng xe tải tại các nước đang phát triển.
Hệ thống Common Rail trên động cơ Isuzu 4HK1 – TC được phát triển vào tháng 5 năm 2010, đặc biệt là dòng 2019 hiệu quả cải thiện rất cao, như sau:
Về cải thiện quá trình đốt cháy nhiên liệu:
- Áp suất nhiên liệu trên hệ thống: tăng đến 200 MPa
- Bơm nhiên liệu: Vận hành với áp suất đến 200 MPa
- Đường ống Rail: Vận hành trong trạng thái áp suất 200 MPa
Về xử lý khí thải:
- Sự giảm chỉ số Particulate Matter (PM): Nhờ vào hệ thống lọc bụi than Diesel Particulate Filter (DPF)
- Giảm NOx: Nhờ vào quá trình khử bằng chất xúc tác có chọn lọc Urea Selective Catalytic Redution (SCR)
Thế hệ động cơ mới không chỉ kế thừa từ những thế hệ trước mà còn được cải tiến với công nghệ phun nhiên liệu điện tử áp suất cao Common Rail và hệ thống Turbo Những cải tiến này giúp tăng áp biến thiên, từ đó nâng cao đáng kể hiệu suất nạp Hơn nữa, hệ thống này còn tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu, mang lại công suất vượt trội cho động cơ đồng thời giảm thiểu độ ồn.
Cải tiến kỹ thuật tuần hoàn khí thải EGR và bộ xúc tác khí xả DOC giúp động cơ Euro 4 giảm đến 97% bụi than và 71% lượng khí thải NOx & HC khi sử dụng nhiên liệu tương thích, so với động cơ Euro 2.
Động cơ 4HK1 - TC là loại động cơ dầu 4 xi-lanh thẳng hàng, có dung tích 5,19 L, sử dụng hệ thống tăng áp và phun nhiên liệu trực tiếp SOHC Common Rail Động cơ này đạt công suất tối đa 215 mã lực tại 2500 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 613 Nm trong dải vòng tua từ 1.850 - 2.600 vòng/phút 4HK1 - TC được trang bị trên các mẫu xe F-Series và N-Series.
Mục Thông số kỹ thuật Động cơ ISUZU 4HK1 -TC
Nhà chế tạo Isuzu Motors Ltd
Loại động cơ SOHC Diesel, 4 kỳ, thẳng hàng làm mát bằng nước, phun nhiên liệu trực tiếp
Loại bơm nhiên liệu Phun nhiên liệu điện tử - Common Rail
Số xy lanh - đường kính trong x hành trình piston 4 – 115 x 125 mm
Trọng lượng động cơ 526,5 kg Áp suất nén 3 MPa
Mã lực tối đa 215 HP
Tốc độ cầm chừng 775 đến 825 vòng/phút
Tốc độ động cơ lớn nhất đẩy tải 2500 vòng/phút
Tiêu chuẩn khí thải Euro 4
Loại bơm nhiên liệu Kiểu bánh răng
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của động cơ 4HK1 - TC
HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAILTRÊN ĐỘNG CƠ
Cấu trúc của hệ thống Common Rail
Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống Common Rail
2 Van giới hạn áp suất
3 Đường ống nhiên liệu hồi
5 Đường ống nhiên liệu hồi
7 Cụm van thùng nhiên liệu
9 Đường ống cấp nhiên liệu
10 Lọc nhiên liệu (Có công tắc báo nước)
Hệ thống Common Rail được chia thành hai phần chính: hệ thống nhiên liệu và hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển, hay còn gọi là ECM (Engine Control Module) hoặc ECU (Electronic Control Unit), hoạt động bằng cách nhận tín hiệu từ các cảm biến để điều khiển kim phun, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ.
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lí hệ thống nhiên liệu Common Rail
Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu đến bơm cao áp, nơi nó được nén và tạo ra áp suất lớn để đi vào đường ống phân phối Tại đây, áp suất của nhiên liệu được kiểm soát và phân phối đến các kim phun ở các xylanh ECU gửi tín hiệu điện đến van điện từ trong kim phun, điều khiển quá trình mở và đóng kim phun, từ đó quản lý sự bắt đầu và kết thúc phun nhiên liệu.
ECU điều khiển quá trình phun nhiên liệu bằng cách nhận tín hiệu từ các cảm biến trên động cơ và xe, như cảm biến trục khuỷu, trục cam, nhiệt độ nước làm mát, áp suất nhiên liệu, tốc độ xe và vị trí bàn đạp ga Nhờ vào những thông tin này, ECU xác định thời điểm và thời gian cung cấp điện cho kim phun, đảm bảo lượng nhiên liệu tối ưu được phun vào đúng lúc Bên cạnh đó, ECU cũng quản lý áp suất nhiên liệu thông qua việc điều chỉnh độ mở của van hút ở bơm cao áp.
Hệ thống điều khiển được phân chia thành ba thành phần chính: cảm biến, bộ điều khiển và xử lý tín hiệu, cùng với các cơ cấu chấp hành.
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lí hệ thống điều khiển Common Rail
Nguyên lý hoạt động của hệ thống Common Rail
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lí hệ thống Common Rail
Nhiên liệu được bơm từ thùng nhiên liệu qua đường ống áp suất thấp Bơm cao áp tạo ra áp suất cho nhiên liệu trong đường ống phân phối.
ECM /ECU Điều khiển phun nhiên liệu
▪ Bộ điều chỉnh áp suất ống phân phối (FRP)
▪ Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
▪ Cảm biến áp suất ống phân phối
▪ Cảm biến vị trí trục khuỷu Ne
▪ Cảm biến vị trí trục cam
▪ Cảm biến lưu lượng khí nạp
Áp suất nhiên liệu được điều chỉnh thông qua lượng nhiên liệu bơm vào bơm cao áp, và lượng nhiên liệu này được kiểm soát bởi tín hiệu điện từ ECU để điều khiển van hút (Suction Control Valve) Ống phân phối lưu trữ và cung cấp nhiên liệu áp suất cao đến các kim phun (Injectors) ở các xylanh Cảm biến áp suất ống phân phối (Rail Pressure Sensor) gắn trên ống phân phối (Rail) xác định áp suất nhiên liệu và gửi tín hiệu về ECU để điều chỉnh áp suất theo yêu cầu vận hành của xe.
Hình 3.5 Sơ đồ vận hành kim phun
Nhiên liệu áp suất cao được dẫn tới các kim phun ở các xylanh thông qua các đường ống cao áp Khi nhận tín hiệu điều khiển phun, nhiên liệu tạo áp lực lên buồng điều khiển và đầu kim phun, dẫn đến việc đóng lỗ phun.
Kim phun điều khiển lượng và thời gian phun nhiên liệu thông qua việc đóng - mở van điện từ Khi van điện từ được cấp điện, nhiên liệu cao áp từ buồng điều khiển chảy qua lỗ thông nhiên liệu hồi, làm giảm áp lực trong buồng điều khiển và kéo đầu van kim phun nhấc lên, bắt đầu quá trình phun Khi ngừng cấp điện, van đóng lỗ thông nhiên liệu hồi, khiến nhiên liệu cao áp được điền đầy và tạo áp lực trở lại, nén đầu van kim phun.
Quá trình phun nhiên liệu kết thúc khi dòng điện được cấp đến van điện từ kim phun, điều này quyết định thời điểm và thời gian phun nhiên liệu Thời gian dòng điện đi qua van điện từ kim phun cũng ảnh hưởng đến lượng nhiên liệu được phun.
Vùng nhiên liệu áp suất thấp
Thùng chứa nhiên liệu cần được làm từ vật liệu chống ăn mòn và phải đảm bảo không bị rò rỉ ở áp suất gấp đôi so với áp suất hoạt động bình thường Cần lắp đặt van an toàn để thoát áp suất quá cao Ngoài ra, nhiên liệu cũng không được rò rỉ ở cổ nối với bình lọc nhiên liệu hoặc thiết bị bù áp suất khi xe gặp rung xóc nhẹ, khi vào cua, dừng lại hoặc di chuyển trên đường dốc.
Bình nhiên liệu và động cơ phải nằm cách xa nhau để trong trường hợp tai nạn xảy ra sẽ không có nguy cơ bị cháy
1 Đường ống cấp nhiên liệu
3 Ống mềm châm nhiên liệu
5 Đai giữ thùng nhiên liệu
6 Đường ống hồi nhiên liệu
7 Tấm bảo vệ thùng nhiên liệu
Hệ thống Common Rail yêu cầu các chi tiết thiết kế chính xác với khoảng cách khe hở rất nhỏ, do đó nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp và kim phun phải hoàn toàn sạch sẽ, không có tạp chất Lọc nhiên liệu không chỉ tách các tạp chất nhỏ mà còn phải loại bỏ nước có thể có trong nhiên liệu trước khi đưa đến bơm cao áp Lượng nước này không được xả ra ngoài mà được giữ lại trong hệ thống.
13 bộ lọc Và được đo đạc thể tích bằng bộ cảm biến đo nước được tích hợp bên trong bộ lọc
Hình 3.7 Cấu tạo lọc nhiên liệu
3 Ống mềm cấp nhiên liệu (Phía thùng nhiên liệu)
5 Ống mềm hồi nhiên liệu
6 Ống mềm cấp nhiên liệu (Phía bơm cao áp)
Hình 3.8 Mặt cắt lọc nhiên liệu
Cảm biến lượng nước được lắp đặt trong lọc nhiên liệu do khối lượng riêng của nhiên liệu nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, khiến nước chìm xuống đáy nơi cảm biến được đặt.
Hình 3.9 Vị trí lắp đặt và cấu tạo của cảm biến lượng nước
Cảm biến này bao gồm phao báo lượng nước và công tắc đèn báo táp-lô Phao có khối lượng riêng lớn hơn nhiên liệu nhưng nhỏ hơn nước, do đó nó di chuyển lên xuống theo mức nước Khi phao đạt mức nước đã định (125ml), nam châm bên trong phao sẽ kích hoạt công tắc áp suất, thông báo cho người lái rằng lượng nước đã đạt mức tối đa cần được xả.
Bộ lọc nhiên liệu còn có chức năng loại bỏ không khí trong các ống dẫn nhiên liệu
Bộ lọc có áp suất bên trong cao hơn áp suất không khí trong nhiên liệu, khiến không khí chỉ có thể thoát ra ngoài khi xả nước, ngăn không cho không khí bên ngoài tràn vào Điều này giúp ngăn chặn không khí lẫn trong nhiên liệu đi vào động cơ, từ đó cải thiện hiệu suất hoạt động của hệ thống nhiên liệu.
3.3.3 Bộ làm mát nhiên liệu
Trong quá trình phun, khoảng 70-80% lượng dầu được hồi về, nhưng do đi qua kim phun có nhiệt độ cao, dầu sẽ bị nóng lên Vì vậy, việc làm mát nhiên liệu sau khi hồi về là cần thiết để đảm bảo động cơ hoạt động một cách tối ưu nhất.
Vùng nhiên liệu áp suất cao
Bơm cao áp đóng vai trò quan trọng trong hệ thống Common Rail, được dẫn động bởi trục khuỷu của động cơ thông qua cơ cấu bánh răng, quay theo tốc độ của động cơ Chức năng chính của bơm cao áp là hút nhiên liệu từ thùng chứa và nén nhiên liệu đến áp suất cao.
Bơm cao áp đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối hệ thống nhiên liệu áp suất thấp và áp suất cao Nó tạo ra và duy trì áp suất cao cho nhiên liệu trong suốt quá trình hoạt động của hệ thống Lượng nhiên liệu này được chuyển đến ống phân phối, giúp tích trữ và sẵn sàng cung cấp cho các kim phun ở mọi chế độ làm việc của động cơ.
Quá trình tạo áp suất cho nhiên liệu thông qua bơm cao áp giúp duy trì áp suất cao, đảm bảo chất lượng phun tối ưu cho động cơ ở mọi tốc độ và chế độ tải.
Hình 3.10 Cấu tạo cụm bơm cao áp dùng trên động cơ 4HK1 – TC
Hình 3.11 Mối quan hệ giữa các van trong bơm cao áp 3.4.1.1 Cấu tạo bơm cao áp
Hình 3.12 Cấu tạo bên trong bơm cao áp dùng trên động cơ 4HK1 - TC
Bơm cao áp lắp trên động cơ 4HK1 -TC là bơm HP3 của hãng Denso Cụm bơm cao áp được cấu tạo từ những thành phần sau:
- Những thành phần chính của bơm cao áp (cam lệch tâm, con đội, hai piston bơm)
- Bơm tiếp vận (kiểu bơm bánh răng)
- Bộ điều chỉnh áp suất ống phân phối (FRP)
- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
Bơm tiếp vận kiểu bánh răng cung cấp nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp, được điều khiển bởi bộ điều chỉnh FRP Bộ điều chỉnh FRP hoạt động dựa trên dòng điện do ECM cung cấp.
Hai piston bơm cao áp – thành phần tạo áp suất cho nhiên liệu - được lắp ở vị trí đồng trục ở phía trên và dưới của con đội trục cam
Khi động cơ hoạt động, hai piston tạo ra áp suất cao trong ống phân phối Lượng và áp suất nhiên liệu được cung cấp phụ thuộc vào tính toán của ECM dựa trên chế độ làm việc của động cơ qua tín hiệu từ cảm biến ECM điều chỉnh mức độ mở và đóng của van FRP để kiểm soát áp suất hệ thống, từ đó tối ưu hóa hiệu suất vận hành, cải thiện tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải nitơ oxit (NOx).
Hình 3.13 Bơm cao áp HP3 dùng trên động cơ 4HK1 - TC
Máy bơm cao áp động cơ 4HK1 - TC khác biệt so với các máy bơm thông thường nhờ vào cấu trúc gồm một đầu nhiên liệu ra và một đầu nhiên liệu vào từ bộ lọc chính Đặc biệt, bơm cao áp này sử dụng van điều chỉnh dòng nhiên liệu loại SV3 thường mở, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Hình 3.14 Piston trong bơm cao áp trên động cơ 4HK1 – TC
Piston bơm cao áp và van hút được gắn vào vòng cam, bơm tiếp vận nối liền phía sau trục cam
Cam lệch tâm được gắn vào trục cam và nó được nối vào trong vòng cam
Hình 3.15 Trục cam lệch tâm
Thành phần cấu tạo Chức năng
Bơm tiếp vận (Feed Pump) Dẫn nhiên liệu từ thùng chứa cung cấp cho bơm cao áp
Van điều chỉnh (Regulating valve) Điều chỉnh áp suất nhiên liệu đầu ra bơm tiếp vận
Bộ điều chỉnh FRP Điều khiển lượng nhiên liệu cấp cho bơm cao áp
Cam lệch tâm Dẫn động con đội Con đội
(Ring Cam) Dẫn dộng piston bơm Piston bơm
Di chuyển theo dẫn động của con đội để hút và nén nhiên liệu
Van phân phối (Delivery valve) có chức năng đẩy nhiên liệu từ pittông bơm vào ống phân phối Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (FT) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định nhiệt độ của nhiên liệu.
Bảng 3.1 Chức năng của các thành phần trong bơm cao áp
Khi trục cam quay, cam lệch tâm di chuyển trong vòng cam, tạo ra chuyển động lên xuống của vòng cam Sự chuyển động này khiến trục cam đẩy piston di chuyển tịnh tiến lên xuống trong bơm.
Hình 3.16 Mô tả chuyển động trong bơm cao áp 3.4.1.2 Chức năng bộ lọc
Hệ thống Common Rail của động cơ 4HK1 - TC đã được điều chỉnh để sử dụng bộ lọc để đạt được các hiệu quả sau:
Để đảm bảo nguồn cung cấp nhiên liệu ổn định, việc lắp đặt bộ lọc nhiên liệu dưới áp suất dương là rất quan trọng Phương pháp này giúp tận dụng áp suất cao để đẩy nhiên liệu về mà không cần thêm lực đẩy hoặc hút chất lỏng vào bộ lọc.
- Giảm tắc nghẽn bộ lọc và tăng tuổi thọ bộ lọc
- Giảm các bất thường trong chẩn đoán do dao động áp suất phát sinh khi quá trình hoạt động trộn lẫn không khí
Hình 3.17 Một số bộ phận trên bơm cao áp động cơ 4HK1 - TC Nắp phủ phía sau – Rear cover
Một nắp phía sau đã được thêm vào để bơm cao áp hỗ trợ với bộ lọc kể từ khi nhiên liệu được hút vào
Cấu tạo nắp sau gồm:
- Một van xả để điều chỉnh nhiên liệu trở lại bơm
- Một van một chiều để tăng hiệu suất dòng nhiên liệu vào, giữ áp suất trong bơm
Nắp máy bơm tiếp vận và tấm phủ bơm đã thay đổi Hơn nữa, cổng xả trên tấm phủ bơm tiếp vận bị chặn
3.4.1.3 Nguyên lí hoạt động của bơm cao áp
Hình 3.18 Nguyên lí hoạt động của bơm cao áp
Hình 1: Piston bơm A: Kết thúc kì nén nhiên liệu
Piston bơm B: Kết thúc kì hút nhiên liệu
Hình 2: Piston bơm A: Bắt đầu kì hút nhiên liệu
Piston bơm B: Bắt đầu kì nén nhiên liệu
Hình 3: Piston bơm A: Kết thúc kì hút nhiên liệu
Piston bơm B: Kết thúc kì nén nhiên liệu
Hình 4: Piston bơm A: Bắt đầu kì nén nhiên liệu
Piston bơm B: Bắt đầu kì hút nhiên liệu
Trong kì hút của bơm cao áp, cam lệch tâm (Eccentric Cam) quay dẫn động con đội
Piston bơm hoạt động thông qua cơ chế quay của cam lệch tâm, điều khiển quá trình hút và nén nhiên liệu Khi piston đi về phía cam, buồng nhiên liệu trong piston bơm thực hiện kì hút, tạo điều kiện cho nhiên liệu được hút vào do thể tích buồng tăng lên Van hút hoạt động như một van một chiều, mở ra khi áp suất bên trong buồng thấp hơn áp suất bên ngoài, cho phép nhiên liệu chảy vào Ngược lại, trong kì nén, khi piston đạt điểm chết dưới và bắt đầu đi lên, thể tích buồng giảm, dẫn đến việc tăng áp suất Khi áp suất buồng nhiên liệu vượt quá áp suất bên ngoài, van hút sẽ đóng lại, và áp suất cao này sẽ mở van phân phối nhiên liệu, cho phép nhiên liệu được đưa vào ống phân phối.
Lượng nhiên liệu đi vào bơm cao áp được điều khiển bởi bộ điều chỉnh áp suất ống phân phối FRP (Fuel Rail Pressure)
Bơm tiếp vận bánh răng trên động cơ 4HK1 - TC tích hợp trực tiếp vào bơm cao áp, có chức năng dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến hai buồng piston bơm Quá trình này được thực hiện thông qua phim lọc và van SCV (van điều khiển hút).
Hình 3.19 Cấu tạo bơm tiếp vận
Bơm tiếp vận là loại bơm bánh răng ăn khớp trong, có cấu tạo gồm hai bánh răng quay bên trong vỏ bơm Chức năng của bơm là quét nhiên liệu từ cửa hút và đưa ra cửa nạp vào buồng piston bơm.
Trục dẫn động bơm cao áp không chỉ dẫn động bơm chính mà còn điều khiển bơm tiếp vận, với cơ chế hoạt động dựa trên sự thay đổi thể tích giữa hai bánh răng Khi bánh răng bên trong quay, nó tạo ra lực hút tại cửa hút, giúp hút nhiên liệu vào và sau đó bơm ra ngoài qua cửa nạp.
Hình 3.20 Sự thay đổi thể tích bên trong bơm tiếp vận
1 Từ thùng chứa nhiên liệu
4 Đường đẩy nhiên liệu đến buồng piston bơm
7 Lượng nhiên liệu được đẩy (bắt đầu)
8 Lượng nhiên liệu được hút (bắt đầu - tăng lên)
9 Lượng nhiên liệu được đẩy (kết thúc – giảm xuống)
10 Lượng nhiên liệu được đẩy (bắt đầu)
Khi trục bơm tiếp vận quay theo chiều kim đồng hồ, bánh răng bên trong quay cùng vận tốc với bơm cao áp, kéo theo bánh răng bên ngoài Khi bơm bắt đầu quay, thể tích ở cửa hút nhiên liệu số (2) tăng lên, hút nhiên liệu từ thùng chứa và dẫn theo biên dạng bánh răng đến cửa đẩy nhiên liệu số (3).
Cửa đẩy số 3 bắt đầu giảm xuống, đẩy nhiên liệu vào bơm cao áp, loại bơm không điều chỉnh được lưu lượng và áp suất khi vòng quay cố định Lưu lượng nhiên liệu mà bơm cung cấp tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ trong mọi tình huống Để ổn định áp suất đầu ra, bơm tiếp vận được trang bị van điều chỉnh áp suất.
Hình 3.21 Cấu tạo của van điều chỉnh
Các cảm biến trang bị trên hệ thống Common Rail
3.5.1 Cảm biến MAF và IAT
Hình 3.38 Vị trí cảm biến MAF và IAT
Cảm biến khối lượng khí nạp (MAF) là một thành phần quan trọng trong hệ thống khí nạp, được lắp đặt giữa bộ lọc không khí và bộ tăng áp, có chức năng đo khối lượng không khí vào xy lanh động cơ Cụm cảm biến MAF bao gồm một phần tử cảm biến MAF và cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) Thiết bị này hoạt động như một đồng hồ đo lưu lượng không khí, giúp xác định lượng không khí đi vào động cơ một cách chính xác.
Cảm biến MAF (Mass Air Flow) trong động cơ kiểu dây nhiệt giúp xác định lượng không khí vào động cơ, với nhiệt độ dây nhiệt có thể đạt từ 170-300 °C (338-572 °F) Trong một số trường hợp, cảm biến MAF và IAT (Intake Air Temperature) được tích hợp vào một thiết bị lắp đặt tại lọc gió, tạo thành cảm biến hai trong một, bao gồm cảm biến lưu lượng khí nạp và cảm biến nhiệt độ khí nạp.
Cảm biến MAF và IAT
Hình 3.39 Cấu tạo bên trong cảm biến MAF và IAT 3.5.1.2 Nguyên lí hoạt động
Cảm biến MAF (Mass Air Flow) đo lường khối lượng khí nạp vào động cơ, sử dụng phương pháp ngoại suy để tính toán tổng lượng khí nạp vào xy lanh Lượng không khí này cung cấp thông tin quan trọng về khả năng tăng tốc và điều kiện tải của động cơ.
Khi lượng khí vào động cơ giảm, điều này cho thấy động cơ đang giảm tốc hoặc hoạt động ở chế độ cầm chừng Ngược lại, khi lượng khí vào lớn, động cơ đang tăng tốc hoặc ở trạng thái tải cao.
Dòng điện làm nóng dây nhiệt, và khi không khí đi qua dây này, nó được làm nguội tương ứng với khối không khí nạp Bằng cách điều chỉnh dòng điện để duy trì nhiệt độ không đổi, dòng điện tỷ lệ thuận với khối lượng không khí nạp Khối lượng không khí nạp có thể được đo bằng cách đo dòng điện này Đối với cảm biến khối lượng khí nạp kiểu dây nhiệt, dòng điện được chuyển đổi thành điện áp và truyền đến ECM động cơ.
Cảm biến IAT (Cảm biến nhiệt độ không khí vào) là một biến trở, có chức năng đo nhiệt độ không khí vào động cơ Khi cảm biến IAT nguội, điện trở cao dẫn đến điện áp tín hiệu cao trong mạch Ngược lại, khi nhiệt độ không khí tăng, điện trở giảm và điện áp tín hiệu cũng thấp hơn ECM (Bộ điều khiển động cơ) sử dụng thông tin này để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, thời điểm phun và kiểm soát EGR (Hệ thống tái tuần hoàn khí thải) ECM cung cấp điện áp 5V tới cảm biến IAT thông qua một điện trở bên trong và theo dõi điện áp tín hiệu, với điện áp cao khi nhiệt độ không khí lạnh và thấp khi nhiệt độ tăng.
Nhiệt độ khí nạp ( o C) Điện trở (Ohm) Điện áp IAT (Volt)
Bảng 3.2 Bảng giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến IAT 3.5.1.3 Kiểm tra cảm biến
Cảm biến lưu lượng không khí nạp loại dây nhiệt có 5 chân theo thứ tự từ 1-5: B+, EVG, VG, THA, E2
Chân B+: Dương sau công tắc máy cấp cho cảm biến MAF
Chân EVG: Mass bộ đo gió
Chân VG: Tín hiệu xác định lưu lượng không khí nạp
Chân THA: Tín hiệu cảm biến nhiệt độ không khí
Chân E2: Mass cảm biến nhiệt độ không khí
Hình 3.42 Sơ đồ các chân MAF
Tháo cảm biến khỏi ống nạp và kết nối giắc vào cảm biến để cấp nguồn bình thường Sử dụng đồng hồ VOM để đo điện áp giữa VG và E2G khi thổi không khí qua cảm biến; nếu lượng không khí thổi vào càng nhiều, điện áp sẽ tăng, cho thấy cảm biến hoạt động tốt Đồng thời, đo điện áp tại cực +B và EVG, giá trị nên đạt 12V.
Để kiểm tra cảm biến nhiệt độ không khí, tháo giắc cảm biến và sử dụng đồng hồ VOM đo điện trở giữa THA và E2, sau đó so sánh giá trị đo được với giá trị tiêu chuẩn.
Bảng 3.3 Bảng giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ không khí
3.5.2 Cảm biến áp suất đường ống nạp
Cảm biến áp suất ống nạp (MAP) được lắp đặt cùng với lọc gió, đóng vai trò quan trọng trong việc đo lường mật độ không khí Khi xe di chuyển lên cao so với mực nước biển, mật độ không khí giảm, ảnh hưởng trực tiếp đến lượng khí nạp vào động cơ và tốc độ tua bin tăng áp Cảm biến này giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ trong các điều kiện địa hình khác nhau.
Buồng chân không 42 được trang bị một con chip silicon cùng với lưới lọc, đường ống dẫn và giắc cắm Cảm biến áp suất đường ống nạp có ba chân: một chân nhận nguồn 5V (VC), một chân mass (E2) và một chân tín hiệu (PIM).
Hình 3.43 Cảm biến MAP 3.5.2.2 Nguyên lí hoạt động
Cảm biến này hoạt động như thiết bị đo áp suất đường ống nạp, với một chip silicon gắn liền trong buồng chân không chuẩn Một bên chip tiếp xúc với áp suất đường ống nạp, trong khi bên kia tiếp xúc với độ chân không của buồng Sự thay đổi áp suất đường ống nạp làm biến dạng chip silicon, dẫn đến sự dao động giá trị điện trở của nó.
Sự dao động của giá trị điện trở này được chuyển hóa thành một tín hiệu điện áp nhờ
IC được lắp bên trong cảm biến và truyền tín hiệu áp suất đường ống nạp đến ECM động cơ qua cực PIM Đồng thời, cực VC cung cấp nguồn điện ổn định 5V cho IC.
1 - Mass cảm biến; 2 - Chân PIM; 3 - Chân VC Hình 3.44 Mối quan hệ áp suất và điện áp của MAP
ECM có khả năng phát hiện tín hiệu điện áp thấp ở độ cao lớn và áp suất khí quyển thấp, đồng thời cũng nhận diện tín hiệu điện áp cao khi áp suất khí quyển cao Tín hiệu điện áp này được ECM sử dụng để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu và thời gian phun một cách hiệu quả.
Tín hiệu đầu ra của cảm biến nằm trong khoảng điện áp từ 1.3 – 4.3V Đo chân PIM và chân Mass để kiểm tra
Khi áp suất đường ống nạp thấp và độ chân không cao (trong tình trạng không tải, giảm ga hoặc khi bướm ga đóng), cảm biến sẽ tạo ra điện áp thấp, chỉ khoảng 1.3V.
Khi áp suất trong ống nạp cao và độ chân không thấp, đặc biệt là khi bướm ga mở rộng, xe tăng tốc và hoạt động ở chế độ toàn tải, cảm biến MAP sẽ phát tín hiệu điện áp cao, đạt mức tối đa lên đến 4.3V.
3.5.3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga
1 – Cảm biến bàn đạp ga; 2 - Thanh đỡ; 3- Công tắc chờ
Hình 3.45 Vị trí cảm biến bàn đạp ga
Hệ thống điều khiển động cơ (Engine Control Module – ECM)
Hình 3.66 Sơ đồ mạch điện ECM
Hình 3.67 Sơ đồ giắc nối cụm A, B
Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga 2 A-31 FIDL-SW
Tín hiệu điều khiển tốc độ cầm chừng
Tín hiệu cảm biến chênh lệch áp suất A-32 REVERSE-
SW Công tắc đảo chiều
Công tắc thiết lập tốc độ B A-33 CL-SW Tín hiệu công tắc ly hợp
Công tắc thiết lập tốc độ A A-34 IGBC-SW
Công tắc bỏ qua phanh/ ly hợp
Tín hiệu công tắc điều khiển từ xa không dây
Công tắc vô hiệu hoá điều khiển CAB
Tín hiệu công tắc thiết lập từ xa không dây
Công tắc vô hiệu hoá PTO
Công tắc điều khiển chạy tự động A-37 ISOL Tín hiệu ISO LOW
Công tắc thiết lập chạy tự động A-38 ISOH Tín hiệu ISO HIGH
Công tắc khôi phục chạy tự động A-39 VSOUT2
Tín hiệu đầu ra cảm biến tốc độ xe 2
Tín hiệu công tắc đèn phanh 2 A-40 EV-FAN
Chân điều khiển quạt két nước
Tín hiệu công tắc đèn phanh 1 A-41 EXTPIP- Mass van nạp nhiên liệu
A-12 ACGL-SW ACG-L INPUT A-42 EXTPIP+
Nguồn van nạp nhiên liệu
Cuộn dây trong bộ kiểm soát khí thải
PTO A-44 MIL Điều khiển MIL
A-15 ACG-F Đầu vào xung ACG-
Nguồn nuôi bộ nhớ ECM
Tín hiệu đầu ra cảm biến tốc độ xe 2 A-46 +B Điện áp ắc quy
A-17 TACHO Đồng hồ tốc độ xe A-47 APS2-GND
Mass cảm biến vị trí bàn đạp ga 2
Tín hiệu công tắc đèn phanh A-48 DPFD-
Mass cảm biến chênh lệch áp suất
Tín hiệu công tắc máy A-49 N/A -
REL Tín hiệu PTO A-50 IDLUP-
Nguồn cảm biến tốc độ cầm chừng
A-21 ACGL-REL Tín hiệu ACGL A-51 IDLUP
Tín hiệu tốc độ cầm chừng
A-22 +B Điện áp ắc quy A-52 SVS-L Đèn báo chẩn đoán
A-23 +B Điện áp ắc quy A-53 FIDL-L Đèn báo tốc độ cầm chừng
Nguồn cảm biến vị trí bàn đạp ga 2 A-54 GL-L Điều khiển đèn xông
Nguồn cảm biến chênh lệch áp suất A-55 STA-SW Tín hiệu công tắc máy
Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga 1 A-94 N/A -
Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga PTO A-95 N/A -
Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga 3 A-96 THDOC
Cảm biến nhiệt độ khí xả DOC
Nguồn điều khiển tốc độ quạt
Tín hiệu cảm biến tốc độ xe A-98 THCAI1
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ CAC 1 vào
Công tắc dừng tốc độ cầm chừng A-56 QLIMT-SW
Công tắc giới hạn lưu lượng
Công tắc điều khiển trục xe 2 tốc độ A-57 EXB-SW Công tắc đèn phanh
Công tắc điện áp đánh lửa
Công tắc báo mức nước làm mát thấp A-59 IGO-SW Công tắc IGO
Công tắc điều hoà không khí A-60 N/A -
Tín hiệu mức nhiên liệu 2 A-92 N/A -
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp A-93 N/A -
Tín hiệu ra cảm biến nhiệt độ CAC 1 ra
Tín hiệu nhiệt độ đầu ra máy nén
Tín hiệu ra cảm biến nhiệt độ CAC 2 ra
A-72 N/A - A-102 MAF Tín hiệu cảm biến MAF
Mass cảm biến nhiệt độ khí xả A-103 LFUEL1
Tín hiệu mức nhiên liệu
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí xả A-104 N/A -
Tín hiệu điều khiển tốc độ quạt A-105 GND Mass chung
Mass cảm biến tốc độ xe A-106 GND Mass chung
Nguồn cảm biến tốc độ xe A-107 P-GND Mass nguồn ECM
A-78 CANL CAN thấp A-108 P-GND Mass nguồn ECM
Mass cảm biến nhiệt độ khí nạp A-110 APS1-
Mass cảm biến vị trí bàn đạp ga 1
Mass cảm biến vị trí bàn đạp ga
Mass cảm biến vị trí bàn đạp ga 3
A-83 M-REL Điều khiển rơ le duy trì nguồn điện A-113 EXBCUT
-SW Điều khiển rơ le cắt hệ thống ABS
A-84 M-REL Điều khiển rơ le duy trì nguồn điện A-114 IDLUP-
Mass cảm biến tốc độ cầm chừng
Nguồn cảm biến vị trí bàn đạp ga A-117 N/A -
Nguồn cảm biến vị trí bàn đạp ga PTO A-118 N/A -
Nguồn cảm biến vị trí bàn đạp ga A-119 THDOC-
Mass cảm biến nhiệt khí xả DOC
Mass cảm biến tốc độ quạt
A-121 THCAI1-GND Mass cảm biến nhiệt độ CAC 1 vào
A-122 THCAO1-GND Mass cảm biến nhiệt độ CAC 1 ra
A-123 THCOT-GND Mass nhiệt độ đầu ra máy nén
A-124 THCAO2-GND Mass cảm biến nhiệt độ CAC 2 ra
A-125 MAF-GND Mass cảm biến MAF
Mass chung các cảm biến nhiên liệu
Bảng 3.8 126 Chân giắc nối A Chân giắc nối B
B-1 COMMON1 Điện áp nạp mạch chung
1 (xy lanh số A và số D) B-31 N/A -
B-2 COMMON2 Điện áp nạp mạch chung
2 (xy lanh số B và số C) B-32 N/A -
Van hai chiều kim phun
Tín hiệu cảm biến định lượng dầu mức cao SCV
B-4 N/A - B-34 IDM2 Mass motor bướm ga
Cảm biến nhiệt độ EGR đầu ra B-35 IMT-
Mass cảm biến nhiệt độ đường ống nạp
Cảm biến nhiệt độ EGR đầu vào B-36 IMT
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ đường ống nạp
Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga B-37 PFUEL2
Tín hiệu cảm biến áp suất ống rail 2
B-8 OIL-SW Công tắc áp dầu B-38 PFUEL1
Tín hiệu cảm biến áp suất ống rail 1
Mass cảm biến vị trí bướm ga B-39 POIL
Tín hiệu cảm biến áp suất dầu
Tín hiệu cảm biến áp suất van bổ sung nhiên liệu
Tín hiệu cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp
Tín hiệu cảm biến tốc độ động cơ B-41 G Tín hiệu cảm biến vị trí
Tín hiệu cảm biến vị trí
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Tín hiệu cảm biến vị trí
Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
Tín hiệu cảm biến vị trí
Nguồn cảm biến áp suất ống rail 2
Nguồn cảm biến vị trí
Nguồn cảm biến áp suất ống rail 1
Gía trị cảm biến vị trí bướm ga máy dầu 5V B-47 POIL-
VCC Nguồn cảm biến áp suất dầu
Nguồn cảm biến áp suất van bổ sung nhiên liệu B-48 PB-VCC
Giá trị cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp 5V
Nguồn cảm biến tốc độ động cơ B-49 G-VCC Nguồn cảm biến G
Tín hiệu cảm biến định lượng dầu mức thấp SCV
Tín hiệu cảm biến định lượng dầu mức thấp SCV
Tín hiệu cảm biến định lượng dầu mức cao SCV
Phía cao áp motor van bướm ga B-53 EGRPOS-
GND Mass cảm biến vị trí EGR
B-24 EBM-W Điện áp điều khiển motor EGR-W B-54 THW-
Mass cảm biến nhiệt độ nước làm mát
B-25 EBM-V Điện áp điều khiển motor EGR-V B-55 THL-
Mass cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
B-26 EBM-U Điện áp điều khiển motor EGR-U B-56 PFUEL2-
Mass cảm biến áp suất ống rail 2
Mass cảm biến nhiệt độ
Mass cảm biến áp suất ống rail 1
Mass cảm biến nhiệt độ EGR đầu vào B-58 POIL-
GND Mass cảm biến áp suất dầu
Mass cảm biến áp suất van bổ sung nhiên liệu B-59 PB-GND
Mass cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp
Nối mass bảo vệ cảm biến CKP B-60 G-GND Mass cảm biến vị trí G
Hình 3.68 ECU điều khiển động cơ
ECU động cơ (ECM) đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển toàn bộ hoạt động của động cơ Đối với động cơ ISUZU 4HK1-TC, ECU được lắp đặt trong cabin và tích hợp mạch truyền động kim phun bên trong ECM, giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng bộ truyền động điện tử (Electronic Driving Unit - EDU).
Nguyên lý điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống Common Rail
Hệ thống kiểm soát phun nhiên liệu hiện đại vượt trội hơn so với bộ điều khiển cơ khí truyền thống nhờ khả năng tối ưu hóa lượng và thời gian phun ECU (Bộ điều khiển điện tử) thực hiện các tính toán cần thiết dựa trên tín hiệu từ cảm biến trong động cơ và xe, giúp xác định thời điểm và khoảng thời gian chính xác để cung cấp dòng điện cho kim phun, từ đó đảm bảo hiệu suất phun tối ưu.
Các loại điều khiển phun nhiên liệu như sau:
- Điều khiển tốc độ phun nhiên liệu (Fuel Injection Rate Control Function): kiểm soát lượng nhiên liệu được phun qua lỗ phun trong một khoảng thời gian xác định
Chức năng điều khiển áp suất phun nhiên liệu sử dụng cảm biến áp suất ống phân phối để đo áp suất nhiên liệu Dữ liệu này sau đó được truyền đến ECM, giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu được bơm đến ống phân phối một cách chính xác.
- Điều khiển thời điểm phun (Fuel Injection Timing Control Function): Cho phép ECU điều khiển tinh chỉnh thời điểm phun phù hợp với điều kiện xe lúc đó
- Điều khiển lượng nhiên liệu (Fuel Injection Quantity Control Function): Hiệu chỉnh theo tín hiệu tốc độ động cơ và vị trí bướm ga
Hình 3.69 Đặc trưng điều khiển phun Common rail
Việc định lượng phun nhiên liệu được thực hiện bởi van điện từ cao áp trong bơm cao áp, phụ thuộc vào thời gian điều khiển van và vị trí góc trục cam của bơm.
Hình 3.70 Nguyên lý điều khiển phun nhiên liệu
3.7.1 Điều khiển áp suất phun
ECU xác định áp suất phun nhiên liệu dựa vào lượng phun cuối cùng và tốc độ động cơ Khi khởi động, áp suất phun được tính toán từ nhiệt độ chất làm mát và tốc độ động cơ.
Đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa áp suất ống phân phối (Rail Pressure), tốc độ động cơ (Engine Speed) và lượng phun nhiên liệu Mối quan hệ này cho thấy sự ảnh hưởng của áp suất đến hiệu suất động cơ và lượng nhiên liệu được phun vào Việc tối ưu hóa các thông số này là rất quan trọng để nâng cao hiệu suất hoạt động của động cơ.
As engine speed increases, the final injection quantity also rises, leading to an increase in injection pressure The pressure within the distribution pipe, regulated by the Fuel Rail Pressure (FRP) valve, is directly influenced by the engine's speed.
3.7.2 Điều khiển thời điểm phun
Thời điểm phun được điều khiển theo thời gian nhận tín hiệu từ ECU Gồm có các
72 giai đoạn điều khiển thời điểm phun chính thức và sơ khởi
Thời điểm phun chính thức được xác định dựa trên tốc độ động cơ và lượng phun cuối cùng đã được điều chỉnh, quyết định thời điểm bắt đầu phun chính Trong khi đó, thời điểm phun sơ khởi được hiệu chỉnh từ nhiều yếu tố như lượng phun cuối cùng trước đó, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ không khí và áp suất không khí nạp khi động cơ khởi động.
Hình 3.72 Sơ đồ điều khiển thời điểm phun nhiên liệu Bước 1: Xác định thời điểm phun cơ bản
Tín hiệu đầu vào từ cảm biến CKP bao gồm lượng nhiên liệu phun và tốc độ động cơ Dựa trên các tín hiệu này, ECM sẽ thực hiện việc tính toán thời gian phun cơ bản một cách chính xác.
Hiệu chỉnh thời điểm phun nhiên liệu dựa trên nhiều tín hiệu đầu vào từ tình trạng động cơ Nhiệt độ dòng khí nạp ảnh hưởng đến tỉ trọng không khí, với nhiệt độ cơ sở là 20°C Khi nhiệt độ vượt quá 20°C, hệ số hiệu chỉnh sẽ nhỏ hơn 1, ngược lại, khi nhiệt độ dưới 20°C, hệ số hiệu chỉnh sẽ lớn hơn 1 Đặc biệt, khi động cơ nguội và nhiệt độ nước làm mát thấp, khả năng bay hơi của nhiên liệu giảm, do đó cần phun thêm nhiên liệu để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và nhanh chóng đạt nhiệt độ tối ưu.
70 o C, nhiệt độ càng giảm thì hệ số càng tăng
Căn cứ vào tốc độ động cơ, góc mở bướm gió và khối lượng dòng khí nạp, ECM xác định tải động cơ Khi tải động cơ tăng, thời điểm phun nhiên liệu có thể được điều chỉnh sớm hơn, dẫn đến việc tăng lượng nhiên liệu phun lên tới 30%.
Hình 3.73 Sơ đồ hiệu chỉnh phun theo công suất
Hiệu chỉnh theo điện áp là bước cuối cùng trong quá trình điều chỉnh Thời gian trễ từ khi ECM gửi tín hiệu đến kim phun cho đến khi kim phun mở thực sự là một yếu tố quan trọng, phụ thuộc vào bản chất của hệ thống và điện áp của ắc quy Việc bù điện áp nhằm giảm thiểu thời gian trễ sẽ được tính toán cụ thể dựa trên điện áp hiện tại của ắc quy.
Hình 3.74 Sơ đồ hiệu chỉnh phun theo điện áp
3.7.3 Điều khiển tỉ lệ phun Để động cơ đạt được hiệu suất tối đa và giảm lượng khí thải thì quá trình cháy, nhiên
Để đảm bảo nhiên liệu được cháy sạch, ECM (Electronic Control Module) bổ sung chức năng điều khiển phun mồi (Pilot injection) Khi động cơ hoạt động ở số vòng quay thấp và nhiệt độ động cơ thấp, nhiên liệu có thể không được cháy hoàn toàn.
Phun mồi (Phun sơ khởi) xảy ra sớm, khoảng 5-7 độ trước khi piston đạt điểm chết, giúp cải thiện quá trình cháy và mang lại một số hiệu quả đáng kể.
Áp suất cuối quá trình nén tăng nhẹ nhờ vào giai đoạn phun sơ khởi và sự cháy một phần của nhiên liệu, giúp kéo dài thời gian cháy và giảm đột ngột áp suất khí cháy, từ đó làm cho quá trình cháy diễn ra êm dịu hơn và giảm phát thải NOx.
Quá trình phun nhiên liệu đóng vai trò quan trọng trong việc tăng công suất động cơ Hiện nay, không chỉ có phun mồi mà còn có công nghệ phun nhiều giai đoạn "Multiple-injection" đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống nhiên liệu Common Rail.
Hình 3.75 Các giai đoạn phun nhiên liệu
Kiểm tra hệ thống nhiên liệu
- Kiểm tra hệ thống nhiên liệu xem các kết nối có lỏng lẻo không
Lưu ý: Kiểm tra rò rỉ nhiên liệu
3.8.2 Kiểm tra lọc nhiên liệu
- Kiểm tra thông mạch giữa các cực của công tắc áp suất – xem hình 3.7 (Có 2 chân) bằng VOM (Nếu thông mạch, hãy thay lọc nhiên liệu)
- Nối bơm chân không với đường ống cấp nhiên liệu của lọc nhiên liệu ở phía động cơ
- Bịt kín đường ống cấp nhiên liệu phía thùng nhiên liệu bằng nắp, băng vải,v.v…
- Cấp chân không bằng bơm chân không và kiểm tra thông mạch khi tăng áp đến giá trị tiêu chuẩn: -38 đến -42 kPa {-0,39 đến -0,43 kgf/cm 2 / 285 đến 315 mmHg}
Lưu ý: Nếu không thông mạch, hãy thay lọc nhiên liệu
Quy trình xả nước khi thay lọc nhiên liệu
2 Nối và cố định một ống mềm phù hợp vào nút xả trên lọc nhiên liệu
3 Đưa đầu còn lại của ống mềm này vào thùng chứa phù hợp
4 Nới lỏng nút xả khoảng 1,5 vòng
5 Bật chìa khóa điện để kích hoạt bơm trong bình nhiên liệu
6 Tiếp tục xả nước ra ngoài cho đến khi chỉ còn Diesel sạch chảy ra
8 Vặn chặt nút xả và tháo ống mềm ra
9 Khởi động động cơ và kiểm tra xem có hiện tượng rò rỉ không
Lưu ý: Đèn báo nước trong nhiên liệu sẽ tắt sau khoảng 2 giây trong khi động cơ đang chạy
3.8.3 Kiểm tra kim phun và bơm cao áp
Sử dụng dụng cụ kiểm tra chuyên dụng Common Rail Injector and Pump Tester để kiểm tra kim phun và bơm cao áp
Hình 3.84 Bộ kiểm tra kim phun và bơm cao áp Common Rail Injector and Pump
Hình 3.85 Sơ đồ kiểm tra với thiết bị chuyên dung
Bộ thiết bị kiểm tra kim phun gồm có: Thiết bị kiểm tra kim phun, cáp cấp nguồn thiết bị, cáp nối kim phun và máy kiểm tra
Bộ thiết bị kiểm tra bơm bao gồm các thành phần chính như thiết bị kiểm tra bơm, cáp nối nguồn, cáp tín hiệu từ cảm biến áp suất ống phân phối, van điều áp và van định lượng Ngoài ra, còn có cáp nối giữa cảm biến áp suất giàn phun và thiết bị, cùng với cáp nối giữa van điều áp và van phân phối.
Kiếm tra bơm cao áp
Hình 3.86 Thiết bị kiểm tra bơm cao áp
Để thực hiện quy trình, bước đầu tiên là xác định chính xác kiểu bơm HP3, vị trí của van và các cảm biến trên động cơ Tiếp theo, sử dụng dây nguồn 12V (màu đỏ) và dây Low P (màu vàng) để kết nối với hai chân của van định lượng.
Bước 3: Sử dụng dây nguồn 12V (Đỏ) và High P (Lục) để nối với 2 chân van điều áp giàn phun
Để kết nối cảm biến áp suất ống phân phối, bạn cần thực hiện các bước sau: Nối chân màu đen vào cực âm của cảm biến, sau đó kết nối dây xám với chân tín hiệu và cuối cùng là nối dây đỏ tới chân nguồn của cảm biến.
Bước 5: Nối nguồn cho thiết bị, sử dụng điện 12V accu ngoài
Bước 6: Tra cứu áp suất cực đại của bơm
Bảng 3.10 Bảng tra cứu áp suất bơm cao áp
Bước 7: Chọn loại bơm tại “Select Mode”
Bước 8: Chọn áp suất tiêu chuẩn của bơm tại “Set Bar” Tiêu chuẩn 1800 bar
Bước 9: Ấn “Start/Stop” để kiểm tra
Khởi động động cơ trong 20 giây để tạo động lực và theo dõi các chỉ số tiêu chuẩn Nếu áp suất đạt giá trị cài đặt khi kết thúc kiểm tra, bơm được coi là đạt chuẩn Ngược lại, chất lượng bơm sẽ được đánh giá dựa trên mức độ áp suất đạt được.
Kiểm tra điện trở kim phun
Bước 1: Nối kim phun với chân Rx và GND của thiết bị
Bước 2: Sử dụng nút “Down” chọn chức năng đặc biệt “Special function”
Bước 3: Chọn chức năng đo điện trở cuộn dây kim phun “CR injector R meter” Dải đo từ 0.05 Ω- 10Ω
Bước 4: Ấn và giữ nút “Measure” để đo điện trở
* Đánh giá kết quả đo:
So sánh giá trị điện trở của kim phun với một kim phun mới hoặc bảng thông số chuẩn giúp đánh giá chất lượng của kim phun Nếu giá trị điện trở nằm trong khoảng 11 – 24Ω, kim phun vẫn hoạt động tốt và hư hỏng có thể do ECU Ngược lại, nếu điện trở quá lớn, cuộn dây bên trong kim phun có thể bị đứt và cần phải thay thế.
+ Điện trở kim phun quá lớn do cuộn dây bị lỗi (đứt) Cần kiểm tra lại
+ Điện trở kim phun quá nhỏ hoặc chập mạch dây nối tới kim phun Cần kiểm tra lại
Kiểm tra điện cảm cuộn dây kim phun
Bước 1: Nối kim phun với chân Lx và GND của thiết bị
Bước 2: Thao tác tương tự với đo điện trở: Sử dụng nút “Down” chọn chức năng đặc biệt “Special function”
Bước 3: Chọn chức năng đo điện trở cuộn dây kim phun “CR injector L meter” Bước 4: Ấn và giữ nút “Measure” để bắt đầu đo
* Đánh giá kết quả đo:
So sánh giá trị điện cảm đo được với 1 kim phun mới hoặc với bảng thông số chuẩn sẽ đánh giá được chất lượng của kim phun
+ Điện cảm kim phun quỏ lớn (Lx > 10mH) hoặc quỏ nhỏ (Lx > 10 àH) thỡ kim phun bị lỗi Cần kiểm tra lại
Chú ý: Việc nối phải đúng theo sơ đồ và phù hợp với mỗi kiểu kim phun khác nhau
- Kết nối thiết bị tới kim phun: chân Piezo +, Piezo -
- Kiểm tra kim phun số 1:
+ Lắp đặt dụng cụ đo lượng dầu hồi với kim phun
+ Chuẩn bị 2 ắc quy tốt ghép nối kiểu song song
Bước 1: Chọn kim phun loại Denso
Bước 2: Cài đặt độ rộng xung “Pulse width” (Ví dụ: 800 S)
Bước 3: Cài đặt số lần phun Clycle (stroke) (Ví dụ: 1400 lần)
Bước 4: Cài đặt tốc độ động cơ (Ví dụ: 2400 lần)
Để kiểm tra bơm, bước đầu tiên là cài đặt áp suất nhiên liệu cố định trên thiết bị kiểm tra, ví dụ như 250 bar Sau đó, bật chìa khoá khởi động và giữ trong 5 giây hoặc lâu hơn, tùy thuộc vào cài đặt áp suất trên thiết bị, và theo dõi cho đến khi áp suất đạt giá trị cài đặt và ổn định.
Bước 7: Nhấn nút “Start/Stop” trên thiết bị kiểm tra kim phun để điều khiển kim phun hoạt động trong khoảng 30 giây hoặc lâu hơn cho đến khi kim phun tự động dừng lại (phun 1400 lần) Lưu ý: Thực hiện tương tự với các kim phun khác.
Bước 8: Quan sát mức nhiên liệu hồi về trong ống đo để đánh giá
* Đánh giá kết quả đo:
Như vậy, tất cả kim phun là giống nhau: đo độ rộng xung, số lần phun, tần số phun và
Nếu nhiên liệu trong ống hồi về:
- Như nhau trong các ống đo thì các kim phun là tốt
- Một ống đo nào mà bất thường với các ống đo khác thì kim phun tương ứng với ống đo đó đã bị lỗi
- Tuỳ thuộc vào lượng dầu hồi chênh lệch giữa các ống đo mà đánh giá chất lượng của các kim phun.
Các hệ thống điều khiển khác
Hình 3.87 Turbo tăng áp 3.9.1.1 Cấu tạo
Turbo bao gồm: Cánh tuabin, cánh bơm, trục và ổ bi đỡ Ngoài ra còn có đường dẫn dầu bôi trơn trục Turbo
Cánh tuabin được lắp đặt bên khoang kết nối với cổ góp xả để thu nhận lực từ dòng khí xả, trong khi cánh bơm được gắn ở khoang đối diện Cả cánh bơm và tuabin đều được kết nối với nhau thông qua một trục.
Van solenoid điều khiển turbo tăng áp
Bộ chấp hành điều khiển turbo
Mở ra khí quyển Đầu vào cảm biến áp suất tăng áp Đầu vào cảm biến khác
Khí xả động cơ sẽ làm quay cánh Tuabin qua đó làm cánh bơm ở khoang đối diện cũng quay nhờ trục nối giữa 2 cánh
Cánh bơm sẽ quay để hút không khí sạch nén vào động cơ Tốc độ quay của cánh tuabin và cánh bơm tăng lên khi lượng khí xả nhiều hơn.
Áp suất trong ống nạp tăng lên, dẫn đến lượng khí được hút vào nhiều hơn, từ đó giúp tăng công suất động cơ mà không cần phải gia tăng số lượng xy-lanh hay dung tích động cơ.
3.9.1.3 Điều khiển turbo tăng áp
Lượng khí nén từ máy nén được chuyển đến động cơ thông qua cơ cấu chấp hành điều khiển turbo tăng áp ECM sử dụng cơ cấu chấp hành và cảm biến áp suất để điều chỉnh vòi phun turbo, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho động cơ.
Hình 3.88 Điều khiển Turbo tăng áp
Khi động cơ hoạt động ở dải tua thấp, ECM điều khiển cánh vòi phun mở rộng để tối ưu hóa luồng khí xả Điều này giúp tăng tốc độ quay của cánh tuabin và cánh bơm, từ đó điều tiết lượng không khí nén vào động cơ một cách hiệu quả.
- Khi tốc độ động cơ cao, thì ngược lại
ECM điều chỉnh áp suất tăng áp dựa trên tải động cơ, trong khi van solenoid điều khiển turbo tăng áp hoạt động dưới sự kiểm soát của ECM thông qua tín hiệu điều biến độ rộng xung (PWM).
Ngoài ra, bộ Turbo tăng áp được lắp ráp trên đường ống xả vì vậy nó sẽ tạo ra một áp
Khi áp suất khí xả tăng, sẽ xảy ra hiện tượng 87 suất ngược dội lại buồng đốt, có thể gây hư hỏng cho động cơ Để khắc phục điều này, các nhà sản xuất thiết kế thêm van an toàn để dẫn dòng khí xả dư thừa ra ngoài Bộ Turbo tăng áp hoạt động dựa vào luồng khí xả của động cơ, do đó hiện tượng turbo lag có thể xảy ra.
Hiệu suất nạp là tỷ lệ giữa lượng không khí thực đưa vào buồng đốt động cơ và lượng không khí lý thuyết ở điều kiện chuẩn (áp suất 1.013 bar, nhiệt độ 273 K) khi không sử dụng turbo tăng áp Đối với các động cơ có hệ thống turbo tăng áp, hiệu suất nạp thường dao động từ 0.85 đến 3.0.
3.9.1.5 Bộ phận làm mát khí nạp
Trong quá trình nén không khí bằng hệ thống turbo tăng áp, nhiệt độ không khí có thể đạt tới 180 o C, dẫn đến giảm mật độ phần tử không khí Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình nạp khí vào động cơ Do đó, cần có bộ làm mát khí nạp để hạ nhiệt độ khí nạp từ turbo, đảm bảo mật độ phân tử oxy đủ cho quá trình cháy và tối ưu hóa momen xoắn của động cơ.
Ngoài ra, nhiệt độ khí nạp thấp hơn cũng làm giảm nhiệt độ sinh ra trong kì nén của động cơ Điều này có một số thuận lợi:
+ Hiệu suất nhiệt động cơ tốt hơn, tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn và giảm mức ô nhiễm khí xả của động cơ
+ Giảm hiện tượng kích nổ ở động cơ
+ Giảm nhiệt độ tác dụng lên piston và nắp máy
+ Giảm nhẹ mức ô nhiễm NO x
3.9.2 Hệ thống tuần hoàn khí xả - EGR
Hệ thống EGR (Exhaust Gas Recirculation) giúp tái tuần hoàn một phần khí thải trở lại nắp cửa nạp, qua đó giảm thiểu lượng khí thải Nitrogen oxide (NOx) Nhờ vào việc điều khiển hiệu quả hệ thống EGR, xe không chỉ cải thiện khả năng lái mà còn giảm đáng kể lượng khí thải ra môi trường.
Dòng điện điều khiển từ ECM điều khiển motor để điều chỉnh mức độ nâng của van EGR Cảm biến vị trí EGR đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện mức nâng van thực tế, từ đó giúp điều chỉnh chính xác lượng EGR.
Các điều kiện vận hành hệ thống điều khiển EGR
- Nhiệt độ nước làm mát động cơ từ 5 đến 100°C {41 đến 212°F}
- Nhiệt độ không khí bên ngoài từ 5°C {41 °F} trở lên
- Áp suất khí quyển từ 90 kPa {13 psi} trở lên
EGR được kích hoạt khi đạt các điều kiện về tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khí nạp và áp suất khí quyển Vị trí mở van được tính toán dựa trên tốc độ động cơ và lượng phun nhiên liệu mong muốn Tín hiệu dẫn động motor được xác định từ vị trí mở van, giúp van hoạt động theo tín hiệu này.
2 Cửa xả nước làm mát động cơ
3 Cửa nạp nước làm mát động cơ
6 Cảm biến MAF và IAT
Hình 3.89 Cấu tạo hệ thống EGR
3.9.3 Hệ thống xử lý khí thải
Hệ thống Common Rail của động cơ 4HK1 – TC 2019 được trang bị công nghệ xử lý khí thải tiên tiến, sử dụng chất xúc tác đặc biệt để kiểm soát khí thải trong dòng khí xả của động cơ Diesel Ngoài ra, động cơ còn tích hợp bộ lọc bụi than (Diesel Particulate Filter) nhằm nâng cao hiệu suất và giảm ô nhiễm môi trường.
Bộ lọc DPF (Diesel Particulate Filter) được thiết kế để loại bỏ các hạt bụi mịn (Particulate Matter - PM) gây ô nhiễm môi trường, trong khi bộ xúc tác chọn lọc (Selective Catalytic Reduction - SCR) giúp giảm phát thải NOx Hệ thống SCR hoạt động bằng cách thêm urea vào khí thải, kích hoạt phản ứng hóa học thông qua tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ khí xả.
Sensor) và cảm biến chênh lệch áp suất (Differential Pressure Sensor)
Hình 3.90 Cấu tạo hệ thống xử lý khí xả
Bộ xúc tác khí xả trước (Pre - Oxidation
Lọc và biến đổi CO và HC, Oxi hóa NOx
Bộ lọc bụi than (DPF) Lọc bụi than trên đường khí xả và tiến hành xử lý, Oxi hóa các phần tử bụi
Bộ chọn lọc xúc tác (Urea SCR Catalyst) Sử dụng urê thêm vào khí thải để giảm lượng NOx
Bộ xúc tác khí xả sau (Post - Oxidation
Khử sạch lượng urê (ammoniac) còn dư lại trong quá trình xử lý NOx
Cảm biến nhiệt độ khí xả trên DPF
The Exhaust Gas Temperature Sensor (EGTS) measures the exhaust temperature in the Diesel Particulate Filter (DPF) and sends corresponding signals to the Engine Control Unit (ECU) The ECU then regulates the DPF based on the received signals.
Cảm biến chênh lệch áp suất (Differential
Pressure Sensor) Đo sự chênh lệch áp suất khí xả qua DPF, sau đó xuất tín hiệu tương ứng tới ECU
90 động cơ ECU động cơ tính toán số lượng
PM tích lũy trong DPF dựa trên các tín hiệu đã nói ở trên, sau đó xác định xem có tiến hành lọc PM hay không
Cảm biến NOx Được gắn phía trên của bộ xúc tác chọn lọc
SCR để đo nồng độ NOx trong khí thải trước khi đi qua chất xúc tác
Cảm biến nhiệt độ khí xả trên SCR
(Exhaust Gas Temperature Sensor SCR) Được gắn phía trên của bộ xúc tác SCR để đo nhiệt độ khí thải trước khi trộn qua chất xúc tác
Van thêm chất xúc tác (Urea Addition
Thêm urê vào khí thải dựa trên tín hiệu từ ECU SCR
Công nghệ Blue Power
ISUZU là thương hiệu xe thương mại hàng đầu tại Việt Nam, nổi bật với sự chuyên tâm trong việc phát triển và đa dạng hóa sản phẩm, bao gồm xe tải hạng nhẹ, hạng trung và hạng nặng.
ISUZU đã dẫn đầu trong việc phát triển động cơ phun dầu điện tử Common Rail từ năm 2008, với hơn 10 năm kinh nghiệm trong bán hàng và dịch vụ hậu mãi Kể từ năm 2018, công nghệ BLUE POWER đã cải tiến động cơ ISUZU MASTER COMMON RAIL EURO 4, mang lại hiệu suất vượt trội, thân thiện với môi trường và tiết kiệm nhiên liệu Đặc biệt, động cơ 4HK1 2019 đã tối ưu hóa khả năng vận hành, giảm tiếng ồn và giảm thiểu chất độc hại trong khí thải.
Động cơ phun dầu điện tử tích hợp công nghệ Blue Power mang lại lợi ích thân thiện với môi trường nhờ vào cải tiến kỹ thuật tuần hoàn khí thải EGR và bộ xúc tác khí xả DOC Khi sử dụng nhiên liệu tương thích, động cơ Euro 4 có khả năng giảm 97% bụi than và 71% lượng khí thải NOx & HC so với động cơ Euro 2.
Công nghệ Blue Power mới mang lại hai lợi ích chính: tiết kiệm nhiên liệu và hiệu suất mạnh mẽ So với thế hệ trước, công nghệ này được cải tiến với hệ thống phun nhiên liệu điện tử áp suất cao Common Rail và Turbo, giúp tăng áp biến thiên và cải thiện đáng kể hiệu suất nạp Điều này không chỉ tối ưu hóa nhiên liệu để nâng cao công suất động cơ mà còn giảm thiểu độ ồn.
Xe được trang bị bộ thiết bị an toàn hiện đại, bao gồm hệ thống Mobileye giúp tránh va chạm, camera lùi và cảm biến thông minh thế hệ mới nhất Hệ thống này cung cấp cảnh báo bằng hình ảnh và âm thanh, giúp người lái tiết kiệm thời gian xử lý và giảm thiểu nguy cơ tai nạn.
Hình 3.93 Mobileye trên các dòng ISUZU
Các dòng xe sử dụng động cơ này có thể kể đến:
Isuzu QKR là một dòng xe tải hạng nhẹ với tổng trọng tải cabin chassi từ 4.9 đến 5.5 tấn Xe được trang bị hệ thống động cơ phun dầu điện tử Common Rail Euro 4 hiện đại Giá bán của Isuzu QKR khoảng 454 triệu đồng.
Các mẫu xe tải Isuzu N-Series có tổng trọng tải cabin từ 5,5 đến 9,5 tấn, được thiết kế với công nghệ Blue Power và khung gầm chắc chắn Xe được trang bị kính chiếu hậu cải thiện tầm nhìn, mang lại sự an toàn và tiện nghi cho người lái Giá bán khoảng 658 triệu đồng.
Isuzu đã thực hiện nhiều cải tiến đáng kể về tính năng và thiết kế cho từng dòng xe, tối ưu hóa trải nghiệm người dùng Blue Power Technology được xem là sức mạnh mới mà Isuzu mang đến, khẳng định vị thế tiên phong trong việc cải cách các dòng xe tải tại Việt Nam.
HỆ THỐNG CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ
Hệ thống tự chẩn đoán động cơ
ECU động cơ được trang bị hệ thống chẩn đoán giúp lái xe phát hiện tình trạng bất thường của hệ thống điều khiển động cơ, đồng thời hỗ trợ kỹ thuật viên xác định vùng hư hỏng của hệ thống điện, từ đó dễ dàng kiểm tra và sửa chữa Đèn kiểm tra động cơ, hay còn gọi là đèn MIL (Malfunction Indicator), là một chỉ báo quan trọng trong quá trình này.
Lamp) được bố trí trên bảng táp lô, ánh sáng của đèn màu cam và có biểu tượng hình của động cơ hoặc chữ Check hay Check Engine
Khi bật công tắc đèn, đèn MIL sẽ sáng Nếu động cơ hoạt động bình thường, đèn sẽ tắt, cho thấy hệ thống điện đang hoạt động ổn định Tuy nhiên, khi động cơ phát hiện sự cố trong hệ thống điện, đèn Check sẽ sáng để cảnh báo người lái xe.
ECU nhận tín hiệu điện áp từ các cảm biến và bộ chấp hành, thường xuyên theo dõi và so sánh dữ liệu cài đặt trong bộ nhớ để phát hiện trạng thái làm việc bất thường của động cơ.
Trên động cơ Isuzu, phương pháp chẩn đoán bằng mã chớp được sử dụng để phát hiện lỗi Để thực hiện, cần nối chân Diag Switch với chân Ground tại giắc kiểm tra Sau đó, bật công tắc máy mà không khởi động động cơ Nếu đèn chỉ báo kiểm tra động cơ (Check Engine) chớp 3 lần, điều này cho thấy có mã lỗi DTC Tiếp theo, ta sẽ bắt đầu đọc mã chớp của DTC sau khi đèn chớp 3 lần.
Hình 4.2 Minh họa DTC 23 và 225
Sau khi đọc được mã chớp, ta tiến hành tra cứu tài liệu chẩn đoán, sửa chữa để biết được nguyên nhân cũng như cách khắc phục lỗi
Khi 2 DTC trở lên được lưu vào bộ nhớ ECM, các DTC được hiển thị các mã chớp từ thấp đến cao Sau khi phát hết lần lượt các mã chớp, đèn sẽ tắt 4,5 giây và lần lượt phát lại các mã chớp cho đến khi nào ta rút dây nối tắt hai chân Diag Switch và chân Ground ở giắc kiểm tra ra Để không bị nhầm lẫn, tốt nhất nên ghi lại chuỗi mã chớp vài lần.
Chẩn đoán bằng thiết bị
Để kiểm tra mã lỗi chẩn đoán DTC hay dữ liệu được ghi lại bởi ECM người ta sử dụng các thiết bị chẩn đoán
Sử dụng máy chẩn đoán để kiểm tra mã lỗi Trình tự kiểm tra như sau:
- Nối đầu nối của máy chẩn đoán vào đầu nối của giắc kết nối dữ liệu DLC
- Kiểm tra mã lỗi chẩn đoán bằng máy chẩn đoán
- Sửa chữa bộ phận lỗi được chỉ ra trong sơ đồ chẩn đoán
- Xóa mã lỗi chẩn đoán
- Kiểm tra lại xem mã lỗi đã được xóa chưa
Bảng tra mã lỗi động cơ
DTC Tên DTC Điều kiện thiết lập Hiện tượng
P0016 Tương quan vị trí trục khuỷu - vị trí trục cam
- ECM phát hiện tín hiệu cảm biến CKP và tín hiệu cảm biến CMP không được đồng bộ khi động cơ đang chạy
- Xe không nổ hoặc xe tắt máy khi đang chạy
P0087 Áp suất ống phân phối/ hệ thống nhiên liệu - quá thấp
- ECM phát hiện van giới hạn áp suất được kích hoạt với áp suất quá lớn trong ống phân phối
- Áp suất không đủ làm động cơ tăng tốc không tốt, chạy không êm
P0088 Áp suất ống phân phối/ hệ thống nhiên liệu - quá cao
- ECM phát hiện áp suất giàn phun nhiên liệu bằng giá trị quy định hoặc cao hơn trong 2 giây trở lên
- Khởi dộng chậm, đặc biệt là động cơ nguội
- Động cơ nổ rung giật, tốc độ cầm chừng không đều và xuất hiện khói đen
Giá trị mạch cảm biến nhiệt độ đường ống nạp - thấp
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ CAC từ 0,17 V trở xuống trong 3 giây
- Xe có nhiều khói đen
- Tiêu hao nhiều nhiên liệu, giảm hiệu suất động cơ
Giá trị mạch cảm biến nhiệt độ đường ống nạp – cao
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ CAC từ 4,8 V trở lên trong
- Xe có nhiều khói đen
- Tiêu hao nhiều nhiên liệu, giảm hiệu suất động cơ
P0102 Giá trị đầu vào mạch - ECM phát hiện tín hiệu - Đèn MIL sáng
99 cảm biến lưu lượng khí nạp - thấp điện áp cảm biến MAF từ 0,1 V trở xuống trong 2,6 giây
- Động cơ nổ rung giật, tốc độ cầm chừng không đều và xuất hiện khói đen
- Công suất động cơ giảm
- Xe thường bị chết máy khi dừng đèn đỏ
Giá trị đầu vào mạch cảm biến lưu lượng khí nạp – cao
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến MAF từ 4,9 V trở lên trong 2,6 giây
- Động cơ nổ rung giật, tốc độ cầm chừng không đều và xuất hiện khói đen
- Công suất động cơ giảm
- Xe thường bị chết máy khi dừng đèn đỏ
Giá trị mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp - thấp
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ khí nạp IAT từ 0,1 V trở xuống trong 3,2 giây
- Xe có nhiều khói đen
- Tiêu hao nhiều nhiên liệu, giảm hiệu suất động cơ
Giá trị mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp - cao
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến IAT từ 4,85 V trở lên trong 3,2 giây
- Xe có nhiều khói đen
- Tiêu hao nhiều nhiên liệu, giảm hiệu suất động cơ
P0117 Giá trị mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ
- Xe khó khởi động, động
100 động cơ - thấp nước làm mát động cơ từ
0,1 V trở xuống trong 3,2 giây cơ có thể nổ sau đó chết máy
- Xe phát ra nhiều khói đen từ ống xả
- Tiêu hao nhiều nhiêu liệu
Giá trị mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ – cao
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ từ 4,85 V trở lên trong 3,2 giây
- Xe phát ra nhiều khói đen từ ống xả, tiêu hao nhiều nhiêu liệu, hàm lượng NOx tăng
- Quạt làm mát không chạy khi bật
Giá trị mạch cảm biến nhiệt độ nhiên liệu - thấp
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ nhiên liệu từ 0,1V trở xuống trong 3,2 giây
Giá trị mạch cảm biến nhiệt độ nhiên liệu – cao
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến nhiệt độ nhiên liệu từ 4,85 V trở lên trong 3,2 giây
Giá trị mạch cảm biến áp suất ống phân phối
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến FRP từ 0,4 V trở xuống
Giá trị mạch cảm biến áp suất ống phân phối
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến áp suất ống phân phối FRP từ 4,75
- Động cơ không thể nổ, chết máy hoặc dừng giữa đường
Mạch kim phun - Xy lanh 1
- ECM phát hiện hở mạch trong mạch solenoid kim phun trong 2,6 giây trở lên
- Xe nổ giật và rung máy
Mạch kim phun - Xy lanh 2
- ECM phát hiện hở mạch trong mạch solenoid kim phun trong 2,6 giây trở lên
- Xe nổ giật và rung máy
Mạch kim phun - Xy lanh 3
- ECM phát hiện hở mạch trong mạch solenoid kim phun trong 2,6 giây trở lên
- Xe nổ giật và rung máy
Mạch kim phun - Xy lanh 4
- ECM phát hiện hở mạch trong mạch solenoid kim phun trong 2,6 giây trở lên
- Xe nổ giật và rung máy
Giá trị mạch cảm biến vị trí bướm ga thấp
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến vị trí bướm ga từ 0,3V trở xuống
- Khi đạp ga, xe không tăng tốc/ tăng tốc nhẹ
- Động cơ chết máy khi chạy không tải hoặc chạy không êm
Giá trị mạch cảm biến vị trí bướm ga cao
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến vị trí bướm ga từ 4,9V trở lên
- Xe bị kẹt ga, tăng tốc hạn ché hoặc không tăng tốc
- Động cơ chết máy khi chạy không tải hoặc chạy
Mạch cảm biến vị trí trục khuỷu - Lỗi
- ECM phát hiện không có xung tín hiệu cảm biến CKP nào được tạo ra khi động cơ đang chạy
- Xe bị giật khi lên ga, xe bị hụt ga
- Xe bị rung giật, có tiếng kêu lạ
Mạch cảm biến vị trí trục cam - Lỗi
- ECM phát hiện không có xung tín hiệu cảm biến CMP nào được tạo ra khi động cơ đang chạy
- Xe không nổ hoặc xe tắt máy khi đang chạy
Giá trị mạch cảm biến vị trí van EGR - thấp
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến vị trí EGR từ 0,1 V trở xuống trong 3,2 giây
- Thời gian để hệ thống xả nóng lên lâu hơn bình thường
- Xe tăng tốc kém và không tải rung lắc
Giá trị mạch cảm biến
- ECM phát hiện tín hiệu điện áp cảm biến vị trí EGR từ 4,9 V trở lên trong 3,2 giây
- Tăng nhiệt độ đốt cháy(và phát thải NOx)
- Xe có tiếng gõ, chạy không êm
Cảm biến tốc độ xe -
- ECM phát hiện không có xung tín hiệu tốc độ xe nào được tạo ra trong 5,1 giây trở lên
“chống bó cứng” hoặc “phanh” có thể sáng lên
- Đồng hồ đo tốc độ xe trên táp-lô có thể không
Bảng 4.1 Bảng tra một số mã lỗi trên động cơ 4HK1 - TC 2019 hoạt động
U0001 Đường truyền tín hiệu CAN - Lỗi
- ECM phát hiện trạng thái TẮT đường truyền tín hiệu CAN
U0101 Đường truyền tín hiệu CAN mất giao tiếp với TCM
- ECM phát hiện không nhận được thông báo CAN từ TCM
- Xe không sang số hoặc xe ở một số (thường là số