nghiên cứu và chẩn đoán hệ thống phun dầu điện tử trên động cơ diese

Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu lịch sử hình thành, cơ sở lý thuyết, nguyên lý làm việc và đặc điểm của các hệ thống phun dầu điều khiển bằng điện tử trên động cơ Diesel, các yếu tố ảnh

TỔNG QUAN

Lý do thực hiện đề tài

Ngành ô tô thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang phát triển mạnh mẽ với việc ứng dụng ngày càng nhiều những thành tựu công nghệ và điện tử vào sản xuất ô tô Cùng với sự phát triển về vận tải, điều kiện đường xá phát triển, các tuyến đường cao tốc Bắc - Nam ngày càng được xây dựng để thúc đẩy việc giao lưu hàng hoá, các dịch vụ vận tải đường bộ như xe tải, xe buýt từ đó ngày một nhiều Do có hiệu suất cao hơn, chi phí vận hành thấp hơn và dễ dàng bảo dưỡng nên xe chạy bằng động cơ Diesel thích hợp cho việc vận tải hàng hoá nặng trên các tuyến đường và địa hình khó khăn hơn Tuy nhiên, động cơ Diesel cũng gây ra các vấn đề về khí thải làm ô nhiễm môi trường nhưng vì tầm ảnh hưởng của động cơ Diesel là rất lớn đối với sự phát triển kinh tế, cơ sở hạ tầng và thương mại hàng hoá nên các chuyên gia đã nỗ lực nghiên cứu và phát triển các phương pháp để cải thiện và đạt được các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về khí thải Do đó, điều này làm cho việc áp dụng hệ thống phun dầu điện tử trên động cơ Diesel được phát triển và phổ biến ngày càng rộng hơn

Hiện nay, hệ thống điều khiển điện tử trên xe được coi là tiêu chí chính để đánh giá một chiếc xe hiện đại và là một hệ thống quan trọng khi xe vận hành trên đường, nhằm đảm bảo tính kinh tế của xe, tính an toàn cho người lái và giảm bớt các vấn đề về khí thải gây ô nhiễm môi trường mà các tiêu chuẩn quốc tế đặt ra

Nghiên cứu về hệ thống phun dầu điện tử trên ô tô giúp người đọc hiểu rõ hơn về các công nghệ mới, tiên tiến đồng thời hiểu được những hạn chế của chúng Ngoài ra, nghiên cứu về hệ thống phun dầu điện tử còn là một đề tài thú vị có thể giúp người đọc có thêm kiến thức về các hệ thống cung cấp nhiên liệu, chẩn đoán hệ thống điều khiển động cơ một cách hiệu quả hơn Xuất phát từ những lý do trên, nhóm em đã lựa chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU VÀ CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL” để tìm hiểu, nghiên cứu và định hướng phát triển trong tương lai.

Mục tiêu

Tìm hiểu cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của các hệ thống phun dầu điện tử ngày nay Nghiên cứu về quy trình chung khi tiếp nhận hư hỏng và xử lí dựa vào các triệu chứng khác nhau trên hệ thống Phân tích một số tín hiệu của các cảm biến và bộ phận

2 chấp hành quan trọng trên động cơ Diesel Qua đó cung cấp cho người đọc và các bạn sinh viên những tài liệu, kiến thức về chẩn đoán và sửa chữa động cơ Diesel phun dầu điện tử.

Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu lịch sử hình thành, cơ sở lý thuyết, nguyên lý làm việc và đặc điểm của các hệ thống phun dầu điều khiển bằng điện tử trên động cơ Diesel, các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống và cách sử dụng máy đo xung chuyên dụng để kiểm tra và phân tích.

Phương pháp nghiên cứu

Nhóm đã kết hợp nhiều phương pháp để thực hiện đề tài bao gồm tham khảo, tra cứu và thu thập tài liệu thông qua sách vở, tài liệu động cơ Diesel điều khiển điện tử, điện động cơ, đọc dịch tài liệu trong và ngoài nước có liên quan về chủ đề Tham khảo thêm kiến thức từ thầy hướng dẫn và những người có kinh nghiệm chuyên môn, … Tổng hợp và phân tích tài liệu, thực hiện việc nghiên cứu.

Nội dung thực hiện

- Đọc và tham khảo tài liệu

- Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các hệ thống phun dầu điện tử

- Tìm hiểu về quy trình chung chẩn đoán các triệu chứng trên hệ thống phun dầu điện tử

- Đo đạc và kiểm tra các tín hiệu bằng máy đo xung

- Phân tích, so sánh các tín hiệu bằng phần mềm và thiết bị đo xung chuyên dụng

Bố cục của đồ án tốt nghiệp

- Chương 2: Tổng quan về hệ thống phun dầu điện tử

- Chương 3: Các hệ thống phun dầu điều khiển bằng điện tử

- Chương 4: Quy trình chung chẩn đoán lỗi trên hệ thống phun dầu điện tử

- Chương 5: Phân tích tín hiệu trên hệ thống phun dầu điện tử

- Chương 6: Kết luận và kiến nghị

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ

Đặc điểm làm việc của động cơ Diesel

- Tự cháy: quá trình nén gần như đoạn nhiệt, nhiên liệu bốc cháy mà không cần thiết bị đánh lửa nào

- Sự hình thành hỗn hợp bên trong buồng đốt: hỗn hợp nhiên liệu được trộn trực tiếp trong buồng đốt

- Điều chỉnh thay đổi tốc độ động cơ bằng lượng nhiên liệu phun: thay vì kiểm soát hỗn hợp nhiên liệu-không khí, mô-men xoắn sinh ra được quyết định bằng khối lượng nhiên liệu được phun và luôn luôn trộn với càng nhiều không khí càng tốt

- Tỷ lệ không khí cao: do động cơ luôn chạy với không khí nhiều nhất có thể và không phụ thuộc vào hỗn hợp chính xác của không khí và nhiên liệu, động cơ Diesel có không khí tỷ lệ nhiên liệu nghèo hơn so với động cơ xăng.

Sự hình thành và phát triển của hệ thống nhiên liệu điện tử

Động cơ Diesel đã được phát minh vào năm 1892 do Rudolf Diesel, hoạt động dựa trên nguyên lý tự cháy Trong những năm sau đó, vào năm 1927, công nghệ bơm cao áp được phát triển bởi Robert Bosch, làm cho việc sử dụng động cơ Diesel trên các phương tiện ô tô, xe tải trở nên phổ biến hơn

Hình 2.1 Hệ thống bơm cao áp trên động cơ Diesel qua các thời kì

Khi động cơ Diesel đầu tiên được phát minh, chưa có hệ thống phun nhiên liệu chuẩn và mỗi nhà sản xuất động cơ phải tự chế tạo hệ thống của riêng mình Động cơ đầu

4 tiên của Rudolf Diesel sử dụng hệ thống đưa khí nén vào trong xi lanh, trong đó nhiên liệu được phun vào xi lanh bằng khí nén, giúp hòa trộn với không khí trong động cơ

Ngày nay, các hệ thống bơm cao áp cơ khí vẫn còn được sử dụng trên các xe đời thấp Trong đó, hệ thống điều khiển để quyết định tốc độ phun nhiên liệu, lượng nhiên liệu được phun, thời điểm phun đều là các cơ cấu bằng cơ khí như bộ điều tốc phụ thuộc vào tốc độ động cơ và lực căng của lò xo hay bộ phun dầu sớm được điều chỉnh khi áp lực nhiên liệu trong khoang bơm thay đổi Hệ thống bơm cao áp cơ khí có các loại gồm:

- Hệ thống bơm cao áp PF

- Hệ thống bơm cao áp PE

- Hệ thống bơm cao áp phân phối VE, GM

Những chi tiết cơ khí của cơ cấu điều khiển trong các hệ thống này quyết định những điều kiện hoạt động của động cơ có thể ổn định hay không và lượng khí thải nhiều hay ít

Mà qua thời gian hoạt động, những chi tiết này cũng gặp những vấn đề hư hỏng mà phải cần phải có kiến thức và kinh nghiệm mới có thể sửa Hệ thống bơm cao áp cơ khí còn phụ thuộc vào các cơ cấu dẫn động máy bơm làm cho hệ thống kém hiệu quả khi cung cấp nhiên liệu trong các chế độ làm việc của động cơ và làm hạn chế công suất của động cơ Được ra đời sớm nhưng động cơ Diesel vẫn còn phải đối mặt với nhiều thách thức, như tiếng ồn và khí thải gây ô nhiễm, làm cho chúng ít phát triển hơn so với động cơ xăng Tiếng ồn của động cơ Diesel do nhiên liệu Diesel bốc cháy đột ngột khi phun vào buồng đốt, gây ra sóng áp suất nghe như tiếng gõ Động cơ Diesel còn thải ra các sản phẩm cháy bao gồm NOx và muội than, … mà các hạt khí thải này có thể gây tổn thương cho sức khỏe con người, được xếp loại là chất gây ung thư hoặc có thể gây ung thư và có thể tăng nguy cơ mắc các bệnh tim và hô hấp

Tuy nhiên, qua hơn một thế kỷ, hệ thống nhiên liệu Diesel liên tục được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm ô nhiễm và tiêu hao nhiên liệu Các biện pháp này bao gồm giảm tiếng kêu của động cơ thông qua: tăng tốc độ phun nhiên liệu, tăng áp suất phun, điều chỉnh dạng phun, tỉ lệ phun, thời điểm phun, tỷ lệ nén Điển hình, hệ thống phun Diesel Common Rail cho phép phun nhiều lần nhằm hỗ trợ giảm tiếng ồn Thông qua các biện pháp như vậy, tiếng ồn của động cơ Diesel sẽ giảm đáng kể ở các động cơ hiện đại Các nhà khoa học cũng nhận ra khoảng 90% các khí có thể gây ung thư trong sản phẩm cháy

Phân loại và đặc điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử

Ngày nay, những nhược điểm trên đã được khắc phục thông qua biện pháp cải tiến của các bộ phận trong hệ thống nhiên liệu Diesel qua hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển bằng điện tử để làm:

- Tăng công suất động cơ

- Cung cấp nhiên liệu ổn định và hiệu quả

- Giảm mức tiêu thụ nhiên liệu

- Cải thiện lượng khí thải

- Giảm chi phí bảo trì

Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common-rail Diesel, được giới thiệu vào năm 1986 bởi Bosch, đã đạt được sự hoàn thiện Vào năm 1995 với sự ra đời của hệ thống ECD-U2 của Denso trên xe tải Hino Năm 1999, Bosch đã giới thiệu hệ thống Common-rail trên xe khách Ngay sau đó, kim phun Common-rail được điều khiển bằng điện tử đầu tiên đã được Siemens (nay là Continental) giới thiệu

So với các hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel cơ khí thông thường thì hệ thống Common-rail Diesel đã đáp ứng các tiêu chuẩn mới về tính kinh tế, vấn đề khí thải và những vấn đề khác như:

- Giảm tối đa tiếng ồn của động cơ khi hoạt động và nâng cao công suất động cơ

- Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao trên từng tốc độ động cơ nhờ hệ thống điều khiển điện tử, áp suất phun có thể đạt tới 200 MPa

- Tốc độ phun cực nhanh vì thời gian phun cực ngắn với nhiều lần phun (khoảng 1,1 ms)

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

2.3 Phân loại và đặc điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử

Các hệ thống cung cấp nhiên liệu được cải tiến thành các hệ thống điều khiển bằng điện tử gồm có:

- Hệ thống nhiên liệu PE cơ khí → Hệ thống nhiên liệu PE điện tử

- Hệ thống nhiên liệu VE cơ khí → Hệ thống nhiên liệu VE-EDC

- Hệ thống nhiên liệu UP

- Hệ thống nhiên liệu dùng bơm – kim phun kết hợp UI

- Hệ thống nhiên liệu Common-rail

2.3.2 Đặc điểm của các hệ thống

❖ Hệ thống nhiên liệu PE điện tử: Điều chỉnh lượng nhiên liệu phun bằng cách điều khiển cơ cấu ga điện tử để điều chỉnh thanh răng thực hiện thay cho bộ điều tốc Điều chỉnh góc phun sớm nhờ vào cảm biến tốc độ động cơ được đặt trên bơm cao áp

❖ Hệ thống nhiên liệu VE-EDC có cơ cấu ga điện tử: Điều chỉnh lượng nhiên liệu phun bằng cách điều khiển cơ cấu ga điện tử để điều chỉnh thời điểm nhiên liệu được xả về khoang bơm và thực hiện thay cho bộ điều tốc Điều chỉnh góc phun sớm bằng bộ điều khiển thời điểm phun TCV

❖ Hệ thống nhiên liệu VE-EDC có van xả áp loại hướng trục: Áp suất phun gần 130 MPa Điều chỉnh lượng nhiên liệu bằng van xả áp loại thông thường Do đó, piston bơm của bơm cao áp không có lỗ ngang và không có cơ cấu điều tốc trong khoang bơm Điều chỉnh góc phun sớm bằng bộ điều khiển thời điểm phun TCV

❖ Hệ thống nhiên liệu VE-EDC có van xả áp loại hướng kính: Áp suất phun cao hơn hệ thống nhiên liệu có loại piston hướng trục Điều chỉnh lượng nhiên liệu bằng van xả áp loại trực tiếp Điều chỉnh góc phun sớm bằng bộ điều khiển thời điểm phun TCV

❖ Hệ thống nhiên liệu UP: Áp suất phun nhiên liệu cho phép lên tới 1800 bar

Mỗi xi lanh động cơ có một bơm UP với van điện từ tích hợp và qua một đường cao áp ngắn dẫn đến kim phun

Bơm cao áp được dẫn động trực tiếp bởi trục cam động cơ

❖ Hệ thống nhiên liệu dùng bơm – kim phun kết hợp UI: Áp suất phun nhiên liệu cho phép lên tới 2000 bar

Kim phun và bơm cao áp được kết hợp một cụm trong hệ thống Bơm cao áp được dẫn động trực tiếp bởi trục cam động cơ

Kim phun được kích hoạt phun dựa vào tín hiệu điều khiển điện tử và trục cam tác động thông qua cò mổ

❖ Hệ thống nhiên liệu dùng bơm – kim phun kết hợp HEUI:

Bơm cao áp không tích hợp vào một cụm trong kim phun

Kim phun được kích hoạt bằng thủy lực (dựa vào tín hiệu điều khiển điện tử và sự chênh lệch áp suất giữa 2 khoang trong kim phun)

❖ Hệ thống nhiên liệu Common-rail:

Hệ thống có thiết kế theo từng module: bơm cao áp, ống phân phối, kim phun và bộ điều khiển điện tử trung tâm ECU

Với sự kết hợp giữa kiểm soát lượng nhiên liệu phun, thời điểm phun bằng điều khiển điện tử nên tốc độ phun cực nhanh, thời gian phun cực ngắn và nhiều giai đoạn phun trước khi phun chính Do đó, yêu cầu các chi tiết trong hệ thống phải được chế tạo rất chính xác

2.3.3 Sơ đồ chung của hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử

Tuy rằng hệ thống cung cấp nhiên liệu phun dầu điện tử được phân loại theo các loại cung cấp hệ thống nhiên liệu khác nhau với từng ưu và nhược điểm riêng, áp dụng với từng dòng xe và phân khúc khác nhau nhưng bất kì hệ thống điều khiển bằng điện tử nào trên các dòng xe cũng được bộ xử lí trung tâm ECU xử lí

Hình 2.2 Sơ đồ chung của hệ thống điều khiển động cơ bằng điện tử

8 Bất kì hệ thống EDC nào cũng bao gồm 3 thành phần sau:

- Tín hiệu đầu vào: là các cảm biến trên động cơ để xác định các thông số chi tiết của động cơ khi hoạt động

- ECU: là bộ trung tâm xử lí các thông tin, tín hiệu do các cảm biến cung cấp để đưa ra các tín hiệu đầu ra Qua đó, điều khiển các bộ chấp hành

- Tín hiệu ra: là tín hiệu được ECU xuất ra để điều khiển các bộ chấp hành

CÁC HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với bơm cao áp

3.1.1 Hệ thống nhiên liệu Diesel bơm PE điều khiển bằng điện tử a) Cấu tạo bơm

Hình 3.1 Cấu tạo bơm cao áp PE điện tử

Về cơ bản các chi tiết của bơm PE (bơm điện tử) có cấu tạo và hoạt động giống như bơm PE cơ khí Khác ở chỗ đối với bơm PE cơ khí thông thường cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu phun là thanh răng và bộ điều tốc để ổn định động cơ thì đối với bơm PE điện tử để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thì ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ cảm biến và gửi tín hiệu điều khiển cho cơ cấu ga điện tử để thay đổi vị trí thanh răng

+ Con đội, lò xo và piston: lò xo kéo piston về, con đội đẩy piston lên

+ Van cao áp: • Giữ áp suất ban đầu 17-25 kgf/𝑐𝑚 2

• Giữ nhiên liệu không trở lại bơm

• Cải thiện đặc tính phun, không bị rò rỉ + Bộ phun dầu sớm

+ Bộ điều tốc ly tâm ở cuối trục cam được thay bằng cảm biến tốc độ động cơ + Cơ cấu điều khiển thanh răng loại cơ khí được thay bằng cơ cấu điều ga điện từ nhận xung điều khiển từ ECU động cơ để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun

Hình 3.2 Các loại piston bơm phân phối

- Làn vạc xéo dưới: Thời điểm khởi phun không đổi, thời điểm dứt phun thay đổi

- Làn vạc xéo trên: Thời điểm khi phun thay đổi, thời điểm dứt phun không đổi

- Làn vạc xéo hai bên: Thời điểm khởi phun và thời điểm dứt phun thay đổi, Khi thay đổi lượng nhiên liệu thì lượng nhiên liệu tăng hoặc giảm gấp đôi c) Nguyên lí hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu

Khi động cơ làm việc, người lái giữ ga Nếu tải trên động cơ thay đổi đột ngột, tốc độ động cơ sẽ thay đổi với những chế độ làm việc quá mức và gây hư hỏng động cơ Do đó, khi tải thay đổi, để giữ số vòng quay của động cơ ở mức cho phép thì phải điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào động cơ bằng cơ cấu ga bằng điện tử Lượng nhiên liệu phun vào nhiều hơn khi tải tăng và ít hơn khi tải giảm Cơ cấu ga bằng điện tử được điều khiển bởi ECU Thông qua các cảm biến trên động cơ như cảm biến bàn đạp ga, cảm biến tốc độ động cơ, ECU sẽ gửi tín hiệu với các tần số xung khác nhau qua cuộn dây Cuộn dây trong cơ cấu và từ trường do cuộn dây sẽ tác động lên cơ cấu ga Vì thế, làm thanh răng dịch chuyển đến từng vị trí cấp nhiên liệu để phù hợp với chế độ làm việc của động cơ

11 Hình 3.3 Quá trình cung cấp nhiên liệu của piston phân phối

+ Nạp: Cam không đội, lò xò kéo piston về Đường nạp mở ra, nhiên liệu đi vào khoang bơm

+ Khởi phun: Cam đội đẩy piston đi lên và bịt kín đường nạp và đường xả Nhiên liệu trong khoang bị nén lại và cung cấp đến van cao áp → kim phun

+ Dứt phun: Cam đội đẩy piston đi lên và rãnh làn vạc xéo của piston trùng với lỗ xả nhiên liệu Nhiên liệu được hồi về, chấm dứt quá trình cung cấp nhiên liệu

❖ Quá trình điều khiển lượng nhiên liệu phun:

Thanh răng của hệ thống bơm cao áp được điều khiển bởi cơ cấu ga điện tử và điều khiển vị trí của piston Từ đó, quyết định lượng nhiên liệu cung cấp tới kim phun

Hình 3.4 Cơ cấu thanh răng điều khiển lượng nhiên liệu phun + Lượng phun lớn nhất: khi quá trình hành trình có ích của piston lớn nhất

+ Lượng phun một phần: khi quá trình hành trình có ích của piston bị giảm đi

+ Không phun: khi làn vạc xéo của piston trùng với lỗ xả tương ứng với lượng nhiên liệu được phun không có và tắt máy động cơ

12 d) Cấu tạo bộ điều ga điện tử

Hình 3.5 Cấu tạo bộ điều ga điện tử 1- Trục cam

2- Vỏ của cơ cấu điều khiển ga bằng điện từ

6- Lõi thép di động (gắn với thanh răng)

8- Cuộn dây e) Nguyên lý hoạt động bộ điều ga điện tử

- Khi ECU gửi xung đến cuộn dây → từ trường do cuộn dây sinh ra tác động lên lõi thép → làm nó dịch chuyển sang trái hay sang phải kéo theo thanh răng dịch chuyển làm xoay làn vạc của pistom bơm để cung cấp nhiên liệu nhiều hay ít

- Các cảm biến sẽ gửi về ECU về các tín hiệu tốc độ động cơ, tín hiệu bàn đạp ga → ECU tính toán để gửi những xung có tần số khác nhau đến cuộn dây → từ đó kéo thanh răng dịch chuyển đến từng vị trí cấp nhiên liệu phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ

- Động cơ đang làm việc ở chế độ ổn định, nếu tải tăng như khi xe đang lên dốc hoặc tăng ga, vì tăng tải nên tốc độ động cơ giảm và vì tăng ga khi người lái muốn tăng tốc, thông qua cảm biến tốc độ và một số cảm biến khác, ECU sẽ điều khiển độ rộng xung và cấp điện đến cuộn dây → cuộn dây sinh ra từ trường và tác động lên lõi thép làm nó kéo

13 thanh răng về chiều tăng lượng nhiên liệu Ngược lại, nếu trong trường hợp tải giảm khi xe đang xuống dốc → tốc độ động cơ có khuynh hướng tăng lên, thanh răng sẽ được kéo về chiều giảm bớt nhiên liệu nên tốc độ giảm lại để động cơ không vượt quá tốc độ

3.1.2 Hệ thống nhiên liệu Diesel VE điều khiển ga bằng điện tử a) Cấu tạo bơm cao áp

Hình 3.6 Cấu tạo bơm cao áp VE điện tử 1- Van cao áp

2- Van điện từ cắt nhiên liệu

4- Van điện từ điều khiển ga

6- Bộ điều khiển phun dầu sớm

7- Van thời điểm thời điểm phun

- Bơm cao áp VE là loại bơm phun nhiên liệu dùng trong động cơ Diesel, đặc trưng bởi khả năng cung cấp nhiên liệu áp suất cao cho động cơ, tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu, giảm đáng kể lượng khí thải

- Cấu tạo của bơm VE điều khiển bằng điện tử về cơ bản giống bơm VE hướng trục loại thường Người ta sử dụng cơ cấu điều khiển ga điện từ thay vì cơ cấu dẫn động dây ga và bộ điều tốc ly tâm

- Bộ điều khiển phun dầu sớm cũng giống như loại bơm thường nhưng có thêm van điện điều khiển phun sớm b) Bơm tiếp vận

Bơm tiếp vận là bơm có bốn cánh gạt và một rotor, khi trục dẫn động quay làm rotor quay, những cánh gạt dưới tính năng của lực ly tâm ép sát vào vách buồng áp suất và ép nhiên liệu tới thân bơm

Hình 3.7 Hoạt động của bơm tiếp vận c) Van điều chỉnh

Van điều chỉnh dùng để điều chỉnh áp suất xả của bơm cấp nhiên liệu phù hợp với tốc độ bơm d) Nguyên lí hoạt động của piston bơm cao áp

Hệ thống nhiên liệu bơm liên hợp UP

Hệ thống bơm liên hợp UP lắp trực tiếp vào thân động cơ, được dẫn động bởi trục cam động cơ

Hình 3.25 Hệ thống nhiên liệu bơm UP a) Cấu tạo

Hình 3.26 Cấu tạo bơm liên hợp UP Trục cam động cơ làm cho piston di chuyển lên xuống trong xilanh bơm làm nhiên liệu được nén đến kim phun bằng một đường ống cao áp rất ngắn Việc định lượng nhiên liệu quyết định bởi ECU động cơ ECU sẽ nhận các tín hiệu từ các cảm biến và tính toán,

25 xử lí từ đó điều khiển van điện tử tắt, mở để đưa lượng nhiên liệu đến kim phun để đạt công suất động cơ, kinh tế nhiên liệu một cách tối ưu và giảm ô nhiễm môi trường b) Nguyên lý hoạt động

Hệ thống UP là hệ thống bơm điều khiển điện tử với cụm bơm - kim phun được kết nối bởi đường ống cao áp Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt động cơ Cơ cấu bơm được dẫn động bởi trục cam động cơ và cung cấp nhiên liệu đến kim phun bởi đường ống cao áp chịu được sự dao động áp suất cao Mỗi bộ bơm UP cho mỗi xylanh động cơ gồm có bơm cao áp, ống dẫn cao áp và kim phun Lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun quyết định bởi tín hiệu điều khiển từ ECU để đóng mở van cao áp điện từ

Khi cam không đội thì lò xo con đội sẽ đẩy piston bơm đi xuống điểm chết dưới Nhiên liệu đi vào đường nạp qua khoang nạp và đi vào khoang cao áp Lúc này, khoang nạp và khoang cao áp thông với nhau nên không có sự chênh lệch giữa hai khoang áp suất nhiên liệu

Khi vấu trục cam tác động thì piston bơm bị đẩy lên nhờ con đội, quá trình phun thực tế được bắt đầu khi van điện từ đóng lại bởi được ECU điều khiển Van điện từ hút kim van và làm đóng khoang cao áp lại Nhiên liệu trong khoang nạp không còn đi vào khoang cao áp Nhiên liệu trong khoang cao áp được đưa đến kim phun

Khi piston bơm đi lên, nhiên liệu trong khoang xylanh bơm được nén lại làm tăng áp suất nhiên liệu trên đường cao áp đến kim phun Kim phun được phun vào buồng đốt khi áp suất nhấc kim đạt gần 300 bar và áp suất phun trong quá trình phun thực tế đạt đến 1800 bar

Khi ECU ngắt dòng điện, thân kim của van điện từ được lò xò kéo về làm khoang cao áp mở ra Áp suất trong khoang cao áp giảm đi và hồi về thùng chứa Quá trình phun chấm dứt

Hệ thống phun nhiên liệu Diesel điện tử với bơm - vòi phun kết hợp

3.3.1 Hệ thống nhiên liệu UI

Hình 3.27 Hệ thống điều khiển và cung cấp nhiên liệu UI

1 Thùng dầu 5 Các vòi phun

3 Bơm chuyển nhiên liệu 7 Các cảm biến

Hệ thống nhiên liệu EUI bao gồm có 5 thành phần:

- Kim phun EUI: áp suất phun khoảng 30.000 psi và nhờ điều khiển điện tử mà kim phun có thể phun trong thời gian cực ngắn và phun với tốc độ cao trong khoảng 19 lần/s

- Bơm tiếp vận: cung cấp nhiên liệu đến các kim phun khi bơm có thể cung cấp nhiên liệu từ thùng chứa, tạo ra một áp suất ban đầu từ 60-125 psi

- ECU: là một bộ xử lí trung tâm điều khiển các hoạt động chính của động cơ

- Các cảm biến: là những thiết bị điện từ theo dõi các thông số của động cơ: như nhiệt độ, áp suất, tốc độ… và gửi tín hiệu về ECU để tính toán và điều khiển các bộ chấp hành trên động cơ

- Bộ chấp hành: là những thiết bị điện tử được ECU để điều khiển Đó là các van điều khiển, relay, solenoid trên hệ thống

27 a) Hệ thống dẫn động phun

Hình 3.28 Trục cam dẫn động kim phun

Hệ thống dẫn động: trục cam quay làm vấu cam quay đẩy đũa đẩy tác dụng lực lên cần cò mỏ (cánh tay đòn) ấn kim bơm xuống nén nhiên liệu tạo áp suất cao Nhiên liệu có áp suất cao được đưa đến kim phun và phun vào xilanh động cơ

Hình 3.29 Cấu tạo hệ thống dẫn động phun Trục cam có ba vấu cam cho mỗi xy lanh Hai vấu dẫn động van nạp và van xả, còn một vấu dẫn động cơ cấu vòi phun

28 Hình 3.30 Cấu tạo hệ thống dẫn động phun b) Cấu tạo của kim phun UI

Kim phun có tích hợp một lõi điện từ điều khiển đóng hoặc mở van bằng cách sử dụng ECU để điều khiển thời điểm kích van Từ đó, kim phun có thể điều chỉnh lưu lượng và thời điểm phun nhiên liệu

Hình 3.31 Cấu tạo của kim phun EUI Cấu tạo gồm có:

- Van kim điện từ (Poppet Valve): ngăn hoặc cho nhiên liệu đi vào khoang kim phun

- Cuộn dây điện từ: đóng vai trò là nam châm điện tạo ra từ trường để đóng hoặc mở van kim điện từ

- Chốt piston và piston bơm: tạo áp suất trong quá trình nạp và phun nhiên liệu khi có tín hiệu mở van điện từ và nhiên lliệu dẫn động bởi trục cam Đường nạp và hồi nhiên liệu trong thân piston bơm, nhiên liệu có thể qua kim phun để hồi về lại thùng chứa

- Kim phun: giống như những kim phun thông thường, áp suất phun thường khoảng 30.000 psi trong hầu hết các kim phun c) Hoạt động

Quá trình nạp xảy ra khi cam không đội, piston bơm được lò xo kéo trở về Khi đó nhiên liệu từ đường nạp qua van Spill Valve, cung cấp chờ sẵn trong khoang kim phun Lúc này, áp suất trong khoang kim phun chưa thể thắng lực lò xò nên kim phun không phun

Quá trình này bắt đầu với chốt đẩy piston và piston ép của kim phun ở trên đỉnh đi xuống khi các đường dầu và khoang chứa đã đầy nhiên liệu, van kim điện từ vẫn mở nên dòng nhiên liệu ở khoang kim phun bị chặn lại sẽ quay lại đường cấp nhiên liệu trong kim phun làm giảm mật độ nhiên liệu trong khoang

Nếu chưa có tín hiệu điều khiển van điện từ từ ECU, van kim điện từ tiếp tục mở và nhiên liệu tiếp tục đi vào đường nạp nhiên liệu

Hình 3.34 Kì phun Khi ECU gửi một tín hiệu điện đến van điện từ, van xả sẽ đóng lại làm cho nhiên liệu bị nén với áp suất cao bên trong buồng áp suất Piston tiếp tục hành trình đi xuống, áp suất nhiên liệu tăng lên áp suất cao thắng được lực của lò xò Ty kim nhấc lên và kim phun phun nhiên liệu vào động cơ

❖ Quá trình kết thúc phun:

Hình 3.35 Kì dứt phun Piston vẫn tiếp tục đi xuống đến hết hành trình nhưng ECU ngừng cung cấp tín hiệu điện làm van xả mở ra và đẩy lượng nhiên liệu dư trả về

3.3.2 Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử HEUI a) Khái quát

HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit) có nghĩa là hệ thống điều khiển điện tử và tác động thủy lực Hệ thống được giới thiệu lần đầu vào năm 1993 bởi hãng Carterpillar và là hệ thống đầu tiên mà áp suất phun có thể độc lập với tốc độ của động cơ Nhờ đó, hệ thống HEUI có thể đáp ứng được những tiêu chuẩn mới về khí thải và giảm sự tiêu hao nhiên liệu

32 Vượt trội hơn hẳn so với công nghệ phun nhiên liệu truyền thống ở các thế hệ trước nó, HEUI cho phép điều chỉnh chính xác nhiên liệu phun vào buồng cháy về cả thời gian, áp suất và lượng nhiên liệu phun mang lại hiệu suất cao cho động cơ

Hình 3.37 Đặc tính áp suất phun b) Cấu tạo

Về cấu tạo của hệ thống điện tử trong HEUI rất giống với các thành phần điện tử trong các hệ thống UI khác Tuy nhiên, kim phun trong hệ thống HEUI được dẫn động bằng thuỷ lực thay vì bằng trục cam

Hình 3.38 Hệ thống điều khiển và cung cấp nhiên liệu HEUI

1 Bơm cao áp 4 Các cảm biến

2 Van điều khiển áp suất tác động phun 5 ECM

Cấu tạo hệ thống gồm:

Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối

3.4.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống

Hiện nay, các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel đã được khắc phục dần bằng việc cải tiến các bộ phận của hệ thống như: bơm cao áp, kim phun, van điện từ, phần mềm, Trong động cơ Diesel hiện đại, áp suất phun còn được cải thiện bằng cách chứa trong ống tích trữ (ống phân phối) hay còn gọi là ống Rail Do ECU động cơ điều khiển hệ thống phun bao gồm áp suất phun, tốc độ và thời gian phun, nên hệ thống phun độc lập và không bị ảnh hưởng bởi tốc độ hoặc tải động cơ Điều này đảm bảo áp suất phun ổn định mọi lúc, ngay cả trong dải tốc độ thấp và giảm đáng kể lượng khói đen thường được phát ra từ động cơ Diesel trong quá trình khởi động và tăng tốc Do đó, khí thải được giảm và làm sạch hơn

36 Hiện nay chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề:

- Tăng tốc độ phun với nhiều lần phun để giảm nồng độ carbon do nhiên liệu cháy không hoàn toàn

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun dầu trực tiếp

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm lượng HC

- Biện pháp luân hồi khí xả EGR để giảm nồng độ NOx

3.4.2 Chức năng của hệ thống

Hình 3.41 Chức năng của hệ thống Common Rail

- Điều khiển áp suất phun: so với hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường, hệ thống CRS cho phép phun với áp suất cao ngay cả khi động cơ ở tốc độ thấp Do đó, áp suất phun của hệ thống CRS luôn ổn định ở mọi tốc độ của động cơ Nhờ áp suất cao, quá trình cháy diễn ra tối ưu và giảm khí thải PM, NOx

- Điều khiển thời điểm phun: tùy theo tốc độ và tải của động cơ mà ECU đưa ra bản đồ phun để phù hợp với từng chế độ tốc độ động cơ

- Điều khiển tỉ lệ phun: hệ thống cho phép phun nhiều lần trước khi phun chính Điều này làm quá trình cháy của động cơ diễn ra liên tục, cung cấp áp suất cháy ban đầu trước khi phun chính Đồng thời làm giảm tiếng ồn gây ra cho động cơ Quá trình phun cũng diễn ra sau khi phun làm giảm khí xả

3.4.3 Phân loại hệ thống theo thời kì và hãng sản xuất

Thế hệ 1: áp suất kim phun lên tới 1350 bar

Multec: áp suất kim phun lên tới 1450 bar

Direct acting Diesel CRS: áp suất kim phun lên tới 2000 bar

Thế hệ 1: áp suất kim phun lên tới 1450 bar ECD, U2P

Thế hệ 2: áp suất kim phun lên tới 1800 bar HP3, HP4

Ta có thể chia hệ thống nhiên liệu Common-rail gồm 2 vùng nhiên liệu và 4 thành phần cơ bản

- Hệ thống nhiên liệu Common-rail gồm 2 vùng: vùng nhiên liệu áp suất cao và vùng nhiên liệu áp suất thấp:

+ Vùng áp thấp: thùng chứa, lọc nhiên liệu, bơm tiếp vận và đường chứa nhiên liệu áp thấp

+ Vùng áp cao: bơm cao áp, ống phân phối, kim phun

Hình 3.42 Vùng nhiên liệu áp suất thấp

- Hệ thống nhiên liệu Common Rail gồm 4 thành phần cơ bản:

+ Bơm cao áp và ống phân phối

+ Các cảm biến (tốc độ trục khuỷu, trục cam, bàn đạp ga, lưu lượng khí nạp, cảm biến áp suất ống rail, …)

38 + Các cơ cấu chấp hành (kim phun, van SCV, bộ tăng áp, bộ lưu hồi khí xả, các đồng hồ đo áp suất, …)

+ Bộ điều khiển điện tử ECU, EDU để kiểm soát lượng phun chính xác

Hình 3.43 Sơ đồ hệ thống Common Rail

3.4.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu:

Các hệ thống của các hãng sản xuất tuy có khác nhau về thiết kế, nâng cấp, cải thiện áp suất phun Tuy nhiên, tất cả đều hoạt động theo cách tương tự

Nhiên liệu được bơm từ bơm tiếp vận hút từ thùng chứa cung cấp đến đường ống thấp áp → các bầu lọc → bơm cao áp, từ đây nhiên liệu được bơm cao áp nén → đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (ống Rail) hay còn gọi là ắc quy thủy lực → đưa đến kim phun để phun vào xy lanh động cơ

Nhiên liệu thừa của kim phun → trở về ống Rail → bơm cao áp, van điều khiển áp suất tại bơm mở → nhiên liệu trở về thùng nhiên liệu Trên ống Rail có cảm biến áp suất nhiên liệu và van an toàn để theo dõi và điều chỉnh áp suất trong ống Nếu áp suất tích trữ trong ống rail vượt quá giới hạn cho phép thì cảm biến áp suất nhiên liệu sẽ nhận biết được và van an toàn sẽ mở để nhiên liệu hồi về thùng chứa

3.4.6 Cấu tạo của hệ thống

Hình 3.44 Cấu tạo lọc nhiên liệu

Hệ thống lọc nhiên liệu là bộ phận bắt buộc phải có trong hệ thống nhiên liệu Nhiên liệu trong hệ thống phun dầu điện tử chẳng những có công dụng cháy mà còn có công dụng bôi trơn các chi tiết Vì thế mà nhiên liệu phải đảm bảo hoàn toàn sạch, không có các tạp chất, lọc nhiên liệu không những có nhiệm vụ tách những tạp chất nhỏ nhất để đưa đến kim phun và ống Rail mà còn phải tách nước ra khỏi nhiên liệu trước khi đưa đến bơm cao áp Lượng nước này không được loại trực tiếp ra ngoài mà được giữ lại trong bộ lọc, lượng nước được đo bằng bộ cảm biến đo nước được tích hợp bên trong bộ lọc Khi mực nước trong cốc lọc cao, đèn báo trên đồng hồ táp lô sẽ nháy liên tục và khi lọc nghẹt, đèn báo sẽ luôn sáng

40 Hình 3.45 Hoạt động của đèn báo mức nhiên liệu

❖ Kiểu bánh răng ngoài (Bosch CP3)

Bơm tiếp vận kiểu bánh răng ngoài gồm có đường dầu vào, đường dầu ra, bánh răng chủ động và bánh răng bị động

Hình 3.46 Cấu tạo bánh răng ngoài Bosch CP3

Hình 3.47 Nguyên lý hoạt động bánh răng ngoài Bosch CP3 Bánh răng chủ động được gắn với trục của bơm quay → làm bánh răng bị động quay theo → không gian tạo ra bởi 2 bánh răng tạo ra áp suất → đẩy chất lỏng theo chiều cửa ra nhiên liệu

❖ Kiểu bánh răng ăn khớp trong (Denso HP3)

Bơm tiếp vận kiểu bánh răng ăn khớp trong Denso HP3 cấu tạo đơn giản gồm một bánh răng chủ động và một bánh răng bị động đặt lệch tâm

Hình 3.48 Cấu tạo bánh răng ăn khớp trong Denso HP3

Hình 3.49 Nguyên lý hoạt động Denso HP3 Trục cam quay → bánh răng chủ động quay → kéo theo bánh răng bị động quay → không gian tạo ra bởi 2 bánh răng tạo ra áp suất → bơm tiếp vận hút nhiên liệu vào cổng hút và bơm nhiên liệu ra khỏi cổng xả

❖ Van điều áp bơm tiếp vận:

Làm ổn định áp suất từ bơm tiếp vận đến bơm cao áp Khi động cơ quay càng nhanh, bơm tiếp vận quay càng nhanh Áp suất nạp vượt quá áp suất tại van điều áp Khi đó, van mở ra để nhiên liệu quay lại và đi đến phía hút của bơm tiếp vận

Hình 3.50 Các cảm biến và bộ chấp hành trên các thế hệ bơm cao áp

Bơm cao áp là bộ phận tiếp xúc với áp suất thấp và áp suất cao trong hệ thống Chức năng của nó là bơm nhiên liệu lên áp suất cao, bảo đảm luôn có đủ nhiên liệu dưới áp suất có sẵn trong mọi điều kiện vận hành động cơ Áp suất được bơm cao áp tạo ra có thể lên đến 180 MPa qua đường cao áp đến ống phân phối

43 Hình 3.51 Các thế hệ bơm cao áp trên hệ thống CRS của Bosch

Bơm cao ỏp được dẫn động bằng động cơ (tốc độ quay bằng ẵ tốc độ động cơ, nhưng tối đa là 3000 vòng/phút) thông qua bánh răng dẫn động và nó được nhiên liệu bôi trơn trong khoang bơm Do đó tốc độ bơm được kết hợp với tốc độ động cơ thông qua tỷ số truyền cố định

Hình 3.52 Cấu tạo bơm HP0

44 Cấu tạo gồm: bơm tiếp vận, van điều tiết, van PCV (van điều khiển bơm), trục cam, con đội, piston, van phân phối, cảm biến vị trí trục cam

▪ Nhiệm vụ của các bộ phận

- Bơm tiếp vận: Đưa nhiên liệu vào bơm cao áp

- Van điều tiết: Điều chỉnh áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp

- Van PCV: Quyết định lượng nhiên liệu đi vào ống rail

- Van phân phối: Giúp nhiên liệu không chảy ngược từ ống rail về bơm cao áp

- Cảm biến vị trí trục cam: Xác định vị trí của piston

Hình 3.53 Mạch điều khiển van PCV Van PCV kiểm soát lượng nhiên liệu từ bơm cao áp đi vào ống phân phối để điều chỉnh áp suất ống phân phối Lượng nhiên liệu được cho phép đi vào ống phân phối được xác định bởi thời gian mà tín hiệu dòng điện mà ECU cấp cho van PCV Khi công tắc máy ở vị trí ON, relay PCV được cấp từ nguồn ắc quy Dựa vào từng chế độ hoạt động của động cơ mà ECU sẽ xác định lượng nhiên liệu được đi vào ống phân phối và điều khiển độ rộng xung cho van PCV để đạt áp suất nhiên liệu tối ưu nhất trong ống phân phối

QUY TRÌNH CHUNG CHẨN ĐOÁN LỖI TRÊN HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ

Quy trình tiếp nhận

❖ Bước 1: Thu thập thông tin

- Xác định những gì khách hàng miêu tả về triệu chứng

Bằng cách hỏi các câu hỏi sau:

• Triệu chứng xuất hiện là gì?

• Triệu chứng xuất hiện khi nào, lúc nào, liên tục hay thỉnh thoảng?

• Xảy ra triệu chứng trên điều kiện đường gì?

• Xảy ra trong tình trạng lái ở chế độ, tốc độ, tình trạng thời tiết thế nào?

- Kiểm tra lịch sử sửa chữa trước đó và sự cố hiện tại

❖ Bước 2: Áp dụng các phương pháp chẩn đoán

- Xác định lỗi bằng máy chẩn đoán

- Xác định lỗi dựa trên triệu chứng và kinh nghiệm

❖ Bước 3: Phân tích các hư hỏng

- Sau khi có các thông tin, triệu chứng Tiến hành phân tích các khả năng hư hỏng có liên quan

❖ Bước 4: Khoanh vùng, cách ly hư hỏng

- Khoanh vùng và cách ly hư hỏng nhằm mục đích để chẩn đoán một cách chính xác nhất mà hư hỏng xảy ra

- Dựa trên các phân tích, chẩn đoán Tiến hành các biện pháp sửa chữa hoặc thay thế cần thiết để khắc phục hư hỏng trên xe

❖ Bước 6: Kiểm tra sau sửa chữa

- Sau khi đã sửa chữa xong Tiến hành kiểm tra lại để đảm bảo sự cố đã được khắc phục hay chưa hoặc có lỗi nào khác xuất hiện hay không

Kiểm tra cơ bản mạch điện

Bằng cách đo điện trở: tháo đầu nối “A” và “C” sau đó đo điện trở giữa 2 đầu nối

Giá trị tiêu chuẩn 1Ω hoặc ít hơn

Bằng cách đo thông mạch: dùng đồng hồ VOM chỉnh thang đo thông mạch để kiểm tra

Như thể hiện trong sơ đồ 3: có sự thông mạch từ đầu 1 của giắc nối “A” đến đầu 1 của giắc nối “B1” Tuy nhiên ta đo không thấy sự thông mạch từ đầu 1 của giắc nối “C” đến đầu 1 của giắc nối “B2”

➔ Do đó đã có sự hở mạch

4.2.2 Kiểm tra thông mạch bằng đo điện áp

Hình 4.4 Sơ đồ số 4 Như thể hiện trong sơ đồ 4, ta dùng đồng hồ VOM ở chế thang đo điện áp để kiểm tra

98 Bảng 4.1 Kết quả đo và phần lỗi của sơ đồ 4

Kết quả đo • Điện áp giữa cực 1 của giắc nối “A” và mass thân xe là 5V

• Điện áp giữa cực 1 của giắc nối “B” và mass thân xe là 5 V

• Điện áp giữa cực 1 của giắc nối “C” và mass thân xe là 0V Phần lỗi Hở mạch trong hệ thống dây điện giữa cực 1 đầu “B” và “C”

4.2.3 Kiểm tra sự ngắn mạch

Hình 4.5 Sơ đồ số 5 Để kiểm tra sự ngắn mạch (chạm mass), ta đo sự liên tục 1 đầu mass với đoạn cần kiểm tra

Hình 4.6 Sơ đồ số 6 Như sơ đồ số 6, ta thấy có sự thông mạch giữa cực 1 giắc nối “A” và mass

➔ Đã có sự ngắn mạch

99 Hoặc bằng cách tháo giắc nối “A” và “C”, sau đó đo điện trở tương ứng giữa cực 1 và 2 của đầu giắc “A” so với mass thân xe Điện trở tiêu chuẩn 10 kΩ hoặc lớn hơn

Hình 4.7 Sơ đồ số 7 Để xác định rõ ngắn mạch trên đoạn từ A tới B1 hay từ B2 tới C

Ta tháo giắc nối B để đo thông mạch giữa đầu nối 1 của giắc nối A với mass và từ đầu nối 1 của giắc nối B2 với mass

Bảng 4.2 Kết quả đo và phần lỗi sơ đồ số 7

Kết quả đo • Không có sự liên tục giữa đầu nối 1 giắc nối A với mass

• Có sự liên tục giữa đầu nối 1 của giắc B2 với mass

Phần lỗi Ngắn mạch ở giữa đầu cực 1 đoạn C và

Chẩn đoán lỗi thông qua đèn check MIL (Malfunction Indicator Lamp) và DTC (Diagnostic Trouble Code)

4.3.1 Chẩn đoán lỗi thông qua đèn check MIL (Malfunction Indicator Lamp)

Trong quá trình xe hoạt động, nếu có các tín hiệu hay giá trị bất thường gây nên lỗi, ECU sẽ phát hiện và lưu lại các lỗi này trong hệ thống và hiển thị chúng bằng cách nhấp nháy đèn báo động cơ (Check Engine) hay còn gọi là đèn MIL

Trước khi đọc mã DTC (Diagnostic Trouble Code) bằng máy chẩn đoán hiện đại, hãy thử kiểm tra đèn check MIL đơn giản trước bằng cách sử dụng SST nối giữa cực DLC1 8 (TE1) và DLC1 3 (E1) hoặc giữa cực DCL3 13(TC) và DLC3 4(CG)

Hình 4.8 Giắc DLC1 và DLC3

• Bật công tắt ON và kiểm tra số lần đèn MIL (đèn báo lỗi) nhấp nháy

• Khi không có mã lỗi, đèn check MIL sẽ bật/ tắt lần lượt cách nhau 0.26s và liên tục

Hình 4.9 Xung khi không có mã lỗi

• Trong trường hợp có mã lỗi, đèn sẽ nhấp nháy mỗi 0.52s Mã lỗi hiển thị là số có 2 chữ số Số lần nhấp nháy đầu tiên sẽ là chữ số đầu tiên của mã lỗi, sau khi tạm ngưng 1.5s, số lần nhấp nháy tiếp theo sẽ là chữ số thứ hai Nếu có 2 mã lỗi trở lên,

101 giữa các mã lỗi, sẽ có khoảng ngưng 2.5s và sau khi tất cả mã lỗi được xuất ra, sẽ có khoảng ngưng 4.5s, sau đó tất cả chúng sẽ được lặp lại

Hình 4.10 Xung khi có mã lỗi

Lưu ý: trong trường hợp có nhiều mã lỗi, đèn báo sẽ sáng từ mã lỗi có giá trị nhỏ hơn và tiếp tục đến giá trị lớn hơn

4.3.2 Chẩn đoán lỗi thông mã DTC (Diagnostic Trouble Code)

DTC (Diagnostic Trouble Code) là viết tắt của mã lỗi chẩn đoán, được tạo ra bởi hiệp hội kỹ sư ô tô (SAE) Các mã này được tạo bởi hệ thống chẩn đoán OBD-II trên xe Gồm có 5 ký tự, mỗi ký tự trong DTC đại diện cho một vấn đề cụ thể

Hình 4.11 Cách mô tả mã lỗi trên OBD-II

▪ Ký tự DTC đầu tiên là một chữ cái in hoa gồm có: P, C, B, U

Mã “P” thể hiện xe gặp vấn đề với hệ thống truyền động Nó bao gồm động cơ, hộp số và hệ thống nhiên liệu

Mã “C” thể hiện xe gặp vấn đề về khung gầm Gồm các hệ thống cơ khí bên ngoài khoang hành khách, chẳng hạn như hệ thống lái, hệ thống treo và phanh

Mã “B” thể hiện gặp vấn đề về phần thân xe Nó bao gồm các bộ phận được tìm thấy trong khu vực khoang hành khách

Mã “U” thể hiện xe gặp vấn đề với máy tính tích hợp trên xe và các chức năng tích hợp mà hệ thống chẩn đoán lỗi xe hơi OBD quản lý

▪ Ký tự DTC thứ hai: là một chữ số, có thể là “0” hoặc “1”:

Số “0”: Mã lỗi được quy định quốc tế SAE (Society of Automotive Engineers), nghĩa là nó áp dụng cho tất cả các loại xe theo tiêu chuẩn quốc tế OBD-II

Số “1”: Mã lỗi được quy định riêng tuỳ theo nhà sản xuất Nếu bạn nhìn thấy số "1", hãy liên hệ trực tiếp với nhà sản xuất xe để biết thêm thông tin

▪ Ký tự DTC thứ ba: Nếu ký tự DTC thứ hai là “0” thì ký tự thứ ba sẽ giúp bạn xác định hệ thống con nào đang gặp trục trặc, gồm tám số:

0: Đo nhiên liệu, không khí và kiểm soát khí thải phụ trợ

1: Hệ thống phun xăng và đo lượng không khí

2: Đo nhiên liệu và không khí (trên hệ thống phun)

3: Hệ thống phun nhiên liệu hoặc nén sai

4: Kiểm soát khí thải phụ trợ

5: Điều khiển tốc độ xe, điều khiển không tải

6: Mạch đầu ra máy tính

7-8: Hộp số và truyền lực

▪ Ký tự DTC thứ tư và thứ năm

Mã DTC thứ tư và thứ năm là các số có hai chữ số từ 0 đến 99, chỉ ra chính xác lỗi mà xe gặp phải

Ví dụ: Mã lỗi hiện thị “P04020”

• “P” biểu thị hệ thống truyền động hoặc hệ thống nhiên liệu có vấn đề

• “0” biểu thị mã lỗi được áp dụng chung cho tất cả xe tuân thủ OBD-II

• “4” bộ điều khiển khí thải phụ có vấn đề

• “20” biểu thị lỗi về bộ chuyển đổi xúc tác

Nghiên cứu về quy trình chẩn đoán lỗi theo triệu chứng

4.4.1 Động cơ khó khởi động

Máy khởi động quay bình thường nhưng động cơ mất nhiều thời gian để khởi động

Các nguyên nhân có thể xảy ra

• Mạch tín hiệu khởi động

• Hệ thống điều khiển xông

• Cảm biến vị trí trục khuỷu

• Cảm biến vị trí trục cam

❖ Quy trình kiểm tra chung khi có triệu chứng:

Bước 1: Sử dụng máy chẩn đoán để kiểm tra nhiệt độ nước làm mát có đang ở nhiệt độ phù hợp hay không Tiếp theo hãy kiểm tra điện áp ắc quy cấp cho hệ thống điều khiển xông

Sửa chữa hoặc thay thế hệ thống điều khiển xông

Bước 2: Sử dụng máy chẩn đoán để đọc dữ liệu động tốc độ động cơ, khi động cơ hoạt động, xác định tốc độ động cơ có chính xác không

Sửa chữa và thay thế cảm biến vị trí trục khuỷu

Bước 3: Kiểm tra tín hiệu xung ra của cảm biến vị trí trục cam

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến vị trí trục cam, hoặc đĩa cảm ứng từ

Bước 4: Kiểm tra các kim phun

✓ VD: Kiểm tình trạng rò rỉ dầu ở thân, đầu kim phun

✓ VD: Kim tra tia phun

Sửa chữa hoặc thay thế kim phun

Bước 5: Kiểm tra mạch tín hiệu khởi động

✓ Kiểm tra điện áp của các cực tín hiệu khởi động ECU động cơ

Sửa chữa mạch tín hiệu khởi động ECU

✓ Kiểm tra nguồn cấp cho ECU

Sửa chữa mạch nguồn hoặc thay thế ECU

Bước 7: Kiểm tra bơm tiếp vận và mạch dẫn động bơm

Sửa chữa hoặc thay thế bơm tiếp vận và mạch dẫn động bơm

4.4.2 Động cơ chết máy khi chạy ở chế độ không tải

Mô tả Động cơ chết máy sau khi khởi động hoặc chạy ở chế độ không tải

• Mạch nguồn cấp cho ECU động cơ

Bước 1: Xác định động cơ có bị quá nhiệt hay không

Sửa chữa hệ thống làm mát

Bước 2: Kiểm tra tín hiệu xung đầu ra của cảm biến vị trí trục khuỷu có chính xác hay không bằng máy đo xung

Sửa chữa và thay thế cảm biến vị trí trục khuỷu hoặc mạch tương ứng

✓ VD: Kim tra tia phun, mạch điều kiển phun

Sửa chữa hoặc thay thế kim phun, mạch điều khiển kim phun

Bước 4: Xác định khi động cơ quay có tín hiệu khởi động hay không bằng cách kiểm tra các cực của tín hiệu khởi động ECU động cơ

Sửa chữa mạch tín hiệu khởi động

Bước 5: Kiểm tra ECU và nguồn cấp ECU

✓ Kiểm tra điện áp của các cực tín hiệu khởi động ECU động cơ

Sửa chữa nguồn cấp ECU hoặc thay thế ECU

Bước 6: Kiểm tra bơm cao áp và mạch dẫn động bơm

✓ Kiểm tra nguồn cấp cho ECU

Sửa chữa hoặc thay thế bơm cao áp, mạch dẫn động bơm

4.4.3 Động cơ quay bình thường nhưng không nổ máy được

Mô tả Động cơ quay được nhưng không nổ máy được

• Mạch điện cấp nguồn ECU động cơ

Bước 1: Sử dụng máy chẩn đoán để kiểm tra nhiệt độ nước làm mát có đang ở nhiệt độ phù hợp hay không Tiếp theo hãy kiểm tra điện áp ắc quy cấp cho hệ thống điều khiển xông

Bước 2: Kiểm tra tốc độ động cơ khi động cơ quay Xác định giá trị tốc độ có phù hợp hay không

✓ VD: Kiểm tra tia phun, mạch điều khiển kim phun

4.4.4 Chế độ cầm chừng có vấn đề khi xe khởi động

Tốc độ cầm chừng không đều khi xe khởi động

• Cảm biến áp suất ống Rail

Bước 2: Kiểm tra bộ lọc nhiên liệu

Thay thế lọc nhiên liệu

Bước 4: Kiểm tra cảm biến áp suất ống Rail

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến áp suất trên đường ống Rail

4.4.5 Động cơ quay lại tốc độ cầm chừng lâu hoặc không thể quay lại tốc độ cầm chừng

Mất nhiều thời gian để động cơ quay lại chế độ cầm chừng hoặc động cơ không thể quay lại chế độ cầm chừng

• Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Bước 1: Kiểm tra chức năng của cảm biến vị trí bàn đạp ga

✓ VD: Kiểm tra các tín hiệu đầu ra

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến vị trí bàn đạp ga và mạch tín hiệu

4.4.6 Động cơ rung giật ở chế độ không tải

Chế độ không tải không êm, động cơ bị rung lắc

Bước 1: Quan sát và lắng nghe tiếng ồn và sự dao động ở các chi tiết, bộ phận trên động cơ

Sửa chữa các chi tiết, bộ phận hư hỏng

Bước 3: Kiểm tra hệ thống làm mát trên xe, xác định động cơ có đang bị quá nhiệt không

Bước 4: Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam, trục khuỷu và đĩa cảm ứng

✓ Kiểm tra các tín hiệu trên máy chẩn đoán mục dữ liệu động

✓ Kiểm tra biên độ xung và sự đồng bộ xung giữa cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu

4.4.7 Động cơ chết máy khi xe giảm tốc

Xe đột nhiên chết máy khi đang giảm tốc độ

• Hệ thống làm mát động cơ

• Mạch nguồn cấp cho ECU động cơ

Bước 1: Kiểm tra hệ thống làm mát xem xe có đang bị quá nhiệt hay không

Bước 2: Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu

Bước 5: Kiểm tra ECU và nguồn cấp cho ECU

4.4.8 Xe bị mất công suất, xe tăng tốc chậm

Hiệu suất động cơ kém, xe tăng tốc chậm

• Cảm biến Mass Air Flow (MAF)

• Cảm biến vị trí bàn đạp ga

• Bộ lọc không khí, ống nạp

Bước 1: Kiểm tra lọc gió, đường ống nạp có bị bủi bẩn, hư hỏng không

Thay thế lọc gió hoặc sửa chữa đường ống nạp

Bước 2: Kiểm tra hệ thống làm mát để xem xe có đang bị quá nhiệt không

Sửa chữa hệ thống làm mát động cơ

Sửa chữa hoặc thay cảm biến vị trí trục cam, trục khuỷu và đĩa cảm ứng

Sửa chữa, vệ sinh hoặc thay thế kim phun

Bước 6: Kiểm tra cảm biến MAF và kiểm tra tín hiệu phản hồi

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến MAF và mạch tín hiệu phản hồi

Bước 7: Kiểm tra hệ thống EGR (Exhaust Gas Recirculation)

Sửa chữa hoặc thay thế hệ thống khí thải EGR

Bước 8: Kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến vị trí bàn đạp ga

Bước 9: Kiểm tra cảm biến tăng áp và mạch tín hiệu phản hồi

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến tăng áp

4.4.9 Tiếng gõ động cơ hoặc tiếng ồn, âm thanh bất thường

Kì nổ diễn ra bất thường kèm xuất hiện các tiếng gõ

• Hệ thống điều khiển xông

Bước 1: Kiểm tra hệ thống điều khiển xông

Sửa chữa hệ thống điều khiển xông

Sửa chữa và thay thế cảm biến vị trí trục khuỷu, trục cam, đĩa cảm ứng

Bước 4: Quan sát, lắng nghe âm thanh chi tiết, bộ phận có thể là nguồn gốc của âm thanh bất thường

4.4.10 Tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn bình thường

Xe tiêu thụ nhiều nhiên liệu hơn

Sửa chữa, vệ sinh hoặc thay thế các kim phun

Bước 2: Kiểm tra bơm cao áp, bơm tiếp vận

✓ VD: kiểm tra áp suất bơm

✓ VD: kiểm tra sự hao mòn các chi tiết trong bơm

Bước 3: Kiểm tra các chi tiết khác nghi ngờ làm tiêu hao nhiều nhiên liệu

✓ VD: Kiểm tra tình trạng áp suất lốp xe

✓ VD: Kiểm tra xe có đang bị bó phanh

Sửa chữa hoặc thay thế các chi tiết hư hỏng

Xe xuất hiện khói đen nhiều ở ống xả

• Cảm biến vị trí bướm ga

• Cảm biến khối lượng khí nạp MAF

• Cảm biến áp suất trên ống Rail

Bước 1: Kiểm tra lọc gió, đường ống nạp có bị bủi bẩn, hư hỏng không

Thay thế lọc gió hoặc sửa chữa đường ống nạp

Bước 2: Kiểm tra bướm ga điều khiển điện tử

Sửa chữa hoặc thay thế bướm ga điều khiển điện tử

Bước 3: Kiểm tra cảm biến khối lượng không khí nạp MAF và tín hiệu phản hồi

✓ Kiểm tra các số liệu trên máy chẩn đoán mục dữ liệu động

Sửa chữa hoặc thay cảm biến khối lượng không khí nạp MAF

Bước 4: Kiểm tra hệ thống EGR (Exhaust Gas Recirculation)

Sửa chữa, vệ sinh hệ thống EGR

Bước 5: Kiểm tra cảm biến tăng áp và mạch tín hiệu phản hồi

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến tăng áp và mạch tín hiệu phản hồi

Bước 6: Kiểm tra cảm biến áp suất đường ống Rail

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến áp suất đường ống Rail

Bước 7: Kiểm tình trạng rò rỉ dầu ở thân, đầu kim phun

✓ VD: Kiểm tra áp suất phun

Sửa chữa, vệ sinh hoặc thay thế các kim phun

Sửa chữa hoặc thay thế ECU và nguồn cấp cho ECU

4.4.12 Xe xuất hiện khói trắng

Mô tả Ống xả xe xuất hiện nhiều khói trắng

• Cảm biến áp suất ống Rail

Bước 1: Kiểm tra lọc nhiên liệu

Thay thế lọc nhiên liệu mới

Bước 3: Kiểm tra hệ thống khí thải EGR

Sửa chữa, vệ sinh hoặc thay thế hệ thống khí thải EGR

Sửa chữa, vệ sinh hoặc thay thế kim phun

Sửa chữa hoặc thay thế bơm cao áp và mạch dẫn động bơm

Bước 5: Kiểm tra cảm biến áp suất trên đường ống Rail

Sửa chữa hoặc thay thế cảm biến áp suất đường ống Rail

Bước 6: Kiểm tra bướm ga điều khiển điện tử và mạch tín hiệu

Sửa chữa hoặc thay thế bướm ga điều khiển điện tử và mạch tín hiệu

PHÂN TÍCH TÍN HIỆU TRÊN HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ125

Giới thiệu và hướng dẫn kiểm tra tín hiệu bằng máy đo xung PicoScope

Bước 4: Chọn các thông số đo

- Voltage Measurement: Vpp, Vamp, Vmax, Vmin, Vtop, Vmid, Vbase, Vavg, Vrms,

- Time Measurement: Frequency, Period, Rise Time, Fall Time, Positive Width,

- Cursors Measurement: Horizontal, Vertical, Track, Auto Measure Modes

Dưới đây là một số chức năng cơ bản của phần mềm Hantek 1008C:

▪ Zoom: Phóng to, thu nhỏ tín hiệu hiển thị trên màn hình

▪ Cursor: Sử dụng con trỏ để đo giá trị điện áp và thời gian của tín hiệu

▪ Auto: Tự động cài đặt thông số đo phù hợp với tín hiệu

▪ Save: Lưu trữ dữ liệu đo lường

▪ Print: In dữ liệu đo lường

5.2 Giới thiệu và hướng dẫn kiểm tra tín hiệu bằng máy đo xung PicoScope

5.2.1 Giới thiệu máy đo xung PicoScope

PicoScope là thương hiệu máy đo xung được phát triển bởi Pico Technology, thành lập năm 1991 tại Vương quốc Anh Pico Technology ra mắt máy đo xung PicoScope đầu tiên, đánh dấu sự khởi đầu cho kỷ nguyên mới trong lĩnh vực đo lường điện tử Máy đo xung PicoScope nhanh chóng được đón nhận bởi các kỹ sư và nhà khoa học nhờ kích thước nhỏ gọn, giá cả phải chăng và tính dễ sử dụng

Hình 5.7 Thiết bị đo xung PicoScope 4425 Điểm nổi bật của máy đo xung PicoScope:

- Thời gian lấy mẫu nhanh và chính xác

- Dễ sử dụng, phù hợp với mọi đối tượng người dùng

- Tính năng đa dạng, đáp ứng nhiều nhu cầu khác nhau

- Bộ nhớ lớn và phạm vi đầu vào cao

- Cập nhật phần mềm miễn phí

Bảng 5.2 Tổng quan về phần mềm PicoScope 4425

Băng thông 20 Mhz Độ phân giải 12 bit

Tỷ lệ lấy mẫu 400MS/giây

Phần mềm hỗ trợ PicoScope 7 Automotive

Phạm vi đầu vào ±50mV đến ±200mV

Hình 5.8 Các dụng cụ đo đi kèm với máy

5.2.2 Hướng dẫn sử dụng máy đo xung PicoScope

Các bước tải phần mềm PicoScope tương tự như phần mềm Hantek 1008C Chỉ khác phần mềm PicoScope sử dụng có tên PicoScope Automotive

132 Hình 5.9 Thanh Toolbox dùng để chứa các xung mẫu

Hình 5.10 Các phương pháp đo trên phần mềm PicoScope

Phân tích các tín hiệu trên động cơ Diesel phun dầu điện tử

5.3.1 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (Accelerator Pedal Position)

Cảm biến vị trí bàn đạp ga có chức năng dùng để đo độ mở của bàn đạp chân ga khi người lái nhấn ga, sự thay đổi vị trí bàn đạp ga sẽ gửi các tín hiệu đến ECU để điều khiển motor bướm ga giúp xe tăng tốc theo theo yêu cầu của người lái

Thực nghiệm này giúp ta kiểm tra được các tín hiệu gửi từ cảm biến đến ECM

❖ Các bước kiểm tra và dạng sóng

Bước 1: Xác định tín hiệu đầu ra từ cảm biến

Bước 2: Kết nối máy đo xung đến các chân tín hiệu

Bước 3: Bật ON công tắc máy, không đề máy

Bước 4: Nhấn bàn đạp ga

Bước 5: Nhấn dừng và kiểm tra tín hiệu trên máy đo xung

Hình 5.11 Cách kết nối kiểm tra tín hiệu cảm biến bàn đạp ga

❖ Dạng sóng đúng theo tài liệu

Hình 5.12 Dạng sóng cảm biến vị trí bàn đạp ga dạng Analog

• Tín hiệu điện áp được gửi từ cảm biến gồm VPA và VPA2

• Tín hiệu VPA (màu xanh) là tín hiệu chính dùng để điều khiển

• Tín hiệu VPA2 (màu đỏ) là tín hiệu dùng để giám sát và phát hiện hư hỏng

• VPA và VPA2 trên hình là dạng sóng có tín hiệu điện áp cùng tăng

Hình 5.13 Dạng sóng cảm biến vị trí bàn đạp ga dạng Digital

135 Hình 5.14 Dạng sóng Digital (màu đỏ)

Hình 5.15 Dạng sóng Digital phóng to lúc nhấn bàn đạp ga

136 Hình 5.16 Dạng sóng Digital phóng to lúc chưa nhấn bàn đạp ga

❖ Các dạng sóng bị lỗi

Hình 5.17 Dạng sóng cảm biến vị trí bàn đạp ga bị lỗi

• Tín hiệu VPA (màu xanh) là tín hiệu chính dùng để điều khiển, có hiện tượng rớt áp do cảm biến bị lỗi

• Tín hiệu VPA2 (màu đỏ) là tín hiệu dùng để giám sát và phát hiện hư hỏng, dạng sóng vẫn hoạt động bình thường

5.3.2 Cảm biến lưu lượng khí nạp (Air Flow Meter)

Cảm biến lưu lượng khí nạp dùng để đo khối lượng không khí vào động cơ Dạng Analog khi lưu lượng không khí nạp vào càng nhiều làm cho điện áp càng tăng, còn dạng Digital khi lượng không khí nạp vào càng nhiều thì tần số xuất hiện xung càng dày Các tín hiệu này được gửi đến ECU để xác định lượng lượng khí nạp để tính toán tải cho động cơ

Việc thực nghiệm nhằm mục đích đánh giá cảm biến còn tốt hay không thông qua các giá trị điện áp thay đổi và thời gian đáp ứng của cảm biến để đánh giá

Bước 1: Xác định tín hiệu đầu ra từ cảm biến

Bước 2: Kết nối máy đo xung đến chân tín hiệu của cảm biến

Bước 3: Bật chìa khoá ON và khởi động động cơ

Bước 4: Để nổ cầm chừng một lúc sau đó đạp hết bàn đạp ga

Hình 5.18 Cách kết nối kiểm tra tín hiệu cảm biến MAF

❖ Dạng sóng đúng tài liệu

Hình 5.19 Cảm biến MAF dạng Hot Wire còn hoạt động tốt

• Ban đầu khi động cơ chạy không tải điện áp đầu ra của cảm biến khoảng 0.5V

• Khi bắt đầu đạp ga hoàn toàn, điện áp tăng nhanh và lên gần 3.5V sau đó giảm xuống khoảng 2.5V Đỉnh của điện áp ban đầu này là do có sự chênh lệch áp suất Nhưng khi nhấn bàn đạp ga, áp suất sẽ nhanh chóng được cân bằng

• Khi áp suất trong đường ống nạp cân bằng với áp suất xung quanh, luồng không khí tiếp theo sẽ vào một cách từ từ phụ thuộc vào tốc độ động cơ Do đó, khi tốc độ động cơ tăng lên cao, điện áp sẽ đạt được khoảng 4V

• Khi nhả bàn đạp ga, lượng không khí trên đường ống nạp giảm, tín hiệu điện áp cũng giảm theo

• Tuy đã nhả hết bàn đạp ga nhưng điện áp vẫn sẽ được duy trì ở tốc độ cầm chừng để động cơ không bị tắt máy Điều này được điều khiển bởi Mođun điều khiển động cơ

Hình 5.20 Cảm biến MAF dạng Hot Wire bị lỗi Sau một thời gian sử dụng, cảm biến áp suất khí nạp có thể xảy ra các sự cố hư hỏng làm ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất vận hành của ô tô

Dấu hiệu cho biết cảm biến lưu lượng khí nạp bị lỗi, hư hỏng:

- Xe chạy yếu, không ổn định – Nguyên nhân có thể do tỷ lệ hòa khí bị sai lệch dẫn đến giảm công suất của động cơ, vòng tua máy tăng cao hoặc hạ thấp không ổn định Điều này có thể gây ra tình trạng: xe khó nổ, xe chết máy…

- Xe hao nhiên liệu – Cảm biến xảy ra trục trặc làm cho dữ liệu đo được bị sai lệch, ECU tính toán sai gây ra phun nhiều nhiên liệu vào buồng đốt hơn khiến xe bị hao nhiên liệu

- Đèn Check Engine báo sáng

140 Hình 5.21 Tín hiệu dạng sóng của cảm biến MAF khi van EGR đóng và mở

5.3.3 Cảm biến vị trí trục cam (Camshaft Sensor)

Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu cam và cảm biến thay đổi, sự thay đổi khe hở tạo ra một giá trị điện áp Cảm biến trục cam gửi tín hiệu này đến ECU, dùng để xác định TDC (điểm chết trên) của xi lanh số 1 Từ đó, ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời điểm phun nhiên liệu

Việc thực nghiệm này nhằm mục đích kiểm tra hình dạng sóng (loại điện từ) và xung vuông (loại Hall) của cảm biến từ đó đánh giá được tình trạng hoạt động của cảm biến để sửa chữa hoặc thay thế

Hình 5.22 Dạng sóng trục cam loại Analog và dạng Hall

Bước 1: Xác định tín hiệu G+ và G- từ cảm biến

Bước 4: Để nổ cầm chừng

141 Hình 5.23 Cách kết nối kiểm tra tín hiệu cảm biến trục cam

Hình 5.24 Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam dạng Hall

142 Hình 5.25 Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam dạng Analog

Hình 5.26 Dạng sóng thực nghiệm trên Hantek 1008C động cơ 2KD-FTV

Tên điện cực ECU Giữa cực G+ và G-

Phạm vị đo của máy đo xung 5V/DIV, 20ms/DIV Điều kiện đo Chạy không tải

Phân tích tín hiệu cảm biến vị trí trục cam dạng điện từ:

- Tín hiệu G dạng điện từ xuất ra 5 xung dạng sin trong mỗi 1 vòng quay trục cam

- Tín hiệu có giá trị điện áp đo được Vmax = 5.19V, Vmin = -4.83V, Vpp = 10V

- Freq = 30.89Hz: Tần số xung (Frequency) là 30.89 Hz

- Period = 32.4mS: Chu kỳ xung (Period) là 32.4 mili giây

- Độ rộng xung dương +Duty = 16.6% và RiseT = 20.1mS

Hình 5.27 Tín hiệu trục cam dạng điện từ bị lỗi do khoảng cách giữa cảm biến và răng điện trở thay đổi ngẫu nhiên do ổ trục cam bị mòn

Hình 5.28 Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam dạng Hall bị lỗi do cảm biến bị hư (1)

144 Hình 5.29 Tín hiệu cảm biến vị trí trục cam dạng Hall bị lỗi do cảm biến bị hư (2)

5.3.4 Cảm biến vị trí trục khuỷu (Crankshaft Sensor)

Tín hiệu NE được ECU động cơ sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc độ của động cơ ECU động cơ dùng tín hiệu NE và tín hiệu G để tính toán thời gian phun và lượng phun Hình minh họa trình bày một bộ tạo tín hiệu có 34 răng của rôto và một khu vực có 2 răng khuyết Khu vực có 2 răng khuyết này có thể được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu, nhưng nó không thể xác định xem đó là TDC của chu kỳ nén hoặc TDC của kỳ xả ECU động cơ kết hợp tín hiệu NE và tín hiệu G để xác định đầy đủ và chính xác góc của trục khuỷu Một số loại khác có 12 răng, 24 răng, … tuỳ theo số răng mà ECU sẽ phát hiện được góc quay trục khuỷu khác nhau

Hình 5.30 Dạng sóng cảm biến vị trí trục khuỷu Mục đích của thực nghiệm nhằm xác định chức năng của cảm biến, vị trí tương đối của trục khuỷu khi động cơ hoạt động và đồng thời có thể phát hiện được cong vênh hoặc biến dạng răng của đĩa cảm biến

Bước 1: Xác định tín hiệu Ne+ và Ne- từ cảm biến

Bước 4: Để nổ cầm chừng

Hình 5.31 Cách kết nối kiểm tra tín hiệu cảm biến NE

Hình 5.32 Dạng sóng cảm biến vị trục khuỷu dạng Hall

• Tín hiệu chuyển từ điện áp thấp 0V sang điện áp cao 5V dạng Hall

• Sự chuyển tiếp giữa các tín hiệu ổn định và đều

• Không có hiện tượng mất tín hiệu hoặc gián đoạn quá mức

• Tần số sẽ tăng khi tốc độ động cơ tăng

Hình 5.33 Dạng sóng cảm biến vị trục khuỷu dạng điện từ trên 2KD-FTV

• Trục khuỷu quay làm khe hở giữa các răng thay đổi, xung tín hiệu này gồm 34 xung và khoảng cách giữa chúng là 10 độ Khoảng cách và biên độ của mỗi xung thể hiện khoảng cách và chiều cao của các răng trên đĩa trục khuỷu đến cảm biến

• Chuyển tiếp giữa hai mức điện áp ổn định và không có hiện tượng rớt điện áp

• Tần số tăng lên khi tốc độ động cơ tăng

• Biên độ xung đều nhau chứng tỏ các răng của đĩa trục khuỷu không có hiện tượng cong vênh, biến dạng

Hình 5.34 Tín hiệu trục khuỷu dạng điện từ nằm ngoài vùng nhận biết của ECU có thể do khe hở từ hoặc biến dạng

Hình 5.35 Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu bị lỗi do bị mòn răng đĩa cảm ứng

Hình 5.36 Trường hợp tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu bị lỗi do đĩa cảm ứng quay lệch tâm hoặc bị đảo so với cảm biến

148 Hình 5.37 Tín hiệu cảm biến loại điện từ lỗi do răng đĩa cảm biến bị mòn và mài nhọn

Hình 5.38 Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu dạng Hall, lỗi mất răng trên đĩa cảm ứng

Hình 5.39 Tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu dạng Hall, mạch cấp nguồn bị ngắt quãng

5.3.5 So sánh tín hiệu cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu

❖ Mục đích của thực nghiệm

Cảm biến vị trí trục cam và cảm biến vị trí trục khuỷu là hai cảm biến quan trọng nhất trên xe, do đó nếu một trong hai gặp vấn đề thì xe có thể không thể khởi động được Mục đích của thực nghiệm nhằm kiểm tra vị trí tương quan giữa hai cảm biến để xác định thời điểm và khối lượng phun vào động cơ có chính xác hay không

Hình 5.40 Sự tương quan vị trí giữa răng tín hiệu cảm biến

❖ Các bước kiểm tra và dạng sóng ví dụ

Bước 1: Xác định tín hiệu Ne+, Ne- và G+, G- từ 2 cảm biến

Tiêu đề	NGHIÊN CỨU VÀ CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL
Tác giả	Nguyễn Hồng Nhật, Nguyễn Thanh Biền
Người hướng dẫn	Th.S. Đinh Tấn Ngọc
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	205
Dung lượng	16,03 MB