đồ án tốt nghiệp thiết kế mô hình và xây dựng quy trình chẩn đoán động cơ ssangyong xdi

Đồ án của chúng tôi giúp cho người kĩ thuật viên tìm hiểu thêm về công nghệ mới được áp dụng trên động cơ SSANGYONG 2.0 Xdi bao gồm cấu tạo, nguyên lý của hệ thống phun dầu điện tử, các

B Ộ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC -o0o -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XDI

GVHD: Th.S Nguy ễn Bảo Lộc SVTH: Nguy ễn Quang Nguyên 17020241

Nguy ễn Việt Hưng 17010421

T ạ Hỷ Trường Giang 17011111 Nguy ễn Đình Tú 17031501

B Ộ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

2.0 XDI

LÊ BÁ DƯƠNG NGUY ỄN VIỆT HƯNG

TẠ HỶ TRƯỜNG GIANG NGUY ỄN ĐÌNH TÚ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Giảng viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN BẢO LỘC

Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ SSANGYONG 2.0 XDI

Sinh viên thực hiện: 1 Nguyễn Quang Nguyên; MSSV: 17020241; Lớp: DHOT13A

2 Lê Bá Dương ; MSSV: 17013731; Lớp: DHOT13A

3 Nguyễn Việt Hưng ; MSSV: 17010421; Lớp: DHOT13A

4 Tạ Hỷ Trường Giang ; MSSV: 17011111; Lớp: DHOT13A

5 Nguyễn Đình Tú ; MSSV: 17031501; Lớp: DHOT13A

K ết quả đánh giá SV:

TPHCM, ngày tháng năm

Gi ảng viên hướng dẫn

CLOs G ợi ý đánh giá Mức

t ối đa SV1 M SV2 ức đánh giá (1,2,3,4) SV3 SV4 SV5

6

Tìm kiếm và sử

dụng được tài

liệu chuyên môn

Tài liệu liên quan đề tài;Tài liệu mới;Có tính cập nhật cao;Tài liệu nước ngoài

4

L ỜI CẢM ƠN

Không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù

ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của những người thân thiết đồng hành với chúng ta Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học Khoa Công Nghệ Động Lực ngành Công Nghệ Ô Tô tại Trường Đại học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đến nay, chúng em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy, gia đình và bạn bè

Đặc biệt em rất cảm ơn Khoa Công Nghệ Động Lực đã giúp cho em được tiếp cận với các môn học rất hữu ích cho bây giờ và cho cả tương lai đối với tất cả các sinh viên ngành Công Nghệ Ô Tô Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi đến thầy Nguyễn Bảo Lộc đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập cũng như làm đề tài đồ án tốt nghiệp này

Tuy đã cố gắng hết sức, nhưng cũng không thể tránh khỏi những sai sót, mong quý Thầy góp ý cho chúng em thêm để có thể học hỏi một cách hoàn thiện nhất có thể

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

L ỜI CAM KẾT

Nhóm chúng em xin cam đoan rằng những công việc trình bày trong đề tài đồ

án tốt nghiệp ‘‘ THIẾT KẾ MÔ HÌNH VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ SsangYong Xdi 2.0 ” là tác phẩm gốc của nhóm chúng em thực

hiện Trong thời gian làm đồ án nhóm chúng em luôn chủ động và tham khảo ý tưởng từ giáo viên hướng dẫn và tự nhóm thực hiện hoàn thiện đề tài này Với toàn

bộ kinh phí thực hiện do các thành viên trong nhóm cùng nhau góp lại để hoàn thiện

đề tài Về phần xây dựng quy trình chẩn đoán nhóm chúng em xây dựng quy trình bám sát vào mô hình thực tế và đã thử nghiệm trước khi giao nộp đề tài Về phần tài liệu tham khảo thì nhóm em đã trích dẫn trong phần ‘‘ Tài liệu tham khảo ”

TP Hồ Chí Minh, ngày….tháng…năm…

Ký tên đại diện

M ỤC LỤC

L ỜI CẢM ƠN iii

L ỜI CAM KẾT iv

M ỤC LỤC v

DANH M ỤC BẢNG viii

DANH M ỤC HÌNH ẢNH ix

TÓM TẮT ĐỒ ÁN xi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

Lý do thực hiện và tầm quan trọng của đề tài 1

Mục tiêu của đề tài 2

Đối tượng và phạm vi khai thác 2

Giới hạn nghiên cứu 3

Phương pháp thực hiện 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

Sơ lược lịch sử hệ thống Common rail 4

Cấu tạo hệ thống Common rail 8

Nguyên lý hoạt động 9

Giới thiệu về động cơ XDi 10

Thông số của động cơ XDi 11

Thông số kỹ thuật xe SsangYong Actyon 12

Hệ thống nhiên liệu trên động cơ 2.0 XDi 13

Mạch điện trên động cơ 2.0 XDi 15

2.8.1 Mạch khởi động cơ 15

2.8.2 Mạch điện điều khiển động cơ 16

Chân giắc ECU 19

Các cảm biến trên động cơ 20

2.10.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu 20

2.10.2 Cảm biến vị trí trục cam 21

2.10.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 23

2.10.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp 24

2.10.5 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 27

2.10.6 Cảm biến áp suất nhiên liệu 27

2.10.7 Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga 29

2.10.8 Cảm biến kích nổ 29

2.10.9 Cảm biến áp suất đường ống nạp 30

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ XDi 32

Mục đích 32

Phương pháp thực hiện 32

Thiết kế khung động cơ 32

Thiết kế bảng táp lô, chân giắc đo kiểm ECU 33

Thiết kế đánh pan 34

Tình trạng mô hình khi nhận đề tài 34

Công việc thực tiễn 34

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN VÀ BÀI TẬP THỰC HÀNH 37

Giới thiệu máy chẩn đoán G-SCAN 2 37

Cách xây dựng các bài thực hành chẩn đoán 38

Quy trình chẩn đoán và các bài tập thực hành 39

4.3.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu 39

4.3.2 Lỗi cảm biến vị trí trục cam 42

4.3.3 Van điều khiển hút 44

4.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 46

4.3.5 Cảm biến lưu lượng khí nạp và nhiệt độ khí nạp 49

4.3.6 Cảm biến áp suất nhiên liệu 52

4.3.7 Hệ thống kim phun 54

4.3.8 Hệ thống khởi động 56

Tình huống hư hỏng thực tế và quy trình kiểm tra chẩn đoán tổng quát 57

4.4.1 Máy khởi động quay, động cơ không nổ 57

4.4.2 Động cơ hoạt động rung giật, có tiếng gõ 58

4.4.3 Động cơ đang nổ, tắt máy đột ngột 59

4.4.4 Động cơ hoạt động có khói, hoạt động không ổn định lúc nguội 60

4.4.5 Khó khởi động khi động cơ lạnh 61

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 62

Kết luận 62

Ưu, nhược điểm của mô hình 62

5.2.1 Ưu điểm 62

5.2.2 Nhược điểm 63

Hướng phát triển của mô hình 63 Kiến nghị 63

T ÀI LIỆU THAM KHẢO 64

DANH M ỤC BẢNG

B ảng 2.1: Thông số kỹ thuật của động cơ XDi 11

B ảng 2.2: Thông số kỹ thuật của xe SsangYong Actyon 12

B ảng 2.3: Ý nghĩa các chân giắc của hộp điều khiển 20

DANH M ỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Động cơ của xe SsangYong Actyon 2

Hình 2.1: Hệ thống Common Rail 8

Hình 2.2: Động cơ 2.0 XDi 10

Hình 2.3: Xe SsangYong Actyon và động cơ XDi 12

Hình 2.4: Hệ thống common rail trên động cơ 2.0 XDi [8] 14

Hình 2.5: Sơ đồ mạch điện khởi động và máy phát [8] 15

Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ [8] 16

Hình 2.7: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ [8] 17

Hình 2.8: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ [8] 18

Hình 2.9: Sơ đồ chân giắc của ECU [8] 19

Hình 2.10: Cảm biến vị trí trục khuỷu 21

Hình 2.11: Sơ đồ chân cảm biến trục khuỷu 21

Hình 2.12: Cảm biến vị trí trục cam 22

Hình 2.13: Sơ đồ chân cảm biến vị trí trục cam 22

Hình 2.14: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 23

Hình 2.15: Sơ đồ chân cảm biến nhiệt độ nước làm mát 24

Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động 25

Hình 2.17: Cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp 26

Hình 2.18: Sơ đồ chân cảm biến HFM 26

Hình 2.19: Sơ đồ chân cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 27

Hình 2.20: Cảm biến áp suất nhiên liệu 28

Hình 2.21: Sơ đồ chân cảm biến áp suất nhiên liệu [8] 28

Hình 2.22: Sơ đồ chân cảm biến bàn đạp ga [8] 29

Hình 2.24: Sơ đồ chân cảm biến kích nổ [8] 30

Hình 2.25: Cảm biến áp suất đường ông nạp [8] 31

Hình 2.26: Sơ đồ chân cảm biến đường ống nạp [8] 31

Hình 3.1: Bản vẽ 3D của khung đỡ động cơ 32

Hình 3.2: Bảng táp lô phía trên 33

Hình 3.3: Bảng đo kiểm phía dưới 33

Hình 3.4: Sơn khung đỡ động cơ 36

Hình 3.5: Thay mới toàn bộ đường điện cho mô hình 36

Hình 4.1: Máy chẩn đoán G-SCAN 2 37

Hình 4.2: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu [8] 39

Hình 4.3: Mã lỗi của cảm biến vị trí trục khuỷu 40

Hình 4.4: Kiểm tra tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu 41

Hình 4.5: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam [8] 42

Hình 4.6: Sơ đồ mạch điện của van điều khiển hút [8] 44

Hình 4.7: Các mã lỗi liên quan đến van điều khiển hút 45

Hình 4.8: Sơ đồ mạch điện cảm biến nước làm mát 46

Hình 4.9: mã lỗi cảm biến nhiệt độ nước làm mát 47

Hình 4.10: Sơ đồ mạch điện cảm biên lưu lượng khí nạp và nhiệt độ khí nạp [8] 49

Hình 4.11: Sơ đồ mạch điện của cảm biến áp suất nhiên liệu [8] 52

Hình 4.12: Sơ đồ mạch điện hệ thống kim phun[8] 54

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Tóm tắt: Đề tài “Thiết kế mô hình và xây dựng quy trình chẩn đoán động cơ SsangYong 2.0 XDi” được thực hiện với các mục tiêu như: Thiết kế khung mô hình, đánh pan theo thực tế, xây dựng quy trình chẩn đoán động cơ và xây dựng các bài

tập thực hành Trong quá trình thực hiện đồ án, các công việc cụ thể đã được nhóm thực hiện như: Thay mạch điện mới, bổ sung các chi tiết và hoàn thiện động cơ, thiết kế khung mô hình, xây dựng các bài tập phục vụ thực hành chẩn đoán, quy trình chẩn đoán ứng với các tình huống thực tế trên động cơ Trên tinh thần hợp tác làm việc của toàn bộ thành viên, nhóm đã hoàn tất các mục tiêu và yêu cầu mà đề tài

đề ra, động cơ đã hoạt động êm ái và ổn định

Từ khóa: Động cơ SsangYong 2.0 XDi, quy trình chẩn đoán và bài tập thực hành

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Lý do thực hiện và tầm quan trọng của đề tài

Ngành công nghiệp ô tô được đánh giá là một trong những ngành công nghiệp

đi đầu, kéo theo sự phát triển của các ngành công nghiệp khác Vì vậy, sự phát triển

mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô được xem là nhân tố tác động tích cực thúc đẩy các ngành có liên quan phát triển, tạo động lực xây dựng nền công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Ô tô là sản phẩm được cấu thành từ hơn 3.000 phụ tùng, linh kiện khác nhau (đối với ô tô con, số linh kiện, phụ tùng có thể từ hơn 20.000 đến 30.000 – tính theo những linh kiện nhỏ nhất) được sản xuất từ nhiều ngành nghề khác nhau, chủ yếu là

cơ khí, điện tử, cao su-nhựa, trong đó nhiều phụ tùng lại được lắp ráp từ vài chục đến vài trăm linh kiện như động cơ, hộp số

Để nâng cao và duy trì chất lượng cho nguồn nhân lực trong mỗi tổ chức thì một hoạt động không thể thiếu đó là công tác đào tạo nguồn nhân lực Thông qua các hoạt động đó giúp cho các tổ chức tạo được vị thế của mình trong môi trường kinh doanh cạnh tranh ngày càng khốc liệt Hướng tới việc đào tạo nguồn nhân lực có trình độ chuyên môn cao thì chúng ta cần một chương trình đào tạo khoa học gắn liền với thực tiễn Các công nghệ trên động cơ ô tô hiện tại thì luôn được đổi mới và

cải tiến nhằm hướng tới việc tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, an toàn và tiện lợi Cùng với đó là sự phức tạp trong hệ thống điều khiển để đảm bảo các chức năng trên vận hành ổn định Đồ án của chúng tôi giúp cho người kĩ thuật viên tìm hiểu thêm về công nghệ mới được áp dụng trên động cơ SSANGYONG 2.0 Xdi bao gồm cấu tạo, nguyên lý của hệ thống phun dầu điện tử, các cảm biến sử dụng trên động cơ và cách vận hành của động cơ thông qua hộp điều khiển ECU

còn là tài liệu có thể lưu trữ lại giúp các bạn sinh viên khóa sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và phát triển

Mục tiêu của đề tài

Với nội dung của đề tài, mục tiêu đề tài cần đạt được những yêu cầu sau:

- Thiết kế khung mô hình thiết kế đánh pan theo thực tế

- Xây dựng quy trình chẩn đoán động cơ

- Xây dựng các bài thực hành chẩn đoán thông qua các thiết bị chẩn đoán và thiết bị đo kiểm

Đối tượng và phạm vi khai thác

Phạm vi khai thác:

- Các dòng xe sử dụng động cơ 2.0 XDi: SsangYong Actyon, SsangYong Kyron,,

Đối tượng khai thác:

- Toàn bộ hệ thống trên động cơ 2.0 XDi của xe SsangYong Actyon

Giới hạn nghiên cứu

Tìm hiểu thiết kế mô hình chẩn đoán nằm trong những cơ sở lý thuyết và thực hành mà chúng em tiếp thu được trong quá trình học tập tại trường, cũng như một số

kiến thức được thực tập tại doanh nghiệp, tìm hiểu từ bên ngoài

Thiết kế với các chi tiết có giá thành hợp lý và tối ưu nhất kinh phí nhưng vẫn đạt được chất lượng tốt nhất trong quá trình thực hiện

Phương pháp thực hiện

Để đề tài được hoàn thành chúng em đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu Tham khảo tài liệu Ssangyong qua internet, cần đọc hiểu và nắm được nguyên lý hoạt động của các hệ thống trên động cơ và các cảm biến, các cơ cấu chấp hành Đọc hiểu tài liệu mạch điện, nghiên cứu, phân tích được nguyên lý hoạt động theo sơ đồ mạch điện, tham khảo các nguồn tài liệu trên internet, từ giáo viên hướng dẫn, thầy cô giảng viên Từ đó đưa ra những nhận định cũng như các bước thực hiện

đề tài

Rèn luyện kỹ năng nghề, sử dụng máy chẩn đoán trong quá trình thực hiện nhằm giúp cho việc tìm ra được nguyên nhân hư hỏng trên động cơ cũng như tìm hiểu các hiện tượng xảy ra trên động cơ Xây dựng được quy trình chẩn đoán khi gặp một hiện tượng bất kỳ nào đó Hiểu rõ được cách sử dụng máy chẩn đoán trong việc chẩn đoán động cơ nói riêng và ô tô nói chung

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hệ thống Common rail là hệ thống phun kiểu tích áp Trong hệ thống Common rail thì việc tạo áp suất và phun nhiên liệu là tách biệt nhau, một bơm cao áp riêng biệt tạo ra áp suất liên tục, áp suất này chuyển tới và được tích lại trong ống rail để cung cấp tới các kim phun theo thứ tự làm việc của các xi lanh So với hệ thống cũ dẫn động bằng cam, hệ thống common rail khá linh hoạt và thích ứng trong việc điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như: Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho

xe du lịch và xe tải nhỏ có công suất đạt đến 30KW/xi lanh, cũng như xe tải nặng,

xe lửa và tàu thuỷ có công suất đạt đến 200KW/xi lanh Áp suất phun đạt đến 1400 bar [1]

Sơ lược lịch sử hệ thống Common rail

Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ kỹ sư người Đức 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 mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ôtô khách vào năm 1936) Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng do gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn Động cơ Diesel có tính hiệu quả và kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu [3] Cho đến nay hệ thống điều khiển hệ thống common rail với việc điều khiển kim phun bằng điện tử đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi Hệ thống Common rail đầu tiên được phát minh bởi Robert Huber, người Switzerland 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 ô tô lớn của Nhật Bản đã

phát triển tiếp và ứng dụng trên các xe tải nặng hiệu Hino, và bán rộng rãi ra thị trường vào 1995, sau đó ứng dụng rộng rãi trên các xe du lịch

Động cơ Diesel hay còn gọi là động cơ nén cháy hoạt động theo nguyên lý tự cháy, được Rudolf Diesel phát minh vào năm 1892 và đặt theo tên ông Động cơ Diesel là một loại động cơ đốt trong, trong đó việc đánh lửa nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do nén cơ học (nén đoạn nhiệt) Điều này trái ngược với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hay động cơ ga (sử dụng nhiên liệu khí) sử dụng bộ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí Đến năm 1927 Robert Bosh mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động

cơ Diesel trên ô tô thương mại và ô tô khách vào năm 1936)

Động cơ diesel hoạt động bằng cách chỉ nén không khí Điều này làm tăng nhiệt

độ không khí bên trong xi lanh lên cao đến mức nhiên liệu diesel được phun vào buồng đốt tự bốc cháy Với nhiên liệu được đưa vào không khí ngay trước khi đốt,

sự phân tán của nhiên liệu không đồng đều; đây được gọi là hỗn hợp nhiên không khí không đồng nhất Mô-men xoắn mà động cơ diesel tạo ra được điều khiển bằng cách điều khiển tỷ lệ nhiên liệu-không khí (λ); thay vì điều tiết khí nạp, động

liệu-cơ diesel phụ thuộc vào việc thay đổi lượng nhiên liệu được phun và tỷ lệ nhiên

liệu-không khí thường cao

Động cơ diesel có hiệu suất nhiệt cao nhất (hiệu suất động cơ) so với bất kỳ động cơ đốt trong hoặc đốt ngoài Động cơ sử dụng chu trình Diesel thường hiệu quả hơn, mặc dù bản thân chu trình Diesel kém hiệu quả hơn ở các tỷ số nén bằng nhau Vì động cơ diesel sử dụng tỷ số nén cao hơn nhiều (nhiệt nén được sử dụng để đốt cháy nhiên liệu diesel cháy chậm), tỷ lệ cao hơn đó bù đắp cho tổn thất bơm không khí trong động cơ, do hệ số giãn nở rất cao và đốt cháy nghèo vốn có cho phép tản nhiệt bởi không khí dư thừa Một sự mất mát hiệu suất nhỏ cũng được

của động cơ tương đối không quan trọng) có thể đạt hiệu suất hiệu quả lên tới 55%.[1]

Các động cơ diesel trên đường hiện tại có hiệu suất nhiệt xấp xỉ 42% khi đầy tải, với 28% năng lượng nhiên liệu bị lãng phí trong khí thải (bao gồm 4% tổn thất do bơm), 28% năng lượng tiêu hao nhiên liệu đến phương tiện làm mát khi loại bỏ nhiệt môi trường xung quanh (bao gồm 4% do ma sát cơ học và các phụ kiện ký sinh), và 2% là thất thoát nhiệt khác

Động cơ turbo-diesel hiện đại sử dụng hệ thống phun nhiên liệu common-rail được điều khiển điện tử để tăng hiệu suất Với sự trợ giúp của hệ thống nạp turbo biến đổi hình học (mặc dù phải bảo dưỡng nhiều hơn), điều này cũng làm tăng mô-men xoắn của động cơ ở tốc độ động cơ thấp (1200-1800 RPM) Động cơ diesel tốc

độ thấp như MAN S80ME-C7 đã đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng tổng thể

là 54,4%, đây là mức chuyển đổi nhiên liệu thành công suất cao nhất đối với bất kỳ động cơ đốt trong nào Các động cơ diesel trong xe tải lớn, xe buýt và ô tô diesel

mới hơn có thể đạt hiệu suất cao nhất khoảng 45%

Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà nghiên cứu về động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấn đề:

 Tăng tốc độ phun để 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 HC

 Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả

Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như:

 Bơm cao áp điều khiển điện tử

 Vòi phun điện tử

 Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (ống Rail)

Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu Diesel và nhờ sự phát triển về công nghệ, năm 1986 Bosch đã đưa ra thị trường cơ cấu điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel đã được hoàn thiện Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng biệt, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong một đường ống (Rail) và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu So với các hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết được những vấn đề:

 Giảm tối đa mức độ tiếng ồn

 Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện

tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa Thời gian phun cực ngắn và tốc

độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms)

 Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ

Hiện nay, hầu như tất cả các hãng ô tô 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, Hyundai - Kia với tên CRDi,…

Cấu tạo hệ thống Common rail

Hệ thống Common Rail có cấu tạo gồm 2 phần:

H ệ thống cung cấp nhiên liệu: Gồm thùng nhiên liệu, lọc nhiên liệu, 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 ECU sẽ phun nhiên liệu vào buồng đốt

H ệ thống điều khiển điện tử: Gồm bộ xử lý trung tâm ECU, các cảm biến đầu

vào và bộ chấp hành ECU 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 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 2.1: Hệ thống Common Rail

Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu áp suất thấp: Bơm tiếp vận (nằm trong bơm cao áp) hút nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc nhiên liệu để lọc sạch cặn bẩn và tách nước và đưa đến van điều khiển(IMV) lắp trên bơm cao áp

Nhiên liệu áp suất cao: Nhiên liệu từ van điều khiển (IMV) được đưa vào buồng bơm, tại đây nhiên liệu sẽ được bơm cao áp nén lên áp suất cao và đi ra đường ống dẫn cao áp đi đến ống phân phối và từ ống phân phối đi đến các kim phun chờ sẵn

Áp suất nhiên liệu sẽ được quyết định bởi tính toán của ECU tùy theo chế độ làm việc của động cơ thông qua các tín hiệu cảm biến gửi về ECU sẽ điều khiển mức độ đóng mở của van IMV để điều khiển áp suất hệ thống

Điều khiển phun nhiên liệu: ECU tính toán thời điểm và lượng nhiên liệu phun

ra tối ưu cho từng chế độ làm việc cụ thể của động cơ dựa vào tín hiệu từ cảm biến gửi về

Giới thiệu về động cơ XDi

Hình 2.2: Động cơ 2.0 XDi

Động cơ 2.0 XDi của hãng SsangYong là loại động cơ sử dụng nhiên liệu diesel

có turbo tăng áp 4 kỳ, 4 xi lanh được đặt thẳng hàng và làm việc theo thứ tự nổ 4-2 Động cơ có công suất cực đại là 104kW/4000rpm cùng với momen xoắc cực đại là 310Nm/1800rpm, với hệ thống luân hồi khí xả, hệ thống cam kép tác dụng trực tiếp DOHC 16 xupap, hệ thống tăng áp tuabin và hệ thống phối khí của các xupap được dẫn động trực tiếp từ trục cam thông qua con đội thủy lực, việc sử dụng con đội thủy lực và cách bố trí 4 xupap trên một xi lanh (2 xupap nạp, 2 xupap thải) tạo được chất lượng nạp và thải (nạp đầy, thải sạch) nhằm tăng năng suất động cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường

Thông số của động cơ XDi

B ảng 2.1: Thông số kỹ thuật của động cơ XDi

Thông số kỹ thuật xe SsangYong Actyon

Hình 2.3: Xe SsangYong Actyon và động cơ XDi

Các thông sô cơ bản của xe SsangYong Actyon:

Kích thước bao ngoài ( DxRxC) 4965 x 1900 x 1755 mm

Công suất động cơ

Dung tích động cơ : 1998 cm3Công suất cực đại: 104(Kw)/4000(rpm) Momen xoắn cực đại : 310Nm/1800(rpm)

B ảng 2.2: Thông số kỹ thuật của xe SsangYong Actyon

Hệ thống nhiên liệu trên động cơ 2.0 XDi

Trên động cơ 2.0 XDi sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel, nhiên liệu được nén dưới áp suất cao để nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và cung cấp công suất động cơ mạnh mẽ đồng thời triệt tiêu rung động và tiếng ồn động cơ

Hệ thống này tích nhiên liệu đã được nén lại và cung cấp bởi bơm cao áp trong đường ống phân phối Bằng cách tích nhiên liệu ở áp suất cao hệ thống Common Rail có thể cung cấp nhiên liệu ở áp suất cao độc lập và ổn định không phụ thuộc vào tốc độ động cơ hay tải ECU sẽ tính toán rồi cung cấp một dòng điện đến van điện từ bên trong vòi phun để điều khiển thời điểm phun và lượng phun đồng thời theo dõi áp suất bên trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất nhiên liệu Lượng phun sẽ được giới hạn trong các điều kiện nhất thời được xác định theo tốc độ động

cơ và nhu cầu lưu lượng

Động cơ 2.0 XDi sử dụng hệ thống nhiên liệu diesel Common Rail của Delphi, đây là hệ thống được điều khiển hoàn toàn bằng điện Hệ thống nhiên liệu Common Rail sẽ gồm hộp ECU và các cảm biển như :

- Cảm biến vị trí trục khuỷu

- Cảm biến vị trí trục cam

- Cảm biến lưu lượng khí nạp

- Cảm biến áp suất đường ống nạp

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

- Cảm biến áp suất nhiên liệu

- Cảm biến kích nổ

- Cam biến vị trí bàn đạp ga

Cảm biến vị trí bàn đạp ga giúp ECU tính được lượng phun phù hợp với từng chế độ hoạt động Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến lưu lượng khí nạp cung cấp cho ECU dữ liệu để quá trình đốt cháy có thể điều chỉnh sao cho tuân thủ các quy định về khí thải

Các chức năng cơ điều khiển việc nhiên liệu diesel vào đúng thời điểm, đúng số lượng và áp suất phun chính xác Chúng đảm bảo rằng động cơ diesel không chỉ chạy êm mà còn tiết kiệm

Áp suất phun tối đa của động cơ XDi sẽ được giới hạn trong khoảng 1400bar nhờ vào van giới hạn áp suất được gắn ở bơm cao áp Các đường ống cao áp sử dụng trong hệ thống Common Rail được chế tạo để có thể chịu được áp suất cao lên đến 2100 bar, có kích thước là 6*2,4mm và được làm bằng thép

Hình 2.4: Hệ thống common rail trên động cơ 2.0 XDi [8]

Mạch điện trên động cơ 2.0 XDi

2.8.1 Mạch khởi động cơ

2.8.2 Mạch điện điều khiển động cơ

Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ [8]

Hình 2.8: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ [8]

Chân giắc ECU

Hình 2.9: Sơ đồ chân giắc của ECU [8]

Ý nghĩa của các chân giắc trên hộp ECU:

A8 Tín Hiệu cảm biến nhiệt độ nhiên liệu B3 Nguồn B+

A22 Tín Hiệu Cảm biến vị trí nắp bướm ga B10 #2 Cảm biến nguồn DC bàn đạp ga

A32 Mass cảm biến nhiên liệu B19 Tín Hiệu Khoá đánh lửa

#1 Cảm biến nguồn DC bàn đạp

ga A34 Tín Hiệu Cảm biến nhiệt độ HFM B25 #1 Cảm biến tín hiệu bàn đạp ga

A60 Nguồn cảm biến áp suất khí nạp

A63 Tín hiệu cảm biến áp suất khí nạp

A81 Nguồn (-) áp xuất khí nạp

A83 Mass áp suất khí nap

A84 Tín Hiệu cảm biến áp xuất ống rail

A86 nguồn Cảm biến áp suất ông rail

A87 Nguồn (-) Cảm biến trục khuỷu

A88 Nguồn (+) Cảm biến trục khuỷu

B ảng 2.3: Ý nghĩa các chân giắc của hộp điều khiển

Các cảm biến trên động cơ

2.10.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến vị trí trục khuỷu được đặt gần bánh đà ở phía sau xi lanh Nó tạo ra điện áp xoay chiều giữa tấm dẫn động kiểu tăng dần được cố định trên bánh đà bên trong Cảm biến bao gồm lõi sắt mềm quấn dây đồng trên nam châm vĩnh cửu và tạo ra điện áp xoay chiều dạng sóng ký hiệu khi từ tính trên bánh xe cảm biến đi qua cảm biến Khi trục khuỷu quay, tín hiệu '+' sẽ được tạo ra từ gần mép trước và tín hiệu '-' sẽ được tạo ra từ gần mép sau giữa các răng trên đĩa dẫn động gần vị trí trục khuỷu Điện áp xoay chiều tăng khi tốc độ động cơ tăng, tuy nhiên, không có tín hiệu nào xảy ra từ 2 răng bị thiếu trên đĩa dẫn động kiểu tăng dần Bằng cách

sử dụng các răng này , ECU nhận ra TDC của xi lanh số 1 và số 4 ECU chuyển đổi các tín hiệu thay thế thành tín hiệu số để nhận biết vị trí trục khuỷu, vị trí piston và tốc độ động cơ Vị trí piston cùng với trục khuỷu là yếu tố chính trong

việc tính toán thời điểm phun Bằng cách phân tích vị trí tham chiếu và cảm biến

vị trí trục cam, có thể nhận ra xi lanh số 1 và tính toán tốc độ trục khuỷu

Hình 2.10: Cảm biến vị trí trục khuỷu

Hình 2.11: Sơ đồ chân cảm biến trục khuỷu

2.10.2 Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến vị trí trục cam sử dụng hiệu ứng hall để đặt vị trí trục cam và đầu cảm biến vật liệu kim loại-từ tính được gắn trên trục cam và sau đó quay cùng với

nó Nếu phần nhô ra của cảm biến đi qua tấm bán dẫn của cảm biến vị trí trục cam , thì từ trường sẽ thay đổi hướng của điện tử trên tấm bán dẫn thành hướng

đi qua tấm bán dẫn theo góc bên phải Khi nguồn hoạt động được cung cấp từ cảm biến vị trí trục cam, cảm biến sảnh trục cam tạo ra tín hiệu điện áp Điện áp tín

khuỷu và điều khiển van nạp và van xả của động cơ Bằng cách lắp đặt cảm biến trên trục cam, có thể nhận biết trạng thái của xi lanh cụ thể, hành trình nén hoặc hành trình xả, bằng cách sử dụng vị trí trục cam khi piston đang di chuyển về phía TDC (OT) Đặc biệt khi mới khởi động, rất khó để tính toán hành trình của một xi lanh cụ thể chỉ với cảm biến vị trí trục khuỷu.Theo đó, cảm biến vị trí trục cam là cần thiết để xác định các xi lanh một cách chính xác trong quá trình khởi động ban đầu Tuy nhiên, khi khởi động động cơ, ECU sẽ tìm hiểu mọi xi lanh của động cơ bằng tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu để có thể cho động cơ chạy ngay cả khi cảm biến vị trí trục cam bị lỗi trong quá trình động cơ chạy

Hình 2.12: Cảm biến vị trí trục cam

Hình 2.13: Sơ đồ chân cảm biến vị trí trục cam

2.10.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát là một điện trở NTC gửi nhiệt độ nước làm mát đến ECU Điện trở NTC có đặc điểm là nếu nhiệt độ động cơ tăng, điện trở giảm xuống do đó ECU phát hiện điện áp tín hiệu tăng Nếu nhiên liệu được phun vào động cơ thông qua kim phun có nhiều hỗn loạn hơn, thì sẽ cháy rất tốt Tuy nhiên, nếu nhiệt độ động cơ quá thấp, nhiên liệu phun vào ở trạng thái sương mù

sẽ tạo thành các hợp chất lớn gây cháy không hoàn toàn Vì vậy, cảm biến phát hiện nhiệt độ nước làm mát và thay đổi nhiệt độ nước làm mát thành điện áp sau

đó gửi đến ECU Để tăng lượng nhiên liệu trong quá trình khởi động lạnh để khởi động tốt hơn và phát hiện động cơ quá nhiệt để giảm lượng nhiên liệu nhằm bảo

vệ động cơ

ECU hoạt động như bên dưới với các tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát

• Khi động cơ nguội, kiểm soát lượng nhiên liệu để điều chỉnh tốc độ không tải

• Khi động cơ quá nóng, điều khiển quạt điện và máy nén A / C để bảo vệ động

cơ

• Gửi thông tin để kiểm soát khí thải

Hình 2.15: Sơ đồ chân cảm biến nhiệt độ nước làm mát

2.10.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến lưu lượng nằm trên đường nạp khí giữa bộ lọc không khí và đường ống nạp, đo lưu lượng không khí đến buồng đốt động cơ và nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ khí nạp được tích hợp trong cảm biến xác định nhiệt độ khí nạp Mạch bên trong của cảm biến lưu lượng không khí điều khiển giá trị điện áp nhằm điều khiển nhiệt độ điện trở làm nóng (Rh) đến 160 °C, nhiệt độ cao hơn nhiệt độ khí nạp được đo bằng điện trở (RI) Cảm biến nhiệt độ của điện trở gia nhiệt (Rh) được đo bằng điện trở (Rs) Nếu sự thay đổi nhiệt độ xảy ra do lượng khí nạp tăng / giảm, điện áp của điện trở sưởi sẽ thay đổi để duy trì nhiệt độ khí nạp thay đổi đến giá trị cài đặt (160 ° C) Bộ phận điều khiển tính toán lượng khí nạp dựa trên

sự thay đổi điện áp của điện trở sưởi Nhiệt độ khí nạp được đo bằng NTC tích hợp trong cảm biến Cảm biến nhiệt độ không khí nạp là một bộ phận của cảm biến HFM, đồng thời là bộ đo nhiệt và điện trở, đồng thời phát hiện những thay đổi nhiệt độ không khí vào động cơ Điện trở cao khi nhiệt độ thấp và điện trở thấp

ECU cấp 5 V cho cảm biến nhiệt độ khí nạp và sau đó đo sự thay đổi điện áp để xác định nhiệt độ khí nạp Khi không khí trong ống nạp lạnh, điện áp cao và không khí nóng, điện áp thấp Lý do sử dụng cảm biến HFM là cảm biến này thích hợp nhất trong việc kiểm soát tỷ lệ nhiên liệu không khí chính xác để đáp ứng các quy định khí thải hợp pháp Cảm biến này đo khối lượng khí nạp thực tế vào động cơ rất chính xác trong quá trình tăng và giảm tốc tức thời, đồng thời xác định tải động

cơ

Các chức năng chính của cảm biến HFM là:

• Sử dụng để kiểm soát phản hồi EGR

• Sử dụng để điều khiển van điều khiển áp suất tăng áp

• Sử dụng để bù đắp nhiên liệu

Cảm biến HFM loại CI: Không khí đi qua cảm biến không hướng về phía bộ phận cảm biến mà chảy theo thành dưới sau khi đi qua lưới bảo vệ để nâng cao độ bền của cảm biến Dầu, nước và bụi ít làm hỏng cảm biến

Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động