Sau quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài nghiên cứu vềPhanh ABS xả trên xe Toyota thì em đã hoàn thiện và đạt được những kết quả nhất định. Đề tài nghiên cứu gồm một bản thuyết minh và 3 bản vẽ về bộ trung hòa khí thải và các hệ thống liên quan. Qua quá trình nghiên cứu đã giúp em hiểu sâu hơn về cơ cấu phân phối khí của động cơ, các quá trình cháy của nhiên liệu và tạo ra khí thải. Từ đó em đã có kiến thức để mở rộng tìm hiểu thêm về hàm lượng các khí thải độc hại và quá trình để loại bỏ chúng. Kết quả của đề tài của em cũng có thể một tài liệu bổ ích cho những ai muốn tìm hiểu thêm về bộ trung hòa khí thải hay về các quá trình của nhiên liệu. Trước khi các xe điện có thể thay thế hoàn toàn được xe sử dụng động cơ đốt trong, thì việc nghiên cứu bộ trung hòa khí thải thì vẫn rất cần thiết. Chúng ta sẽ phải khắc phục được những nhược điểm mà nó tồn tài, tăng hiệu suất làm việc nhằm góp phần bảo vệ sức khỏe con người cũng như môi trường chung.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHUN DIESEL ĐIỆN TỬ
Giới thiệu chung
Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp Common Rail sử dụng van điện từ nạp nhiên liệu áp suất cao (trên 2.000 bar), thay vì bộ cấp liệu bơm áp suất thấp Phun áp suất cao mang lại lợi ích vượt trội về công suất và tiêu thụ nhiên liệu nhờ bơm nhiên liệu thành nhiều giọt nhỏ, tạo tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích cao Điều này cải thiện khả năng hóa hơi của nhiên liệu, giúp oxy trong khí quyển kết hợp hiệu quả hơn với nhiên liệu, từ đó nâng cao quá trình đốt cháy.
Vào năm 1897, Rudolf Diesel, một nhà phát minh người Đức, đã phát triển động cơ Diesel dựa trên nguyên lý tự cháy Cuối quá trình nén, nhiên liệu được đưa vào buồng đốt, tạo ra hòa khí 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 của ô tô khách và ô tô thương mại vào năm 1936.
Nhờ vào các nghiên cứu tối ưu hóa nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường, động cơ Diesel đang không ngừng phát triển Các kỹ sư đã áp dụng nhiều biện pháp kỹ thuật khác nhau về phun nhiên liệu và sắp xếp quá trình cháy để hạn chế chất ô nhiễm Những biện pháp này chủ yếu hướng tới việc cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.
Giảm lượng lớn lượng cacbon không tinh khiết trong quá trình tăng tốc hòa trộn không khí-nhiên liệu bằng cách tăng tốc độ phun.
Tăng áp suất phun, nhất là đối với những động cơ phun trực tiếp.
Tổ chức dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để giảm HC.
Giải pháp hồi lưu lại 1 bộ phần khí xả EGR (Exhaust Gas Recirculation).
Ngày nay, các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel đã được khắc phục nhờ vào các bộ phận tiên tiến như vòi phun, bơm cao áp và ống lưu trữ nhiên liệu áp suất lớn Sự phát triển công nghệ, đặc biệt là việc Bosch ra mắt hệ thống điều khiển điện tử cho động cơ diesel vào năm 1986, đã dẫn đến sự ra đời của hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel.
Khái niêm chung, nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống phun diesel trên ô tô
Hỗn hợp nhiên liệu trong động cơ được tạo ra khi nhiên liệu được phun vào xy lanh sau quá trình nén Nhiên liệu bay hơi và hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp lý tưởng Thời gian tạo hỗn hợp cần phải ngắn để đảm bảo nhiên liệu cháy kiệt và hiệu quả kinh tế cao Để động cơ hoạt động êm ái, việc cung cấp nhiên liệu tốt nhất theo thời gian và không gian buồng cháy là rất quan trọng.
Dự trữ nhiên liệu là yếu tố quan trọng giúp động cơ hoạt động liên tục mà không cần bổ sung thêm nhiên liệu trong một khoảng thời gian nhất định Nó cũng đảm bảo lọc sạch nước và tạp chất cơ học có trong nhiên liệu, từ đó giúp nhiên liệu dễ dàng luân chuyển trong hệ thống.
* Cung cấp nhiên liệu cho động cơ: Đảm bảo tốt các yêu cầu sau:
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
+ Phun nhiên liệu vào đúng xy lanh thời điểm, đúng quy luật.
+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các xylanh phải đồng đều trong một chu trình công tác.
Để đảm bảo sự hòa trộn hiệu quả trong buồng cháy của động cơ, các tia nhiên liệu phun vào xylanh cần phải có sự kết hợp tối ưu giữa số lượng, phương hướng, hình dạng và kích thước Điều này giúp tạo ra một quá trình hình thành hòa khí nhanh chóng và đồng đều, đồng thời tương thích với cường độ và hướng chuyển động của các chất trong buồng cháy.
Hệ thống phun nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau.
+ Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao.
+ Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa.
+ Dễ chế tạo, giá thành hạ.
Hệ thống phun diesel có thể được phân loại thành ba loại cơ bản dựa trên các loại bơm cao áp, trong đó có hệ thống phun diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy.
Hệ thống phun diesel sử dụng bơm dãy bao gồm các thành phần chính như thùng chứa nhiên liệu, cốc lọc, bơm chuyển, bơm cao áp, bầu lọc tinh, ống dầu cao áp, vòi phun và buồng cháy Các bộ phận này phối hợp với nhau để đảm bảo quá trình phun nhiên liệu diễn ra hiệu quả, cung cấp năng lượng cho động cơ.
Bơm cao áp loại bơm dãy (bơm cao áp PE) là một thiết bị bao gồm nhiều tổ bơm ghép lại thành một khối, với vấu cam điều khiển nằm trong thân bơm và được điều khiển chung bằng một thanh răng Mỗi xi lanh của động cơ trong bơm cao áp này đều có một bơm tiếp liệu, tất cả được bao bọc bởi một lớp vỏ nhôm bên ngoài.
Khi khởi động động cơ, trục cam dẫn động bơm chuyển vận hút nhiên liệu từ thùng chứa, đẩy qua bầu lọc để cung cấp cho bơm cao áp Số tổ bơm cao áp tương ứng với số xylanh của động cơ, cung cấp nhiên liệu qua đường ống cao áp tới vòi phun để phun vào buồng cháy Nhiên liệu rò rỉ qua khe hở trong thân kim phun và các tổ bơm sẽ trở về thùng chứa qua các đường ống thấp áp Để đảm bảo hệ số nạp ổn định và duy trì quá trình cấp nhiên liệu, nhiên liệu vào xylanh bơm cao áp phải không lẫn không khí.
+ Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu do những nguyên nhân như sau:
+ Không khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi đột ngột.
+ Không khí trời lọt qua những đoạn ống không kín, đặc biệt ở những khu vực mà áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời.
+ Một số biện pháp để tách không khí ra khỏi nhiên liệu trong hệ thống:
Nhiên liệu được tuần hoàn liên tục từ thùng chứa qua các bộ phận như bầu lọc, bơm cao áp và van tràn, trước khi trở lại thùng chứa Quá trình tuần hoàn này giúp cuốn không khí trong hệ thống, từ đó tách biệt không khí ra khỏi nhiên liệu hiệu quả.
Trước khi khởi động máy, hãy sử dụng bơm tay để bơm dầu thật căng và giữ nguyên Sau đó, nới lỏng ốc xả gió trên bầu lọc để không khí thoát ra ngoài, rồi siết chặt ốc xả gió lại Tiếp tục bơm và xả cho đến khi không còn không khí Lặp lại quy trình này để xả không khí trong bơm cao áp qua ốc xả gió trên thân bơm.
Bơm tay được lắp song song với bơm chuyển vận 3, có vai trò bơm nhiên liệu vào hệ thống khi máy ngừng hoạt động lâu ngày và nhiên liệu trong hệ thống đường ống bị rò rỉ Sau khi bơm tay hoàn tất, cần khóa lại trước khi khởi động động cơ Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối.
Bơm phân phối khác biệt với bơm nhánh ở chỗ chỉ sử dụng một bộ đôi piston-xy lanh, nhưng vẫn đảm bảo cung cấp nhiên liệu cho các xylanh Piston không chỉ tịnh tiến mà còn xoay, và trong động cơ có i xylanh, piston sẽ thực hiện i lần chuyển động tịnh tiến, đồng thời xoay đủ một vòng trong mỗi chu kỳ của động cơ.
+ Lỗ nạp nhiên liệu: đưa nhiên liệu từ bơm tiếp vận vào xylanh của bơm cao áp.
+ Thân xylanh có rãnh dẫn nhiên liệu cao áp vào lỗ B.
- Phần hình trụ trên để tạo áp suất cao.
- Phần hình trụ dưới có xẻ rãnh dọc, khi rãnh này áp vào lỗ đến vòi phun thì nhiên liệu cao áp được đưa đến vòi phun.
Hệ thống phun diesel bao gồm nhiều thành phần quan trọng như thùng chứa nhiên liệu, bơm tiếp vận, bầu lọc tinh, và van điều áp Bơm cao áp phân phối đóng vai trò chính trong việc cung cấp nhiên liệu đến vòi phun, trong khi van cao áp và piston giúp điều chỉnh áp lực Các lỗ đưa nhiên liệu đến các vòi phun và vành điều lượng cũng là những yếu tố không thể thiếu trong quá trình hoạt động của hệ thống.
Khi piston chuyển động xuống dưới, nhiên liệu từ bơm tiếp vận qua lỗ
Khi piston di chuyển lên, một phần nhiên liệu thoát ra qua lỗ A cho đến khi đỉnh piston chặn lỗ A lại Lúc này, áp suất nhiên liệu bắt đầu tăng lên, và khi áp suất đạt mức cao, van cao áp (9) mở ra, cho phép nhiên liệu chảy vào lỗ B và vào xylanh trong phần hình trụ dưới.
Chuyển động xoay tròn của piston kết hợp với chuyển động tịnh tiến giúp điều khiển việc cung cấp nhiên liệu cao áp Khi rãnh dọc tiếp xúc với lỗ vòi phun, nhiên liệu sẽ được đưa vào Để điều chỉnh lượng nhiên liệu trong mỗi chu kỳ, vị trí của vành điều lượng (12) được thay đổi; nếu mặt trong của vành này che kín lỗ C, nhiên liệu cao áp sẽ không thoát ra ngoài.
Khi piston chuyển động đi lên, đến một lúc nào đó, mép dưới làm hở lỗ
C, lúc đó nhiên liệu cao áp từ đỉnh piston theo lỗ dọc, xuống lỗ C thoát ra ngoài Khi đó áp suất trong xylanh giảm đột ngột, quá trình phun nhiên liệu chấm dứt.
Khi nâng vành điều lượng (12) lên thì mép dưới sớm mở lỗ C, nhờ vậy giảm lượng nhiên liệu cung cấp. c: Hệ thống phun diesel điện tử common rail
Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ Diezel
Tính kinh tế của động cơ Diesel phụ thuộc vào tốc độ biến thiên hóa năng lượng của nhiên liệu thành nhiệt năng, trong đó diễn biến thời gian cấp nhiên liệu và tính chất nhiên liệu đóng vai trò quan trọng Để tối ưu hóa quá trình cháy, cần điều chỉnh chùm tia nhiên liệu trong buồng cháy, với việc phân chia nhiên liệu thành hạt nhỏ và kết hợp với xoáy lốc không khí Trong động cơ Diesel, hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hình thành trong khoảng thời gian ngắn hơn so với động cơ xăng, chỉ từ 1/10 đến 1/20 góc quay trục khuỷu Do nhiên liệu Diesel khó bay hơi hơn, việc phun tơi và hòa trộn đều là cần thiết để đảm bảo hiệu quả cháy Cần tạo điều kiện để nhiên liệu được sấy nóng và hòa trộn với không khí, đồng thời đảm bảo nhiệt độ không khí trong buồng cháy đủ lớn để hỗn hợp tự bốc cháy Quy luật cháy và tỏa nhiệt ảnh hưởng đến áp suất cháy, hiệu suất nhiệt, công suất và thành phần khí thải, trong đó quy luật phun nhiên liệu quyết định chất lượng phun sương mù và khả năng bốc hơi của nhiên liệu.
Quá trình hình thành hỗn hợp và bốc cháy nhiên liệu trong động cơ Diesel diễn ra liên tục và chồng chéo nhau Sau khi nhiên liệu được phun vào buồng cháy, các thay đổi về tính chất lý hoá xảy ra, dẫn đến một phần nhiên liệu tự bốc cháy trong khi nhiên liệu mới tiếp tục được phun vào Thời gian tạo hỗn hợp được điều khiển bởi cấu trúc buồng cháy, giúp phân chia nhiên liệu thành các hạt nhỏ và kết hợp với xoáy lốc của không khí Do đó, động cơ Diesel có nhiều loại buồng cháy khác nhau, phù hợp với cấu tạo và mục đích sử dụng Hình dáng buồng cháy cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nhất định.
+ Thích ứng với lượng và hình dáng chùm tia nhiên liệu phun vào.
+ Tạo được sự xoáy lốc mạnh trộn lẫn không khí với nhiên liệu.
Hiện nay buồng cháy của động cơ Diesel được phân loại theo hai cách.
* Dựa vào vị trí bay hơi của nhiên liệu thì được chia thành :
+ Hình thành kiểu màng trực tiếp
+ Hình thành kiểu thể tích.
+ Hình thành kiểu thể tích - màng.
* Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình hành hoà khí thì chia thành : + Phun trực tiếp.
+ Phun gián tiếp. Đối với động cơ phun trực tiếp thì buồng cháy trong động cơ được chia thành:
+ Buồng cháy khoét lõm sâu trên đỉnh piston.
Còn động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp thì buồng cháy của động cơ cũng được chia thành ba loại sau đây:
Quá trình hình thành hỗn hợp trong động cơ Diesel diễn ra nhanh chóng và phức tạp, do cấu trúc đặc trưng của động cơ và tính chất không đồng nhất của hỗn hợp nhiên liệu Hỗn hợp này trải qua nhiều giai đoạn khác nhau trong quá trình hình thành.
Quá trình bay hơi của hạt nhiên liệu rất phức tạp và khác nhau ở từng vị trí trong chùm tia, khiến cho việc tính toán trở nên khó khăn và chỉ mang tính gần đúng Đường kính, nhiệt độ và áp suất của hạt nhiên liệu phun vào đều ảnh hưởng lớn đến sự sấy nóng và bay hơi Thời gian bay hơi hoàn toàn của hạt nhiên liệu trong xy lanh động cơ phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ tại thời điểm phun Khi tăng áp suất không khí nạp, sự bay hơi sẽ bị ảnh hưởng mạnh mẽ do áp suất và nhiệt độ của không khí cuối quá trình nén tăng lên Hơn nữa, sự xoáy lốc mạnh của không khí trong buồng cháy cũng góp phần nâng cao cường độ và tốc độ bay hơi của nhiên liệu.
Quá trình hình thành hòa khí trong động cơ diesel phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là cấu trúc buồng cháy Những yếu tố này bao gồm thiết kế buồng cháy, cấu trúc đường ống nạp, cũng như các yếu tố liên quan đến chế độ hoạt động của động cơ như số vòng quay, thời điểm phun và lượng phun.
Khả năng hoạt động hiệu quả của động cơ Diesel chủ yếu phụ thuộc vào hai yếu tố chính: lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun Hai thông số này được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tử, dựa trên các thông tin đầu vào như số vòng quay, chế độ tải trọng và nhiệt độ nước làm mát Mặc dù có nhiều bộ xử lý điều khiển các hệ thống khác nhau trên ôtô, tất cả đều hoạt động theo nguyên tắc thu thập thông tin về điều kiện làm việc và điều khiển các cơ cấu chấp hành theo thiết kế Hiện nay, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel để nâng cao công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm trong khí thải.
Ưu, nhược điểm của hệ thống
Hệ thống phun diesel common rail có những ưu điểm sau:
+ Tiêu hao nhiên liệu thấp.
+ Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn.
+ Cải thiện tính năng động cơ.
Thiết kế mới này nhằm thay thế các động cơ Diesel cũ, vốn gây ra tiếng ồn lớn trong quá trình hoạt động và thải ra khói đen khi khởi động hoặc tăng tốc đột ngột, dẫn đến tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường cao Hệ thống nhiên liệu Common Rail với áp suất phun lên đến 1500 bar cho phép phun nhiên liệu ở mọi thời điểm và chế độ làm việc, đảm bảo áp suất không thay đổi ngay cả khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp Nhờ áp suất cao, nhiên liệu được phun mịn hơn, giúp quá trình cháy diễn ra sạch sẽ hơn.
Tuy nhiên, Hệ thống phun diesel Common Rail còn các tồn tại là:
+Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao.
+Khó xác định và lắp đặt các chi tiết Common Rail trên động cơ cũ.
CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
Nguyên lý hoạt hệ thống phun diesel điện tử common rail của động cơ ô tô
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ
1 : Bơm chuyển nhiên liệu 2 : Thùng chứa nhiên liệu 3 : Bộ sấy nóng nhiên liệu.
Lọc nhiên liệu, van hạn chế áp suất, cảm biến vị trí pít tông, và bơm cao áp là những thành phần quan trọng trong hệ thống nhiên liệu Van an toàn và vòi phun đảm bảo an toàn và hiệu suất tối ưu Cảm biến áp suất và ắc quy thủy lực góp phần vào việc kiểm soát và duy trì áp suất trong hệ thống ECU (Bộ điều khiển điện tử) và bộ làm mát nhiên liệu giúp quản lý hoạt động của động cơ hiệu quả, trong khi cảm biến nhiệt độ nhiên liệu theo dõi và điều chỉnh nhiệt độ để bảo vệ động cơ.
A : Đường nhiên liệu áp suất thấp
B : Đường nhiên liệu áp suất cao.
C :Đường nhiên liệu hồi về thùng chứa.
Nhiên liệu được bơm từ thùng chứa qua đường ống thấp áp, đi qua bộ sấy nóng và bầu lọc trước khi đến bơm cao áp Tại đây, nhiên liệu được nén và đẩy vào ống tích trữ áp suất cao, còn gọi là ống phân phối, để sẵn sàng phun vào xy lanh động cơ qua vòi phun Common Rail.
Trong hệ thống Common Rail, áp suất phun và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt, cho phép tạo áp suất độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu Nhiên liệu được lưu trữ ở áp suất cao trong ống phân phối, trong khi lượng phun được xác định bởi bàn đạp ga, thời điểm phun và áp suất phun được ECU tính toán dựa trên các biểu đồ dữ liệu đã lưu.
ECU điều khiển các kim phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu với áp suất lên đến 2000 bar, dựa trên thông tin từ các cảm biến Nhiên liệu thừa từ vòi phun và bơm cao áp sẽ được hồi về thùng chứa nhiên liệu Hệ thống có cảm biến áp suất và nhiệt độ nhiên liệu, cùng với van an toàn để xử lý áp suất vượt ngưỡng Hệ thống nhiên liệu bao gồm ba mạch áp suất khác nhau, trong đó mạch áp suất thấp dẫn nhiên liệu từ thùng chứa qua bầu lọc và bộ sấy nóng lên bơm cao áp.
Mạch nhiên liệu áp suất cao là một phần quan trọng trong hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ Sau khi được nén bởi bơm cao áp, nhiên liệu đạt được áp suất rất cao và được lưu trữ trong ống phân phối, sẵn sàng để phun vào xy lanh Quá trình tạo ra nhiên liệu áp suất cao diễn ra độc lập với lượng nhiên liệu phun ra, trong khi việc phun nhiên liệu được điều khiển bởi ECU.
Mạch dầu hồi là một phần quan trọng trong hệ thống nhiên liệu, giúp điều chỉnh lượng nhiên liệu sau khi qua bộ lọc Khi nhiên liệu quá nhiều, nó sẽ trở về thùng chứa qua đường dầu hồi Tương tự, sau khi đến bơm cao áp, nếu lượng nhiên liệu quá lớn, một phần cũng sẽ được dẫn trở lại thùng chứa Ngoài ra, nếu nhiên liệu áp suất cao trong ống phân phối và vòi phun vượt quá mức cho phép, một lượng nhiên liệu sẽ lại theo đường dầu hồi về thùng chứa.
Khác với hệ thống phun nhiên liệu diesel truyền thống, hiện nay các vòi phun được cung cấp nhiên liệu bởi các bơm cao áp độc lập Một bơm phân phối, được dẫn động bởi động cơ, sẽ cung cấp nhiên liệu theo các đường độc lập đến từng vòi phun.
Hình 2.2 Các cơ cấu điều khiển phun nhiên liệu
1: Bơm cao áp, 2: Ống phân phối, 3: Cảm biến áp nhiên liệu.
4: ECU, 5: Van điều chỉnh áp suất. Đầu tiên cảm biến áp suất được gắn trên ống phân phối sẽ ghi nhận tình trạng áp suất nhiên liệu trong ống phân phối Sau đó sẽ gửi thông tin về áp suất nhiên liệu trong ống phân phối về ECU bằng tín hiệu điện ECU sẽ xử lý tín hiệu đó và ECU sẽ vận hành van điều khiển áp suất làm việc một cách hợp lý để giữ cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối luôn trong một khoảng giới hạn hợp lý Ngoài ra để giữ cho các bộ phận của hệ thống nhiên liệu luôn an toàn thì trên ống phân phối có gắn một van giới hạn áp suất ở cuối ống phân phối.
Hệ thống phun diesel điện tử common rail
Hình 2.3 Bơm cao áp a: Van ngắt mở, b: Van ngắt đóng, d: Van nạp mở, e: Van nạp đóng.
Hệ thống bơm nhiên liệu bao gồm các thành phần quan trọng như đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận, trục dẫn động, và pít tông bơm cao áp Ngoài ra, van ngắt và van an toàn đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát dòng chảy, trong khi ống nối dầu cao áp và van điều chỉnh áp suất đảm bảo áp lực ổn định Cuối cùng, đường dầu hồi và cam lệch tâm giúp duy trì hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.
Bơm cao áp có chức năng tạo ra nhiên liệu với áp suất cao để phục vụ quá trình phun Thiết bị này được lắp đặt phía trước động cơ và được dẫn động từ trục khuỷu thông qua bánh răng Tốc độ quay của bơm tương đương với tốc độ động cơ, với tỷ lệ bánh răng trục khuỷu 21 răng và bánh răng trục bơm 42 răng, tối đa đạt 3000 vòng/phút Ngoài ra, bơm còn được bôi trơn bằng chính nhiên liệu mà nó cung cấp.
Bơm cao áp có khả năng tạo ra áp lực nhiên liệu lên đến 2000 bar Sau khi được tăng áp, nhiên liệu sẽ được chuyển đến đường ống cao áp chung, sẵn sàng cho quá trình phun vào buồng cháy của các xy lanh.
* Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp
Bơm nạp đưa nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu qua bộ lọc đến đường dầu vào bơm cao áp bằng đường nhiên liệu (1).
Trục 2 của bơm cao áp có cam lệch tâm làm di chuyển 3 piston lên xuống tùy theo hình dạng các vấu cam làm cho 3 piston hút nén một cách liên tục Van nạp mở ra nhiên liệu được đưa đến buồng chứa của bơm piston tại đây nhiên liệu được nén dưới áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, nhiên liệu thoát ra ngoài đến ống phân phối Do bơm cao áp được thiết kế để có thể phân phối lượng nhiên liệu lớn nên lượng nhiên liệu có áp suất cao sẽ bị thừa trong giai đoạn chạy cầm chừng và tải trung bình Lượng nhiên liệu thừa này sẽ được trở lại bình chứa thông qua van điều chỉnh áp suất Đó là nguyên lý làm việc chung của bơm cao áp, sau đây ta nguyên cứu vào cấu tạo, nguyên lý làm việc của các chi tiết chính trong bơm cao áp gồm : Bơm piston, van điều chỉnh áp suất.
Bơm piston của bơm cao áp có chức năng bơm nhiên liệu với áp suất cao đến ống phân phối Lượng nhiên liệu bơm ra sẽ thay đổi tùy thuộc vào van điều chỉnh áp suất.
Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm pít tông a : quá trình hút nhiên liệu, b : quá trình đẩy nhiên liệu
Bơm cao áp hoạt động với ba piston được bố trí theo hướng kính, cách nhau 120 độ Các piston này được đẩy lên nhờ cam lệch tâm, trong khi hành trình đi xuống được hỗ trợ bởi lò xo và cam lệch tâm Khi piston hạ xuống, lực đẩy từ lò xo mở van nạp, tạo ra độ chân không để nạp nhiên liệu vào không gian trên piston cho đến khi piston đạt vị trí thấp nhất Khi piston đi lên, nhiên liệu trong không gian bị nén lại, làm tăng áp suất và mở van bi 7, cho phép nhiên liệu áp suất cao chảy vào đường ống cao áp và ống phân phối, trong khi van nạp đóng lại để ngăn chặn nhiên liệu trở lại bơm nạp.
Bơm piston được thiết kế với các piston bố trí hướng kính và cách nhau 120 độ, cho phép quá trình nén và bơm nhiên liệu diễn ra đồng thời Khi piston A đi lên để nén và bơm nhiên liệu đến ống phân phối, các piston B và C sẽ đi xuống để hút nhiên liệu, tạo ra sự luân phiên hiệu quả trong việc hút và nén Kiểu bơm pít tông này không chỉ giúp bơm nhiên liệu đến ống phân phối với áp suất cao và ổn định mà còn làm cho động cơ hoạt động êm dịu hơn Hơn nữa, bơm hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt và có năng suất cao, đồng thời giảm tải trọng động trên động cơ.
2.2.2 Van điều chỉnh áp suất c b
Hình 2.5 Van điều chỉnh áp suất
1: vỏ, 2:cuộn dây, 3: lò xo, 4: dây ra giắc cắm, 5: đĩa van từ, 6: van bi. a: Van điều chỉnh áp suất, b: Van từ đóng, c: Van từ mở.
Van điều chỉnh áp suất được lắp đặt trên bơm cao áp, có chức năng ngăn cách khu vực áp suất cao và thấp nhờ vào lõi thép đẩy van bi đóng kín Lõi thép chịu tác động từ hai lực: lực đẩy của lò xo và lực điện từ Để đảm bảo bôi trơn và giải nhiệt, lõi thép được bao quanh bởi nhiên liệu Cảm biến áp suất nhiên liệu gắn trên ống phân phối ghi nhận thông tin áp suất và gửi đến ECU để xác định tình trạng áp suất, từ đó điều chỉnh van điều khiển áp suất nhằm duy trì áp suất nhiên liệu trong giới hạn nhất định.
Khi cuộn dây của van điều chỉnh áp suất chưa nhận tín hiệu từ ECU, lò xo ép đĩa cảm ứng đẩy van bi sang trái, ngăn không cho dầu hồi về thùng chứa, giữ áp suất nhiên liệu không giảm Khi có tín hiệu điện từ ECU, cuộn dây tạo ra lực từ hút mạnh đĩa cảm ứng, làm van bi dịch chuyển sang phải, mở lỗ thông cho nhiên liệu cao áp trở về thùng chứa, dẫn đến việc giảm áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp Áp suất sẽ giảm cho đến khi lực từ cuộn dây và áp lực do nhiên liệu nhỏ hơn lực của lò xo, lúc này van bi lại dịch chuyển sang trái và đóng lỗ thông, giữ cho áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp không giảm nữa Như vậy, áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp được điều chỉnh hiệu quả nhờ van điều chỉnh áp suất.
Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động của van ngắt a: Van ngắt mở, b: van ngắt đóng.
Khi ECU chưa gửi tín hiệu điện tới cuộn dây của van ngắt, đĩa từ luôn ở vị trí mở, cho phép các bơm pít tông hoạt động bình thường Khi ECU gửi tín hiệu, cuộn dây tạo ra lực từ, đẩy đĩa từ xuống và ngăn nhiên liệu vào xy lanh bơm pít tông Kết quả là một bơm bị ngắt, chỉ còn hai bơm hoạt động Nếu nhiệt độ nhiên liệu vượt quá 106°C, cảm biến sẽ báo về ECU, khiến ECU điều khiển vít ngắt để đóng một bơm pít tông và chỉ cho phép hai bơm còn lại hoạt động.
Hình 2.7 Bầu lọc nhiên liệu
1: Bộ ổn định nhiệt độ dầu, 2: Lõi loc 3: Nắp bầu lọc, 4: đệm làm kín, 5: lò xo, 6: van. a: đường dầu từ bơm chuyển nhiên liệu, b: đường dầu tới bơm cao áp, c: đường dầu về thùng nhiên liệu, d: đường dầu từ bộ sấy nóng nhiên liệu, e: đường dầu tới bộ sấy nóng nhiên liệu.
Làm việc lâu dài của bơm cung cấp nhiên liệu, vòi phun và bơm phân phối phụ thuộc vào chất lượng của bộ lọc nhiên liệu Một bộ lọc không phù hợp có thể gây hư hỏng cho các thành phần như bơm, van và kim phun Bộ lọc nhiên liệu có nhiệm vụ làm sạch nhiên liệu trước khi đưa vào bơm cao áp, đồng thời ngăn chặn sự mài mòn của các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu Bộ lọc nhiên liệu của động cơ diesel hoạt động như một phần quan trọng trong việc duy trì hiệu suất và độ bền của hệ thống.
Nhiên liệu từ bơm cung cấp được đưa tới bầu lọc, ở đầu vào bộ lọc có
Để duy trì ổn định nhiệt độ nhiên liệu, tấm kim loại trên cảm biến nhiệt độ sẽ điều chỉnh luồng nhiên liệu Nếu nhiệt độ vượt quá giới hạn, tấm kim loại sẽ ngăn không cho nhiên liệu đi qua bộ sấy nóng, mà chuyển thẳng đến bộ lọc và bơm cao áp Ngược lại, khi nhiệt độ dưới mức cho phép, tấm kim loại cong lên cho phép nhiên liệu đi qua bộ sấy nóng trước khi tới bộ lọc Bộ lọc cũng có van hồi dầu, mở ra khi áp suất trong bầu lọc vượt quá 2,5 bar, cho phép nhiên liệu trở về thùng chứa nếu bơm tiếp vận cung cấp quá nhiều dầu Bộ lọc cần được thay thế sau 60.000 km và phải xả nước sau 20.000 km.
Hình 2.8 minh họa nguyên lý hoạt động của bộ ổn định nhiệt độ nhiên liệu, với các mức nhiệt độ dầu được phân chia rõ ràng: a) dưới 15°C, b) từ 15°C đến 25°C, và c) trên 25°C Phần 2.2.5 đề cập đến ống phân phối, đóng vai trò quan trọng trong việc điều tiết và phân phối nhiên liệu hiệu quả.
Hình 2.9 minh họa ống phân phối, bao gồm các thành phần quan trọng như van giới hạn áp suất (1), ống nối nhiên liệu cao áp (2), vòng siết ống phân phối (3), ống phân phối (4), cảm biến áp suất nhiên liệu (5), và cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (6) Các bộ phận này đóng vai trò thiết yếu trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, đảm bảo hiệu suất và an toàn cho động cơ.
Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu
2.3.1 Sơ đồ các tín hiệu điều khiển
Hình 2.14 Sơ đồ các tín hiệu vào
1: ECU, 2: Cảm biến áp suất thấp nhiên liệu,3: Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.4: Cảm biến áp suất khí nạp, 5: Cảm biến vị trí trục cam, 6: Cảm biến áp suất cao, 7: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, 8: Cảm biến vị trí trục khuỷu, 9: Cảm biến lưu lượng khí nạp, 10: Cảm biến vị trí bàn đạp ga, 11: Cảm biến nhiệt độ khí nạp.
ECU là trung tâm điều khiển chính trong hệ thống nhiên liệu COMMON RAIL, nhận tín hiệu từ các cảm biến và bộ phận khác Sau khi tổng hợp các giá trị tín hiệu, ECU thực hiện tính toán và gửi tín hiệu điều khiển đến các bộ phận chấp hành.
Hình 2.15 Sơ đồ các tín hiệu ra
1: ECU, 12: Vòi phun, 13: van ngắt của bơm cao áp, 14: van điều chỉnh áp suất cao.
A Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP)
Cảm biến áp suất đường ống nạp được lắp đặt trên đường ống để đo áp suất khí nạp, thuộc loại áp kế điện (cảm biến chân không) Loại cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý cầu Wheaston, sử dụng mạch cầu để tạo ra điện thế tương ứng với sự biến đổi của điện trở.
Hình 2.16 Sơ đồ mạch điện của cảm biến áp suất đường ống nạp 1- Tấm silicon; 2- Buồng chân không; 3- Thân cảm biến; 4- Lọc.
Cảm biến áp suất sử dụng một tấm silicon mỏng hai mặt được phủ thạch anh để tạo ra điện trở áp điện Các điện trở này được kết nối với điện trở áp điện, hình thành mạch cầu Wheastone Khi áp suất trong đường ống nạp thay đổi, điện trở áp điện cũng thay đổi, và mạch cầu Wheastone chuyển đổi sự thay đổi này thành điện áp, gửi tín hiệu về PCM qua chân PIM Điện áp hoạt động trong hệ thống là 5V.
B Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT)
- Vị trí: Cảm biến nhiệt độ gió nạp thường được gắn tại ống góp hút hoặc ở vị trí của bộ giải nhiệt gió nạp
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp ghi nhận nhiệt độ của không khí trước khi vào đường ống nạp và truyền tín hiệu điện đến ECU ECU sử dụng thông tin này cùng với các tín hiệu khác để tính toán và điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào động cơ, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu trong từng chế độ.
- Cấu tạo: Là loại biến trở nhiệt âm NTC tuyến tính.
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp có chức năng nhận biết nhiệt độ không khí và kết hợp với cảm biến áp suất để xác định lượng không khí nạp vào động cơ Thông tin này sau đó được gửi đến bộ xử lý PCM để điều chỉnh hiệu suất động cơ.
Hình 2.17 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 1- Điện trở; 2- Thân cảm biến; 3- Chất cách điện; 4- Giắc cắm.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp là một điện trở có giá trị thay đổi theo nhiệt độ môi trường, với điện trở tăng khi nhiệt độ giảm và giảm khi nhiệt độ tăng Bộ PCM sẽ nhận tín hiệu điện từ cảm biến để điều chỉnh lượng khí nạp, đảm bảo tỷ lệ hòa trộn không khí phù hợp Việc kiểm tra nhiệt độ khí nạp là cần thiết trong hệ thống CDI, vì tỉ trọng không khí thay đổi theo nhiệt độ: tỉ trọng tăng khi nguội và giảm khi nóng Do đó, PCM cần nhận biết sự thay đổi này để điều chỉnh phun nhiên liệu cho hợp lý.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp được nối với PCM như sơ đồ dưới đây.
Hình 2.18 Sơ đồ nối cảm biến nhiệt độ khí nạp với PCM
Chân E từ cảm biến được kết nối với chân E2 của PCM để cung cấp Mass cho cảm biến Để xử lý tín hiệu, chân THA cần được kéo lên nguồn Vcc (thường là 5V) thông qua một điện trở Sự thay đổi điện áp của tín hiệu THA xảy ra do điện trở trong PCM và nhiệt điện trở của cảm biến nhiệt độ khí nạp được mắc nối tiếp, dẫn đến biến đổi giá trị điện trở của nhiệt điện trở.
C Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT)
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ghi nhận nhiệt độ của nước làm mát và truyền tín hiệu điện về ECU Thông tin này, kết hợp với các tín hiệu khác, giúp ECU tính toán và điều chỉnh phun nhiên liệu phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ Đặc biệt, cảm biến nhiệt độ nước làm mát trên động cơ diesel hoạt động như một nhiệt điện trở.
Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bên trong.
Hình 2.19 Cảm biến nhệt độ nước làm mát 1: Điện trở, 2: Thân cảm biến, 3: Chất cách điện, 4: Giắc cắm, 5: Đầu cắm điện
Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát theo dõi liên tục và thông báo cho PCM về tình hình nhiệt độ Nếu nhiệt độ nước làm mát thấp, nhiên liệu sẽ bay hơi kém, yêu cầu hỗn hợp nhiên liệu đậm hơn Khi đó, điện trở của nhiệt điện trở tăng, dẫn đến tín hiệu điện áp ECT cao được gửi tới PCM, giúp tăng lượng nhiên liệu phun vào để cải thiện khả năng tải của động cơ lạnh Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm mát cao, tín hiệu điện áp ECT thấp được gửi đến PCM, làm giảm lượng phun nhiên liệu.
Bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát không chỉ đo nhiệt độ mà còn điều khiển quạt làm mát động cơ Khi động cơ nguội, quạt không hoạt động; khi đạt nhiệt độ tối ưu, cảm biến gửi tín hiệu cho PCM để kích hoạt quạt.
Hình 2.20 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Điện trở R trong PCM và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ nước làm mát được kết nối theo kiểu nối tiếp, dẫn đến sự thay đổi điện áp của tín hiệu ECT khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi.
D Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP)
Cảm biến vị trí trục khuỷu ghi nhận vị trí góc quay và tốc độ của trục khuỷu, đồng thời xác định vị trí các pít tông trong xy lanh Đây là loại cảm biến cảm ứng từ, gửi thông tin đến ECU qua tín hiệu điện áp Cảm biến hoạt động như một máy phát xung từ tính, nhận biết vị trí và tốc độ quay của động cơ tại vị trí răng thiếu của bánh đà, nhưng không xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải Mỗi vòng quay trục khuỷu, cảm biến phát ra 1 xung, làm giảm độ chính xác trong đo đạc nhưng lại mang lại thiết kế gọn nhẹ.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Tín hiệu THW độ động cơ ta phải dựa vào việc đo thời gian giữa 2 xung liên tiếp nhau Thời gian này tỷ lệ nghịch với tốc độ.
Hình 2.21 Cảm biến vị trí trục khuỷu
1: Vỏ cảm biến; 2: Lỗ bắt bu lông; 3: Đầu nối dây điện; 4: Lớp cách điện; 5: Cuộn dây; 6: Lõi từ.
Cảm biến trục khuỷu là cảm biến từ trở thay đổi, hoạt động khi một vật liệu sắt từ di chuyển qua từ trường của cảm biến, tạo ra tín hiệu điện áp dạng sóng hình sin gửi đến bộ xử lý Khi đầu từ trở di chuyển gần cảm biến, đường sức từ thay đổi, sinh ra điện áp dương trong cuộn dây Mức độ thay đổi của từ trường tỷ lệ thuận với điện áp sinh ra; khi đầu từ trở rời xa, từ trường thay đổi theo hướng ngược lại, tạo ra xung âm Khi các răng thẳng hàng với đầu cảm biến, điện áp không được sinh ra do không có sự thay đổi từ trường.
Khi một vật thể sắt từ di chuyển qua, cuộn dây trong cảm biến phát ra sóng hình sin với biên độ thay đổi theo tốc độ Để PCM nhận diện, tín hiệu này cần được chuyển đổi thành xung vuông chuẩn 5V.
Hình 2.22 Sơ đồ mạch điện, dạng sóng tín hiệu 1,4: Bánh răng trục khuỷu; 2: Lõi từ; 3: Tín hiệu điện.
Hệ thống điều khiển điện tử
Hình 2.30 Hệ thống điều khiển điện tử 2.4.1 Khái quát về ECU
ECU là trung tâm điều khiển của hệ thống phun diesel điện tử common rail trên động cơ diesel, nhận tín hiệu từ cảm biến và tổng hợp để gửi tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành Nó có chức năng kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nhiên liệu, phát hiện vị trí hư hỏng và lưu trữ thông tin trong bộ nhớ Khi có sự cố, ECU kích hoạt đèn báo lỗi động cơ và kết nối với thiết bị chẩn đoán để ghi nhận thông tin từ các bộ phận Ngoài ra, ECU còn có khả năng dự phòng, sử dụng giá trị mặc định trong bộ nhớ để điều khiển động cơ khi gặp sự cố.
EDU nhận tín hiệu điều khiển phun nhiên liệu từ ECU và khuếch đại tín hiệu này để nâng cao điện áp trước khi gửi đến kim phun Điều này là cần thiết vì tín hiệu điện áp từ ECU đến kim phun thường thấp, không đủ để hoạt động hiệu quả.
Hệ thống xử lý nhận tín hiệu từ các cảm biến, so sánh với thông tin đã lập trình trong bộ nhớ, và xác định các thông số đầu ra để điều khiển các bộ phận chấp hành, nhằm đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu cho động cơ.
Bộ điều khiển động cơ diesel được trang bị bộ ổn áp để cung cấp điện áp ổn định cho bộ xử lý và các cảm biến Bộ ổn áp này đảm bảo mức điện áp 5 vôn, giúp duy trì hoạt động ổn định và hiệu quả cho hệ thống.
2.4.4 Các chức năng được điều khiển bởi ECU
Chức năng chính của hệ thống bao gồm điều khiển lượng phun, thời điểm phun và tốc độ phun, cùng với việc hạn chế nạp vào Ngoài ra, hệ thống còn đảm nhiệm việc điều khiển bugi sấy, động cơ, ISC, EGR, giảm rung động không tải, rơ le chính, truyền động ECU và ECT.
Chức năng chẩn đoán Chức năng an toàn
A Xác định lượng phun và thời gian phun của EFI Diesel thông thường.
Hình 2.31 Điều khiển lượng phun
* Điều khiển thởi điểm phun
Hình 2.32 Điều khiển thời điểm phun
B Xác định lượng phun và thời điểm phun của Diesel EFI kiểu ống phân phối.
Hình 2.33 Điều khiển lượng phun
* Điều khiển thời điểm phun
Hình 2.34 Điều khiển thời điểm phun
ECU thực hiện ba chức năng sau đây để xác định lượng phun:
+ Tính toán lượng phun cơ bản
+ Tính toán lượng phun tối đa
+ So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa
* Tính toán lượng phun cơ bản
Hình 2.35 Tính toán lượng phun cơ bản
Việc xác định lượng phun cơ bản được thực hiện dựa trên dữ liệu về tốc độ động cơ cùng với lực tác động của bàn đạp ga.
* Tính toán lượng phun tối đa
Việc xác định lượng phun tối đa dựa trên các tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ (cảm biến NE), cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và áp suất tua-bin Đối với hệ thống EFI Diesel kiểu ống phân phối, tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu cũng được đưa vào tính toán.
Tính toán lượng phun tối đa
ECU so sánh lượng phun cơ bản đã tính toán và lượng phun tối đa và xác định lượng nhỏ hơn làm lượng phun.
Hình 2.36 Tính toán lượng phun tối đa
* So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa
Sự khác biệt trong lượng phun thực tế của Diesel EFI thông thường là do sự không ăn khớp cơ khí giữa các bơm, và điều này sẽ được điều chỉnh.
Hình 2.37 So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa
D Xác định thời điểm phun
ECU thực hiện các chức năng cơ bản sau đây để xác định thời điểm phun:
- Xác định thời điểm phun mong muốn
Thời điểm phun mong muốn được xác định bằng cách tính toán thời điểm phun cơ bản dựa trên tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga Ngoài ra, giá trị điều chỉnh cũng được thêm vào dựa trên các yếu tố như nhiệt độ nước, áp suất không khí nạp và nhiệt độ không khí nạp.
Hình 2.38 Xác định thởi điểm phun mong muốn (a,b)
- Xác định thời điểm phun thực tế
Việc xác định thời điểm phun nhiên liệu được thực hiện dựa trên tín hiệu tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu Để điều chỉnh lượng phun, các sự không khớp trong thời điểm phun giữa các bơm sẽ được khắc phục bằng cách sử dụng điện trở hiệu chỉnh hoặc ROM hiệu chỉnh.
Hình 2.39 Xác định thời điểm phun thực tế
* So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế
ECU so sánh thời điểm phun mong muốn với thời điểm phun thực tế, sau đó điều chỉnh tín hiệu phun sớm hoặc muộn gửi đến van điều khiển Mục tiêu là đảm bảo thời điểm phun thực tế khớp với thời điểm phun mong muốn.
Hình 2.40 EFI Diesel có ống phân phối
Trong hệ thống EFI Diesel kiểu ống phân phối, thời điểm phun cơ bản được xác định dựa trên tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga Thêm vào đó, ECU điều chỉnh thời điểm phun bằng cách sử dụng các giá trị từ nhiệt độ nước và áp suất không khí nạp ECU gửi tín hiệu phun tới EDU để điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun sớm hoặc muộn, nhằm tối ưu hóa hiệu suất động cơ.
* Điều khiển lượng phun trong khi khởi động.
Lượng phun khi khởi động được điều chỉnh dựa trên tín hiệu ON của máy khởi động và cảm biến nhiệt độ nước làm mát Khi động cơ nguội, nhiệt độ nước thấp hơn dẫn đến lượng phun lớn hơn Việc xác định thời điểm bắt đầu phun được thực hiện dựa trên tín hiệu của máy khởi động, nhiệt độ nước và tốc độ động cơ.
Hình 2.41 Điều khiển lượng phun trong khi khởi động
Khi nhiệt độ nước thấp, nếu tốc độ động cơ cao thì điều chỉnh thời điểm phun sẽ sớm lên.
Hình 2.42 Điều khiển lượng phun khi nhiệt độ nước thấp
* Điểu khiển gián đoạn phun.
Bơm pittông hướng kích giúp cải thiện khả năng khởi động của động cơ khi nhiệt độ quá thấp (dưới -10 độ C) bằng cách thực hiện phun ngắt quãng, tức là phun hai lần Điều này không chỉ hỗ trợ khởi động dễ dàng hơn mà còn giảm thiểu sự phát sinh khói đen và khói trắng.
Hệ thống EFI Diesel kiểu ống phân phối sử dụng phương pháp phun trước, trong đó một lượng nhỏ nhiên liệu được phun ra trước khi thực hiện phun chính Khi phun chính bắt đầu, lượng nhiên liệu đã được đốt cháy giúp quá trình phun chính diễn ra đều và êm hơn.
* Điều khiển tốc độ không tải
QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG, CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG PHUN DIESEL ĐIỆN TỬ COMMON
Sử dụng mã chẩn đoán sự cố để xử lý sự cố
3.1.1 Trình tự thực hiện xử lý sự cố
3.1.2 Kiếm tra DTC và triệu chứng
Chẩn đoán sự cố trong động cơ điều khiển điện tử thường rất khó khăn và đặc biệt phức tạp khi thực hiện bằng tay Việc thu thập thông tin từ khách hàng về các sự cố, bao gồm điều kiện, thời điểm và cách thức xảy ra, là rất quan trọng để xác định nguyên nhân và giải quyết vấn đề hiệu quả.
Để đảm bảo chất lượng dịch vụ, việc khảo sát khách hàng cần bao gồm kiểm tra xe thực tế Hầu hết các sự cố thường xảy ra dưới điều kiện quy định, và việc xác định nguyên nhân sẽ trở nên dễ dàng hơn nếu triệu chứng được nhận diện rõ ràng.
Để hiểu rõ hơn về sự cố, hãy hỏi khách hàng về các triệu chứng mà họ gặp phải, âm thanh lạ phát ra, điều kiện lái xe, tình trạng đường đi, thời tiết và tần suất xảy ra của sự cố.
Sự cố thường gặp trên xe thường do rung động, biến đổi nhiệt độ, độ ẩm, hoặc kết nối sai các đầu nối và mạch điện Cần xác định điều kiện và thời tiết nào đã ảnh hưởng đến xe để có biện pháp khắc phục hiệu quả.
Dùng sự kiểm tra mô phỏng để tái lập lại những than phiền của khách hàng.
Nếu sự cố không thể tái lập, việc chẩn đoán sẽ trở nên khó khăn Trong tình huống này, có thể thực hiện chẩn đoán thông qua kiểm tra mô phỏng để xác định nguyên nhân của sự cố.
+ Tác động vào đầu nối và vỏ mạch điện lên và xuống cũng như từ trái sang phải.
+ Nhẹ nhàng kiểm tra cảm biến và cần kích.
+ Dùng máy sấy tóc, tác dụng nhiệt vào những phần được giả thiết là nguyên nhân của sự cố.
+ Không áp dụng nhiệt quá mức vì vậy làm hỏng những bộ phận đó.
Một cách đặc biệt, mô đun điều khiển động cơ trực tiếp không nên được làm nóng lên.
+ Phun nước lên xe và xung quanh để mô phỏng những ngày mưa hoặc thời tiết rất âm ướt.
+ Không nhỏ nước trực tiếp lên động cơ và những bộ phận điện.
- Sự tải điện Để tái lập điện áp quá tải, đồng thời mở tất cả hệ thống điện.
3.1.4 Chẩn đoán mã sự cố
Chẩn đoán mã sự cố thông thường bao gồm phần chính của Tổng quan, xét đoán mã sự cố và Đặc điểm kỹ thuật.
Những nguyên lý thao tác những phần được chú giải Sự định vị thành phần và những chỗ cong đặc trưng của nó cũng được thể hiện.
3.1.5 Kiểm tra lại mã sự cố
- Xóa DTC bằng cách chọn biểu tượng 'Delete' ở bộ nhớ mô đun điều khiển động cơ của Hi-scan hay ngắt nguồn cực (-) khoảng 20 giây.
- Khởi động động cơ và làm ấm động cơ cho đến khi đạt nhiệt độ vận hành thông thường.
- Thử điều khiển để xem nếu xóa DTC hiện lên lần nữa.
- Nếu DTC hiện lên, thực hiện chân đoán tương xứng với mã sự cố
3.1.6 Kiểm tra trình tự về vẫn đề gián đoạn
- Xóa DTC khỏi bộ nhớ mô đun điều khiển động cơ.
Kiểm tra xem đầu nối có thông hay không, đồng thời xác minh tình trạng các cực nối và mạch điện để phát hiện hỏng hóc, gãy hoặc ăn mòn Đảm bảo rằng các đầu nối được kết nối chắc chắn.
- Tiến hành kiểm tra mô phỏng.
- Sửa chữa hay thay các phụ tùng lỗi hay thiết bị.
- Kiểm tra xem nếu triệu chứng biến mất khi thử điều khiển.
3.1.7 Kiểm tra trình tự vấn đề của mô đun điều khiển động cơ
- Tháo đâu nôi mô đun điều khiên động cơ, và đo điện trở giữa cực nôi đât ECM và nôi đât (Giá trị danh định thấp hơn 1©)
Kiểm tra các đầu nối để đảm bảo chúng không bị tắc nghẽn và các cực nối cùng mạch điện không bị hỏng hóc, gãy hoặc ăn mòn Đảm bảo rằng các đầu nối được kết nối chắc chắn để duy trì hiệu suất tối ưu.
Nếu phát hiện vấn đề, cần sửa chữa ngay lập tức Nếu không có vấn đề nào được chỉ ra, có thể ECM đang gặp trục trặc bên trong.
- Thay ECM với một cái bình thường để xem nếu động cơ có hoạt động bình thường không Nếu sự cố biến mất, thay BCM.
Khi thay vòi phun hoặc ECM, cần nhập giá trị bù công tắc đừng của vòi phun Nếu giá trị này không được nhập vào ECM, hiệu suất động cơ sẽ giảm và có thể gây ra vấn đề về khí thải.
Xử lý sự cố
* Hệ thống phun nhiên liệu
Sự cố Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Động cơ không quay
Sự xiết chặt kém của đai ốc bơm cung cấp
Tháo bơm cung cấp và kiểm tra đai
Lỗi SCV của bơm cung cấp
Tốc độ quay chậm Sửa chữa bộ khởi động hay nạp hay thay nguồn ác quy Điện thế thấp đến hệ thống đầu gắn bugi
Nếu đèn kiểm tra sáng chỉ rằng điện thế thấp khi nó “sáng”, kiểm tra rơ le và mạch điện Khí trong hệ thống nhiên liệu
Xả khí của hệ thống nhiên liệu
Thời gian phun không đúng lúc
Chạy không tải không đúng lúc, tốc độ dừng không hợp lý hay bất thường
Nới lỏng đầu nối ống vòi nhiên liệu giữa bộ lọc và bơm nhiên liệu
Bộ nhiên liệu bị nghẽn hay nhiên liệu cung cấp không tốt vì đường ống nhiên liệu hay vòi ống phun rò rỉ, bị kẹp hay bị nén.
Kiểm tra ống vòi hay đường ống dẫn nhiên liệu thay bộ lọc nhiên liệu.
Phun kém Kiểm tra, thay vòi phun Lỗi phần cơ của động cơ
Kiểm tra độ nén, sửa chữa động cơ
Lỗi động cơ hay hộp Quan sát tốc độ chuyển đổi thích hợp số cao
Nhiệt độ động cơ ở dưới nhiệt độ vận hành động cơ
Kiểm tra áp lực đường ray và hệ thống làm mát Thay bộ điều nhiệt
Kiểm tra và thay bơm cung cấp
Hệ thống xả bị lỗi Kiểm tra hệ thống xả bị biến dạng hay bít kín.
Lỗi bơm cung cấp Thay mới bơm Động cơ thiếu lực gia tốc trì hoãn
Bàn ga trục trặc Kiểm tra lịch sử mã sự cố, kiểm tra áp lực ống Rail (giá trị thực tế) Nhập giá trị cải tiến ECU
Bộ lọc nhiên liệu bị nghẽn hay cung cấp nhiên liệu không tốt vì đường ống nhiên liệu hay vòi phun bị rò rỉ, bị kẹp hay bị nén.
Kiểm tra đường ống nhiên liệu và vòi ống, thay bộ lọc nhiên liệu
Khí trong hệ thống nhiên liệu
Xả khí của hệ thống nhiên liệu
Tiêu hao nhiên liệu quá mức
Bộ lọc làm sạch khí bị bẩn
Làm sạch, thay lõi bộ làm sạc khí
Nhiên liệu rò rỉ Kiểm tra thay thế hay xiết mối đầu nối của vòi và ống dẫn. Ống hồi ngược và vòi ống bị nghẽn
Kiểm tra và thay đường ống hồi ngược xả khí nếu bị nghẽn và đường dẫn nhiên liệu
Lỗi phần cơ của động Kiểm tra độ nén, sửa chữa động cơ cơ
*Bộ điều khiển động cơ
Sự cố Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Động cơ không tắt
Chập mạch vòi phun Kiểm tra mạch điện vòi phun
*Hệ thống khởi động động cơ
Sự cố Nguyên nhân Biện pháp khắc phục Động cơ không quay
Lỗi bơm cung cấp Thay thế Điện thế nguồn ác quy thấp
Nạp điện hoặc thay thế ắc quy
Công tắc khởi động bị hỏng
Dây cáp nguồn lỏng, mòn
Khi gặp sự cố với mô tơ khởi động, cần xem xét sửa chữa hoặc thay thế Nếu vòi phun gặp lỗi, việc thay thế là cần thiết Đối với tình trạng tốc độ quay chậm, nguyên nhân có thể do điện thế nguồn thấp, do đó cần nạp điện hoặc thay thế nguồn điện Nếu đoạn chì bị phình lên, hãy thay thế đoạn chì đó để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Mô tơ khởi động không chạy liên tục
Lỗi mô tơ khởi động Sửa chữa, thay thế Lỗi công tắc điện Thay công tắc điện
Mô tơ khởi động chạy nhưng không quay
Lỗi mạch điện Sửa chữa mạch điện
Mô tơ khởi động, bánh rang chuyền hỏng
Sửa chữa mô tơ khởi động
Bánh rang vòng hỏng Thay bánh đà hay bánh rang biến đổi mô men xoắn
*Thùng nhiên liệu và đường dẫn nhiên liệu
Sự cố Nguyên nhân Biện pháp khắc phục
Vận hành máy kém vì nhiên liệu cung cấp không đủ Ống dẫn nhiên liệu bị xoắn hay gãy
Nước vào trong bộ lọc nhiên liệu
Thay bộ lọc nhiên liệu hay làm sạch thùng nhiên liệu hay ống dẫn nhiên liệu.
Ngoại vật trong thùng nhiên liệu, thùng nhiên liệu bị nghẽn
Thừa nước trong bộ lọc nhiên liệu
Nới lỏng nút xả ở phần cuối bộ lọc nhiên liệu Đèn cảnh báo bộ lọc nhiên liệu chớp
Thừa nước trong bộ lọc nhiên liệu
Nới lỏng nút xả ở phần cuối bộ lọc nhiên liệu
* Kiểm tra mã chẩn đoán bằng máy chẩn đoán cầm tay
- Kiểm tra giữ liệu trong ECU theo các lời nhắc trên màn hình của máy chẩn đoán.
- Đo các giá trị của cực ECU bằng máy chẩn đoán bằng tay.
- Nối hộp ngắt và máy kiểm tra cầm tay vào giắc kiểm tra.
- Đọc các giá trị vào và đầu ra theo các lời nhắc trên màn hình của máy.
BẢNG MÃ CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ
Mã DTC Hạng mục chẩn đoán
P0087/49 Áp suất ống phân phối/hệ thống – quá thấp
P0088/78 Áp suất ống phân phối/hệ thống – quá cao
P0093/78 Phát hiện được rò rỉ hệ thống nhiên liệu – rò rỉ nhiều
P0095/23 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp 2
P0097/23 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp 2 – tín hiệu vào thấp
P0098/23 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp 2 – tín hiệu vào cao
P0105/31 Mạch áp suất tuyệt đối/áp suất không khí
P0107/35 Đầu vào mạch áp suất tuyệt đối/áp suất không khí thấp
P0108/35 Đầu vào mạch áp suất tuyệt đối/áp suất không khí cao
P0110/24 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp
P0112/24 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp - tín hiệu vào thấp
P0113/24 Mạch cảm biến nhiệt độ khí nạp - tín hiệu vào cao
P0115/22 Mạch nhiệt độ nước làm mát động cơ
P0117/22 Mạch nhiệt độ nước làm mát động cơ – tín hiệu vào thấp P0118/22 Mạch nhiệt độ nước làm mát động cơ – tín hiệu vào cao
P0120/41 Cảm biến vị trí bàn đạp ga / công tắc A hư hỏng mạch
Mã lỗi P0122/41 chỉ ra rằng mạch cảm biến vị trí bàn đạp hoặc bướm ga có tín hiệu thấp, trong khi mã lỗi P0123/41 cho thấy tín hiệu cao từ mạch cảm biến này Ngoài ra, mã lỗi P0168/39 cảnh báo về nhiệt độ nhiên liệu cao, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ.
P0180/39 Mạch cảm biến nhiệt độ nhiên liệu “A”
P0182/39 Tín hiệu vào của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu “A” thấp
P0183/39 Tín hiệu vào của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu “A” cao
P0190/49 Mạch cảm biến áp suất nhiên liệu
P0192/49 Đầu vào mạch cảm biến áp suất ống nhiên liệu thấp
P0193/49 Đầu vào mạch cảm biến áp suất ống nhiên liệu cao
P0200/97 Mạch vòi phun/Hở mạch