giáo trình bơm cao áp điều khiển điện tử

0 BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mô ñun: Bảo dưỡng và sửa chữa bơm cao áp ñiều khiển ñiện tử NGHỀ: CÔNG NGHỆ Ô TÔ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết ñịnh số: ) 1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể ñược phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục ñích về ñào tạo và tham khảo. Mọi mục ñích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục ñích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. MÃ TÀI LIỆU: MĐ 30 LỜI GIỚI THIỆU Hệ thống ñiều khiển ñộng cơ Diesel bằng ñiện tử trong một thời gian dài chậm phát triển so với ñộng cơ xăng. Sở dĩ như vậy là vì bản thân ñộng cơ Diesel thải ra ít chất ñộc hơn nên áp lực về vấn ñề môi trường lên các nhà sản xuất ô tô không lớn. Hơn nữa, do ñộ êm dịu không cao nên Diesel ít ñược sử dụng trên xe du lịch. Trong thời gian ñầu, các hãng chủ yếu sử dụng hệ thống ñiều khiển bơm cao áp bằng ñiện trong các hệ thống EDC (Electronic Diesel Control). Hệ thống EDC vẫn sử dụng bơm cao áp kiểu cũ nhưng có thêm một số cảm biến và cơ cấu chấp hành, chủ yếu ñể chống ô nhiễm và ñiều tốc bằng ñiện tử. Trong những năm gần ñây, hệ thống ñiều khiển mới – hệ thống Common rail với việc ñiều khiển kim phun bằng ñiện ñã ñược phát triển và ứng dụng rộng rãi. Với mong muốn ñó giáo trình ñược biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm bốn bài: Chương 1. Khái quát hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử. Chương 2. Hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử dùng bơm cao áp VE. Chương 3. Hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử dùng ống phân phối. Chương 4. Hệ thống ñiều khiển ñiện tử Chương 5. Quy trình kiểm tra chẩn ñoán hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử Kiến thức trong giáo trình ñược biên soạn theo chương trình Tổng cục Dạy nghề, sắp xếp logic từ nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý hoạt ñộng của hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử ñến cách phân tích các hư hỏng, phương pháp kiểm tra và quy trình thực hành sửa chữa. Do ñó người ñọc có thể hiểu một cách dễ dàng. 2 Xin chân trọng cảm ơn Tổng cục Dạy nghề, khoa Động lực trường Cao ñẳng nghề Cơ khí Nông nghiệp cũng như sự giúp ñỡ quý báu của ñồng nghiệp ñã giúp tác giả hoàn thành giáo trình này. Mặc dù ñã rất cố gắng nhưng chắc chắn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp của người ñọc ñể lần xuất bản sau giáo trình ñược hoàn thiện hơn. Hà Nội, ngày… tháng…. năm 2012 Tham gia biên soạn Chủ biên: Nguyễn Thái Sơn MỤC LỤC TT TÊN ĐỀ MỤC TRANG 1 Lời giới thiệu. 1 2 Mục lục. 2 3 Chương 1. Khái quát hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử. 6 4 Chương 2. Hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử dùng bơm cao áp VE. 12 5 Chương 3. Hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử dùng ống phân phối. 26 6 Chương 4. Hệ thống ñiều khiển ñiện tử. 55 7 Chương 5. Quy trình kiểm tra chẩn ñoán hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử. 95 3 BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA BƠM CAO ÁP ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Mã mô ñun: MĐ 30 I. Vị trí, ý nghĩa, vai trò môn học/mô ñun: - Vị trí của mô ñun: Mô ñun ñược bố trí dạy sau các môn học/ mô ñun sau: MH 07, MH 08, MH 09, MH 10, MH 11, MH 12, MH 13, MH 14, MH 15, MH 16, MH 17, MĐ 18, MĐ 19, MĐ 20, MĐ 21, MĐ 22, MĐ 23, MĐ 24, MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27, MĐ 28, MĐ 29. - Tính chất của môn học: mô ñun nghề tự chọn. II. Mục tiêu của môn học/mô ñun: - Trình bày ñược yêu cầu, nhiệm vụ và phân loại bơm cao áp ñiều khiển bằng ñiện tử - Mô tả ñược cấu tạo và trình bày ñược hoạt ñộng của bơm cao áp VE ñiều khiển bằng ñiện tử. - Vẽ ñược sơ ñồ cấu tạo và nêu ñược nguyên tắc hoạt ñộng của hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển bằng ñiện tử. - Mô tả ñược hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng, phương pháp kiểm tra, chẩn ñoán và bảo dưỡng, sửa chữa hư hỏng của hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển bằng ñiện tử. - Sử dụng ñược các thiết bị, dụng cụ ñảm bảo an toàn trong sửa chữa, bảo dưỡng bơm cao áp ñiều khiển bằng ñiện tử, - Chấp hành ñúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. III. Nội dung chính của môn học /mô ñun Mã bài Tên chương mục/bài Loại bài dạy Địa ñiểm Thời lượng Tổng LT TH KT MĐ 30 - 01 Khái quát hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử. Tích hợp Phòng học chuyên môn 8 2 6 MĐ 30 - 02 Hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử dùng bơm cao áp VE. Tích hợp Phòng học chuyên môn 26 8 16 2 MĐ 30 - 03 Hệ thống phun nhiên liệu ñi ều khiển ñiện tử dùng ống phân phối. Tích hợp Phòng học chuyên môn 25 7 18 MĐ 30 - 04 Hệ thống ñiều Tích hợp Phòng học 20 8 12 4 khiển ñiện tử chuyên môn MĐ 30 - 05 Quy trình kiểm tra chẩn ñoán hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử Tích hợp Phòng học chuyên môn 26 5 19 2 IV. Yêu cầu về ñánh giá hoàn thành môn học/mô ñun 1. Phương pháp kiểm tra, ñánh giá khi thực hiện mô ñun: Được ñánh giá qua bài viết, kiểm tra, vấn ñáp, trắc nghiệm hoặc tự luận, thực hành trong quá trình thực hiện các bài học có trong mô ñun về kiến thức, kỹ năng và thái ñộ. 2. Nội dung kiểm tra, ñánh giá khi thực hiện mô ñun: - Kiến thức: + Trình bày ñược ñầy ñủ các yêu cầu, nhiệm vụ, cấu tạo, nguyên lý làm việc của các bộ phận của bơm cao áp ñiều khiển ñiện tử + Giải thích ñúng những hiện tượng, nguyên nhân sai hỏng và phương pháp bảo dưỡng, kiểm tra và sửa chữa những sai hỏng của bơm cao áp ñiều khiển ñiện tử - Kỹ năng: + Tháo lắp, kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ñược các sai hỏng chi tiết, bộ phận ñúng quy trình, quy phạm và ñúng các tiêu chuẩn kỹ thuật trong sửa chữa + Sử dụng ñúng, hợp lý các dụng cụ kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ñảm bảo chính xác và an toàn + Chuẩn bị, bố trí và sắp xếp nơi làm việc vệ sinh, an toàn và hợp lý. - Thái ñộ: + Chấp hành nghiêm túc các quy ñịnh về kỹ thuật, an toàn và tiết kiệm trong bảo dưỡng, sửa chữa 5 CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ Chương 1 Mã chương: MĐ 30 – 01 Mục tiêu: - Trình bày khái quát và phân loại ñược hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử. - Giải thích ñược cấu tạo, nguyên lý hoạt ñộng hệ phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử. - Nhận dạng ñúng các bộ phận và chi tiết của hệ thống phun nhiên liệu ñiều khiển ñiện tử. - Chấp hành ñúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô. - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. 6 CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG. 1.1.1 EFI Diesel là gì? (Electronic Fuel Injection Diesel). ECU (Electronic Control Unit) phát hiện các tình trạng hoạt ñộng của ñộng cơ dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau. Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ ñiều khiển lượng phun nhiên liệu và thời ñiểm phun ñể ñạt ñến một mức tối ưu bằng cách dẫn ñộng các bộ chấp hành. Hình 1.1. Mô tả hoạt ñộng của hệ thống EFI Diesel. Hệ thống EFI Diesel ñiều khiển lượng phun nhiên liệu và thời ñiểm phun bằng ñiện tử ñể ñạt ñến một mức tối ưu. Làm như vậy, sẽ ñạt ñược các ích lợi sau ñây: - Công suất của ñộng cơ cao - Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp - Các khí thải thấp - Tiếng ồn thấp - Giảm lượng xả khói ñen và trắng - Tăng khả năng khởi ñộng 1.1.2 Sơ lược về hệ thống. Hệ thống ñiều khiển ñộng cơ Diesel bằng ñiện tử trong một thời gian dài chậm phát triển so với ñộng cơ xăng. Sở dĩ như vậy là vì bản thân ñộng cơ Diesel thải ra ít chất ñộc hơn nên áp lực về vấn ñề môi trường lên các nhà sản 7 xuất ô tô không lớn. Hơn nữa, do ñộ êm dịu không cao nên Diesel ít ñược sử dụng trên xe du lịch. Trong thời gian ñầu, các hãng chủ yếu sử dụng hệ thống ñiều khiển bơm cao áp bằng ñiện trong các hệ thống EDC (Electronic Diesel Control). Hệ thống EDC vẫn sử dụng bơm cao áp kiểu cũ nhưng có thêm một số cảm biến và cơ cấu chấp hành, chủ yếu ñể chống ô nhiễm và ñiều tốc bằng ñiện tử. Trong những năm gần ñây, hệ thống ñiều khiển mới, hệ thống Common rail với việc ñiều khiển kim phun bằng ñiện ñã ñược phát triển và ứng dụng rộng rãi. 1.1.3 Lĩnh vực áp dụng. Thế hệ bơm cao áp thẳng hàng ñầu tiên ñược giới thiệu vào năm 1927 ñã ñánh dấu sự khởi ñầu của hệ thống nhiên liệu Diesel của hãng Bosch. Lĩnh vực áp dụng chính của các loại bơm thẳng hàng là: trong các loại xe thương mại sử dụng dầu Diesel, máy tĩnh tại, xe lửa, và tàu thuỷ. Áp suất phun ñạt ñến khoảng 1350 bar và có thể sinh ra công suất khoảng 160 kW mỗi xylanh. Qua nhiều năm, với các yêu cầu khác nhau, chẳng hạn như việc lắp ñặt ñộng cơ phun nhiên liệu trực tiếp trong các xe tải nhỏ và xe du lịch ñã dẫn ñến sự phát triển của các hệ thống nhiên liệu Diesel khác nhau ñể ñáp ứng các ñòi hỏi ứng dụng ñặc biệt. Điều quan trọng nhất của những sự phát triển này không chỉ là việc tăng công suất mà còn là nhu cầu giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm tiếng ồn và khí thải. So với hệ thống cũ dẫn ñộng bằng cam, hệ thống common rail khá linh hoạt trong việc ñáp ứng thích nghi ñể ñiều khiển phun nhiên liệu cho ñộng cơ Diesel, như: - Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch và xe tải nhỏ có công suất ñạt ñến 30 kW/xy lanh, cũng như xe tải nặng, xe lửa, và tàu thuỷ có công suất ñạt ñến 200 kW/xy lanh. - Áp suất phun ñạt ñến khoảng 1400 bar. - Có thể thay ñổi thời ñiểm phun nhiên liệu. Có thể phun làm 3 giai ñoạn: phun sơ khởi (pilot injection), phun chính (main injection), phun kết thúc (post injection). - Thay ñổi áp suất phun tùy theo chế ñộ hoạt ñộng của ñộng cơ. 1.2 PHÂN LOẠI. + Có hai loại hệ thống Diesel EFI (Electronic Fuel Injection): - Diesel EFI loại thông thường - Diesel EFI loại phân phối 8 1.2.1 Diesel EFI loại thông thường. Hệ thống này sử dụng các cảm biến ñể phát hiện góc mở của bàn ñạp ga và tốc ñộ ñộng cơ và ECU (Electronic Control Unit) ñể xác ñịnh lượng phun và thời ñiểm phun nhiên liệu. Những cơ cấu ñiều khiển dùng cho quá trình bơm, phân phối và phun dựa trên hệ thống Diesel loại cơ khí. 1. ECU 2. Các cảm biến 3. Bình nhiên liệu 4. Lọc nhiên liệu 5. Bơm cao áp 6. Vòi phun Hình 1.1. Sơ ñồ hệ thống Diesel EFI thông thường. Ngoài ra còn có một số hệ thống EDC khác + Hệ thống UI. Trong hệ thống UI bơm cao áp và vòi phun tạo thành một khối, mỗi bơm cao áp ñược lắp riêng cho một xylanh ñộng cơ và ñược dẫn ñộng trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua con ñội hay cò mổ. So sánh với bơm thẳng hàng và bơm phân phối, loại này có áp suất phun cao hơn (trên 2050 bar). Các thông số của hệ thống nhiên liệu ñược tính toán bởi ECU, việc phun nhiên liệu ñược ñiều khiển bằng cách ñóng mở các van ñiện từ. 1. Cam dẫn ñộng 2. Pít tông 3. Van cao áp ñiện từ 4. Vòi phun Hình 1.2. Sơ ñồ nguyên lý hệ thống UI. 9 Hình 1.3. Sơ ñồ hệ thống nhiên liệu EDC loại UI. 1 . Bơm tiếp vận; 2 . ECU; 3. Kim bơm liên hợp UI; 4. Thùng nhiên liệu; 5. Bộ tản nhiệt ECU; 6. Van ñiều áp;7. Các cảm biến; 8. Đường dầu hồi + Hệ thống UP. Hệ thống UP về nguyên lý hoạt ñộng tương tự hệ thống UI chỉ khác ở chỗ có thêm ñoạn ống cao áp ngắn nối từ bơm cao áp ñến vòi phun. Bơm ñược dẫn ñộng bởi trục cam ñộng cơ, vòi phun ñược lắp trên buồng ñốt ñộng cơ. Mỗi bộ bơm UP cho mỗi xy lanh ñộng cơ gồm có bơm cao áp, ống dẫn cao áp và kim phun. Lượng nhiên liệu phun và thời ñiểm phun của hệ thống UP cũng ñược ñiều khiển bởi van cao áp ñiện từ. 1. Đầu kim phun 2. Kim phun 3. ống cao áp 4. Van cao áp ñiện từ 5. Pít tông 6. Cam dẫn ñộng Hình 1.4. Sơ ñồ nguyên lý UP. [...]... thô 3 Bơm ti p v n 4 L c tinh 5 Đư ng nhiên li u áp su t th p 6 Bơm cao áp 7 Đư ng nhiên li u áp su t cao 8 ng phân ph i 9 Kim phun 10 Đư ng d u v 11 ECU Hình 3.5 Sơ ñ chung c a h th ng 3.4.2.1 Bơm cao áp * C u t o: Hình 3.6 Hình d ng bên ngoài c a bơm cao áp Bơm cao áp t o áp l c cho nhiên li u ñ n m t áp su t lên ñ n 1350 bar Nhiên li u ñư c tăng áp này sau ñó di chuy n ñ n ñư ng ng áp su t cao và... nhiên li u ( ng phân ph i áp l c cao) - Bơm cao áp (bơm t o áp l c cao) Các thi t b sau cũng c n cho s ho t ñ ng ñi u khi n c a h th ng: - ECU - C m bi n t c ñ tr c khu u - C m bi n t c ñ tr c cam Đ i v i xe du l ch, bơm có pít tông hư ng tâm (radial- pít tông pump) ñư c s d ng như là bơm cao áp ñ t o ra áp su t Áp su t ñư c t o ra ñ c l p v i quá trình phun T c ñ c a bơm cao áp ph thu c t c ñ ñ ng cơ... n ñ ng bơm r t nh và t l v i áp su t trong ng phân ph i và t c ñ bơm Đ i v i ñ ng cơ th tích 2 lít ñang quay t c ñ cao, thì áp su t trong ng phân ph i ñ t kho ng 1350 bar, bơm cao áp tiêu th 3.8 kW Hình 3.7 C u t o cơm cao áp 1 Tr c d n ñ ng; 2 Đĩa cam l ch tâm; 3 Thành ph n bơm v i pít tông bơm; 4 Bu ng ch a c a thành ph n bơm; 5 Van hút; 6 Van ng t; 7 Van x ; 8 T m nêm; 9 Nhiên li u áp su t cao ñ... ; 10 Van ñi u khi n áp su t cao; 11 Van bi; 12 Đư ng d u v ; 13 Đư ng nhiên li u t bơm ti p v n; 14 Van an toàn; 15 Đư ng nhiên li u áp su t th p ñưa ñ n bơm 34 Hình 3.8 M t c t ngang bơm cao áp 1 Tr c d n ñ ng; 2 Đĩa cam l ch tâm; 3 Pít tông bơm; 4.Van hút; 5 Van thoát; 6 C a vào * Nguyên lý làm vi c Hình 3.9 Nguyên lý ho t ñ ng c a bơm cao áp Đ i v i dòng nhiên li u c a bơm cao áp, thì píttông B d... DÙNG BƠM CAO ÁP VE Chương 2 Mã chương: MĐ 30 – 02 M c tiêu: - V sơ ñ và trình bày ñư c nguyên lý ho t ñ ng c a h th ng phun nhiên li u ñi u khi n ñi n t dùng bơm cao áp VE - Trình bày ñư c c u t o và ho t ñ ng c a các b ph n trong h th ng phun nhiên li u ñi u khi n ñi n t dùng bơm cao áp VE - Tháo l p, nh n d ng ñư c các b ph n và chi ti t trong h th ng phun nhiên li u ñi u khi n ñi n t dùng bơm cao áp. .. EDC Nhiên li u ñư c bơm c p li u hút lên t bình nhiên li u, ñi qua b l c nhiên li u r i ñư c d n vào bơm ñ t o áp su t r i ñư c bơm ñi b ng píttông cao áp bên trong máy bơm cao áp Quá trình này cũng tương t như trong máy bơm ñ ng cơ diezel thông thư ng Nhiên li u trong bu ng bơm ñư c bơm c p li u t o áp su t ñ t m c (1.5 - 2.0) Mpa Hơn n a, ñ tương ng v i nh ng tín hi u phát ra t ECU, SPV s ñi u khi... - ECU ñ ng cơ - Bơm cao áp 3) Khó kh i ñ ng khi ñ ng - M ch tín hi u STA cơ nóng - Vòi phun - B l c nhiên li u - Áp su t nén - ECU ñ ng cơ - Bơm cao áp 4) Đ ng cơ b ch t máy ngay - B l c nhiên li u sau khi kh i ñ ng - M ch ñi n ngu n c a ECU - ECU ñ ng cơ - Bơm cao áp 5) Các b ph n khác (ñ ng - M ch ñi n ngu n c a ECU cơ ch t máy) - M ch rơle c a van ch y tràn - ECU ñ ng cơ - Bơm cao áp 6) Ch ñ ch y... v trong thân bơm cao áp làm cho áp su t trong xy lanh bơm gi m xu ng K t thúc quá trình bơm, van chính ñư c ñóng l i nh lò xo van 2.2.2.5 Van ñi u khi n lư ng phun tr c ti p (SPV: SPill Valve tr c ti p s d ng cho bơm pít tông hư ng kính) C u t o chính g m: Cu n dây, van ñi n t và lò xo So v i van SPV thông thư ng lo i này có nhi u ưu ñi m hơn là có ñ nh y cao hơn Khi pít tông bơm cao áp ñi xu ng, nhiên... y u) - Bơm cao áp 7) T c ñ ch y không t i - M ch tín hi u A/C c a ñ ng cơ cao (ch y - M ch tín hi u STA không t i kém) - ECU ñ ng cơ - Bơm cao áp 23 Tri u ch ng (1) Khu v c có nghi ng (2) 8) T c ñ ch y không t i - M ch tín hi u A/C c a ñ ng cơ th p hơn (ch y - Vòi phun không t i kém) - M ch ñi u khi n EGR - Áp su t nén - Khe h xu páp - Đư ng ng nhiên li u (x không khí) - ECU ñ ng cơ - Bơm cao áp 9)... thì pittông B ñư c kéo lên ñ hút nhiên li u lên 3.4.2.2 Bơm ti p v n (Bơm cung c p) Bơm ti p v n bao g m m t bơm b ng ñi n v i l c nhiên li u, hay m t bơm bánh răng Bơm hút nhiên li u t bình ch a và ti p t c ñưa ñ lư ng nhiên li u ñ n bơm cao áp Hình 3.10 C u t o và v trí c a bơm ti p v n trong h th ng * Bơm bánh răng ăn kh p ngoài: Hình 3.11 Bơm ti p v n ki u bánh răng ăn kh p ngoài  . MH 10, MH 11, MH 12, MH 13, MH 14, MH 15, MH 16, MH 17, MĐ 18, MĐ 19, MĐ 20, MĐ 21, MĐ 22, MĐ 23, MĐ 24, MĐ 25, MĐ 26, MĐ 27, MĐ 28, MĐ 29. - Tính chất của môn học: mô ñun nghề tự chọn. II cơ cao - Mức tiêu th nhiên liệu th p - Các khí th i th p - Tiếng ồn th p - Giảm lượng xả khói ñen và trắng - Tăng khả năng khởi ñộng 1.1.2 Sơ lược về hệ th ng. Hệ th ng ñiều khiển ñộng. phun Hình 1.1. Sơ ñồ hệ th ng Diesel EFI th ng th ờng. Ngoài ra còn có một số hệ th ng EDC khác + Hệ th ng UI. Trong hệ th ng UI bơm cao áp và vòi phun tạo th nh một khối, mỗi bơm cao