Ngày nay trong công cuộc đổi mới đất nước, công nghiệp hoá hiện đại hoá là nhu cầu tất yếu của một nước phát triển. Cùng với sự phát triển của các lĩnh vực, lĩnh vực giao thông cũng nắm vai trò chủ đạo, đặc biệt trong vấn đề vận chuyển và đi lại. Trong các phương tiện giao thông thì ô tô chiếm một số lượng lớn phục vụ nhu các nhu cầu của con người. Do đó đòi hỏi nghành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hoá về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế.
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL
Sơ lược lịch sử hệ thống nhiên liệu Common Rail
Động cơ diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý Tự –cháy Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosch phát triển Bơm cao áp (Bơm phun Bosch lắp cho động cơ diesel ôtô thương mại và ôtô khách vào năm 1936)
Hình 1.1 Sơ lược về hệ thống Common rail
Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến, với các giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà phát triển động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn các chất ô nhiễm Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề:
- Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu- không khí
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp - Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm lượng Hidrocacbon (HC)
- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả (EGR: Exhaust Gas Recirculation)
Các nhược điểm của HTNL Diesel đã được khắc phục bằng cải tiến các bộ phận như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ Đó là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel
Hệ thống này được phát minh đầu tiên bởi Robert Huber, người Thụy Sỹ vào cuối những năm 60 Công trình này sau đó được tiến sĩ Marco Ganser của viện nghiên cứu kỹ thuật Thụy Sỹ tại Zurich tiếp tục nghiên cứu và phát triển Đến giữa những năm 90, tiến sĩ Shohei Itoh và Masahiko Miyaki, của tập đoàn Denso – một nhà sản xuất phụ tùng ôtô lớn của Nhật Bản đã phát triển tiếp và ứng dụng trên các xe tải nặng hiệu Hino
Hiện nay, hầu hết tất cả các hãng ôtô đã sử dụng phổ biến hệ thống này trên xe của họ, cũng như sử dụng trên các động cơ xe cơ giới, tàu thủy…với nhiều tên gọi khác nhau như: Toyota với tên D-4D, Mercedes với tên CDI, Huyndai-Kia với tên CRDi, Honda với tên i-CTDi, Mazda với tên CiTD,…
Nhiệm vụ, yêu cầu và chức năng của hệ thống nhiên liệu Common Rail
Hệ thống cung cấp nhiên liệu vào trong động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy và với cường độ và phương hướng chuyển động của môi chất trong buồng cháy để hòa khí được hình thành nhanh và đều
Lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ Lưu lượng nhiên liệu vào các xy-lanh phải đúng thời điểm, đồng đều, đúng quy luật mong muốn Phải phun nhiên liệu vào xy-lanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước và sau lỗ phun, để nhiên liệu được xé tơi tốt
Hình 1.2 Hệ thống Common rail trên động cơ ô tô
Dự trữ nhiên liệu đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định, không cần cấp thêm nhiên liệu, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu chuyển động thông thoáng trong hệ thống
Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Common Rail Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ động cơ và lượng nhiên liệu phun ra
Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suất cao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun Lượng nhiên liệu phun ra được quyết định bởi người lái xe, và thời điểm phun cũng như áp lực phun được tính toán bằng hộp động cơ và các biểu đồ đã được lưu trong bộ nhớ của nó Sau đó hộp động cơ sẽ điều khiển các kim phun phun tại mỗi xy-lanh động cơ để phun nhiên liệu
1.2.2 Yêu cầu của hệ thống nhiên liệu Common Rail
Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu với không khí Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm hành trình Tiêu hao nhiên liệu thấp Khí thải ra môi trường sạch hơn Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn Cải thiện được tính năng của đông cơ Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ diesel cũ đang sử dụng Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng và sửa chữa bảo dưỡng
Hình 1.3 Ứng dụng của hệ thống Common rail
So với động cơ xăng, động cơ diesel đốt cháy nhiên liệu khó bay hơi hơn ( nhiệt độ sôi cao hơn) nên việc hòa trộn hỗn hợp không khí không chỉ diễn ra trong giai đoạn phun và bắt đầu cháy, mà còn trong suốt quá trình cháy, kết quả là hỗn hợp kém đồng nhất, động cơ diesel luôn hoạt động ở chế độ nghèo, mức tiêu hao nhiên liệu, muội than, CO, HC sẽ tăng nếu không đốt cháy ở chế độ nghèo hợp lý
Tỷ lệ hòa khí được quyết định dựa vào các thông số: Áp suất phun, thời gian phun, kết cấu lỗ phun, thời điểm phun, vận tốc dòng khí nạp, khối lượng không khí nạp
Tất cả các đại lượng nói trên đều ảnh hưởng tới mức độ tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải, nhiệt độ quá trình cháy quá cao và lượng oxy nhiều sẽ làm tăng lượng NOx, muội than sinh ra hỗn hợp quá nghèo
Chức năng chính: Điều khiển việc phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lưu lượng, đúng áp suất, đảm bảo cho động cơ diesel không chỉ hoạt động êm dịu mà còn tiết kiệm nhiên liệu
Chức năng phụ: Điều khiển vòng kín và vòng hở, không những giảm độ độc hại của khí thải và lượng nhiên liệu tiêu thụ mà còn làm tăng tính an toàn, sự thoải mái và tiện nghi
Khái quát về hệ thống Common Rail
So với hệ thống cũ dẫn động bằng cam, hệ thống Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel, như: Áp suất phun nhiên liệu có thể được chọn 1 cách ngẫu nhiên và rất rộng ở khoảng giá trị cho phép lấy trong vùng đặc tính Áp suất luôn không đổi dù cho động cơ hoạt động ở chế độ tải trọng khác nhau, áp suất luôn ổn định (đối với các loại động cơ khác nhau, tùy hãng khác nhau có chỉ số áp suất khác nhau: 1350, 1400, 1600, 1800, 2000bar)
Sự khởi đầu linh hoạt của sự phun nhiên liệu với quá trình phun ban đầu, quá trình phun chính và quá trình phun cuối (đối với mỗi hãng xe sẽ có các quá trình phun tùy loại là 2, 3, hoặc 4) Có nhiều khả năng cho sự phát triển cho quá trình đốt của động cơ diesel trong tương lai, tạo ra nhiều sự linh hoạt cho việc phun nhiên liệu Các quá trình xử lý khí thải có thể được kết hợp 1 cách tối ưu
Khả năng bay hơi cao: nhiên liệu qua những lỗ rất nhỏ của vòi phun làm cho nó trở thành dạng sương mù rất dễ bắt cháy Phun nhiều lần: làm nhiên liệu được cháy sạch, cháy êm, quá trình phun mồi làm động cơ cháy êm hơn Điều khiển điện tử: Việc sử dụng hộp động cơ cho phép điều chỉnh rất chính xác các thông số phun nhiên liệu như áp suất, thời điểm phun và lượng nhiên liệu phun Tiêu hao nhiên liệu thấp Phát thải ô nhiễm thấp Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn Cải thiện tính năng động cơ Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ diesel đang sử dụng
Với thời điểm chính xác, hệ thống phun nhiên liệu common-rail có thể thực hiện khâu “hậu đốt cháy” trong đó một lượng nhiên liệu không đáng kể được bơm vào giai đoạn giãn nở để tạo ra hiện tượng cháy qui mô nhỏ trước khi bắt đầu quá trình đốt thông thường Mục đích của khâu này là loại bỏ các hạt không cháy, tăng nhiệt độ dòng khí xả và giảm thời gian đun nóng sơ bộ của bộ chuyển hóa xúc tác Nói một cách ngắn gọn, “hậu đốt cháy” cắt giảm lượng chất gây ô nhiễm
Bên cạnh những ưu điểm nêu trên, nhưng hệ thống nhiên liệu Common Rail vẫn còn tồn tại một số nhược điểm:
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
Giá thành cao, độ tin cậy phụ thuộc vào công nghệ thích ứng với môi trường của các nhà sản xuất
1.3.2 Cấu tạo hệ thống CDI (Common Rail Direct Injection)
Hệ thống Common Rail cấu tạo gồm 2 phần:
Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Gồm thùng nhiên liệu, lọc nhiên liệu, bơm tiếp vận, bơm cao áp, ống phân phối, kim phun, các đường ống cao áp
Hệ thống cung cấp nhiên liệu có công dụng hút nhiên liệu từ thùng chứa sau đó nén nhiên liệu lên áp suất cao và chờ tín hiệu điều khiển từ hộp động cơ sẽ phun nhiên liệu vào buồng đốt
Hệ thống điều khiển điện tử: Gồm bộ xử lý trung tâm CDI control module (hộp động cơ), phần điện trong kim phun, các cảm biến đầu vào và bộ phận chấp hành
Hộp động cơ thu thập các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau để nhận biết tình trạng hoạt động của động cơ, sau đó tính toán lượng phun, thời điểm phun nhiên liệu và gửi tín hiệu điều khiển phun đến phần điện trong kim phun mở kim phun Ngoài ra hệ thống điều khiển điện tử còn tính toán và điều khiển áp suất nhiên liệu và tuần hoàn khí xả
Hình 1.4 Hệ thống CDI (Common Rail Direct Injection) Trong đó:
5:Van kiểm tra nhiệt độ
7:Bộ làm mát nhiên liệu
8:Bộ làm mát nhiên liệu thứ 2
9:Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
10:Cảm biến áp suất ống phân phối
11:Van ngắt bơm cao áp
12:Van điều tiết áp suất đường ống
13:Van điện ngắt nhiên liệu 14:Kim phun
A:Đường nhiên liệu áp suất thấp từ bơm tiếp vận B:Đường nhiên liệu về thùng chứa C:Đường nhiên liệu cao áp
D:Đường nhiên liệu thấp áp
1.3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hệ thống CDI là hệ thống phun theo kiểu tích áp Một bơm cao áp riêng biệt được đặt trong thân máy tạo áp suất liên tục Áp suất này được chuyển đến và tích lại trong ống phân phối Cung cấp tới vòi phun theo thứ tự làm việc của từng xy-lanh Hộp động cơ điều khiển lượng nhiên liệu phun thời điểm phun một cách chính xác bằng cách sử dụng các van điện tử
Hình 1.5Nguyên lý hoạt động của hệ thống Khi khởi động động cơ, bơm tiếp vận sẽ hút nhiên liệu từ thùng chứa đi qua lọc và cung cấp nhiên liệu cho bơm cao áp làm việc, nhiên liệu có áp suất cao được tạo ra từ bơm cao áp đưa đến ống phân phối Từ ống phân phối nhiên liệu được phân phối trực tiếp đến các kim phun của động cơ Hộp động cơ nhận tính hiệu từ các cảm biến và phát tính hiệu đến các kim phun Hộp động cơ tính toán, quyết định lượng nhiên liệu cung cấp và thời điểm phun cho động cơ Lượng dầu hồi từ ống phân phối và các kim phun nếu nhiệt độ lớn hơn 30 o C thì dầu sẽ về qua bộ phận làm mát và về thùng chứa, nếu nhỏ hơn 30 o C thì dầu sẽ qua lọc nhiên liệu và đến bơm tiếp vận
ECU sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến đầu vào (cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí cốt cam, nhiệt độ nhiên liệu, vị trí bàn đạp ga, nhiệt độ không khí, nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến lượng khí nạp…) sẽ xử lý các tín hiệu này và sau đó sẽ đưa ra các xung vuông qua ECU khuếch đại dòng điện lên điện áp cao để điều khiển kim phun
HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL TRÊN MERCEDES-
Giới thiệu về Mercedes-Benz Sprinter sử dụng động cơ OM 611
Ở Việt Nam chỉ có 2 mẫu đó là 311 CDI và 313 CDI đều sử dụng loại động cơ OM 611 có 4 xy lanh thẳng hàng
Hình 2.1 Xe Sprinter 311 CDI và xe Sprinter 313 CDI
2.1.1 Thông số kỹ thuật động cơ diesel CDI OM 611
Hình 2.2 Động cơ OM 611 4 xy-lanh Động cơ diesel, làm mát bằng nước, 4 xy-lanh đứng, thẳng hàng Đường kính pit-tông: 88mm Khoảng chạy: 88,3mm
Dung tích xy-lanh: 2.148 cm 3 Công suất: 80kW (109 HP) ở 3.800 vòng/phút Momem xoắn tối đa: 270Nm ở 1.400 – 2.400 vòng/phút
Tỉ số nén: 18,0 : 1 Số lượng xupap: 04 ( 02 hút/ 02 thoát) Kiểu phun nhiên liệu: phun nhiên liệu trực tiếp theo kiểu CDI (Common Rail Direct Injection)
2.1.2 Hệ thống nhiên liệu động cơ OM 611
Năm 1997, một loại động cơ 4 xy-lanh mới của Mercedes-Benz một lần nữa mở ra một chương mới trong câu chuyện động cơ diesel Tính năng đặc biệt của nó là phun nhiên liệu trực tiếp sử dụng nguyên tắc Common Rail phát triển chung của DaimlerBenz và Bosch Các từ viết tắt huyền diệu cho cuộc cách mạng này là CDI, Common Rail Direct Injection, đồng nghĩa với sản lượng cao, mô-men xoắn đặc điểm tuyệt vời ở tốc độ động cơ rất thấp, tiết kiệm nhiên liệu tuyệt vời, khí thải và tiếng ồn tối thiểu thấp.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên Mercedes Sprinter
2.2.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống Common rail
Nhiên liệu được được bơm lên từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp (11) nén đẩy qua ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) hay còn gọi là ắc quy thủy lực – sau đó được đưa tới vòi phun Common Rail (9) và sẵn sàng để phun nhiên liệu vào xy lanh của động cơ
Việc phun nhiên liệu và tạo áp suất là hoàn toàn riêng biệt với nhau trong hệ thống Common Rail Áp suất được suất phun được hình thành độc lập với tốc độ và mức nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được lưu trữ với áp suất cap trong điều áp nhiên liệu (7)
Bàn đạp ga sẽ là nơi quyết định mức nhiên liệu được phun ra, dựa trên biểu đồ dữ liệu đã lưu, ECU sẽ tính toán thời điểm phun và áp suất phun Sau đó, nhờ các cảm biến (10) – EDU và ECU sẽ điều khiển các kim phun của mỗi vòi phun tại từng xy- lanh động cơ để phun nhiên liệu với áp suất phun lên tới 1500 bar
Tiếp đến, lượng nhiên liệu thừa trong vòi phun đi qua ắc quy thủy lực (7) rồi trở về bơm cao áp (2), van điều khiển áp suất tại bơm lúc này sẽ mở để nhiên liệu thừa trở lại bình nhiên liệu (1) Phía trên ắc quy thủy lực được gắn cảm biến áp suất và bố trí van an toàn ở phía cuối (8), nếu nhận thấy áp suất lưu trữ trong ắc quy thủy lực (7) quá lớn, van an toàn sẽ tự động mở để nhiện liệu chảy về thúng chứa
Hình 2.3 Sơ đồ cấu tạo hệ thống Common Rail (1)Thùng nhiên liệu; (2) Bơm cao áp Common rail; (3) Lọc nhiên liệu; (4) Đường cấp nhiên liệu cao áp; ( 5) Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; (6) Cảm biến áp suất;
(7) Common Rail tích trữ điều áp nhiên liệu (hay còn gọi ắcquy thuỷ lực) ; (8) Van an toàn (giới hạn áp suất); (9) Vòi phun; (10) Các cảm biến nối đến ECU và Bộ điều khiển thiết bị (EDU); (11) Đường về nhiên liệu (thấp áp) ; EDU: (Electronic Driver
Unit) và ECU : (Electronic Control Unit)
2.2.2 Cấu tạo hoạt động chi tiết
Sự làm việc lâu dài, hiệu quả của bơm cung cấp nhiên liệu cũng như vòi phun và bơm cao áp phụ thuộc vào chất lượng lọc của lọc nhiên liệu Dầu Diesel không sạch có lẫn nhiều tạp chất cứng và nước, mặc dù các tạp chất này rất bé nhưng vẫn có thể phá hỏng bơm và vòi phun Nước lẫn trong nhiên liệu sẽ làm cho nhiên liệu không cháy tốt khi vào buồng đốt Do đó, nhiên liệu phải được lọc trước khi đưa vào bơm cao áp
Nhiên liệu từ bơm cung cấp được đưa tới bầu lọc, ở đầu vào bộ lọc có 1 ổn định nhiệt độ nhiên liệu Nếu nhiệt độ nhiên liệu đủ lớn thì tấm kim loại trên cảm biến nhiệt độ duỗi ra ngăn không cho nhiên liệu đi qua bộ sấy nóng nhiên liệu mà đi thẳng lên bộ lọc và tới bơm cao áp Nếu nhiệt độ nhiên liệu nhỏ hơn giới hạn cho phép thì tấm kim loại cong lên và nhiên liệu sẽ qua bộ sấy nóng nhiên liệu trước khi qua phần tử lọc để được sấy nóng trước
Ngoài ra trong bộ lọc còn có van hồi dầu, van hồi dầu sẽ mở ra để nhiên liệu trở về thùng chứ khi bơm tiếp vận cấp 1 lượng dầu quá lớn van hồi dầu sẽ mở khi áp suất nhiên liệu trong bầu lọc vượt quá 2,5 bar
Hình 2.4 Lọc nhiên liệu Trong đó:
1: Lọc nhiên liệu với tách nước
2: Nút xả nước lắng đọng
3: Cảm biến mức nước có trong lọc
5: Van kiểm tra nhiệt độ nhiên liệu
6: Đường nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc
7: Đường nhiên liệu đến bơm tiếp vận
9: Van kiểm tra nhiệt độ nhiên liệu
10: Đường nhiên liệu hồi về từ bơm cao áp, ống phân phối và kim phun
11: Đường nhiên liệu về thùng chứa
12: Đường nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc
13: Đường nhiên liệu đến bơm tiếp vận
Khi T < 30 o C thì van lưỡng kim nhiệt (4) đóng đường (b) về thùng chứa liên liệu Dầu phải đi qua (c), mở van (3) để đi qua lọc nhiên liệu, sau khi lọc sẽ tiếp tục chu kì qua bơm tiếp vận
Khi T > 30 o C thì van lưỡng kim nhiệt (4) đóng đường (c) đi qua lọc nhiên liệu Dầu phải đi qua (b) rồi đến bộ làm mát nhiên liệu sau đó về thùng chứa
Hình 2.5 Van kiểm tra nhiệt độ nhiên liệu
Bơm tiếp vận hút nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu, đi qua lọc nhiên liệu và nén lại với áp suất từ 0.4bar đến 3.5bar, sau đó qua van điện cung cấp nhiên liệu áp suất thấp cho bơm cao áp làm việc
Khi mới nổ máy bơm tiếp vận cho ra nhiên liệu với áp suất 0.4bar đến 1.5bar Chạy không tải ở khoảng 2.0bar đến 2.5bar là đạt Van an toàn sẽ duy trì áp suất giới hạn của bơm tiếp vận ở 3.5 ± 0.5bar
Trong đó: a: Đường nhiên liệu từ lọc b: Đường nhiên liệu áp suất thấp qua van điện
A: Nhiên liệu áp suất thấp của bơm tiếp vận đến van điện
F: Nhiên liệu hút vào bơm tiếp vận
3: Van an toàn (mở khi áp suất lớn hơn 3.5 bar)
4: Lò xo van an toàn
• Cấu tạo bơm cao áp
Bơm cao áp có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu có áp suất cao cho quá trình phun Nhiên liệu sau khi ra khỏi bơm cao áp được vận chuyển vào bộ phận tích lũy cao áp Bơm cao áp dung trên xe Sprinter của Mercedes-Benz là bơm cao áp có 3 piston hướng tâm (120 o ) có áp lực bơm từ 200bar đến 1350bar
Hình 2.7 Bơm cao áp Cấu tạo: Cấu tạo gồm có 3 tổ bơm hướng xuyên tâm 3 tổ bơm có 3 piston chuyển động tịnh tuyết nhờ cam lệch tâm Cam lệch tâm dẫn động nhờ sên cam và cốt cam
Hình 2.8 Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp.
Khi trục bơm cao áp quay, các piston chuyển động ra vào để hút và nén nhiên liệu tới ống Rail Ở vị trí 1, piston số 1 đang kết thúc quá trình nén nhiên liệu, Piston 2 đang bơm và piston 3 đang nạp nhiên liệu Ở vị trí 2, piston số 1 đang nạp nhiên liệu, piston số 2 đang kết thúc quá trình nén nhiên liệu, piston số 3 đang nạp nhiên liệu Ở vị trí 3, piston số 1 đang nén nhiên liệu, piston số 2 đang nạp nhiên liệu và piston số 3 kết thúc quá trình nén nhiên liệu
Hình 2.9 Phần áp suất thấp Trong đó:
7: Lò xo của van tiết lưu
8: Piston trụ trượt của van tiết lưu
9: Bộ phận giới hạn trong van tiết lưu
10: Đường nhiên liệu hồi a: Van tiết lưu đóng b: Van tiết lưu mở
HỆ THỐNG ĐIỀU KIỂU ĐIỆN TỬ TRÊN MERCEDES-BENZ SPRINTER
Tổng quát hệ thống
Hình 3.1 Các tính hiệu vào Trong đó
2: Hộp điều khiển túi khí
3: Hộp điều khiển cân bằng
5: Hộp vận hành và điều khiển nguồn
6: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ
7: Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
8: Cảm biến vị trí trục khuỷu
9: Cảm biến vị trí bàn đạp ga
10: Bộ đo khối lượng gió
11: Cảm biến vị trí cốt cam
12: Cảm biến dầu động cơ
13: Cảm biến tăng áp suất gió nạp
14: Cảm biến áp suất ống phân phối
15: Cảm biến áp suất thấp trong kết hợp với bộ tách nước
16: Hộp điều khiển xông máy
17: Cảm biến nhiệt độ không khí nạp
19: Bộ phận ngắt ly hợp
Hình 3.2 Các tính hiệu ra
2: Hộp điều khiển cân bằng
4: Hộp vận hành và điều khiển nguồn
5: Hộp điều khiển xong máy
11: Van ngắt cung cấp nhiên liệu
12: Bộ chuyển đổi kiểm soát áp suất cửa nạp (xe Z42)
13: Bộ chuyển đổi kiểm soát áp suất bộ tăng công suất
14: Van luân phiên tắt cửa nạp
15: Van kiểm soát áp suất ống phân phối
16: Van ngắt phần tử bơm cao áp.
Cấu tạo và hoạt động chi tiết của các bộ phận
3.2.1 Cảm biết vị trí trục cam
Cảm biến vị trí cốt cam đặt ở nắp xy-lanh phía sau kim phun 4
Hình 3.3 Vị trí cảm biết vị trí trục cam
Cảm biến vị trí cốt cam gồm có nam châm và mạch tích hợp, là loại cảm biếng HALL
Hình 3.4 Cấu tạo cảm biến vi trí trục cam Trong đó:
A: Cảm biến vị trí cốt cam
B: Kết nối của cảm biến vị trí cốt cam
4: Bảng mạch được uốn cong 5: Mạch tích hợp
Cảm biến vị trí cốt cam có nhiệm vụ thông báo tín hiệu vị trí cốt cam và thời điểm phun dầu của xy-lanh số 1 cho hộp điều khiển động cơ
Hình 3.5 Tính hiệu cảm biến vị trí cốt cam Dây tín hiệu của cảm biến vị trí trục cam có một tín hiệu điện áp 1114V Phân khúc trên gối trục cam xy-lanh 1 được đặt đối diện với cảm biến vị trí trục cam Do đó, phát hiện thời điểm phun dầu của xy-lanh số 1
Thời gian phun được đồng bộ bằng việc cung cấp tín hiệu bằng các cảm biến vị trí trục cam và các cảm biến vị trí trục khuỷu về cho hộp động cơ
Nếu không có tín hiệu được cung cấp bởi các cảm biến vị trí trục cam khi khởi động động cơ, hộp động cơ là không thể đồng bộ hóa thời gian phun Do đó, động cơ sẽ không khởi động
3.2.2 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 3.6 Vị trí cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí trục khuỷu được bố trí ở bánh đà, là loại cảm biến điện từ
Hình 3.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu
Vị trí trục khuỷu và tốc độ động cơ được phát hiện bởi cảm biến vị trí trục khuỷu khoảng cách giữa các cảm biến vị trí trục khuỷu và răng của đĩa định hướng được cố định bởi vị trí lắp đặt
Hình 3.8 Tín hiệu đầu ra của cảm biến vị trí trục khuỷu Trong đó: a: Cạnh trước của răng b: Cạnh sau của răng c: Răng thiếu
U: Điện áp đầu ra của cảm biến vị trí trục khuỷu
Hình 3.9 Tín hiệu tốc độ động cơ Khi trục khuỷu quay, một điện áp xoay chiều được tạo ra trong các cảm biến vị trí trục khuỷu do răng của đĩa dẫn hướng Các cạnh phía trước của một chiếc răng tạo ra một xung điện áp dương và phía sau cạnh một xung điện áp âm Khoảng cách từ đỉnh điện áp dương đến đỉnh điện áp âm tương ứng với chiều dài của một chiếc răng
Khoảng cách 2 răng thiếu sẽ không có điện áp được tạo ra trong cảm biến vị trí trục khuỷu Điều này được phân tích để phát hiện vị trí của điểm chết trên xy-lanh 1 và xy-lanh 4 (khoảng cách giữa vị trí thiếu răng và điểm chết trên xy-lanh 1 hoặc xy-lanh
4 là 108 o trên động cơ OM 611)
Cảm biến vị trí trục khuỷu dùng để điều khiển thời điểm phun, lưu lượng phun, hạn chế số vòng quay tối đa
3.2.3 Bộ đo khối lượng gió
Hình 3.10 Bộ đô khối lượng không khí Cảm biến khối lượng không khí nạp bố trí phía sau lọc gió Nhiệm vụ của bộ đo khối lượng gió là đo lượng gió cung cấp vào xy-lanh Lượng gió đo được sẽ gửi tính hiệu về ECU ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển xuống van hồi lưu khí thải điều tiết lượng gió nạp vào xy-lanh Cảm biến này rất quan trọng trong việc điều khiển hệ thống tuần hoàn khí thải Bên trong có bố trí cảm biến nhiệt độ không khí nạp ECU dựa vào tín hiệu cảm biến tính toán thời điểm phun và lưu lượng phun nhiên liệu
3.2.4 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
Hình 3.11 Vị trí cảm biến nhiệt độ nhiên liệuCảm biến nhiệt độ nhiên liệu là loại biến trở nhiệt âm và là loại tuyến tính Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu nằm phía dưới ống phân phối, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu có
Trang 33 nhiệm vụ thông báo tín hiệu hiện hữu của nhiên liệu trong đường dầu về qua van kiểm soát áp suất ống phân phối cho ECU
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ghi nhận nhiệt độ của nhiên liệu tại các chế độ hoạt động của động cơ Thông tin về nhiệt độ nhiên liệu sẽ được gửi về ECU bằng tín hiệu điện ECU dựa vào thông tin về tín hiệu đó để tính toán điều khiển lượng phun cho phù hợp từng chế độ hoạt động của động cơ - Khi nhiệt độ cao hơn 90˚C, ECU sẽ điều khiển giảm áp suất phun - Khi nhiệt độ lớn hơn 125˚C, ECU cắt nhiên liệu đến bơm cao áp
3.2.5 Cảm biến áp suất ống phân phối
Hình 3.12 Vị trí cảm biến áp suất ống phân phối Trong đó:
2: Cảm biến nhệt độ nước làm mát
3: Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
4: Cảm biến áp suất ống phân phối
Cảm biến áp suất nhiên liệu được lắp trên ống phân phối, nó dùng để xác định áp suất nhiên liệu thực tế tức thời tại ống phân phối và gửi tín hiệu về ECU làm thông tin phản hồi về áp suất nhiên liệu để ECU hiệu chỉnh áp suất nhiên liệu cho phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ
Hình 3.13 Cảm biến áp suất ống phân phối Cảm biến này sử dụng loại biến trở silicon Áp suất nhiên liệu tác dụng lên phần tử silicon là nó biến dạng và thay đổi giá trị điện trở
3.2.7 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ
Hình 3.14 Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ nằm ở phía dưới lọc nhiên liệu và gắn vào bộ điều nhiệt két nước
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ phát hiện nhiệt độ nước làm mát và cung cấp thông tin cho hộp động cơ
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ (B16) là loại biến trở nhiệt âm NTC và là loại tuyết tính Khi nhiệt độ động cơ thấp điện trở của cảm biến tăng, ngược lại khi nhiệt độ động cơ tăng lên điện trở cảm biến giảm ECU sẽ nhận biết giá trị nhiệt độ nước làm mát tương ứng tùy thuộc vào giá trị điện áp được gửi về từ cảm biến
Các điện trở NTC tích hợp trong cảm biến nhiệt độ nước làm mát (B16) làm thay đổi điện trở của nó phù hợp với nhiệt độ nước làm mát (điện trở giảm khi nhiệt độ tăng)
Chức năng của cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Tín hiệu từ cảm biến được ECU sử dụng để tính toán các giá trị:
- Tăng góc phun dầu sớm khi lạnh
- Tăng lượng nhiên liệu phun khi lạnh
- Điều khiển hệ thống EGR
- Điều khiển quạt làm mát
- Điều khiển thời gian xông máy
3.2.8 Cảm biến nhiệt độ gió nạp
KHAI THÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN MERCEDES SPRINTER
Những hư hỏng thường gặp của hệ thống nhiên liệu Common rail
Thứ tự Triệu chứng hư hỏng Khu vực nghi ngờ xảy ra sự cố
1 Không quay khi khởi động (khó khởi động)
Rơ le máy khởi động Cảm biến nhiệt độ nước
2 Khó khởi động ở động cơ lạnh
Cảm biến áp suất nhiên liệu Van tiết lưu Diesel
3 Khó khởi động ở động cơ nóng
Bộ lọc nhiên liệu Áp suất nén ECU của động cơ
Cảm biến áp suất nhiên liệu
4 Động cơ chết máy ngay sau khi khởi động
Mạch nguồn điện của ECU
Cảm biến áp suất nhiên liệu
5 Các sự cố khác dẫn đến động cơ chết máy
Mạch nguồn điện của ECU
Cảm biến áp suất nhiên liệu
6 Chạy không tải đầu tiên không chính xác (chạy không tải yếu)
Cảm biến áp suất nhiên liệu
7 Tốc độ không tải của động cơ cao
Mạch tín hiệu A/C Vòi phun
Cảm biến áp suất nhiên liệu
8 Tốc độ không tải của động cơ thấp
Mạch điều khiển EGR Áp suất nén Khe hở xupáp Đường ống nhiên liệu
Bơm cung cấp cảm biến áp suất nhiên liệu
9 Chạy không tải không êm
Vòi phun Đường ống nhiên liệu
Mạch điều khiển EGR Áp suất nén
Cảm biến áp suất nhiên liệu
10 Rung ở động cơ lạnh Vòi phun
Mạch nguồn điện của ECU Áp suất nén Đường ống nhiên liệu
Cảm biến áp suất nhiên liệu
11 Ngẹt ga tăng tốc yếu Vòi phun
Bộ lọc nhiên liệu Mạch điều khiển EGR Áp suất nén
Cảm biến áp suất nhiên liệu
12 Có tiếng gõ Vòi phun
Cảm biến áp suất nhiên liệu
13 Có khói đen Vòi phun
Cảm biến áp suất nhiên liệu
14 Có khói trắng Mạch điều khiển EGR
Cảm biến áp suất nhiên liệu
15 Dao động/Rung động Vòi phun
Cảm biến áp suất nhiên liệu
Các chú ý khi tháo lắp và kiểm tra của hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel
- Làm sạch và rửa kỹ khu vực làm việc để loại bỏ bụi bẩn bên trong của hệ thống nhiên liệu khỏi bị nhiễm bẩn trong quá trình tháo
- Việc điều chỉnh mã vòi phun không thể thực hiện được khi động cơ đang làm việc
- Nghiêm cấm không được ăn hoặc hút thuốc trong khi đang làm việc với hệ thống phun nhiên liệu common rail Việc dầu tiên cần làm trước khi tiến hành bất kỳ một công việc gì trên hệ thống phun nhiên liệu common rail là ngắt bình ắc quy
- Tuyệt đối không được làm việc với hệ thống common rail khi động cơ đang hoạt động Cần đọc các giá trị về áp suất và nhiệt độ của nhiên liệu khi động cơ đang làm việc Cần đọc các giá trị về áp suất và nhiệt độ của ống phân phối nhiên liệu bằng sự hỗ trợ của thiết bị chẩn đoán trước khi làm việc với mạch nhiên liệu Chỉ có thể bắt đầu thực hiện công việc việc mở mạch nhiên liệu khi nhiệt độ của dầu diesel thấp hơn
50 0 C và áp suất trên ống phân phối là 0 bar
Hình 4.1 Làm sạch lỗ lắp vòi phun
- Nếu không thể thực hiện việc kết nối với ECU động cơ, chờ khoảng 5 phút sau khi động cơ đã dừng hẳn máy trước khi thực hiện bất kỳ công việc gì với mạch nhiên liệu
- Ngăn cấm hành vi sử dụng các nguồn điện từ bên ngoài để cấp điện áp điều khiển bất cứ bộ chấp hành nào của hệ thống
- Không được tháo rời van định lượng nhiên liệu IMV và cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ra khỏi bơm cao áp Nếu một trong các bộ phận trên bị hư hỏng thì cần phải thay thế cả bơm cao áp
- Để làm sạch muội cacbon bám trên đầu của kim phun, cần sử dụng thiết bị làm sạch chuyên dùng bằng sóng siêu âm vì các lỗ dẫn dầu được chế tạo một cách rất chính xác
- Không được sử dụng vỏ của ECU như là điểm tiếp mát khi sửa chữa
- Rỡ phụ tùng ra khỏi hộp đóng gói trước khi sử dụng Không nên tháo các nắp bảo vệ và chụp làm kín vòi phun, đầu ống dẫn ra trước, chỉ tháo bỏ nắp bảo vệ khi bắt đầu thực hiện công việc
- Nắp bảo vệ và chụp làm kín phải được bỏ đi sau khi đã được sử dụng
- Hệ thống ống phân phối bao gồm các chi tiết chính xác và sử dụng nhiên liệu bị nén tới áp suất rất cao Do đó cần phải đặc biệt thận trọng để đảm bảo không có vật lạ thâm nhập vào hệ thống
- Đặt các chi tiết vào trong các túi ni lông để ngăn các dị vật xâm nhập và bảo vệ bề mặt bịt kín khỏi bị hư hỏng trong quá trình bảo quản
- Lau thật kỹ các chi tiết trước khi lắp ráp, đảm bảo các bề mặt bịt kín của chúng khỏi các dị vật như bụi bẩn hoặc mạt kim loại
Hình 4.2 Dùng các chụp bụi ngay các đầu lắp ghép của vòi phun và ống phân phối
- Không tháo rời cảm biến áp suất cao áp ra khỏi ống phân phối Nếu cảm biến này bị lỗi, trên thực tế cần phải thay cả toàn bộ ống phân phối Ống phân phối, bộ hạn chế áp suất và cảm biến áp suất nhiên liệu không được sử dụng lại Cả bộ hạn chế áp suất và cảm biến áp suất nhiên liệu đều được lắp thông qua sự biến dạng dẻo Do đó một khi chúng đã bị tháo ra thì chúng phải được thay thế cùng với ống phân phối
- Chú ý không được tháo các ống cao áp khi động cơ đang hoạt động
- Chỉ kiểm tra áp suất cao áp bằng điện áp ra của cảm biến áp suất đường cao áp
- Chỉ có thể kiểm tra kim phun bằng cách ngắt giắc điện kim phun khi máy đang nổ
- Không được tháo rời vòi phun và kim phun, nếu không sẽ làm hỏng nó
- Khi lắp đặt các ống phun cần tuân thủ các biện pháp phòng ngừa sau
+ Không sử dụng lại các ống tuy ô cao áp, khi tháo tuy ô cao áp ra cần phải thay bằng một cái mới
+ Lắp lại các chi tiết đã tháo vào vị trí ban đầu, rửa sạch các ống phun và đảm bảo bề mặt làm kín của chúng khỏi các dị vật hoặc bị cào xước trước khi lắp các ống
+ Do các ống phun không chịu được các thay đổi quá lớn về sự bố trí do đó phải tránh các thay đổi trong việc bố trí các chi tiết lắp lại (các ống không được sử dụng lại cho một động cơ khác và thứ tự xylanh của các vòi phun không được thay đổi)
+ Khi thay các ống với các chi tiết mới nếu một chi tiết gây ảnh hưởng tới sự bố trí bắt buộc phải thay ( ví dụ phải thay ống phun khi đã thay vòi phun hoặc ống phân phối, phải thay ống nạp nhiên liệu khi đã thay bơm cao áp hoặc thay ống phân phối)
- Việc lắp các vòi phun phải được thực hiện một cách cẩn thận Dùng dầu diesel rửa sạch các bề mặt làm kín của vòi phun và các ống phun trước khi lắp chúng Cần đặc biệt chú ý đến hướng lắp của các vòi phun và việc bố trí thẳng hàng của chúng với nắp quy máy
- Khi thay một vòi phun mới cần phải sử dụng thiết bị kiểm tra chẩn đoán chuyên dụng để xoá bỏ các mã cũ của vòi phun từ ECU của động cơ và nhập các mã mới của vòi phun lại Nếu ta không nhập mã mới của vòi phun vào cho ECU, thì ECU chỉ cho phép động cơ chạy trong khoảng 1250 vòng/phút do đó động cơ không thể tăng tốc được và đèn “Check Engine” sẽ bật sáng.
Kiểm tra các bộ phận của hệ thống cung cấp nhiên liệu Common rail
- Chuẩn bị các dụng cụ sau
+ Đồng hồ kiểm tra áp suất chân không
+ Các đầu nối và các đường ống nối mềm
1 Tháo đường ống nhiên liệu từ bầu lọc và nối với đồng hồ đo áp suất thấp vào hệ thống của động cơ như hình vẽ
2 Khởi động động động cơ và cho động cơ hoạt động ở chế độ không tải khoảng
5 giây, sau đó tắt động cơ
3 Đọc áp suất nhiên liệu trên đồng hồ đo
4 So sánh kết quả đọc được với bảng thông số sau
Hình 4.3 Sơ đồ kiểm tra bơm tiếp vận
Trường hợp Áp suất nhiên liệu (cmHg) Hiện tượng hư hỏng
1 8 – 19 Hệ thống hoạt động bình thường
2 20 – 60 Lọc nhiên liệu hoặc đường dẫn nhiên liệu bị tắc
3 0 – 2 Bơm bị hỏng hoặc không khí lọt vào hệ thống
4.3.2 Kiểm tra vòi phun khi động cơ hoạt động a) Phương pháp đo lượng dầu hồi
+ Đồng hồ đo áp suất cao
+ Bình chứa nhiên liệu có các vạch đo
+ Các đầu nối và các ống nối trong suốt
Hình 4.4 Chuẩn bị đo lượng dầu hồi
- Các bước tiến hành đo
1 Lắp một ống trong suốt từ đường dầu hồi trên vòi phun tới bình kiểm tra
2 Tháo tại điểm A trên đường dầu hồi nhiên liệu từ vòi phun
3 Nối thiết bị đo áp suất cao vào cảm biến áp suất trên ống Rail và quan sát trên đồng hồ
4 Tháo đường nối van điều khiển áp suất và lắp cáp điều khiển vào van điều khiển áp suất tới đầu nối nhiên liệu hồi từ Rail
5 Quay động cơ khoảng 5 giây
- Không được vượt quá 5 giây trong một lần (số lần quay không được vượt quá
- Tốc độ quay không vượt quá 200 vòng/phút
6 Đọc áp suất từ đồng hồ đo áp suất cao và đo lượng nhiên liệu trong mỗi ống
Hình 4.5 Đo lượng dầu hồi
7 So sánh với bảng áp suất sau
Trường hợp Áp suất đo bar
Lượng dầu hồi từ vòi phun
2 < 1000 200 – 400 mm Vòi phun hoạt động sai (lượng dầu hồi vượt quá giá trị cho phép)
Lượng nhiên liệu vượt quá 200 mm thay vòi phun mới
3 0 – 200 0 – 200 mm Hỏng bơm áp cao (áp suất nhiên liệu thấp)
Kiểm tra hoặc thay thế bơm áp cao b) So sánh lượng dầu hồi ở các bình
Hình 4.6 Sơ đồ kiểm tra vòi phun
1 Tháo các đường dầu hồi từ vòi phun ra
2 Lắp các đầu ống kiểm tra vào đường dầu hồi của vòi phun và nối đầu còn lại của ống kiểm tra vào bình chứa như hình vẽ
3 Khởi động động cơ, cho chạy một phút không tải, tăng tốc độ động cơ nên
3000 rpm và giữ khoảng 30 giây sau đó tắt động cơ
4 Sau khi hoàn tất quá trình kiểm tra đo lượng nhiên liệu trong mỗi bình
5 Để kiểm tra chính xác thực hiện kiểm tra ít nhất 2 lần lấy giá trị trung bình rồi so sánh với bảng số liệu sau
6 Sự sai khác giữa các bình nhiên liệu phải nằm trong giá trị cho phép nếu lượng nhiên liệu đo được ở bình nào không bình thường tat hay vòi phun mới
Hình 4.7 Bình chứa nhiên liệu
7 Ví dụ bảng so sánh lượng nhiên liệu hồi ở các vòi phun
Vòi phun Lượng nhiên liệu hồi (cc) Hiện tượng hư hỏng
4.3.3 Kiểm tra bơm cao áp
+ Van điều chỉnh áp suất
+ Các đầu nối và ống nối và bình đựng nhiên liệu
+ Đồng hồ đo áp suất
+ Các chụp bảo vệ các đầu nối khi tháo ra
- Các bước tiến hành đo
Hình 4.8 Sơ đồ kiểm tra bơm cao áp
1 Tháo tất cả các đường ống nối vòi phun với Rail
2 Lắp van định lượng nhiên liệu và các đường ống nối nối các đầu nối trên Rail
3 Lắp đồng hồ đo áp suất cao vào Rail và quan sát
4 Tháo van điều khiển áp suất, lắp cáp của đồng hồ đo vào Rail
5 Quay động cơ khoảng 5 giây
- Áp suất tiêu chuẩn của bơm từ 1000 – 1500 bar nếu áp suất đo được nhỏ hơn áp suất tiêu chuẩn thì thay bơm mới
- Chú ý: Nếu áp suất trên đồng hồ thấp cần kiểm tra cảm biến áp suất và giới hạn áp suất trên Rail trước khi thay thế bơm
Hình 4.9 Đo lượng dầu hồi
4.3.4 Kiểm ra van điều chỉnh áp suất
Hình 4.10 Sơ đồ kiểm tra van điều chỉnh áp suất
1 Tháo đường nhiên liệu hồi từ van điều chỉnh áp suất cao
2 Tháo ống nhiên liệu hồi từ van điều khiển áp suất thấp
3 Tháo đường điều khiển áp suất và nối cáp điều khiển của thiết bị đo vào van điều chỉnh áp suất
4 Lượng dầu hồi qua van giới hạn 10cc/5giây nếu lượng nhiên liệu hồi lớn hơn mức cho phép ta thay ống Rail mới
Hình 4.11 Đo lượng dầu hồi qua van điều khiển áp suất
Khắc phục các hư hỏng của hệ thống nhiên liệu
Khói đen là do chứa cacbon trong nhiên liệu không cháy, kết quả của sự cháy không hoàn toàn do hệ số quá nhỏ (tức hỗn hợp quá đậm), từ bản chất của hiện tượng này có thể do các nguyên nhân sau:
(1) Phun nhiên liệu quá nhiều Đây là kết quả của việc cháy không hoàn toàn, tức là có quá nhiều nhiên liệu được phun vào xylanh, không có đủ khí để cháy hết, nên nhiên liệu còn lại thải ra cùng khí xả làm khí có màu đen
Khắc phục: Cảm biến trục phân phối bị sai, lò xo điều khiển trục phân phối bị yếu
(2) Thời gian phun quá sớm
Nếu thời điểm phun quá sớm, nhiên liệu sẽ được phun trước khi áp suất và nhiệt độ của khí trong buồng cháy tăng đủ cao để bốc cháy Nhiên liệu được phun vào trong giai đoạn này làm hỗn hợp khí nhiên liệu quá đậm ở một vài vùng của buồng cháy Kết quả là, hỗn hợp khí- nhiên liệu ở vùng đậm này cháy không hoàn toàn và khí xả có mụi than Khi hiện tượng này nảy ra, nó thường kèm với tiếng gõ động cơ
Khắc phục: Kiểm tra các van điện từ điều khiển thời điểm phun, cảm biến vị trí vành cam
(3) Áp suất phun thấp (do vòi phun)
Khi làm việc nếu áp suất phun nhiên liệu thấp thì không thể hình thành tia phun tốt và chất lượng hóa sương của nhiên liệu cũng xấu không tơi làm cho hỗn hợp hòa trộn không đồng đều dẫn đến cháy không triệt để, khí thải có màu đen, khi đó công suất của động cơ giảm và động cơ làm việc rất xấu ở số vòng quay thấp
+ Khắc phục thực hiện theo các bước sau:
- Kiểm tra điều chỉnh kim phun nhiên liệu
- Kiểm tra tình trạng phun nhiên liệu
Hình 4.12 Bộ dụng cụ kiểm tra áp suất nhiên liệu
(4) Có không khí trong hệ thống nhiên liệu của động cơ
Nếu có không khí bị hút vào hệ thống nhiên liệu thì động cơ bắt đầu chạy không ổn định Khi đó khí thải có màu đen đục và động cơ khó khởi động Dấu hiệu của việc lọt không khí vào hệ thống nhiên liệu là dòng nguyên liệu từ đường ống đi vào không liên tục Muốn xác định xem có không khí bị hút vào hệ thống nhiên liệu hay không cần nới nút xả không khí trên bình lọc nhiên liệu,nếu có không khí trong hệ thống nhiên liệu lúc kiểm tra sẽ có nhiên liệu hòa lẫn với bọt khí chảy ra ngoài Nếu phát hiện nhiên liệu chảy ở đường ống ở phía trước bơm nhiên liệu lúc tắt máy, thì nó là chỗ hút không khí vào hệ thống nhiên liệu Sau khi kiểm tra, cần vặn chặt các khớp nối ống dẫn nhiên liệu vào các chỗ bắt dụng cụ kiểm tra trên hệ thống đường ống Sau khi kiểm tra và vặn chặt, còn không khí vào thì phải thử độ kín của hệ thống nhiên liệu
Hình 4.13 Hiện tương bị khói đen
Lúc thử độ kín của hệ thống nhiên liệu, phải làm theo trình tự sau:
- Phải tháo ống nhiên liệu ra khỏi thùng chứa và nút kín đường ống đó lại
- Tháo đường nhiên liệu sau bầu lọc và tra vào đó dụng cụ thử qua ống mềm
- Kiểm tra, nếu nơi nào có nhiên liệu chảy rò chính đó là nơi bị hỏng trên đường ống nhiên liệu
- Cần sửa chữa chỗ hở đã phát hiện bằng cách hàn vảy, rà lại chỗ tiếp xúc của khớp nối hoặc thay chi tiết mới khác
Khói trắng thường xảy ra khi động cơ khởi động Do nhiệt độ bên ngoài thấp, nhiên liệu phun ra trong điều kiện này sẽ cháy ở nhiệt độ tương đối thấp, nhiệt độ buồng cháy không tăng cao đủ để cháy hoàn toàn Vì vậy, nhiên liệu không cháy (hiđrocacbon) được xã ra ngoài dưới dạng hơi, gây ra khói trắng hay xanh da trời Hiện tượng này có thể do nguyên nhân sau:
(1) Thời điểm phun quá trễ
Nếu thời điểm phun quá trễ, nhiên liệu sẽ được phun sau khi piston qua điểm chết trên: Kết quả là áp suất trong buồng cháy sẽ giảm và một phần nhiên liệu không cháy sẽ được xã ra ngoài, sinh ra khói trắng Hiện tượng này đồng thời xảy ra với công suất động cơ giảm
Hình 4.14 Hiện tượng xe bị khói trắng
(2) Hệ thống sấy nhiên liệu liệu hỏng
Nếu như hệ thống sấy nhiên liệu hỏng, nhiệt độ trong buồng cháy sẽ không thể tăng đủ cao để cháy nhiên liệu Vì vậy, một phần nhiên liệu phun vào sẽ không cháy mà thải ra ngoài, sinh ra khói trắng Hiện tượng này xẩy ra kèm với động cơ khó khởi động
4.3.3 Bơm cao áp bị hỏng
(1) piston - xylanh bơm bị mòn Động cơ sử dụng lâu ngày thì các tính năng của bơm cao áp dần dần bị sai lệch Điều đó làm giảm công suất, giảm chỉ tiêu kinh tế của động cơ, ngoài ra còn làm cho máy khó khởi động vì lượng nguyên liệu do bơm cung cấp cho động cơ trong một chu trình bị giảm và thời điểm cung cấp nhiên liệu cũng thay đổi
Hình 4.15 Piston bơm cao áp bị mòn
(2) Van điều áp suất của bơm cao áp bị hỏng
Van điều tiết áp suất của bơm cao áp dùng để điều tiết áp suất nhiên liệu vào bơm chuyển nhiên liệu, do vậy không điều khiển được áp suất đến van lưu lượng được, dẫn đến động cơ mất công suất
4.3.4 Bộ lọc bị tắc, hoặc có nước trong nhiên liệu
Bộ lọc dùng để khử tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu vào bơm chuyển nhiên liệu, bộ lọc bị tắc sẽ làm nhiên liệu đi vào bơm cao áp không đủ, công suất của động cơ giảm và động cơ bắt đầu nổ không đều, đứt quãng Lượng nước có trong nhiên liệu thì cảm biến sẽ báo cho bộ PCM biết
Khắc phục: Kiểm tra tình trạng lọc thông qua bộ cảnh báo lọc, nếu cần thì thay lọc mới
Hình 4.16 Lọc nhiên liệu bị bẩn
4.3.5 Nhiên liệu rò ra lỗ vòi phun
Nếu vòi phun làm việc bình thường thì mỗi lần phun, lỗ phun phải khô ráo Nếu vòi phun phun sương mù không tốt và sau khi phun có giọt nhiên liệu đọng lại ở lỗ phun, như thế chứng tỏ nhiên liệu rò qua lỗ vòi phun Trường hợp này công suất động cơ giảm, tốn nhiều nhiên liệu, máy nóng quá và trong khí thải có nhiều khói đen.Nhiên liệu rò qua lỗ vòi phun là do van kim không tì khít lên đế van, cần phải khử bỏ những vết gỉ trên mặt tì hình côn của van kim và đế van
Hình 4.17 Kiểm tra vòi phun
Nguyên nhân là do áp suất dầu trong ống phân phối không đủ lớn: Cần kiểm tra lọc dầu, kiểm tra bơm điện, kiểm tra đường ống, kiểm tra van điều áp, kiểm tra cảm biến áp suất nhiên liệu
4.4 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel
• Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một
Dùng mắt kiểm tra tình trạng các bộ phận thuộc hệ thống cung cấp nhiên liệu, độ kín khít các mối nối, và nếu cần thì khắc phục những hư hỏng Kiểm tra sự làm việc của van tắt máy bằng điện mà dẫn động cơ cấu dẫn động bàn đạp ga điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu bằng máy chuẩn đoán Xentry
• Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai
Kiểm tra độ kẹp chặt và độ kín khít của thùng chứa nhiên liệu, ống dẫn nhiên liệu, bơm cao áp, vòi phun, bầu lọc và cơ cấu dẫn động bơm
ỨNG DỤNG KHAI THÁC TRÊN MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ Ô TÔ HIỆN ĐẠI
Giới thiệu
Kia K2400 với tên gọi ban đầu tại thị trường Hàn Quốc là Kia Bongo Kia Bongo Frontier ban đầu chỉ có ở dạng RV hoặc xe bán tải Nó được thay thế bởi Kia Bongo III vào năm 2004 Bongo Frontier là một trong những chiếc xe Kia đầu tiên được xuất khẩu sang châu Âu và Nam Mỹ và được đặt tên tại những thị tường này là Kia K-Series hoặc Kia Frontier, bao gồm K2400 và K2700 Ở Đài Loan, nó được gọi là Kia Kaon, trong khi ở Việt Nam, nó được sản xuất theo giấy phép của THACO và được bán với tên THACO Kia New Frontier.
Chi tiết động cơ
Động cơ xe Kia K2400 là loại động cơ diesel bốn xy lanh
Số xy lanh 4 Đường kính 92,0 mm
Khoảng đội xupap nạp 0,30 mm
Khoảng đội xupap xả 0,30 mm
Thiết kế mô hình
5.3.1 Xác định kích thước động cơ
Dài Rộng Cao Động cơ 0,8 m 0,6 m 0,6 m
- Động cơ (đã đổ dầu): 213 kg
5.3.2 Thông số khung mô hình
Căn cứ vào kích thước và khối lượng động cơ chọn thông số khung mô hình như sau:
Kích thước khung mô hình:
- Sắt lá 4 phân dày -Bánh xe
Hình 5.1 Mô hình động cơ Kia 2400
1 Bánh đà 2 Ống xả 3.Nắp máy
Hình 5.2 Động cơ phía bên trái mô hình Chú thích:
1 Lọc nhớt 2 Củ đề 3 Ống nước
Hình 5.3 Bình nhiên liệu đông cơ Chú thích:
1 Ống nhiên liệu 2 Đường ống nạp
Hình 5.4 Két nước làm mát và quạt tản nhiệt Nhìn chung máy phát điện có 3 chức năng chính gồm phát điện, chỉnh từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều và chỉnh điện áp đầu ra
Dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ khi có một nam châm quay trong một cuộn dây, lúc này sẽ tạo ra suất điện động còn gọi là điện áp trong cuộn dây
• Chỉnh từ dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều
Các thiết bị điện có trên ô tô sử dụng dòng điện một chiều nên máy phát điện sẽ cần phải chỉnh lưu dòng điện
• Chỉnh điện áp đầu ra
Dòng điện được tạo ra dựa theo nguyên lý quay một nam châm có trong cuộn dây Vì vậy mà dòng điện này sẽ phụ thuộc vào tốc độ của nam châm tức là tốc độ của động cơ bởi vì nó dẫn động từ trục khuỷu động cơ
Cho nên dòng điện lúc này sẽ thay đổi theo cùng tốc độ của động cơ Chính vì vậy mà bạn cần phải điều áp dòng điện ra sao cho ổn định cũng như phù hợp với các thiết bị điện
Hình 5.5 Lọc nhớt và cacte dầu
Lọc nhớt được được cấu thành từ 4 bộ phận chính là: van 1 chiều, phần tử lọc, van an toàn và cốc lọc dầu (phần vỏ bọc bên ngoài) Khi động cơ hoạt động, dầu nhớt sẽ được hút vào bầu lọc và đi qua phần tử lọc Các lớp màng tại phần tử lọc sẽ giữ lại bụi bẩn, mạt kim loại và tạp chất trong dầu trước khi đẩy dầu ngược ra lõi giữa bầu lọc
Nếu không được thay thế định kỳ, màng lọc sẽ bị đóng cặn dẫn đến tắc nghẽn Lúc này, dầu bẩn sẽ đi thẳng vào động cơ làm tăng ma sát, gây hao mòn chi tiết máy Như vậy, nhờ có lọc dầu ô tô mà các chi tiết máy được làm sạch, bôi trơn và làm mát Đồng thời, cốc lọc cũng góp phần giúp động cơ xe vận hành ổn định và hiệu quả hơn
Trang 71 Hình 5.6 Lọc nhớt trước khi lắp
Trang 73 Hình 5.10 Xúpap và lò xo