Công nghệ CRDi viết tắt của Common Rail Direct Injection – Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp Common Rail (chung đường dẫn nhiên liệu). Công nghệ này hiện đang được áp dụng hầu hết trên động cơ các dòng xe hiện đại ngày nay. Hệ thống CRDi đầu tiên được Giáo sư Robert Huber (Thụy Sĩ) chế thử thành công vào những năm 60 của thế kỷ XIX và sau đó được nhóm các nhà nghiên cứu của Trường Đại học Kỹ Thuật ETH Zurich Thụy Sĩ tiếp tục phát triển. Tuy nhiên, phải đến giữa những năm 90, hệ thống này mới được các nhà sản xuất đưa vào sử dụng trên các xe ô tô sản xuất hàng loạt. Việc sử dụng thành công đầu tiên trong một chiếc xe sản xuất bắt đầu ở Nhật vào giữa năm 1990. Tiến sĩ Shohei Itoh và Masahiko Miyaki của tập đoàn Denso – nhà sản xuất phụ tùng ô tô Nhật Bản, đã phát triển hệ thống nhiên liệu Common Rail cho các loại xe tải hạng nặng và áp dụng thực tế trên hệ thống Common Rail ECDU2 được gắn trên xe tải Hino Ranger và được bán cho mục đích dân dụng vào năm 1995. Denso tuyên bố hệ thống Common Rail cao áp thương mại đầu tiên vào năm 1995.
GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ CRDI
Lịch sử hình thành công nghệ CRDi
Công nghệ CRDi, viết tắt của Common Rail Direct Injection, là hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp với đường dẫn chung Hiện nay, công nghệ này được áp dụng rộng rãi trên động cơ của hầu hết các dòng xe hiện đại.
Hệ thống CRDi, được phát triển thành công bởi Giáo sư Robert Huber vào những năm 60 của thế kỷ XIX, đã trải qua quá trình cải tiến bởi nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Kỹ Thuật ETH Zurich, Thụy Sĩ Tuy nhiên, chỉ đến giữa những năm 90, hệ thống này mới chính thức được áp dụng trên các mẫu xe ô tô sản xuất hàng loạt.
Việc sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail lần đầu tiên trong xe sản xuất bắt đầu tại Nhật Bản vào giữa những năm 1990 Tiến sĩ Shohei Itoh và Masahiko Miyaki của tập đoàn Denso đã phát triển hệ thống này cho các loại xe tải hạng nặng, với ứng dụng thực tế trên hệ thống Common Rail ECD-U2 gắn trên xe tải Hino Ranger, được bán cho mục đích dân dụng vào năm 1995 Denso đã tuyên bố ra mắt hệ thống Common Rail cao áp thương mại đầu tiên vào cùng năm đó.
Hình 1.1 Hệ thống Common Rail
Khái niệm về công nghệ CRDi
CRDi, hay Common Rail Direct Injection, là hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp dạng đường dẫn chung trong động cơ diesel Công nghệ này mang lại lợi ích về sự linh hoạt và đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải nghiêm ngặt nhất.
CRDi, hay Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp Common Rail, cho phép các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) tối ưu hóa hiệu suất cho nhiều loại động cơ khác nhau.
Ngày càng nhiều động cơ diesel hiện đại áp dụng hệ thống CRDi, mang lại sự linh hoạt và đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải khắt khe Hệ thống CRDi cung cấp nhiên liệu cho động cơ với áp lực được điều khiển điện tử một cách chính xác.
Currently, the CRDi technology is known by various names across different automotive brands, including CDI from Daimler-Benz, TDCi from Ford, i-CTDi from Honda, CRDi from Hyundai/Kia, CiTD from Mazda, Di-D from Mitsubishi, dCi from Nissan, Legacy TD from Subaru, D-4D from Toyota, and TDI from Volkswagen.
Hình 1.2 Tổng quan hệ thống CRDi trên động cơ D4EA của hãng Hyundai
1 Cảm biến đo gió 5 Kim Phun
2 ECU 6 Cảm biến tốc độ trục khuỷu
3 Bơm cao áp 7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
4 Ống phân phối nhiên liệu 8 Bộ lọc nhiên liệu
9 Cảm biến bàn đạp ga
Ưu và nhược điểm của công nghệ CRDi
Hiệu suất cao của hệ thống phun CRDi tạo ra áp suất cao, giúp duy trì mức nhiên liệu ổn định, từ đó tối ưu hóa việc chuyển hướng nhiên liệu diesel cho động cơ Hệ thống này cho phép đốt cháy tối đa lượng nhiên liệu, góp phần giảm mức tiêu hao nhiên liệu và nâng cao khả năng tăng tốc của xe Với những cải tiến này, động cơ diesel ngày càng trở nên tiết kiệm nhiên liệu hơn.
CRDi là công nghệ động cơ thân thiện với môi trường, giúp tối ưu hóa quá trình đốt cháy nhiên liệu và giảm tiêu thụ diesel Nhờ đó, lượng khí thải độc hại được giảm thiểu đáng kể, đặc biệt khi sử dụng nhiên liệu chất lượng cao.
Hệ thống áp suất không đổi trong các động cơ diesel với nhiên liệu phun trực tiếp không phụ thuộc vào tốc độ quay của trục khuỷu hay khối lượng nhiên liệu Điều này là nhờ vào việc nhiên liệu được phun liên tục trong ống phân phối, giúp duy trì áp suất ổn định Sự ổn định này góp phần cải thiện hiệu quả hoạt động của động cơ.
Động cơ diesel sử dụng hệ thống CRDi nổi bật với khả năng giảm độ ồn, gần như im lặng so với các loại động cơ khác Hệ thống này áp dụng chức năng phun theo từng giai đoạn, với một số động cơ hiện đại có thể đạt tới 9 pha Tính năng này không chỉ cải thiện đặc tính tốc độ của xe mà còn góp phần giảm mức ồn trong quá trình vận hành của động cơ diesel.
Mức độ nhạy cảm cao của động cơ diesel liên quan chặt chẽ đến chất lượng nhiên liệu, đặc biệt rõ rệt ở Nga và các nước Đông Nam Á Sự hiện diện của mảnh vụn và tạp chất trong nhiên liệu có thể gây ra sự cố nghiêm trọng cho hệ thống bơm và kim phun Do đó, việc sử dụng nhiên liệu chất lượng cao là bắt buộc Tại Nga, việc tìm kiếm các trạm xăng cung cấp diesel sạch và đạt tiêu chuẩn châu Âu là một thách thức, buộc các chủ xe phải lựa chọn cẩn thận Để giảm thiểu rủi ro, việc kiểm tra và thay thế định kỳ các bộ lọc nhiên liệu là rất cần thiết.
Động cơ sử dụng công nghệ CRDi có giá thành tương đối cao so với động cơ diesel truyền thống Sự phức tạp trong thiết kế và hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp làm tăng chi phí sản xuất Để đảm bảo CRDi hoạt động hiệu quả, cần trang bị các cảm biến đặc biệt, thực hiện cài đặt trước và lập trình bộ phận điện tử, tất cả đều yêu cầu nguồn lực từ các nhà sản xuất ô tô Do đó, các công ty không thể bán CRDi với mức giá tương đương động cơ diesel tiêu chuẩn, dẫn đến tổn thất trực tiếp cho họ.
Việc sửa chữa và bảo trì động cơ CRDi với hệ thống nhiên liệu diesel phun trực tiếp gặp nhiều phức tạp và chi phí cao, do thiết kế và cấu trúc phức tạp hơn Quá trình này đòi hỏi nhiều nguồn lực để chẩn đoán toàn diện, trong khi không phải tất cả các dịch vụ ô tô đều đủ khả năng xử lý bảo trì và sửa chữa loại động cơ mới này Hầu hết thợ thủ công thiếu kinh nghiệm và kiến thức cần thiết, dẫn đến việc không thể phục vụ khách hàng một cách hiệu quả.
Việc tìm kiếm thợ sửa chữa động cơ CRDi chất lượng gặp nhiều khó khăn do thiếu nhân lực có kỹ năng Hệ thống phức tạp của động cơ yêu cầu sự bảo trì và sửa chữa chuyên nghiệp Giải pháp hiệu quả là lựa chọn các garage uy tín chuyên sửa chữa động cơ diesel sử dụng hệ thống CRDi hoặc các xưởng dịch vụ của đại lý bán xe.
Động cơ CRDi có mức độ bảo trì thấp hơn nhiều so với các động cơ diesel cổ điển, vì chúng không yêu cầu sửa chữa hay thay thế nhiều bộ phận riêng lẻ Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp và cung cấp nhiên liệu dưới áp suất của động cơ diesel khiến khả năng bảo trì trở nên hạn chế, với nhiều thành phần không thể khôi phục khi gặp lỗi Việc giải quyết sự cố thường chỉ có thể thực hiện bằng cách thay thế toàn bộ mô-đun, dẫn đến chi phí bảo trì và bảo dưỡng tăng cao, vì người dùng phải mua cả một mô-đun thay vì chỉ một bộ phận nhỏ.
Cách thức hoạt động của công nghệ CRDi
Trong suốt nhiều năm, nhu cầu lắp đặt động cơ phun nhiên liệu trực tiếp cho xe tải nhỏ và xe du lịch đã thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống nhiên liệu diesel đa dạng, nhằm đáp ứng các yêu cầu ứng dụng đặc biệt Những cải tiến này không chỉ tập trung vào việc tăng công suất mà còn chú trọng đến việc giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm tiếng ồn và khí thải.
Hệ thống common rail có ưu điểm vượt trội so với hệ thống cũ dẫn động bằng cam, cho phép điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel một cách linh hoạt và thích nghi hơn.
Phạm vi ứng dụng của công nghệ này rất đa dạng, bao gồm cả xe du lịch và xe tải nhỏ với công suất lên đến 30 kW/xylanh, cũng như các phương tiện nặng như xe tải, tàu hỏa và tàu thủy với công suất đạt tới 200 kW/xylanh.
- Áp suất phun đạt đến khoảng 1400 bar hoặc cao hơn
- Có thể thay đổi thời điểm phun nhiên liệu
Quá trình phun nhiên liệu có ba giai đoạn chính: phun sơ khởi (pilot injection), phun chính (main injection) và phun kết thúc (post injection) Áp suất phun được điều chỉnh linh hoạt theo chế độ hoạt động của động cơ.
Hình 1.4 Sơ đồ điều khiển hệ thống CRDi
Trong hệ thống Common Rail, quá trình tạo áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn độc lập Áp suất phun không phụ thuộc vào tốc độ động cơ và lượng nhiên liệu, mà được lưu trữ ở áp suất cao trong bộ tích áp Lượng nhiên liệu phun ra được điều chỉnh bởi tài xế, trong khi thời điểm và áp lực phun được ECU tính toán dựa trên các biểu đồ đã được lập sẵn.
7 lưu trong bộ nhớ của nó Sau đó, ECU sẽ điều khiển các kim phun tại mỗi xylanh động cơ để phun nhiên liệu.
Những lợi ích hữu hình của CRDi mang lại
- Độ ồn, độ rung và độ khắc nghiệt sẽ được cải thiện với CRDi do tính linh hoạt về thời gian.
- Động cơ hoạt động êm hơn và có chất lượng âm thanh tốt hơn Nó cũng chạy mượt mà hơn
- Mức tiêu thụ nhiên liệu giảm vì áp suất phun lớn hơn tạo ra nhiên liệu phun mịn hơn đốt cháy hiệu quả hơn
Hiệu quả đốt cháy tốt hơn không chỉ giúp động cơ hoạt động sạch hơn mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải, góp phần bảo vệ môi trường.
Sự ra đời của công nghệ CRDi nhằm đáp ứng các yêu cầu vận hành khắt khe hơn, trong đó việc cải tiến hệ thống lọc nhiên liệu giúp đảm bảo độ tinh khiết cao cho nhiên liệu phun từ đường dẫn chung Để duy trì hiệu suất tối ưu cho động cơ và tuân thủ các tiêu chuẩn khí thải hiện hành, quy trình bảo dưỡng sạch sẽ là rất cần thiết.
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA CÔNG NGHỆ CRDI
Cấu tạo và công dụng
- Là bộ phận dự trữ và cung cấp nhiên liệu cho động cơ, được thiết kế phù hợp với nhu cầu sử dụng trong khoảng thời gian hợp lý
Thùng chứa nhiên liệu được thiết kế với nắp đậy để ngăn ngừa nhiễm bẩn và có lỗ thông hơi cho phép không khí vào, thay thế nhiên liệu đang sử dụng Để đảm bảo an toàn, bình nhiên liệu và động cơ cần được đặt cách xa nhau nhằm giảm thiểu nguy cơ cháy nổ trong trường hợp xảy ra tai nạn.
Hình 2.1 Thùng nhiên liệu của xe Hyundai Santa Fe thế hệ mới
Bơm cấp nhiên liệu trong hệ thống CRDi có vai trò quan trọng trong việc hút nhiên liệu từ thùng chứa và cung cấp đến bơm cao áp, với áp suất đường dầu cấp khoảng 3.5 bar.
Hình 2.2 Bơm tiếp vận được đặt bên trong thùng nhiên liệu
Hình 2.3 Cấu tạo bên trong của bơm tiếp vận
2.1.3 Ống phân phối (ống rail)
Đường ống cao áp chung có nhiệm vụ lưu trữ nhiên liệu với áp suất ổn định để cung cấp cho vòi phun Để đảm bảo hoạt động hiệu quả, đường ống cần có thể tích đủ lớn nhằm duy trì áp suất khi vòi phun hoạt động Ngoài ra, trên đường ống được trang bị cảm biến áp suất và van giới hạn áp suất để kiểm soát an toàn.
Để đáp ứng các điều kiện lắp đặt đa dạng trên động cơ, ống cần được thiết kế với nhiều kiểu dáng khác nhau Điều này nhằm phù hợp với bộ hạn chế dòng chảy và tạo không gian dự phòng để lắp đặt các cảm biến, van điều khiển áp suất và van hạn chế áp suất.
Hình 2.4 Ống phân phối nhiên liệu của hệ thống CRDi
1 Ống phân phối nhiên liệu
2 Đường dầu vào từ bơm cao áp
3 Cảm biến áp suất ống phân phối
4 Van giới hạn áp suất
5 Đường dầu hồi từ ống phân phối về thùng chứa
7 Đường dầu đến kim phun
- Vòi phun nhiên liệu loại van solenoid:
Vòi phun trong hệ thống nhiên liệu Common Rail và hệ thống phun xăng đa điểm đều sử dụng cuộn dây solenoid để điều khiển, nhưng nguyên lý hoạt động của chúng hoàn toàn khác nhau Do áp suất cao trong hệ thống Common Rail, vòi phun cần có hệ thống trợ lực thủy lực Trong cấu trúc này, solenoid không điều khiển trực tiếp kim phun mà chỉ điều chỉnh một van bi nhỏ để kiểm soát lưu lượng nhiên liệu từ buồng nhiên liệu bên trong vòi phun.
Hình 2.5 Kim phun loại van solenoid
(1) Van điều khiển kim phun
(3) Buồng áp suất trên (Buồng điều khiển)
(12) Lò xo van điều khiển
(13) Đường dầu cao áp từ Common rail
- Vòi phun nhiên liệu loại áp điện:
➢ Trong hệ thống nhiên liệu CRDi thế hệ mới, áp suất phun từ 1600 -
Vòi phun nhiên liệu trong hệ thống CRDi hiện nay hoạt động hiệu quả với áp suất 2000 bar và số lần phun từ 3 đến 5 lần trong mỗi chu kỳ sinh công của xy lanh Để đảm bảo hiệu suất, vòi phun cần có thời gian phản hồi nhanh và lượng nhiên liệu được phun chính xác Phần tử kích hoạt loại áp điện là giải pháp tối ưu đáp ứng các yêu cầu này, giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Hình 2.6 Kim phun loại điện áp
Lọc nhiên liệu được lắp đặt giữa thùng nhiên liệu và bơm cao áp, với chức năng tách nước và cặn bẩn khỏi nhiên liệu trước khi đưa vào bơm cao áp.
- Lọc nhiên liệu có lõi lọc bằng giấy, vỏ ngoài bằng nhựa và được lắp thêm:
➢ Bơm tay để bơm mồi nhiên liệu từ thùng chứa lên bơm cao áp khi tháo lắp hệ thống
Công tắc cảnh báo mực nước trong lọc giúp theo dõi tình trạng nghẹt lọc và hiển thị đèn báo tình trạng lọc nhiên liệu Khi mực nước trong cốc lọc tăng cao, đèn báo trên đồng hồ táp lô sẽ nháy liên tục, còn khi lọc bị nghẹt, đèn báo sẽ luôn sáng.
Hình 2.7 Lõi lọc nhiên liệu của xe Hyundai Santa Fe 2021
Hình 2.8 Cấu tạo của bộ lọc nhiên liệu trên Hyundai Santa Fe
Bơm pittông bố trí hình sao lệch nhau 120 độ mang lại hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt và năng suất cao, đồng thời giảm tải trọng động cho động cơ Trong hệ thống nhiên liệu Hyundai CRDI 2.0, áp suất phun đạt 1350 bar.
Hình 2.9 Mặt cắt bơm cao áp
Hình 2.10 Cấu tạo bơm cao áp
(7) Đường dầu thoát áp suất cao
(8) Van kiểm soát áp suất đường cao áp
(11) Đường cấp dầu từ bơm cấp
(12) Van tiết lưu đường cấp
Bơm cao áp được lắp đặt trực tiếp trên động cơ, tương tự như hệ thống nhiên liệu của bơm phân phối cũ Nó hoạt động nhờ vào động cơ với tốc độ quay bằng 1/2 tốc độ động cơ, tối đa là 3000 vòng/phút, thông qua các phương tiện như khớp nối, bánh răng xích, xích hoặc dây đai có răng Đặc biệt, bơm được bôi trơn bằng chính nhiên liệu mà nó bơm.
- Tùy thuộc vào không gian sẵn có, van điều khiển áp suất được lắp trực tiếp trên bơm hay lắp xa bơm
Bên trong bơm cao áp, nhiên liệu được nén bởi ba piston bơm bố trí theo hướng kính, cách nhau 120 độ Sự hoạt động luân phiên của các piston giúp giảm nhẹ lực cản của bơm, giữ cho ứng suất trên hệ thống dẫn động đồng bộ Điều này cho thấy rằng hệ thống Common Rail tạo ra ít tải trọng hơn cho hệ thống truyền động so với các hệ thống cũ Công suất cần thiết để dẫn động bơm rất nhỏ và tỷ lệ thuận với áp suất trong ống phân phối cùng tốc độ bơm Đối với động cơ có thể tích 2 lít hoạt động ở tốc độ cao, áp suất trong ống phân phối có thể đạt khoảng 1350 bar, trong khi bơm cao áp chỉ tiêu thụ 3.8 kW.
Bằng cách sử dụng một bộ lọc tách nước, bơm tiếp vận chuyển nhiên liệu từ bình chứa đến đường dầu vào của bơm cao áp và van an toàn Nhiên liệu được đẩy qua lỗ khoan của van an toàn vào mạch dầu bôi trơn và làm mát bơm cao áp Trục của bơm cao áp được trang bị các cam lệch tâm, giúp di chuyển 3 piston bơm lên xuống theo hình dạng của các vấu cam.
Khi áp suất phân phối vượt quá mức cho phép (0.5 - 1.5 bar), van an toàn sẽ tự động xả bớt áp suất Bơm tiếp vận sẽ đẩy nhiên liệu đến bơm cao áp qua van hút vào buồng bơm, nơi piston di chuyển xuống Khi piston đi qua tử điểm hạ, van nạp sẽ đóng lại, cho phép nhiên liệu trong buồng bơm thoát ra với áp suất phân phối Nếu áp suất tăng cao, van thoát sẽ mở khi áp suất trên ống phân phối đạt đủ lớn, và nhiên liệu sẽ được nén vào mạch dầu áp suất cao.
- Khi áp suất trong buồng bơm của thành phần bơm giảm xuống thì van nạp mở ra và quá trình lặp lại lần nữa
Bơm cao áp được thiết kế để phân phối lượng nhiên liệu lớn, dẫn đến việc có lượng nhiên liệu áp suất cao dư thừa trong giai đoạn chạy cầm chừng và tải trung bình Lượng nhiên liệu thừa này được đưa trở về thùng chứa thông qua van điều khiển áp suất, trong khi nhiên liệu bị nén sẽ tích tụ trong thùng và gây ra các vấn đề liên quan.
Sơ đồ hệ thống và nguyên lí làm việc
Hình 2.17 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống CRDi
Giống như các sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel thông thường, nhiên liệu được bơm từ thùng chứa lên qua ống dẫn áp thấp, như thể hiện ở vị trí số (1) trong hình.
Nén nhiên liệu được đẩy qua ống tích trữ áp suất cao, hay còn gọi là ống phân phối nhiên liệu Sau đó, nhiên liệu được đưa tới vòi phun Common Rail và sẵn sàng phun vào xy lanh của động cơ.
Trong hệ thống Common Rail, quá trình phun nhiên liệu và tạo áp suất là hai hoạt động hoàn toàn tách biệt Áp suất phun được hình thành một cách độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu được phun ra Nhiên liệu được lưu trữ ở áp suất cao trong điều kiện áp suất nhiên liệu ổn định.
Bàn đạp ga đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lượng nhiên liệu phun ra, với ECU tính toán thời điểm và áp suất phun dựa trên dữ liệu đã lưu Nhờ vào các cảm biến, ECU và EDU kiểm soát các kim phun tại từng xy-lanh động cơ, đảm bảo nhiên liệu được phun với áp suất tối đa lên tới 1800 bar.
Lượng nhiên liệu thừa trong vòi phun sẽ đi qua ống phân phối nhiên liệu (7) và trở về bơm cao áp (2), nơi van điều khiển áp suất mở ra để đưa nhiên liệu thừa trở lại bình nhiên liệu (1) Trên ống phân phối, có cảm biến áp suất và van an toàn ở cuối (8); nếu áp suất trong ống phân phối (7) vượt quá mức cho phép, van an toàn sẽ tự động mở để dẫn nhiên liệu chảy về thùng chứa.
Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ thống CRDi
(4) Đường cấp nhiên liệu cao áp
(5) Đường nối cảm biến áp suất đến ECU
(6) Cảm biến áp suất ống phân phối
(7) Ống phân phối nhiên liệu
(8) Van an toàn (giới hạn áp suất)
(10) Các cảm biến nối đến ECU và Bộ điều khiển thiết bị (EDU)
(11) Đường hồi nhiên liệu EDU: Electronic Driver Unit ECU: Electronic Control Unit
- Nhờ cách thức này, nhờ vào lực áp suất phun 1800 bar, thì nó vẫn có thể hoạt động ngay cả lúc động cơ đang vận hành ở vận tốc thấp.
Hệ thống phun dầu điện tử dùng ống phân phối Common Rail
- So với đặc điểm của hệ thống nhiên liệu cũ thì các yêu cầu sau đã được thực hiện dựa vào đường đặc tính phun lý tưởng:
Lượng nhiên liệu và áp suất phun nhiên liệu hoạt động độc lập trong từng điều kiện của động cơ, điều này giúp dễ dàng đạt được tỷ lệ hỗn hợp không khí/nhiên liệu (A/F) lý tưởng.
➢ Lúc bắt đầu phun, lượng nhiên liệu phun ra chỉ cần một lượng nhỏ
- Các yêu cầu trên đã được thoả mãn bởi hệ thống common rail, với đặc điểm phun 2 lần: phun sơ khởi và phun chính
- Hệ thống Common Rail là một hệ thống thiết kế theo mô đun, có các thành phần:
➢ Kim phun điều khiển bằng van solenoid được gắn vào nắp máy
➢ Bộ tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao)
- Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống:
➢ Cảm biến tốc độ trục khuỷu
➢ Cảm biến tốc độ trục cam
Bơm có piston hướng tâm được sử dụng trong xe du lịch như một bơm cao áp để tạo ra áp suất độc lập với quá trình phun Tốc độ của bơm cao áp phụ thuộc vào tốc độ động cơ và không thể thay đổi tỷ số truyền So với hệ thống phun cũ, việc phân phối nhiên liệu diễn ra đồng bộ, dẫn đến việc bơm cao áp trong hệ thống Common Rail nhỏ hơn và hệ thống truyền động cũng chịu tải trọng ít hơn.
Kim phun được kết nối với ống phân phối nhiên liệu qua một ống ngắn, bao gồm đầu phun và solenoid, được cấp điện từ ECU Khi van hoạt động, quá trình phun nhiên liệu diễn ra hiệu quả.
Khi solenoid không được cấp điện, kim ngưng phun sẽ ngừng hoạt động Áp suất phun giữ ổn định, do đó lượng nhiên liệu phun ra tỷ lệ thuận với độ dài xung điều khiển solenoid Để đáp ứng yêu cầu mở nhanh van solenoid, cần sử dụng điện áp cao và dòng điện lớn Thời điểm phun được điều khiển bởi hệ thống điều khiển góc phun sớm, sử dụng cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ và cảm biến trên trục cam để xác định kỳ hoạt động.
Phun sơ khởi có thể bắt đầu sớm tới 90 độ trước tử điểm thượng (BTDC) Nếu thời điểm khởi phun xảy ra dưới 40 độ BTDC, nhiên liệu có khả năng bám vào bề mặt piston và thành xylanh, dẫn đến hiện tượng loãng dầu bôi trơn.
Trong giai đoạn phun sơ khởi, một lượng nhỏ nhiên liệu (1 - 4 mm³) được phun vào xylanh để kích thích quá trình cháy Việc này không chỉ cải thiện quá trình cháy mà còn làm tăng một chút áp suất cuối của quá trình nén nhờ vào giai đoạn phun sơ khởi và sự cháy một phần của nhiên liệu Kết quả là thời gian trễ cháy được giảm, giúp giảm sự tăng đột ngột của áp suất khí cháy và tạo ra áp suất cực đại, từ đó làm cho quá trình cháy diễn ra êm dịu hơn.
Quá trình phun sơ khởi giúp giảm tiếng ồn động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm độ độc hại của khí thải Đồng thời, nó cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường công suất cho động cơ.
Công suất đầu ra của động cơ được nâng cao nhờ vào giai đoạn phun chính, diễn ra sau giai đoạn phun sơ khởi, giúp tăng cường lực kéo Đặc biệt, với hệ thống Common Rail, áp suất phun được duy trì ổn định trong suốt quá trình phun.
- Giai đoạn phun thứ cấp
➢ Theo quan điểm xử lý khí thải, phun thứ cấp có thể được áp dụng để đốt cháy
NOx xảy ra ngay sau giai đoạn phun chính, thường trong quá trình giãn nở hoặc ở kỳ thải khoảng 200 độ sau điểm thượng (ATDC) Khác với quá trình phun sơ khởi và phun chính, nhiên liệu được phun vào không được đốt cháy mà chỉ bốc hơi nhờ vào sức nóng của khí thải ở ống bô Trong suốt kỳ thải, hỗn hợp khí thải và nhiên liệu được đẩy ra ngoài hệ thống.
Khí thải được thoát ra qua xupap thải, tuy nhiên một phần nhiên liệu được tái đưa vào buồng đốt qua hệ thống tuần hoàn khí thải EGR, hoạt động tương tự như giai đoạn phun sơ khởi Khi bộ hoá khử được lắp đặt để giảm lượng NOx, chúng sử dụng nhiên liệu trong khí thải như một tác nhân hóa học để giảm nồng độ NOx.
Hình 2.19 Quá trình hoạt động của hệ thống CRDi.
1 Bơm cao áp 16 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
2 Lọc nhiên liệu 17 Cảm biến áp suất turbo
3 Thùng nhiên liệu, lọc thô, bơm tiếp vận 18 Cảm biến đo gió
5 Bộ điều khiển bugi sấy 20 Van tuần hoàn khí thải
6 Acquy 21 Đồng hồ hiển thị
7 Ống phân phối 22 Cảm biến bàn đạp chân ga
8 Cảm biến áp suất ống phân phối 23 Công tắc đèn phanh
9 Van giới hạn áp suất 24 Công tắc ly hợp
10 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 25 Cảm biến tốc độ
11 Kim phun 26 Bộ phận vận hành bộ điều khiển tốc độ xe
13 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 28 Bộ điều khiển block lạnh
14 Cảm biến trục khuỷu 29 Cổng kết nối máy chuẩn đoán
KHAI THÁC CÔNG NGHỆ CRDI TRÊN ĐỘNG CƠ
Giới thiệu về động cơ SmartStream D2.2L của Hyundai
3.1.1 Tổng quan về động cơ SmartStream D2.2L của Hyundai
Hyundai SantaFe đã được biết đến rộng rãi tại Việt Nam nhờ vào động cơ Diesel công nghệ CRDi, nhưng phiên bản 2021 của mẫu SUV 7 chỗ này còn được nâng cấp với động cơ mới SmartStream D2.2L.
Doanh số bán động cơ Diesel trên Santa Fe tại Việt Nam luôn chiếm tỉ trọng lớn, thậm chí có thể vượt trội hơn so với phiên bản xăng Tuy nhiên, nhiều người vẫn giữ quan niệm sai lầm rằng xe Diesel ồn ào, tăng tốc kém, xả khói mù mịt và có mùi khó chịu.
Hình 3.1 Khoang máy Hyundai Santa Fe D2.2L
Hiện nay, công nghệ Diesel đã có những bước tiến vượt bậc, giúp các cỗ máy này hoạt động hiệu quả không thua kém gì động cơ xăng Đặc biệt, động cơ Diesel còn nổi bật với sức kéo mạnh mẽ hơn, cho phép đạt mô-men xoắn cao hơn trong cùng một dải tua và dung tích máy.
Động cơ Diesel đang ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu vượt trội so với động cơ xăng Sự kết hợp giữa sức mạnh và khả năng tiết kiệm nhiên liệu của động cơ Diesel đã thu hút nhiều người tiêu dùng lựa chọn.
Hyundai SantaFe đã nổi tiếng tại Việt Nam với động cơ Diesel CRDi danh tiếng Phiên bản 2021 của SUV 7 chỗ này được trang bị động cơ mới SmartStream D2.2L, ứng dụng vật liệu mới giúp giảm trọng lượng, hạ thấp trọng tâm, tăng độ bền bỉ và thân thiện với môi trường.
Khối động cơ mới mang mã hiệu D4HE, khác với mã hiệu D4HB của động cơ cũ, vẫn giữ nguyên thiết kế nhưng có hiệu suất vượt trội Động cơ này đạt công suất tối đa 202 mã lực tại 3.800 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 441 Nm ngay từ 1.750 vòng/phút, mang lại khả năng vận hành mạnh mẽ và linh hoạt.
Động cơ mới này nhẹ hơn 38 kg so với động cơ R2.2 (mã hiệu D4HB) nhờ vào lốc máy bằng gang graphit và nắp quy lát bằng nhôm gia cường Cơ cấu trục cam được cải tiến giúp giảm độ rung và độ ồn, cùng với áp suất nén cao hơn 2.200 bar so với 2.000 bar, mang lại hiệu suất vận hành tốt hơn Sức mạnh này đến từ thế hệ động cơ SmartStream mới nhất của hãng.
Hình 3.2 Khối động cơ D4HE
Năm sản xuất Bắt đầu từ năm 2020
Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel
Công suất tối đa 202 mã lực
Momen xoắn tối đa 441 Nm Đường kính xylanh 83 mm
Nhớt động cơ khuyên dùng 5W30
Dung tích nhớt động cơ 5.6 lít
Tuổi thọ động cơ Khoảng 350 000 km
Mức tiêu hao nhiên liệu
Công nghệ CRDi trên động cơ SmartStream D2.2L
3.2.1 Sự tối ưu trong động cơ đốt trong của Hyundai
SmartStream không chỉ là một công nghệ cụ thể mà là tên gọi của thế hệ động cơ và giải pháp tối ưu của Hyundai cho động cơ đốt trong Trong bối cảnh điện khí hóa ngày càng phát triển, nhiều người nghĩ rằng động cơ đốt trong đã đến giới hạn Tuy nhiên, Hyundai vẫn tìm ra cách để tối ưu hóa hiệu suất của các động cơ này.
Hình 3.3 Hệ thống tối ưu khí nạp và nhiên liệu
- Công nghệ cốt lõi của SmartStream đó là áp dụng những công nghệ thông minh,
Công nghệ "Smart" giúp tiết kiệm nhiên liệu, cải thiện hiệu suất và giảm phát thải khí Các bước công nghệ này được áp dụng liên tục trong toàn bộ quy trình hoạt động của động cơ, từ việc tối ưu hóa luồng khí và nhiên liệu nạp vào, cho đến việc tối ưu hóa công suất sinh ra và truyền tải qua hệ thống hộp số và hệ truyền động.
Cỗ máy SmartStream D2.2L của Hyundai ứng dụng các công nghệ tiên tiến như hệ thống van thông minh giúp tối ưu hóa lưu lượng khí nạp và nhiên liệu Ngoài ra, hệ thống làm lạnh khí nạp cũng được tích hợp để điều khiển nhiệt độ khí nạp một cách hiệu quả.
Động cơ SmartStream được trang bị hệ thống quản lý nhiệt tích hợp IMTS, giúp điều chỉnh hiệu quả nhiệt độ của động cơ cũng như hệ thống sưởi ấm và điều hòa không khí.
Hệ thống xe 32 xe sử dụng động cơ với van 3 chiều, cho phép điều chỉnh dòng chảy và áp suất của dung dịch làm mát đến bộ tản nhiệt và hệ thống điều hòa Đây là một hệ thống kín, đa nhiệm, tối ưu hóa hiệu suất và trạng thái hoạt động của xe.
Khi một chiếc xe khởi động, các van được đóng lại để ngăn sự tản nhiệt, giúp tăng nhanh nhiệt độ động cơ và tiết kiệm nhiên liệu Ngược lại, khi xe di chuyển ở tốc độ cao hoặc với tải trọng lớn, động cơ sinh ra nhiều nhiệt, có thể gây ra tiếng gõ và áp lực lớn Lúc này, hệ thống tản nhiệt hoạt động nhanh chóng để giải phóng nhiệt dư thừa, giảm tiêu hao nhiên liệu và tăng độ bền cho động cơ.
Hệ thống SmartStream trên SantaFe được trang bị hộp số SmartStream 8DCT, một hộp số ly hợp kép dạng ướt với hệ thống bơm dầu làm mát cho ly hợp Điều này không chỉ tăng cường khả năng chịu momen xoắn lên tới 520 Nm mà còn tối ưu hóa khả năng chuyển số, mang lại trải nghiệm vận hành mượt mà và tiết kiệm nhiên liệu hơn cho xe.
Hình 3.4 Chu trình đốt cháy nhiên liệu của xe Hyundai Santa Fe
3.2.2 Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ Diesel
Tính kinh tế của động cơ Diesel phụ thuộc vào tốc độ biến thiên hóa năng lượng từ nhiên liệu thành nhiệt năng, trong đó thời gian cấp nhiên liệu và tính chất của nhiên liệu đóng vai trò quyết định Để đạt hiệu quả cháy tối ưu, cần điều chỉnh chính xác chùm tia nhiên liệu trong buồng cháy Quá trình tạo hỗn hợp nhiên liệu và không khí được kiểm soát bởi kết cấu buồng cháy, giúp phân chia nhiên liệu thành hạt nhỏ và kết hợp với xoáy lốc không khí, từ đó tối ưu hóa quá trình cháy trong động cơ.
Trong động cơ Diesel, quá trình hình thành hỗn hợp nhiên liệu và không khí diễn ra nhanh chóng trong xy lanh, chỉ mất khoảng 1/10 đến 1/20 thời gian so với động cơ xăng Do nhiên liệu Diesel khó bay hơi hơn, việc phun nhiên liệu phải thật mịn và hòa trộn đều với không khí để đảm bảo hiệu quả cháy Cần thiết phải sấy nóng nhiên liệu, giúp nó bay hơi nhanh và hòa trộn đồng đều trong buồng cháy Đồng thời, nhiệt độ không khí trong buồng cháy tại thời điểm phun nhiên liệu cũng phải đủ cao để hỗn hợp tự bốc cháy Quy luật cháy và tỏa nhiệt trong động cơ ảnh hưởng lớn đến các thông số như áp suất cháy, hiệu suất nhiệt, công suất và thành phần chất độc trong khí thải Đặc biệt, quy luật phun nhiên liệu quyết định chất lượng phun sương và khả năng bốc hơi của nhiên liệu trong buồng cháy.
Quá trình hình thành hỗn hợp và bốc cháy nhiên liệu trong động cơ Diesel diễn ra liên tục và chồng chéo lên nhau Sau khi nhiên liệu được phun vào buồng cháy, các thay đổi về tính chất lý hoá của nhiên liệu bắt đầu xảy ra Một phần nhiên liệu phun trước sẽ tạo thành hoà khí và tự bốc cháy, trong khi nhiên liệu tiếp tục được phun vào để cung cấp cho xy lanh động cơ.
Động cơ diesel sử dụng cấu trúc buồng cháy để tạo ra hỗn hợp khí và nhiên liệu bằng cách phân chia nhiên liệu thành những hạt nhỏ, mịn kết hợp với xoáy lốc không khí Quá trình hình thành hòa khí và cháy đa dạng đã dẫn đến sự phát triển nhiều loại buồng cháy khác nhau, tùy thuộc vào cấu tạo và mục đích sử dụng của động cơ Hình dáng buồng cháy cần phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nhất định để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
➢ 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 mảng trực tiếp + Hình thành kiểu thể tích
+ Hình thành kiểu thể tích - màng
➢ Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình thành hoà khí thì chia thành :
+ Hình thành kiểu thể tích - màng
➢ Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình thành hoà khí thì chia thành :
- Đối với động cơ phun trực tiếp thì buồng cháy trong động cơ được chia thành :
➢ Buồng cháy khoét lõm sâu trên đỉnh piston
Hệ thống điều khiển động cơ SmartStream của SantaFe
3.3.1 Cảm biến khối lượng khí nạp (MAF) loại màng nóng ( Hot film)
Cảm biến MAF được lắp đặt ở đầu đường ống nạp, giữa bầu lọc không khí và thân bướm ga, nơi nó hoạt động dựa trên nguyên lý điện trở dạng tấm mỏng được đun nóng ở nhiệt độ cố định Khi dòng khí nạp đi ngang cảm biến, nhiệt từ bề mặt tấm mỏng sẽ truyền cho dòng khí nạp, làm giảm nhiệt độ của cảm biến Để duy trì nhiệt độ không đổi, dòng điện hoặc điện áp cung cấp để đun nóng điện trở cảm biến phải tăng lên Cảm biến này có thể sử dụng tín hiệu dòng điện, điện áp hoặc tần số để xác định khối lượng dòng không khí nạp, và ECM sẽ sử dụng tín hiệu này để quyết định lượng nhiên liệu phun sao cho tỷ lệ giữa không khí và nhiên liệu phù hợp.
Hình 3.5 Cấu tạo cảm biến MAF
Hình 3.6 Cảm biến MAF trên động cơ D4HE
Bảng 3.1 Bảng thông số kĩ thuật của cảm biến MAF trên động cơ D4EB
Nhiệt độ khí nạp tại 20 o C (68 o F) Nhiệt độ khí nạp tại -15 o C (5 o F) hoặc
(kg/h) Giá trị (kHz) Lưu lượng gió
3.3.2 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IATS)
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp, một loại thermistor, được gắn trên thân bộ cảm biến khối lượng không khí nạp Khi nhiệt độ của dòng khí nạp thay đổi, điện trở của cảm biến cũng thay đổi theo Tín hiệu điện áp từ cảm biến gửi đến ECU cũng biến đổi, và ECU sử dụng thông tin này để điều chỉnh lượng nhiên liệu cơ bản cung cấp cho vòi phun.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm, với nguyên lý hoạt động là khi nhiệt độ khí nạp tăng, giá trị điện trở sẽ giảm Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, giá trị điện trở tăng lên ECU (bộ điều khiển động cơ) sử dụng tín hiệu từ cảm biến này để xác định nhiệt độ khí nạp vào động cơ.
Hình 3.7 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hình 3.8 Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp
Bảng 3.2 Bảng thông số kĩ thuật của cảm biến IATS trên động cơ D4EB
3.3.3 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là một loại nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm, được lắp đặt trong thân bơm cao áp Chức năng của cảm biến này là phát hiện nhiệt độ nhiên liệu và truyền tín hiệu về ECU.
Khi khóa điện được bật ON, ECU cung cấp điện áp 5V cho chân THF của cảm biến Khi nhiệt độ nhiên liệu tăng, điện áp trên hai đầu cảm biến sẽ giảm và ngược lại ECU nhận biết sự thay đổi nhiệt độ nhiên liệu thông qua giá trị điện áp này.
Hình 3.9 Vị trí cảm biến nhiệt độ nhiên liệu trên động cơ D4HE
Bảng 3.3 Bảng thông số kĩ thuật của cảm biến nhiệt độ dầu trên động cơ D4HE
3.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECTS)
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp đặt trên nắp máy, nơi có nhiệt độ nước cao nhất, sử dụng thermistor để đo nhiệt độ Điện thế ra của cảm biến thay đổi theo nhiệt độ nước, và ECU sẽ dựa vào tín hiệu này để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, tốc độ cầm chừng và thời điểm phun nhiên liệu.
Hình 3.10 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ hoạt động dựa trên loại nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm, nghĩa là khi nhiệt độ nước làm mát tăng, giá trị điện trở của cảm biến sẽ giảm và ngược lại ECU (bộ điều khiển động cơ) sử dụng tín hiệu này để xác định tình trạng nhiệt độ của động cơ.
Hình 3.11 Vị trí cảm biến ECTS và cấu tạo
Khi khóa điện được bật, ECM cung cấp điện áp 5V cho chân THW của cảm biến Sự thay đổi nhiệt độ nước làm thay đổi điện trở của cảm biến, dẫn đến sự biến đổi điện áp tại chân THW: khi nhiệt độ tăng, điện trở giảm, dẫn đến điện áp giảm và ngược lại ECM xác định nhiệt độ động cơ dựa trên giá trị điện áp này.
Bảng 3.4 Bảng thông số kĩ thuật của cảm biến ECTS trên động cơ D4EB
3.3.5 Cảm biến vị trí trục cam
Cảm biến vị trí trục cam sử dụng công nghệ Hall để đọc tín hiệu từ trục cam, giúp xác định vị trí trục khuỷu và vị trí piston của mỗi xylanh mà cảm biến trục khuỷu không phát hiện Hai cảm biến trục cam được lắp đặt trên mặt máy và có IC hiệu ứng Hall với dòng điện chạy qua Việc phun tuần tự 4 xylanh là không thể thực hiện nếu thiếu cảm biến vị trí trục cam.
Hình 3.12 Cảm biến vị trí trục cam và tín hiệu
3.3.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu là thiết bị sử dụng cuộn dây điện từ, được lắp đặt ở đầu động cơ để phát hiện góc quay và số vòng quay của trục khuỷu Roto của cảm biến có 34 răng, trong đó có 2 răng khuyết Khi hai răng khuyết đi ngang qua cảm biến, điều này cho biết piston máy số 1 đang ở vị trí điểm chết trên (TDC).
Vị trí của piston trong xylanh đóng vai trò quan trọng trong việc xác định thời điểm phun nhiên liệu Tất cả các piston được kết nối với trục khuỷu thông qua thanh truyền Cảm biến trục khuỷu cung cấp thông tin về vị trí của piston trong xylanh và tốc độ quay được xác định dựa trên số vòng quay của trục khuỷu Thông số đầu vào cho ECU được cung cấp thông qua tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu.
- Giá trị của cảm biến trục khuỷu giao động từ 774 đến 946 Ω tại 20 o C
Hình 3.13 Vị trí cảm biến trục khuỷu
3.3.7 Hệ thống tuần hoàn khí thải EGR
Hệ thống EGR đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát khí thải NOx, giúp giảm lượng khí thải này mà không làm tăng đáng kể lượng mụi than của động cơ Đặc biệt, động cơ sử dụng hệ thống CRDi có thể đạt hiệu quả cao trong việc tạo ra hỗn hợp A/F nhờ áp suất phun cao Tuy nhiên, nếu lượng khí thải tuần hoàn vào đường nạp vượt quá 40%, sẽ dẫn đến gia tăng lượng mụi than, CO, HC và mức tiêu thụ nhiên liệu do thiếu oxy.
Van điều khiển EGR, được điều khiển bởi ECU, sẽ tuần hoàn lượng khí thải lại tùy thuộc vào tải động cơ và nhu cầu khí nạp Van này hoạt động bằng điện từ thay vì bằng chân không.
Hình 3.14 Van EGR và cấu tạo
Hình 3.15 Sơ đồ mạch điện van EGR
Bảng 3.5 Bảng thông số kĩ thuật của van EGR trên động cơ D4HE
Mô tơ Giá trị điện trở (Ω) 2.3 - 2.7 (20 o C)
Vị trí cảm biến Điện áp: Mở - 6 mm 0.6 – 1.3 (V) Điện áp: Đóng 3.6 - 4.3 (V)
3.3.8 Cảm biến áp suất turbo
Cảm biến áp suất turbo trên bộ tăng áp có chức năng đo áp suất tuyệt đối của đường ống nạp Điện áp đầu vào của cảm biến này thay đổi tỉ lệ thuận với áp suất turbo, và giá trị này được ECU sử dụng để điều khiển bộ tăng áp một cách hiệu quả.
Hình 3.17 Vị trí cảm biến áp suất turbo trên động cơ SmartStream
Bảng 3.6 Bảng thông số kĩ thuật của cảm biến áp suất turbo trên động cơ D4HE
Hình 3.18 Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất turbo Áp suất (hPa) Điện áp đầu ra (V)
NHỮNG HƯ HỎNG, NGUYÊN NHÂN, PHƯƠNG PHÁP KIỂM
Khói trắng
Nguyên nhân Phương pháp kiểm tra Phương án đưa ra
Nước làm mát bị đốt cháy có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho động cơ Để khắc phục, cần kiểm tra ron culass, mặt máy và block máy trong quá trình đại tu động cơ Ngoài ra, kim phun rò rỉ cũng cần được kiểm tra lưu lượng và cân chỉnh đúng cách để đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.
Chất lượng nhiên liệu kém Kiểm tra thùng nhiên liệu, bộ lọc nhiên liệu
Vệ sinh thùng nhiên liệu, đường ống, thay lọc nhiên liệu Áp suất nén không đạt cho hở bạc
Dùng dụng cụ chuyên dụng kiểm tra áp suất nén Đại tu động cơ Phốt gít hở Kiểm tra phốt gist, xupap Thay bộ phốt gít
Hình 4.1 Oto bị ra khói trắng
Khói đen
Nguyên nhân Phương pháp kiểm tra Phương án đưa ra
Lọc gió động cơ bị nghẹt làm thiếu gió vào buồng đốt Tháo lọc gió kiểm Vệ sinh hoặc thay mới
Hư hỏng kim phun Tháo kim phun kiểm tra Vệ sinh cân chỉnh
Hư hỏng cảm biến MAF Tháo cảm biến kiểm tra Vệ sinh hoặc thay mới
Kẹt van EGR làm không tuần hoàn về lại được khí nạp mà đẩy tất cả ra ngoài
Tháo cụm van EGR kiểm tra Vệ sinh
Mụi than carbon quá nhiều Vệ sinh
Turbo hỏng nên không đưa được không khí vào buồng đốt Kiểm tra bộ điều khiển turbo Vệ sinh hoặc thay mới
Hình 4.2 Xe oto bị ra khói đen
Khói xanh
Nguyên nhân Phương pháp kiểm tra Phương án đưa ra
Crankcase Ventilation) làm không giải thoát được áp suất nén
Tháo ra kiểm tra Vệ sinh
Nhớt lọt vào buồng đốt Đại tu động cơ
Turbo đưa nhớt vào buồng đốt Kiểm tra đường nhớt turbo Đại tu turbo hoặc thay mới
Hình 4.3 Xe oto ra khói xanh
Hư hỏng bơm cao áp
Các dấu hiệu hư hỏng bơm cao áp Hiện tượng Nguyên nhân Áp suất bơm yếu Động cơ mất công suất, ra khói đen nhiều
- Hư van điều chỉnh áp suất
Bơm nhiên liệu quá sớm hoặc quá muộn Động cơ khó nổ hoặc không nổ được
- Đặt sai vị trí bơm
- Bơm bị rò rỉ dầu
Không đủ áp suất nhiên liệu để động cơ hoạt động
- Kẹt van thoát cao áp
- Rò rỉ dầu làm giảm áp suất
- Vấu cam và con lăn bị mòn, vỡ do chịu áp lực lớn và chịu mài mòn ma sát
Bộ lọc nhiên liệu bị nghẽn và có nước trong bộ lọc
Hiện tượng Phương án sửa chữa
Xe nổ rung giật, có tiếng gõ
Để đảm bảo hoạt động ổn định cho xe, các chủ xe nên thay thế lọc nhiên liệu định kỳ, mặc dù có thể vệ sinh bộ lọc bị bẩn làm tắc nghẽn.
- Đối với trường hợp đèn cảnh báo nước trong lọc, chúng ta có thể xả nước nhưng cần được thay thế sớm nhất có thể
Bỏ máy Đèn cảnh báo nước trong lọc nhiên liệu
Hình 4.4 Lọc nhiên liệu diesel bị bẩn
Hư hỏng kim phun
Hiện tượng Phương án sửa chữa
- Đầu tiên chúng ta nên kiểm tra bộ lọc nhiên liệu
- Cân chỉnh lại kim phun hoặc thay mới
Bỏ máy Động cơ nổ rung giật, mất công suất Đèn cảnh báo động cơ sáng
Có mùi hôi do rò rỉ
Hình 4.5 Kim phun bị đóng đầy mụi than
Động cơ bị tắt đột ngột
Nguyên nhân Phương án sửa chữa
Hỏng van điều áp làm áp suất nhiên liệu giảm Thay mới
Lọc nhiên liệu quá bẩn làm tắc đường nhiên liệu Thay mới
Kim phun bị tắc Vệ sinh
Bơm cao áp mất áp suất bơm Khắc phục hoặc thay mới
Một số hư hỏng khác và phương pháp chẩn đoán
- Hư hỏng hộp điều khiển động cơ làm điều khiển sai hệ thống CRDi
- Bơm tiếp vận không cung cấp đủ nhiên liệu cho bơm cao áp
Cảm biến hỏng có thể gửi thông số sai đến ECU, dẫn đến việc ECU điều khiển không chính xác Để xác định vị trí sự cố một cách chính xác và tiến hành sửa chữa, cần sử dụng máy chẩn đoán chuyên dụng.
Hình 4.6 Quy trình chẩn đoán hư hỏng do mất công suất
Hình 4.7 Quy trình chẩn đoán hư hỏng do động cơ rung giật.
Quá trình kiểm tra hệ thống CRDi trên Hyundai Santa Fe
4.9.1 Kiểm tra đường nhiên liệu
- Cấp nguồn 12V tới giắc Jump và van điều áp
- Đo áp suất nhiên liệu trong lúc đề Kiểm tra dữ liệu
- Nếu áp suất nhiên liệu quá 1000 bar:
Đường nhiên liệu áp thấp và áp cao là bình thường
Nếu không, kiểm tra cả 2 đường nhiên liệu
Hình 4.8 Quy trình kiểm tra đường nhiên liệu
4.9.2 Kiểm tra đường nhiên liệu áp cao
Kiểm tra áp suất bơm cao áp bằng cách sử dụng biên dạng xung cảm biến áp suất:
- Tháo tất cả giắc kim phun
- Cấp nguồn 12V cho van điều áp trên ống phân phối bằng giắc jump
- Kiểm tra áp suất nhiên liệu khi đề và xem giá trị dữ liệu
Hình 4.9 Quy trình kiểm tra đường nhiên liệu áp cao
Bảng thông số bình thường Điều kiện Giá trị
Lúc khởi động Trên 1000 bar
Giữ 1 phút Áp suất giữ
Tháo giắc van giảm áp Trở về 0 bar
- So sánh tốc độ của từng xylanh trong khi không phun để kiểm tra tình trạng nén của động cơ
- Kiểm tra sự không cân bằng cơ khí của động cơ ở chế độ không tải
- Kiểm tra độ lệch bù phun của kim phun
Hình 4.10 Quy trình kiểm tra kim phun
Hình 4.11 Quy trình kiểm tra tĩnh kim phun
Bảng 4.1 Bảng thông số kiểm tra kim phun – kiểm tra tĩnh Áp suất đo được (bar) Lưu lượng hồi kim phun (mm) Kết quả
Dưới 1000 0 - 200 Lỗi bơm cao áp ( không đủ áp suất)
TẤN
Giới thiệu động cơ QC480ZLQ
- Động cơ QC480ZLQ được trang bị Turbo tăng áp và đạt tiêu chuẩn khí thái EURO
2 Với động cơ QC480ZLQ giúp xe tải VINAXUKI 1.2 tấn có những ưu điểm sau:
Xe nhỏ gọn và mạnh mẽ, có khả năng di chuyển nhanh trên các đoạn đường hẹp và giao thông nông thôn với chiều cao chỉ 2 mét Điều này giúp xe dễ dàng vượt qua mọi cổng làng và ngõ xóm tại Việt Nam.
➢ Tiết kiệm nhiên liệu: Chiếc xe hết sức tiết kiệm nhiên liệu (dầu Diesel), khoảng 6L/100km khi chở hàng hoá.
➢ Khả năng chịu tải nặng: Với trọng tải cho phép chỉ 1.2 tấn nhưng trên thực tế chiếc xe có thể chở nặng thêm được 2-3 tấn.
Linh kiện của sản phẩm rất bền và luôn sẵn có để thay thế, giúp người dùng yên tâm hơn Kể từ khi mẫu mã này ra mắt, tình trạng hỏng hóc nặng hay gãy cầu trục gần như không xảy ra, trừ khi do nguyên nhân khách quan.
Hình 5.1 Tổng quan động cơ QC480ZLQ
Thông số kĩ thuật động cơ QC480ZLQ
Mã động cơ QC480ZLQ
Công suất cực đại 38 kW tại 3000 vòng/phút
Momen xoắn cực đại 131 Nm tại 2000 vòng/phút
Thiết kế và cấu tạo mô hình động cơ QC480QLQ
5.2.1 Thiết kế mô hình động cơ
- Thiết kế khung mô hình động cơ: Căn cứ vào khối lượng, kích thước, hình dạng động cơ để thiết kế khung mô hình sao cho phù hợp:
Kích thước khung (m) Dài Rộng Cao
- Lựa chọn vật liệu làm khung:
➢ Bánh xe: 2 bánh cố định, 2 bánh dẫn hướng
➢ Cao su kê động cơ
Hình 5.2 Quá trình làm giá đỡ mô hình
5.2.2 Cấu tạo mô hình động cơ
Nắp được làm từ nhôm, có chức năng che chắn hiệu quả, ngăn bụi bẩn xâm nhập vào hệ thống dàn cò và giữ cho nhớt bôi trơn động cơ không bị rò rỉ ra bên ngoài.
Nắp máy động cơ, nơi chứa cơ cấu phân phối khí và kết hợp với thân máy tạo thành buồng đốt, yêu cầu độ chính xác bề mặt lắp ghép cao Để đảm bảo độ bền, nắp máy được chế tạo từ thép và pha trộn thêm tinh thể đồng.
Hình 5.4 Nắp máy của động cơ QC480ZLQ
Khu vực chứa các piston, trục khuỷu, thanh truyền và nhiều chi tiết khác của động cơ yêu cầu độ chính xác bề mặt lắp ghép cao và thường được chế tạo từ gang.
Hình 5.5 Thân máy của của động cơ QC480ZLQ
Cụm turbo tăng áp là bộ phận quan trọng giúp tăng áp suất và lượng gió nạp vào buồng đốt động cơ nhờ vào lực đẩy từ khí xả trong quá trình vận hành Việc kiểm tra cụm turbo thường xuyên là cần thiết, vì sau thời gian dài sử dụng, bộ phận này có thể bị lòn nhớt, dẫn đến việc nhớt bị đẩy ngược lên ống nạp và trực tiếp hút vào buồng đốt, gây ảnh hưởng xấu đến hiệu suất hoạt động của động cơ.
Hình 5.6 Bộ turbo tăng áp được trang bị trên động cơ QC480ZLQ.
Hình 5.7 Bộ tách hơi nhớt trên động cơ QC480ZLQ
Là bộ phận bơm dầu với áp suất cao vào buồng đốt động cơ ở đầu kỳ nổ giúp động cơ có thể hoạt động được
Là bộ phận dùng để giữ cho dầu bôi trơn luôn được sạch, đảm bảo cho ổ trục ít bị mài mòn do tạp chất cơ học
Hình 5.9 Lọc nhớt động cơ
Là bộ phận giúp bơm nước từ két nước đến động cơ trở lại két nước để làm mát và sau đó tiếp tục lặp lại theo chu kỳ
Hình 5.10 Bơm nước làm mát
Máy khởi động là thiết bị cần thiết để khởi động động cơ, giúp động cơ hoạt động hiệu quả Đối với động cơ QC480ZLQ, máy khởi động sử dụng động cơ điện 12V, có cơ cấu gài răng đặc biệt kết nối bánh răng bendix với bánh đà trong quá trình khởi động.
Hình 5.11 Máy đề trang bị trên động cơ QC480ZLQ
Là bộ phận giúp giải nhiệt cho động cơ khi hoạt động
Hình 5.12 Két nước Thaco Ollin
Là bộ phận dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nhiên liệu, làm sạch nhiên liệu trước khi đưa vào động cơ
Hình 5.14 Máy phát điện kèm bơm chân không.
Quá trình bảo dưỡng sửa chữa động cơ QC480ZLQ
5.3.1 Tình trạng động cơ ban đầu
- Xì nhớt toàn bộ động cơ
- Thiếu nắp dàn cò, nắp bơm cao áp, cổ nước, két nước, lọc nhiên liệu
Hình 5.15 Tình trạng động cơ mới mua về
Để tiến hành vệ sinh dầu nhớt cho động cơ, trước tiên cần tháo sơ bộ các bộ phận bên ngoài như máy khởi động, máy phát và máy đề Sau đó, sử dụng dầu diesel và dung dịch vệ sinh chuyên dụng để làm sạch các bộ phận này.
Hình 5.16 Tiến hành tháo máy phát, máy đề, bánh đà,…
Hình 5.17 Quá trình vệ sinh tổng thể động cơ
Sau khi hoàn thành quá trình vệ sinh, chúng tôi tiến hành lắp lại động cơ để kiểm tra hoạt động Tuy nhiên, động cơ gặp khó khăn khi nổ và phát ra nhiều khói trắng Do đó, chúng tôi quyết định tháo rời động cơ để kiểm tra kỹ lưỡng.
Hình 5.18 Lần đầu nổ máy
➢ Bước 1: Tháo ống dẫn dầu và kim phun
Hình 5.19 Tháo hệ thống phun dầu
➢ Bước 2: Tháo bộ cò mổ, đũa đẩy
Hình 5.20 Tiến hành cơ cấu phân phối khí
➢ Bước 3: Nhấc mặt máy ra ngoài
Hình 5.22 Vệ sinh mặt máy
Hình 5.24 Vệ sinh xung quanh động cơ
➢ Bước 5: Kiểm tra các chi tiết động cơ
• Ron cullas có dấu hiệu ăn mòn
• Lòng xylanh không có vết xước
• Không có dấu hiệu xupap đụng đầu piston
• Lưu lượng dầu từng kim không đều nhau
• Cốc lọc nhớt bị lủng
• Bulong cullas bị ăn mòn ren
Hình 5.25 Kiểm tra độ dãn bulong cullas
Hình 5.27 Vào lại móng ngựa
Hình 5.28 Thay toàn bộ phốt ghít
➢ Bước 6: Sửa chữa bơm cao áp (mang đến cửa hàng cân chỉnh bơm cao áp tại Bình Tân)
➢ Bước 7: Sửa chữa cốc lọc nhớt
Hình 5.29 Quá trình sửa chữa cốc lọc nhớt động cơ
➢ Bước 8: Sửa chữa két nước
Hình 5.30 Chỉnh sửa lại các lá nhôm
➢ Bước 9: Lắp ráp hoàn thiện động cơ
Hình 5.32 Lắp ráp mặt máy
Hình 5.33 Lắp ráp đũa đẩy, dàn cò và tiến hành canh chỉnh khe hở
Sau khi hoàn tất việc điều chỉnh khe hở xupap, chúng tôi tiến hành lắp lại nắp dàn cò lên bề mặt nắp máy và siết chặt tất cả bốn đai ốc để cố định nắp dàn cò.
- Sau khi lắp đặt nắp dàn cò, lắp máy khởi động, quạt tản nhiệt, két nước làm mát, ống xả,… lắp ráp hoàn thiện động cơ
Hình 5.34 Mô hình hoàn thiện
➢ Bước 10: Kiểm tra lại lần cuối và khởi động động cơ
- Châm đủ các dung dịch của động cơ (châm nhớt bôi trơn và châm nước làm mát của động cơ)
- Kiểm tra tổng thể lại lần cuối chúng em bắt đầu kết nối hệ thống điện và bắt đầu khởi động động cơ
- Sau khi khởi động động cơ, chúng em để động cơ hoạt động không tải trong vòng
- Tiến hành thử gió và kết luật hư bơm tay nên tiến hành thay bơm tay mới thì khắc phục được sự cố trên
Hình 5.35 Bơm tay cũ và bơm tay mới