Phun dầu điện tử commonrail

So với hệ thống củ dẫn động bằng cam, hệ thống common rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như :phạm vi ứng dụng rộng rãi ch

CHƯƠNG I SƠ LƯỢC VỀ HỆ THÔNG COMMONRAIL

1.1 Sơ lược về hệ thống

Hệ thống điều khiển động cơ diesel bằng điện tử trong một thời gian dài chậm phát triển so với động cơ xăng Sở dỉ như vậy là vì động cơ diesel thải ra ít chất độc hơn nên áp lực về vấn đề môi trường lên các nhà sản suất

ô tô không lớn Hơn nửa do độ êm dịu không cao nên diesel ít được sử dụng trên xe du lịch Trong thời gian đầu các hãng chủ yếu sử dụng hệ thống bơm cao áp điện trong các hệ thống EDC vẫn sử dụng bơm cao áp củ nhưng có thêm một số cảm biến và cơ cấu chấp hành chủ yếu chống ô nhiễm và điều tốc bằng điện tử như UI hoặc UP Trong những năm gần đây hệ thống điều khiển mới hệ thống commonrail với việc điều khiển kim phun bằng điện đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi

Thế hệ bơm cao áp thẳng hàng đầu tiên được giới thiệu vào năm 1927 đã đánh dấu sự khởi đầu của hệ thống nhiên liệu của hãng Bosch Lĩnh vực áp dụng chính của loại bơm thẳng hàng là trong các loại xe tải được sử dụng dầu diesel máy tỉnh tại xe lửa và tàu thuỷ Áp suất phun đạt đến khoảng 1350 bar và có thể sinh ra công suất khoảng 160KW mổi xylanh Qua nhiều năm, với các yêu cầu khác nhau, chẳng hạn như việc lắp đặt động cơ phun nhiên liệu trực tiếp trong các loại xe tải nhỏ và xe du lịch đã dẫn đến sự phát triển của các hệ thống nhiên liệu diesel khác nhau để đáp ứng các đòi hỏi ứng dụng đặc biệt Điều quan trọng của sự phát triển không phải là việc tăng công suất động cơ mà còn là nhu cầu giảm tiêu hao nhiên liệu giảm tiếng ồn và khí thải So với hệ thống củ dẫn động bằng cam, hệ thống common rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như :phạm vi ứng dụng rộng rãi ( cho xe du lịch và xe tải nhỏ có công suất đạt đến 30KW/xylanh, cũng như xe tải nặng, xe lửa và tàu thuỷ có công suất đạt đến 200KW/xylanh Áp suất phun đạt đến 1400bar Có thể thay đổi thời điểm phun nhiên liệu Có thể phun làm ba giai đoạn : phun sơ khởi, phun chính, phun kết thúc Thay đổi áp suất phun tuỳ theo chế độ hoạt động của động cơ

1.2 Đặc tính phun của hệ thống common rail

So với đặc điểm của hệ thống nhiên liệu củ thì các yêu cầu sau đã được thực hiện dựa và đường đặc tính phun lý tưởng

- Lượng nhiện liệu và áp suất nhiên liệu phun độc lập với nhau trong từng điều kiện hoạt động của động cơ (cho phép đạt tỉ lệ hổn hợp A/F lý tưởng)

- Lúc bắt đầu phun lượng nhiên liệu phun ra chỉ cần một lượng nhỏ

Các yêu cầu trên đã được thoả mãn bởi hệ thống common rail với đặc điểm phun 2 lần : phun sơ khởi và phun chính

Hình 1.1 Đường đặc tính phun của hệ thống common rail

Hệ thống common rail là một hệ thống thiết kế theo module có các thành phần

- Kim phun điều khiển bằng solenoid được gắn vào nắp máy

- Bộ tích trữ nhiên liệu ( ống phân phối áp lực cao)

- Bơm cao áp ( bơm tạo áp lực cao)

Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống:

- ECM

- Cảm biến tốc độ trục khuỷu

- Cảm biến tốc độ động cơ

Đối với các xe du lịch bơm có piston hướng tâm được sử dụng như là bơm cao áp để tạo ra áp suất Áp suất được tạo ra độc lập với quá trình phun Tốc độ bơm cao áp phụ thuộc vào tốc độ động cơ và ta không thể thay đổi tỉ số truyền So với hệ thống phun cũ việc phân phối nhiên liệu trên thực tế xảy

ra đồng bộ, có nghĩa là không những bơm cao áp trong hệ thống common rail nhỏ hơn mà còn hệ thống truyền động cũng chịu tải nhỏ hơn

Về cơ bản kim phun được nối với ống tích áp nhiên liệu (rail) bằng một đường ống ngắn kết hợp với đầu phun và cuộn solenoil được cung cấp điện qua ECM Khi van solenoid không được cung cấp điện thì kim ngưng phun Nhờ áp suất phun không đổi lượng nhiên liệu phun ra tỉ lệ với độ rộng xung điều khiển solenoid Yêu cầu mở nhanh solenoid được thực hiện bằng việc cung cấp điện áp cao và dòng lớn Thời điểm phun được điều khiển bằng hệ thống điều khiển góc phun sớm Hệ thống này dùng một cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ và cảm biến trên trục cam để nhận biết kì hoạt động

Pilot injection main injection

A Phun sơ khởi (pilot injection):Phun sơ khởi có thể diễn ra sớm đến

900 trước tử điểm thượng (BTDC).Nếu thời điểm khởi phun suất hiện nhỏ hơn

400 BTDC nhiên liệu có thể bám vào bề mặt của piston và thành xylanh và làm loãng dầu bôi trơn Trong giai đoạn phun sơ khởi một lượng nhỏ nhiên liệu (1-4mm3) được phun vào xylanh để mồi Kết quả là quá trình cháy được cải thiện và đạt được một số hiệu quả sau: áp suất cuối quá trình nén tăng một ít nhờ vào giai đoạn phun sơ khởi và nhiên liệu cháy một phần Điều này giúp giảm thời gian cháy trể sự tăng đột ngột của áp suất khí cháy và áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn) Kết quả là giảm tiếng ồn của động cơ giảm tiêu hao nhiên liệu và trong nhiều trường hợp giảm được độ độc hại của khí thải Quá trình phun sơ khởi đóng vai trò gián tiếp trong việc làm tăng công suất động cơ

B Giai đoạn phun chính ( main injection):Công suất đầu ra của động cơ

suất phát từ giai đoạn phun chính tiếp theo giai đoạn phun sơ khởi Điều này có nghĩa là giai đoạn phun chính giúp tăng lực kéo của động cơ Với hệ thống common rail áp suất phun vẫn giữ không đổi trong suốt quá trình phun

C Giai đoạn phun thứ cấp ( second injection): Theo quan điểm xử lý

khí thải phun thứ cấp có thể được áp dụng để đốt cháy NOx Nó diễn ra ngay sau giai đoạn phun chính và được định để xảy ra trong quá trình giãn nở hay

ở kì thải khoảng 2000ATDC Ngược lại với quá trình sơ khởi và phun chính nhiên liệu được phun vào không được đốt cháy mà để bốc hơi nhờ vào sức nóng của khí thải ở ống pô Trong suốt kì thải hỗn hợp khí thải và nhiên liệu được đẩy ra ngoài qua hệ thống thoát khí thải qua xupap thải.Tuy nhiên một phần của nhiên liệu được đưa vào buồng đốt thông qua hệ thống luân hồi khí thải EGR và có tác dụng như chính giai đoạn phun sơ khởi Khi bộ hoá khử được lắp để làm giảm lượng NOx chúng tận dụng nhiên liệu trong khí thải như là một nhân tố hoá học để làm giảm nồng độ NOx trong khí thải

1.3 Chức năng chống ô nhiễm

A Thành phần hỗn hợp và tác động đến quá trình cháy :so với động cơ

xăng động cơ diesel đốt nhiên liệu khó bay hơi hơn (nhiệt độ sôi cao) nên việc hoà trộn hỗn hợp hoà khí không chỉ diễn ra trong giai đoạn phun và bắt đầu cháy mà còn trong suốt quá trình cháy Kết quả là hỗn hợp kém đồng loạt Động cơ diesel luôn luôn hoạt động trong tình trạng nghèo Mức tiêu hao nhiên liệu và muội than CO và HC sẽ tăng lên nếu không đốt cháy ở chế độ nghèo hợp lý Tỷ lệ hoà khí được quyết định dựa vào các thông số : Áp suất phun, thời gian phun, kết cấu lổ tia, thời điểm phun tốc độ dòng khí nạpï khối lượng không khí nạp Tất cả các đại lượng trên đều ảnh hưởng đến mức độ tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải Nhiệt độ quá trình cháy quá cao

và lượng oxy nhiều sẽ làm tăng lượng NOx Muội than sinh ra khi hỗn hợp quá nghèo

B Hệ rhống nạp lại khí thải (EGR):khi không có EGR khí NOx sinh ra

vượt mức quy định về khí thải ngược lại thì muội than sinh ra sẽ nằm trong giới hạn EGR là một phương pháp để giảm NOx sinh ra mà không làm tăng nhanh lượng khói đen Điều này có thể thực hiện rất hiệu quả với hệ thống common rail với tỉ lệ hoà khí mong muốn đạt được nhờ vào áp suất phun cao Với EGR một phần của khí thải được đưa vào ống nạp ở chế độ tải nhỏ của động cơ Điều này không chỉ làm giảm lượng NOx nếu có quá nhiều khí thải được nạp lại (quá 40%thể tích nạp ) thì khói đen, CO và HC sẽ sinh ra cũng như tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng vì thiếu oxy

C Aûnh hưởng của việc phun nhiên liệu: Thời điểm phun đường đặc tính

phun sự tán nhuyễn của nhiên liệu cũng ảnh hương đến tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải

Thời điểm phun : nhờ vào nhiệt độ quá trình thấp hơn, phun nhiên liệu

trể làm giảm lượng NOx Nhưng nếu phun quá trể thì hàm lượng HC sẽ tăng và tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn và khói đen sinh ra cả ở chế độ tải lớn Nếu thời điểm phun lệch đi chỉ 10 khỏi giá trị lý tưởng thì lượng NOx cỏ thể tăng lên 5% Ngược lại thời điểm phun sớm hơn 20thì có thể làm cho áp suất đỉnh tăng lên 10 bar trể đi 20 có thể làm tăng nhiệt độ khí thải lên 200 C Với các yếu tố cực kì nhạy cảm nêu trên ECM cần phải điều chỉnh thời điểm phun chính xác tối đa

Đường đặc tính phun : đường đặc tính phun quy định sự thay đổi lượng

nhiên liệu được phun vào trong suốt một chu kì phun (từ lúc bắt đầu đến lúc chấm dứt Đường đặc tính phun quyết định lượng nhiên liệu phun ra trong suốt giai đoạn cháy trể (giữa thời điểm bắt đầu phun và bắt đầu bắt cháy) Hơn nữa nó cũng ảnh hưởng đến sự phân phối của nhiên liệu trong buồn đốt và có tác dụng tận dụng hiệu quả của dòng khí nạp Đường đặc tính phun phải có độ dốc tăng từ từ để nhiên liệu phun ra trong quá trình cháy trể được giữ ở mức thấp nhất Nhiên liệu diesel được bốc cháy tức thì ngay khi quá trình cháy bắt đầu gây ra tiếng ồn và sinh khí NOx Đường đặc tính phun phải có đỉnh không quá nhọn để ngăn ngừa hiện tượng nhiên liệu không được tán nhuyễn yếu tố dẫn đến lượng HC cao khói đen và tăng tiêu hao nhiên liệu suốt giai đoạn cháy cuối cùng của quá trình cháy

Sự tán nhuyễn nhiên liệu : nhiên liệu được tán nhuyễn tốt thúc đẩy

hiệu quả hoà trộn giữa không khí và nhiên liệu Nó đóng góp vào việc giảm lượng HC và khói đen trong khí thải Với áp suất phun cao và hình dạng hình học tối ưu của lổ tia kim phun giúp cho sự tán nhuyễn nhiên liệu được tốt

hơn Để ngăn ngừa muội than lượng nhiên liệu phun ra phải được tính dựa vào lượng khí nạp Điều này đòi hỏi lượng khí phải nhiều hơn ít nhất từ 10-40% (λ = 1.1 1.4 − ).

CHƯƠNG II KHAI THÁC ĐỘNG CƠ 2KD - FTV

Khái quát về động cơ : động cơ 2KD – FTV là loại động cơ diesel

tuabin tăng áp D-4D dung tích xylanh 2.5 lit, 4 xylanh thẳng hàng, hệ thống cam kép tác dụng trực tiếp DOHC 16 xu pap

Hình 2.2 Động cơ 2KD-FTVCác thông số của động cơ

Hệ thống nhiên liệu Loại ống phân phối EFI

2.2 Các cơ cấu cơ khí của động cơ 2KD - FTV

2.2.1 Trục khuỷu và bạc trục khuỷu

Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất cường độ làm việc lớn nhất Công dụng của trục khuỷu là tiếp nhận lực tác dụng trên pittông truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của pittông thành chuyển động quay của trục khuỷu để đưa công suất ra ngoài

Hình 2.3 Trục khuỷu và bạc trục khuỷu

Cấu tạo của trục khuỷu gồm 5 cổ trục và 8 khối cân băng (đối trọng ) là loại trục khuỷu liền được chế tạo bằng công nghệ dập Bên trong các má khuỷu và các cổ trục có khoan các lỗ để dẫn dầu tới bôi trơn cho các ổ chính và ổ biên Trong cổ biên có lỗ khoan dọc trục với kích thước đủ lớn để gom cặn trong dầu bôi trơn theo nguyên tắc lọc ly tâm (còn gọi là hốc lắng cặn) Các lỗ này được bịt kín bằng nút có ren Má của trục khuỷu đảm nhận luôn vai trò của bộ phận cân bằng trục (đối trọng) Hai đầu trục khuỷu có phớt làm kín bằng cao su

Bạc trục khuỷu gồm hai nửa hình trụ được chế tạo bằng công nghệ doa tinh để đạt được khe hở dầu tối ưu do đó cải thiện được tính năng khởi động lạnh và giảm được rung động cho động cơ Nửa bạc trên của trục khuỷu có rãnh dầu dọc theo lòng chu vi Để cho các bạc này không bị quay trong khi làm việc cũng như không bị dịch dọc, trên phần xương của bạc có tạo các vấu mà khi lắp nó ăn vào các ốp hay trên gối đỡ trục Trong các bạc cổ chính có tạo rãnh để dẫn dầu qua lỗ trên trục đi sang bôi trơn cho cổ biên.Để ngăn không cho trục dịch chuyển dọc trên các gối còn có đệm dọc trục phía trên trục khuỷu

2.2.2 Thanh truyền và bạc thanh truyền

Thanh truyền là chi tiết nối pittông với trục khuỷu Nó có tác dụng truyền lực tác dụng trên pittông xuống trục khuỷu Khi làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau :

- Lực khí thể trong xylanh

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm pittông

- Lực quán tính của thanh truyền

Hình2.4 Thanh truyền và bạc thanh truyền

Cấu tạo thanh truyền : được làm bằng thép có độ bền cao Đầu nhỏ thanh truyền có lổ để lắp với chốt pittông bạc đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trụ và có khả năng chịu mòn cao Thân thanh truyền có tiết diện chữ I

Đầu to của thanh truyền có lắp bạc nối với cổ trục khuỷu Để có thể tháo lắp được, đầu to thanh truyền được chế tạo thành 2 nửa, nửa trên liền với thanh truyền còn nửa dưới rời, được bắt với nửa trên bằng 2 bu lông Đồng thời giữa hai nắp bạc có gờ định vị để tăng tính ổn định khi lắp ghép Kích thước của đầu to thanh truyền có thể đảm bảo sao cho khi tháo có thể rút được cả cụm Piston- thanh truyền qua xylanh ra ngoài Bạc đầu to thanh truyền hay còn gọi là bạc biên gồm hai nửa hình trụ được làm bằng nhôm, trên lưng các bạc thanh truyền có các vấu định vị (hay vấu lưỡi gà) có khả năng giữ cho bạc không bị xoay hay dịch chuyển dọc

2.2.3 Pittông và xéc măng

Pittông là một chi tiết máy quan trọng của động cơ đốt trong Trong quá trình làm việc của động cơ pittông chịu lực rất lớn nhiệt độ rất cao và ma sát mài mòn lớn Lực tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây nên ứng suất cơ học và ứng suất nhiệt trong pittông còn mài mòn là do thiếu dầu bôi trơn mặt ma sát của pittông với xylanh khi chịu lực Trong quá trình làm việc pittông và xecmăng pittông có các nhiệm vụ sau :

-Bảo đảm bao kín buồng cháy giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọt xuống cacte (hộp trục khuỷu) và ngăn không cho dầu nhờn từ trục khuỷu sục lên buồng cháy

-Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền (trong quá trình cháy và giãn nở ) để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải ra trong quá trình thải và hút khí nạp vào buồng cháy trong quá trình hút

Hình2.5 Cấu tạo pittông

Cấu tạo : Pittông gồm những phần chính như sau: đỉnh Pittông, đầu pittông,thân pittông

- Đỉnh Pittông là phần trên cùng của pittông cùng với xylanh tạo thành hình dạng kết cấu của buồng đốt, buồng đốt được tạo ra trên đỉnh pittông để phù hợp với việc phun nhiên liêụ trực tiếp của hệ thống Commonrail

- Đầu pittông:trong quá trình làm việc của động cơ, đầu pittông truyền phần lớn nhiệt độ khí cháy qua xécmăng xylanh rồi đến nước làm mát động

cơ Nhiệm vụ chính của đầu pittông là tản nhiệt, bao kín và sức bền Để bảo đảm chức năng bao kính trên đầu pittông có 2 rảnh xécmăng khí và một rảnh xécmăng dầu dùng để lắp các xécmăng Xécmăng khí số 1 và số 2 được lắp phía trên, xécmăng dầu và vòng găng được lắp ở rảnh dưới cùng, xécmăng dầu có cấu tạo phức tạp hơn xécmăng khí, nó có gờ để gạt dầu, có rãnh dẫn dầu và có lỗ để thoát dầu về cácte Xécmăng dầu được lắp ngay dưới xécmăng khí Nhiệm vụ của xécmăng là làm kín và truyền nhiệt qua thành

xylanh Chốt piston có nhiệm vụ liên kết truyền chuyển động từ pittông qua

thanh truyền có dạng hình trụ rỗng, chế tạo bằng thép Bề mặt ngoài của chốt được gia công chính xác và tôi thấm để có độ bền và khả năng chịu mài mòn cao Sau khi lắp vào Pittông, chốt được cố định ở 2 đầu bằng các vòng chặn

-Thân pittông :có tác dụng dẫn hướng cho pittông chuyển động trong xylanh và chịu lực ngang, tiết diện ngang được vát ở phía hai đầu bệ chốt pittông

2.2.4 Thân máy và nắp xylanh ( nắp quy lát )

Thân máy và nắp xylanh là một trong những chi tiết cố định có khối lượng lớn và kết cấu phức tạp của động cơ đốt trong Hầu hết các cơ cấu của máy đều được lắp trên thân máy và nắp xylanh

A Nắp xylanh (nắp máy): là phần đậy phía trên cylinder, nó có cấu tạo

tương đối phức tạp bởi vì trong nó có rất nhiều các đường ống dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu và là chỗ chứa nhiều các bộ phận khác của động cơ Nắp máy được đúc thành khối liền chung cho cả dãy cylinder Nó được đúc bằng hợp kim nhôm để giảm trọng lượng, có cấu tạo phức tạp do phải lắp rất nhiều các bộ phận trong nó như: giàn xupáp, các đường nạp, xả cho các xylanh, các đường dầu, đường nước làm mát, lỗ để lắp vòi phun nhiên liệu, bugi sấy Nắp xylanh động cơ 2KD – FTV được làm bằng hợp kim nhôm vị trí vòi phun được đặt ở trung tâm buồng cháy, Mỗi xylanh có 2 đường nạp và xả một bugi sấy giữa các cửa nạp Đường tuần hoàn khí xả EGR được nằm trong nắp quy lát

Nắp máy được bắt chặt với thân máy bằng các gu giông cấy và các bu lông Giữa nắp và thân máy có tấm đệm đặc biệt, gọi là đệm nắp máy (hay gioăng quy lát), có nhiệm vụ làm kín buồng đốt và các đường nước, đường dầu Đệm này, ngoài khả năng làm kín còn phải có khả năng chịu nhiệt cao

do tiếp xúc trực tiếp với buồng đốt Gioăng quy lát được làm bằng thép nhiều lớp, bề mặt được phủ lớp chất dẻo để làm kín, có 5 loại gioăng được đánh dấu phù hợp với cỡ pittông

Hình2.6 Gioăng quy lát

Hình2.7 Mặt dưới nắp xylanh

Hình2.8 Nắp quy lát

B Thân máy : (hay còn gọi là thân động cơ) là nơi chứa và lắp đặt các

cơ cấu và hệ thống của động cơ Thân động cơ 2KD – FTV có kết cấu rất phức tạp, được chế tạo bằng thép hợp kim thấp, bổ sung nhiều gân tăng cứng

giúp giảm rung động

Thân động cơ bao gồm 2 thành phần: phần trên dùng để chứa các xylanh nên có tên gọi là blốc xylanh và phần dưới gọi là cácte

Xylanh được bố trí thành dãy dọc ở phần trên của thân động cơ (blốc xylanh) Tại các vách ngang ở các ổ đỡ trục khuỷu có các gân tăng cường Trong thân máy có các lỗ, các đường dẫn dầu bôi trơn và nước làm mát Bao quanh các xylanh là các khoang chứa nước để làm mát

Cácte là nơi lắp trục khuỷu của động cơ và nhiều bộ phận khác Trục

khuỷu được lắp trên 05 ổ đỡ Nắp ổ đỡ trục khuỷu được bắt vào thân máy nhờø bulông, và được gia công cùng với thân máy Do đó không được đổi chỗ các nắp ổ đỡ trục khủyu

Phía bên phải động cơ trên thân máy có khoan các đường dầu chính đưa dầu bôi trơn tới 5 ổ đỡ trục khuỷu lên trục cam, ngoài ra còn có các đường dầu đưa từ bơm dầu lên bầu lọc Phía dưới cácte được đậy kín bởi đáy cácte, tạo thành hộp kín, có các gioăng, phớt chắn dầu Đáy cácte được dùng làm nơi chứa dầu bôi trơn của động cơ Ở phía ngoài đáy cácte có những gân tản nhiệt để làm mát dầu bôi trơn Lỗ xả dầu được bố trí ở vị trí thấp nhất của đáy cácte

Hình2.9 Kết cấu thân động cơ

2.2.5 Cơ cấu xupap và cam ( hay cơ cấu phân phối khí )

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí: thải sạch khí thải khỏi xylanh và nạp đầy khí mới vào xylanh để động cơ được làm việc liên tục Trong động cơ 2KD – FTV mỗi xylanh có 2 xupắp nạp và

2 xupap xả được bố trí theo phương án xupap treo với các cửa nạp xả rộng hơn sẽ tăng cường hiệu quả nạp và xả Các xupap được đóng mở trực tiếp bằng trục cam, đai cam dẫn động trục cam nạp sau đó trục cam xả được dẫn động bởi trục cam nạp thông qua bánh răng Con đội xupắp là loại không dùng căn đệm điều chỉnh Cần thay thế con đội để đạt được khe hở thích hợp Khoảng thời gian bảo dưỡng đai cam cần được thay thế sau 150 000 Km, xupap nạp thường có kích thước lớn hơn xupắp xả

Hình2.10 Cơ cấu cam và xupắp

Trên đầu của trục cam nạp có gắn buly phối khí số 2 được dẫn độâng bởi bánh răng phối khí số 1 gắn ở đầu trục khuỷu thông qua đai cam Ngoài

ra trên hai trục cam nạp và xả còn có 2 bánh răng ăn khớp phối hợp nhau để đóng mở xupắp đúng thời điểm

2 3 Hệ thống làm mát

Nhiệm vụ :Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong nhiệt truyền

cho các chi tiết máy tiếp xúc với khí cháy (pittông, xécmăng, nắp máy, thành xylanh …) chiếm khoản 25 % - 30% nhiệt lượng do nhiên liêụ cháy trong buồng đốt toả ra Các chi tiết bị đốt nóng quá mức có thể dẫn đến những hư hỏng Để khắc phục điều đó cần thiết phải làm mát động cơ Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho các chi tiết động cơ không quá nóng cũng không quá lạnh Quá nóng thì gây ra các hư hỏng còn quá nguội thì cũng không tốt do dẫn đến hiệu suất nhiệt của động cơ thấp Ngoài ra nhiệt độ thấp còn làm cho độ nhớt của dầu nhờn tăng lên khiến cho dầu nhờn khó lưu động vì vậy làm tổn thất cơ giới và tổn thất ma sát

Cấu tạo : trên động cơ 2KD – FTV sử dụng hệ thống làm mát bằng

nước kiểu cữơng bức gồm các chi tiết sau : két nước làm mát chính, két nước làm mát phụ, bình nước phụ, bơm nước, quạt làm mát điều khiển điện, sử dụng nước làm mát loại SLLC

Hình2.11 Hệ thống làm mát trên động cơ 2KD-FTV

2.3.1 Két nước

Dùng để hạ nhiệt độ của nước làm mát từ động cơ ra rồi lại đưa trở vào làm mát động cơ Là loại két nước dùng ống dẹt có sức cản không khí ít hơn và diện tích tản nhiệt lớn hơn khoảng 2 – 3 lần so với ống tròn Các ông dẫn nước dẹt được bố trí nhiều hàng số lẻ cắm trong các lá tản nhiệt.Két nước chính và két nước phụ được bố trí ở phía trước đầu xe như hình

Nắp két nước

Vịi xả nước trên két

Nút xả nước

Nút xả khí (Đường nước ra)

Hình2.12 Vị trí két nước

2.3.2 Bơm nước

Trong hệ thống làm mát bằng nước bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thống làm mát với lưu lượng và áp suất nhất định Bơm nước kiểu ly tâm được dẫn động bởi dây đai.Trục bơm dùng một phớt cơ vừa để bao kín trục không cho tiếp xúc với nước làm mát Nếu nước làm mát bị rò rỉ từ phớt cơ nó sẽ bị rò rỉ ra ngoài qua lổ trong thân bơm nằm giữa ổ bi và phớt

cơ, cả hơi nước thoát ra từ phớt cơ cũng sẽ thoát qua lổ này Điều này tránh cho ổ bi không bị hỏng do nước làm mát hay hơi nước

Bơm đẩy nước đi vào các khoang làm mát trên thân máy và trong nắp máy, sau đó nước được dẫn ra qua van hằng nhiệt rồi trở lại bơm nước tạo thành một vòng tuần hoàn kín Nhờ có van hằng nhiệt nước có thể được lưu thông theo một trong hai vòng tuần hoàn lớn hoặc nhỏ tuỳ theo chế độ nhiệt của động cơ

Két làm mát chính

Két làm mát phụ

2.3.4 Van hằng nhiệt

Làm nhiệm vụ đóng mở các đường nước thích hợp để cho nước làm mát lưu thông theo một trong 2 vòng tuần hoàn (lớn hoặc nhỏ) tuỳ theo chế độ nhiệt của động cơ

Khi động cơ còn lạnh thì van đóng, ngăn không cho nước từ thân máy

ra đi tới két nước, lúc này nước được dẫn thẳng tới bơm để tiếp tục được đẩy

đi làm mát, đây chính là vòng tuần hoàn nhỏ Khi động cơ nóng lên thì van hé mở Một phần nước bắt đầu được dẫn qua két làm mát Mức độ mở của van tuỳ thuộc vào nhiệt độ nước, nhiệt độ càng cao thì van mở càng nhiều Nói chung, van hằng nhiệt được thiết kế để bắt đầu mở ở nhiệt độ 82 ± 2o C và mở hoàn toàn ở nhiệt độ >=95oC

Hình2.15 Cấu tạo van hằng nhiệt Chú thích: 1 – Van chính; 2 – Van chuyển dòng; 3 – Xylanh; 4 – Sáp giãn nở;

5 – Van xả hơi.

2 4 Hệ thống bôi trơn

Nhiệm vụ : hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ đưa

dầu đến các mặt ma sát, đồng thời lọc sạch những tạp chất lẫn trong dầu nhờn khi dầu nhờn tẩy rửa các mặt ma sát và làm mát dầu nhờn để đảm bảo tính năng hoá lý của no.ù

Hệ thống bôi trơn của các động cơ đốt trong đều dùng dầu nhờn để làm giảm ma sát của ổ trục đưa nhiệt lượng do ma sát sinh ra ra khỏi ổ trục do đó làm giảm lượng mài mòn của các ổ trục Ngòai ra dầu nhờn còn bảo vệ các bề mặt của các chi tiết trong động cơ không bị gỉ Tóm lại hệ thống bôi trơn có các nhiệm vụ sau :

- Bôi trơn các bề mặt ma sát làm giảm tổn thất ma sát

- Làm mát ổ trục

- Tẩy rửa mặt ma sát

- Bao kín khe hở giữa pittông với xylanh giữa xémăng với pittông

Các chi tiết sau đây được bôi trơn cưỡng bức: các ổ đỡ (bạc hay ổ bi) của trục khuỷu, các ổ ở đầu to của thanh truyền, cơ cấu phối khí, các ổ đỡ trục của bộ phận tăng áp, ắc pittông cũng được bôi trơn cưỡng bức nhờ một đường dầu dẫn từ cổ trục khuỷu đi qua lỗ khoan trong thân thanh truyền.

Các chi tiết được bôi trơn bằng vung tóe dầu là: thành xylanh , Pittông, cò mổ, các vấu cam của trục phân phối, các bánh răng và nhiều chi tiết khác

Hình2.16 Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động cơ Chú thích:

1 Dầu bôi trơn chứa trong Cácte 6.Đường ống chính

2 Lọc thô, phễu hút dầu 7.Đồng hồ báo nhiệt độ áp suất

3 Bơm dầu 8.Nhánh bôi trơn bạc đở trục cam, cò mổ

5 Két làm mát

Nguyên lý làm việc của hệ thống: Đáy cácte của động cơ cũng chính là

nơi chứa dầu bôi trơn, mức dầu phải được đảm bảo đúng theo quy định của nhà thiết kế Khi động cơ hoạt động, bơm dầu hút dầu từ đáy cácte qua lưới lọc thô rồi đẩy vào bầu lọc Ra khỏi bầu lọc dầu đi tiếp vào đường dầu chính (được khoan dọc theo thân động cơ) rồi sau đó được phân chia tới các cổ trục theo các lỗ khoan trên thân máy Từ các cổ trục dầu đi theo các lỗ khoan trong trục tới các cổ biên (đầu to thanh truyền) và theo lỗ trong thanh truyền tới bôi trơn cho bạc đầu nhỏ thanh truyền Sau khi ra khỏi các ổ (bạc đỡ) cần bôi trơn, dầu rơi tự do xuống phía dưới, một phần rơi xuống cácte, một phần vướng phải các chi tiết đang quay và bị văng đi do lực ly tâm Chính nhờ lượng dầu văng này mà các chi tiết khác của động cơ được bôi trơn: thành xylanh, ắc Pittông, vấu cam của trục phân phối

Bầu lọc dầu kiểu toàn phần, lõi lọc giấy Lọc gồm một vỏ bằng kim

loại mỏng bao bọc phần tử lọc, có cấu tạo từ giấy lọc hình trụ rỗng Đầu vào của lọc có hai cửa, một cửa của dòng dầu vào và một cửa của dòng dầu đã

được lọc Dầu đi qua van một chiều vào phần chung quanh của phần tử lọc Ở đây dầu được lọc, sau đó dầu đi vào phần trung tâm của phần tử lọc và chảy

ra ngoài

Van một chiều có tác dụng ngăn không cho chất bẩn tích tụ ở phần

ngoại vi của phần tử lọc quay về động cơ khi động có ngừng hoạt động

Nếu phần tử lọc bị cáu bẩn, chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài phần tử lọc tăng lên Khi sự chênh lệch áp suất đạt đến một mức xác định, van an toàn sẽ mở ra, dầu không đi qua phần tử lọc mà đi tắt đến bôi trơn các bộ phận của động cơ

Hình2.17 Cấu tạo lọc dầu bôi trơn

Bơm dầu bôi trơn là bơm rôto kiểu trôkhôit, gồm 2 rôto tiếp xúc

trong: rôto trong và rôto ngoài, có trang bị van an toàn để tránh quá tải cho hệ thống khi áp suất tăng vượt quá định mức khi áp suất ra quá cao làm thắng lực lò xo van, mở cửa van, xả bớt dầu về cacte

Hình2.18 Bơm dầu bôi trơn kiểu Rôto

Áp suất dầu tiêu chuẩn tại n = 3000 v/ph là 2,5 kG/cm Rôto trong được dẫn động bởi trục cam quay làm xoay rôto ngoài trong vỏ bơm

Trong quá trình làm việc dầu nóng lên nhanh chóng do hấp thụ một phần nhiệt của các chi tiết được bôi trơn, do vậy cần phải có bộ phận làm mát dầu Trong cacte của 2KD - FTV đáy cácte có bề mặt tiếp xúc với không khí bên ngoài lớn nên nó đảm nhận luôn vai trò của bộ trao đổi nhiệt để làm mát dầu Ngoài ra, trên động cơ còn được bố trí két làm mát dầu

Để có thể thường xuyên kiểm tra nhiệt độ và áp suất dầu bôi trơn người ta bố trí các đồng hồ nhiệt độ và đồng hồ áp suất Để tránh làm đen dầu bởi khí cháy và khói lọt từ xylanh xuống cácte, để không cho các chất độc ô nhiễm lọt ra ngoài, trên động cơ có lắp đường ống hút khi cháy vào cụm ống nạp (van hệ thống tuần hoàn khí xả EGR)

Hình2.19 Đường dầu bôi trơn

Hệ thống bôi trơn áp suất cưỡng bức hoàn toàn, tất cả dầu được đưa qua lọc dầu và bộ làm mát dầu Lổ phun dầu của pittông nằm dưới đáy quả pittông Mổi vòi phun dầu đều có van một chiều để ngăn chặn việc bơm dầu khi áp suất dầu động cơ là thấp

Hình2.20 Vị trí các lổ phun dầu

2 5 Hệ thống nạp

Trong động cơ đốt trong hệ thống nạp và xả thực hiện chức năng nạp đẩy không khí sạch và thải sạch khí cháy với hiệu suất cao và phải đảm bảo các chỉ tiêu về môi trường của các nước đặt ra đồng thời phải đạt được tiếng nhỏ khi thải các sản phảm cháy

Cấu tạo của hệ thống nạp gồm bộ lọc không khí, tuabin tăng áp, các cổ góp nạp và van EGR

Cổ ghóp nạp : có 2 cổng nạp với hình dạng khác nhau cho mỗi xylanh

trên phía nắp quy lát với mục đích nhằm tối ưu hoá luồng xoáy khí nạp

Hình2.21 Các cổ góp nạp

Van cắt cửa nạp ( bướm ga) : loại van hoạt động bằng cuộn dây quay

có tác dụng cải thiện tính năng của hệ thống được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử thông qua cảm biến vị trí của van cắt cửa nạp cùng với một số tín hiệu khác ECM tính toán ra lượng nhiên liệu phun cơ bản cho động cơ Một số trạng thái hoạt động của van

Trạng thái động cơ Vị trí của van Mục đích

Khởi động Mở hoàn toàn Giảm khói dieselChạy đều Mở từ nhỏ đến hoàn

toàn

Điều khiển lượng khí xả tuần hoànDừng Đóng hoàn toàn Giảm rung động và

tiếng ồn nạp

Hình2.22 Cấu tạo cụm cổ họng gió Tua bin tăng áp : là loại gọn nhẹ được làm mát bằng áo nước tại ổ bạc

giúp cải thiện tính năng nạp Van cửa xả sẽ điều khiển áp suất tăng áp của tua bin vận hành bằng cơ cấu cơ khí tuỳ vào áp suất của tua bin

Tăng áp là làm tăng áp suất khí nạp vào xylanh với mục đích là tăng áp suất khí nạp từ đó nâng cao năng suất của động cơ Diesel, hệ số nạp càng cao khả năng đốt cháy sạch nhiên liệu càng nhiều từ đó làm tăng công suất của động cơ

Ưu điểm của động cơ có trang bị hệ thống tăng áp :

- Luồng gió thổi vào xylanh khi xupắp hút mở có vận tốc cao tạo được xoáy lốc giúp nhiên liệu xáo trộn đều và cháy nhanh hơn

- Tiêu hao nhiên liệu ít hơn loại động cơ không có hệ thống tăng áp

- Nhờ lượng không khí dồi dào nên có thể tăng lượng nhiên liệu phun vào xylanh do đó công suất động cơ tăng thêm được khoảng 40%

Hình2.23 Tuabin tăng áp Van EGR : van này được lắp trên đường xả do được làm mát nên cho

phép lượng khí xả lớn hơn đi qua Một cảm biến vị trí van EGR sẽ đo trực tiếp vị trí của van, giá trị đo này được ECM trực tiếp theo dõi để hiệu chỉnh

chính xác độ mở của van Van tuần hoàn khí xả (EGR) đưa khí xả vào lại đường ống nạp làm giảm nhiệt độ cháy động cơ, giảm nồng độ NO tuỳ theo lệnh từ hộp ECM, van tuần hoàn khí xả điều chỉnh lượng khí xả vào lại đường ống nạp Đường ống dẫn khí xả đi vòng phía sau thân máy

Hình2.24 Van EGR Bộ lọc khí có chức năng lọc sạch khí ngăn không cho bụi bẩn lọt vào

động cơ trong thì nạp phần tử lọc được làm bằng giấy

2 6 Hệ thống nhiên liệu của động cơ 2KD – FTV

2.6.1 Khái quát hệ thống nhiên liệu của 2KD-FTV

Trên động cơ 2KD – FTV sử dụng hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail 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 CR có thể cung cấp nhiên liệu ở áp suất cao ổn định không phụ thuộc vào tốc độ động cơ hay tải ECM cung cấp một dòng điện đến van điện từ bên trong vời phun bằng EDU 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 ECM sẽ điều khiển bơm cao áp để cung cấp đầy đủ nhiên liệu nhằm duy trì áp suất đến giá trị cần thiết Ngoài ra hệ thống này sử dụng van hai chiều bên trong vòi phun để đóng mở nhiên liệu do đó ECM có khả năng điều khiển chính xác thời điểm phun kể cả lượng phun

Hệ thống CR cung cấp phun nhiên liệu 2 giai đoạn tách rời Để làm giảm chấn động của quá trình cháy hệ thống này thực hiện phun trước dưới dạng phun nhiên liệu phụ trước khi phun nhiên liệu chính Điều này giúp giảm rung động và tiềng ồn động cơ

Ưu điểm của hệ hệ thống nhiên liệu Common Rail

- Tăng công suất động cơ

- Giảm bớt tiếng ồn

- Tiết kiệm nhiên liệu

- Giảm được khí thải độc hại

- Có thể ứng dụng cho tất cả các loại ô to du lịch và xe tải

- Aùp suất nhiên liệu đạt tới 1350 bar (bơm cao áp kiể u củ áp suất

500 bar )

Hình2.25 Sơ đồ của hệ thống nhiên liệu Common Rail trên 2KD – FTV

Nguyên lý hoạt động : bơm cao áp HP3 hút nhiên liệu ra khỏi bình qua

lọc nhiên liệu, SCV (van điều khiển hút ) sẽ điều khiển lượng nhiên liệu đến bơm cao áp dẫn đến đầu các piston Các piston nén nhiên liệu chảy qua van phân phối đến ống phân phối dưới áp suất cao 1350 bar Nhiên liệu sau đó sẽ được đưa đến các vòi phun để phun vào các xylanh, lượng nhiên liệu dư từ bơm cao áp vòi phun ống phân phối sẽ theo đường ống hồi trở về thùng chứa

2.6.2 Thùng chứa nhiên liệu :

Dùng để chứa dầu đủ cho động cơ hoạt động trong một thời gia gian dài Thùng được dập bằng các lá thép bên trong có các tấm ngăn để nhiên liệu, bớt dao động nắp thùng có lổ thông hơi ống hút nhiên liệu bố trí cao hơn đáy thùng khoảng 3 cm Phần lõm lắng cặn và nước nơi đáy thùng có nút xả

2.6.3 Lọc nhiên liệu

Ttrong dầu có lẫn nhiều tạp chất cứng và nước Mặc dù các tạp chất này rất bé nhưng có thể phá hỏng bơm cao áp và kim phu Nứơc lẫn trong

nhiên liệu sẽ làm cho nhiên liệu không cháy đựơc lúc phun vào buồng đốt

Do đó nhiên liệu phải được lọc trước khi đưa vào bơm cao áp Trong hệ thống nhiên liệu được lọc ba lần trước khi vào buồng đốt : lọc sơ cấp, lọc thứ cấp, và lọc lần cuối nơi kim phun Trong động cơ 2KD – FTV lọc nhiên liệu còn trang bị thêm công tắc cảnh báo tắt nhiên liệu

Hình2.26 Cấu tạo lọc nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Hình2.27 Sơ đồ làm việc của hệ thống cảnh báo nhiên liệu

Hình2.28 Hai trạng thái làm việc của hệ thống cảnh báo nhiên liệu

2.6.4 Bơm nạp

Bơm nạp loại rôto của bơm cấp sẽ hút nhiên liệu từ bình chứa đến 2 piston thông qua phin lọc và van SCV ( van điều khiển hút ) Trục điều khiển quay rôto trong và ngoài của bơm nạp Khi rôto quay tạo ra khoảng trống tăng và giảm bơm nạp sẽ hút nhiên liệu vào bô phận hút và bơm nhiên liệu

ra ngoài bộ phận xả

Hình2.29 Cấu tạo bơm nạp

2.6.5 Bơm cao áp

Có chức năng nâng cao áp suất của nhiên liệu rồi đẩy vào ống tích năng Bơm cao áp sử dụng trên động cơ là loại bơm HP3 của hãng DENSO chế tạo có 2 pittông bố trí lệch nhau 180 độ vận tốc quay bằng một nửa vận tốc trục khuỷu động cơ Cấu tạo của bơm gồm có : cơ cấu cam vòng, cam lệch tâm và 2 piston đặt đối diện nhau phía ngoài cam vòng, SCV van điều khiển hút điều khiển lượng nhiên liệu đến piston, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và một bơm nạp

Hình2.30 Cấu tạo bơm cao áp

Rơ to ngồi

Rơ to trong

Bộ phận hút

Bộ phận xả

Hình2.31 Sơ đồ nguyên lý của bơm cao áp

Nguyên lý làm việc của bơm : bơm nạp hút nhiên liệu từ bình qua lọc

nhiên liệu đến van điều khiển điều kiển áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp Lượng nhiên liệu đến piston bơm nhiều hay ít tuỳ thuộc vào độ mở của van SCV Cam không đồng trục đựơc dẫn động bởi trục quay, quay cam vòng cam vòng quay làm piston chuyển động tịnh tiến thực hiện chu kì hút và nén nhiên liệu Van hút có tác dụng ngăn không cho nhiên liệu bị nén trở lại van SCV Van phân phối đóng không cho nhiên liệu trở lại pttông khi pttông thực hiện chu kì hút và mở để nhiên liệu đến ống phân phối, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu kiểm tra nhiệt độ nhiên liệu ở trong bơm

2.6.6 Van điều khiển

Giử cho áp suất nạp nhiên liệu (áp suất xả) thấp hơn một mức nhất định Nếu tốc độ bơm tăng và áp suất bơm tăng cao hơn mức van điều khiển cho phép van sẽ sử dụng lò xo để mở cho nhiên liệu về phía hút

2.6.7 Van SCV

Nếu dòng đến van SCV trong một thời gian dài vì cường độ trung bình của dòng chạy đến cuộn dây tăng van kim sẽ mơ û SCV sẽ mở lớn hơn nên nhiên liệu vào nhiều hơn Nếu dòng đến van SCV trong một thời gian ngắn

vì cường độ trung bình của dòng chạy đến cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ hút van kim vào, SCV sẽ mở hẹp hơn nên nhiên liệu vào ít hơn

SCV : mở nhiều SCV : mở ít

Hình2.33 Trạng thái làm việc của SCV

Lưu ý : mối tương quan giữa độ mở của van và lượng nhiên liệu có thể ngược với mô tả trên tuỳ thuộc vào động cơ

2.6.8 Van phân phối của bơm HP3

Được hợp nhất thành một khối Do đó nó gồm một bóng kiểm tra lò xo giá đỡ và một chất khác Khi áp suất trong pttông vượt quá mức áp suất trong ống phân phối bóng kiểm tra sẽ mở ra

Hình2.34 Cấu tạo van phân phối

2.6.9 Ống phân phối

Chứa nhiên liệu được nén từ 0 đến 180 MPa từ bơm cao áp và đến vòi phun của xylanh Trên ống phân phối có bộ cảm biến áp suất bộ giới hạn áp suất và một van xả áp

1 Thân van 2 Bĩng kiểm tra 3 Lị xo 4 Giá đỡ 5 Pittơng

Hình2.35 Cụm ống phân phối

2.6.10 Bộ giới hạn áp suất

Mở van để xả áp suất nếu áp suất trong ống cao bất thường Van mở khi áp suất đạt xấp xỉ 180 MPa và đóng lại khi áp suất xấp xỉ 30 MPa Nhiên liệu chảy qua bộ giới hạn áp suất sẽ quay trở lại bình nhiên liệu

Hình2.36 Cấu tạo van giới hạn áp suất

2.6.11 Vòi phun

Toyota sử dụng vòi phun X2 đây là một vòi phun gọn tiết kiệm năng lượng điều khiển từ với ống phun hai chiều (TWV) một đinh ốc rỗng có lá chắn gió được gắn trông chỗ ống dầu rò để phun dầu chính xác hơn (một số loại xe không có chi tiết này)

Đinh ốc rỗng có lổ chắn gió : sẽ đảm bảo nhiên liệu phun chính xác

bằng cách giảm các xung áp suất phía sau (các dao động áp suất) Hơn nữa nó còn giảm sự phụ thuộc của nhiên liệu trong ống rò nhiên liệu vào áp suất từ phía sau (áp suất tác dụng lên ống rò sẽ làm thay đổi lượng nhiên liệu dù áp suất không đổi)

Oáng phun có điện trở hiệu chỉnh : rắc nối với điện trở hiêïu chỉnh gồm

một điện trở (với một rắc nối 4 kim ) để giảm thiểu lượng nhiên liệu phun sai lệch giữa các xylanh

Bộ giới hạn áp suất Đến bình nhiên liệu

Vòi phun với mã QR : được dùng để hiệu chỉnh chính xác hơn Mã QR

chứa những dữ liệu của ống phun sẽ được cài vào ECM động cơ Mã QR là một mã mới do Denso phát triển Ngoài những dữ liệu điều chỉnh lượng phun mã còn có số hiệu chi tiết và sản phẩm Có thể đọc số hiệu này với tốc độ cực nhanh

Nguyên lý hoạt động của vòi phun : van từ hai chiều TWV đóng mở

đầu ra để điều khiển áp suất trong buồng điều khiển cũng như tắt bật chu trình phun

Khi không phun : không có dòng điện chạy đến cuộn dây từ lực lò xo

lớn hơn hơn áp suất trong buồn điều khiển sẽ nén lò xo miệng lò xo sẽ đóng kim miệng và ngừng phun

Khi đang phun : có dòng điện chạy đến cuộn dây từ lực hấp dẫn của

cuộn dây từ sẽ hút van kim lên trên do đó mở van và cho nhiên liệu chạy qua buồn điều khiển rồi ra ngoài Khi nhiên liệu chảy ra áp suất trong buồng điều khiển giảm và kéo pttông điều khiển lên kim miệng cũng đi lên và bắt đầu phun Nhiên liệu đi ra chảy dưới ống rò và piston điều khiển, nâng piston lên và tăng cường phản ứng đóng mở của miệng Khi dòng điện tiếp tục tác dụng lên cuộn dây kích từ kim miệng được đẩy lên cao nhất do đó tốc đọ phun cũng đạt mức cao nhất Khi ngắt dòng điện đến cuộn dây van từ đi xuống kim miệng đóng đột ngột và ngừng phun

Hình 37 Kim phun nhiên liệu

1 Đinh ốc rỗng có lổ chắn gió 2 Vòng chữ O 3 Lá chắn gió

4 Điện trở hiệu chỉnh 5 Cuộn dây từ

Hình2.38a Cấu tạo kim phun Hình2.38b Nguyên lý làm việc kim phun

Hình2.39 Chức năng điều khiển phun sớm của ECM

Hình2.40 Mạch phun của kim phun

2 7 Hệ thống điều khiển động cơ

2.7.1 Khái quát hệ thống điều khiển động cơ

1 Vịi phun

2 Vịi phun #1 (xylanh #1)

3 Vịi phun #2 (xylanh #3)

4 Vịi phun #3 (xylanh #4)

5 Vịi phun #4 (xylanh #2)

6 Cường độ dịng khơng đổi

Hình 2.41Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ Nguyên lý làm việc của hệ thống :Khi khoá điện OFF, ECM không làm

việc Nhưng bộ nhớ ECM được cấp nguồn bởi accu thông qua chân BATT

-Khi khoá điện ở vị trí IG2 accu cung cấp nguồn cho ECM , ECM sẽ thực hiêïn đồng thời các điều khiển sau:

+ ECM sẽ điều khiển cấp nguồn cho chân MREL khiển đóng rơle EFI cấp nguồn dương đến chân +B cho ECM

+ Điều khiển nhịp mát chân IREL đóng rơle EDU cấp nguồn cho EDU

+ Điều khiển cấp nguồn chân GREL để đóng rơle xông đồâng thời nhịp mát chân GIND để đèn báo xông sáng trong khoảng 10s.

+ Cấp nguồn và nhận các tín hiệu từ các cảm biến mặc dù động cơ chưa hoạt động

+ Điều khiển nhịp mát chân W để đèn MIL sáng đồng thời truyền các thông tin mã lỗi đến đầu nối DLC3

- Khi khoá điện bật sang vị trí ST2 : ngoài những điều khiển như khoá điện ở vị trí IG2 ( không còn điều khiển bugi xông máy nửa) ECM nhận tín hiệu ST và đồng thời cấp nguồn đóng rơle máy khởi động cho máy khởi động hoạt động cho đến khi động cơ khởi động được (Tốc độ động cơ khoảng 500 v/p )ECM hiểu là động cơ đã khởi động xong và rơle máy khởi động ngắt khi khoá điện trả về vị trí IG2

- Khi động cơ đã khởi động và khoá điện trả về vị trí IG2 ECM thực hiện các điều khiển như khi ở vị IG2 ban đầu và các điều khiển khác tuỳ theo tình trạng hoạt động của đôïng cơ

2.7.2 Hệ thống các cảm biến

A Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp ( MAP senser): Khi tải

thay đổi áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp sẽ thay đổi và MAP senser sẽ chuyển thành tín hiệu điện áp báo về ECM để tính ra lượng không khí đi vào xylanh Sau đó dựa vào giá trị này ECM sẽ điều khiển thời gian phun mở kimĐây là loại cảm biến bán dẫn dựa trên nguyên lý cầu Wheatstone Mạch cầu Wheatstone được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện áp phù hợp với sự thay đổi điện trở do tác dụng của áp suất chân không trong đường ống nạp

Hình2.42 Đường đặc tính của MAP

B Cảm biến tốc độ động cơ ( NE ) : là loại cảm biến điện từ được sử

dụng để phát hiện góc của trục khuỷu và tốc độ động cơ Tín hiệu NE được

tạo ra bởi khe không khí giữa cảm biến vị trí trục khuỷu và các răng trên chu

vi của rôto tín hiệu đươc lắp trên trục khuỷu Bánh răng bộ tạo xung với xung khoảng cách 10 0 gồm 34 răng và 2 răng khuyết Cứ mỗi 3600 cảm biến tạo ra 34 xung, khu vực có 2 răng khuyết có thể được sử dụng để phát hiện góc của trục khuỷu nhưng nó không thể xác định kì nén hay kì xả để xác định điều này ECM cần kết hợp với tín hiệu G Khi không nhận được tín hiệu ECM xác nhận động cơ không chạy

C Cảm biến vị trí trục cam ( cảm biến G ) : cũng là loại cảm biến điện

từ nguyên lý hoạt động như cảm biến NE nhưng chỉ khác ở chổ khác số răng tín hiệu Dùng để báo cho ECM biết vị trí tử điểm thượng hoặc trước tử điểm thượng của pittông để xác định thời điểm phun Khi bộ tạo xung G gắn với bánh răng của bơm cao áp đi qua cảm biến, cảm biến sẽ truyền một tín hiệu xác định vị trí xylanh đến ECM động cơ Bộ tạo xung gồm các máy G ở khoảng cách 900 kèm theo một bộ tạo xung bổ sung Cứ mỗi hai vòng quay động cơ bộ cảm biến tạo ra 5 xung nhưng chỉ có một xung được sử dụng để điều khiển ECM động cơ nhận ra xylanh số 1 khi nó đồng thời thăm dò thấy xung lực của NE và G

Hình2.43 Mạch điện và xung của cảm biến NE

Hình2.44 Mạch điện và xung cảm biến G

D Cảm biến vị trí bàn đạp ga ( PPS) : là loại bán dẫn phần tử Hall

không tiếp xúc được đặt ngay dưới chân ga Dùng để nhận biết vị trí chân ga báo cho ECM biết tình trạng tăng tốc hay giảm tốc của động cơ Nó gồm một cần gạt hoạt động căn cứ vào bàn đạp chân ga Góc này làm cho điện áp (VPA1,VPA2 ) ở đầu ra thay đổi Để ngăn ngừa những trục trặc như mạch ngắt cảm biến bao gồm hai hệ thống điện áp đầu ra (điện áp đầu ra bao gồm cả điện áp 0.8 V ban đầu )

Hình2.45Sơ đồ mạch và đặc tuyến CB bàn đập ga Vị trí CB bàn đạp ga

E Cảm biến vị trí van cắt cửa nap ( hay cảm biến vị trí bướm ga TPS )

cũng là loại bán dẫn phần tử Hall như cảm biến vị trí bàn đạp ga nhưng chỉ có một tín hiệu đầu ra

Hình2.46 Sơ đồ mạch và đặc tuyến của TPS

F Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ ( THW ) và cảm biến nhiệt độ khí nạp ( THW ) :

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ : là loại bán dẫn có nhiệt điện

trở âm khi nhiệt độ nước thay đổi điện áp báo về ECU sẽ thay đổi tương ứng : nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngược lại Dùng để báo cho ECU tình trạng hoạt động của động cơ để tính toán ra lượng phun cần hiệu chỉnh

Hình2.47 Sơ đồ mạch cảm biến THW Đặc tuyến của THW

Cảm biến nhiệt độ khí nạp :có cấu tạo và hoạt động giống như cảm

biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

G Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF ) : do tỉ trọng dầu thay đổi theo

nhiệt độ nên điều cần thiết là phải báo cho ECM biết nhiệt độ nhiên liệu để ECM tính toán ra lượng phun và thời gian phun tương ứng với nhiệt độ nhiên liệu hiện tại Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu động cơ được đặt trên bơm cao áp Nó có cấu tạo và hoạt động giống như cảm biến nhiệt độ khí nạp và cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ

H Cảm biến áp suất ống phân phối ( Pc) : được đặt trên đường ống Rail

để báo cho ECM biết áp suất của nhiên liệu để ECM điều khiển van xả áp giử cho áp suất trong ống Rail ổtn định Nó có cấu tạo và hoạt động giống như MAP