nghiên cứu thiết kế, chuyển đổi hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử ve edc trên xe hyundai 1t25 h100

Các loại ô tô đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hóa quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí x

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VE-EDC

TRÊN XE HYUNDAI 1T25 H100

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60250116

S K C0 0 4 4 3 0

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN ANH TUẤN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN ANH TUẤN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2014

CẢM TẠ

Trong quá trình thực hiện luận văn, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

- TS Lý Vĩnh Đạt - Giảng viên hướng dẫn Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp

đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian thực hiện luận văn này Xin kính chúc Thầy và gia đình luôn luôn mạnh khoẻ, vui tươi và hạnh phúc

- PGS TS Đỗ Văn Dũng Thầy đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi

nhất trong suốt thời gian thực hiện luận văn này Xin kính chúc Thầy và gia đình luôn luôn mạnh khoẻ, vui tươi và hạnh phúc

- Ths Trần Đình Quý - Cố vấn học tập Thầy đã tận tình chỉ bảo, cung cấp

những kinh nghiệm, những kiến thức quý báu để em hoàn thành luận văn này Kính chúc Thầy và gia đình luôn luôn mạnh khoẻ và hạnh phúc

- Bộ phận Sau Đại học - Phòng Đào tạo, Khoa cơ khí động lực - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh và đặc biệt là quý Thầy giáo giảng dạy lớp Cao học Kỹ thuật cơ khí động lực khoá 12B

- Ban Giám Hiệu, Khoa Ô tô trường Đại học Trần Đại Nghĩa và các bạn đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian làm luận văn

- PTN Trọng Điểm ĐHQG-HCM Động Cơ Đốt Trong, Đại học Bách Khoa Tp

Hồ Chí Minh đã hỗ trợ trong việc thử nghiệm động cơ

- Ban Giám đốc xí nghiệp Ô tô – Xí nghiệp liên hợp Z-751/BQP đã giúp đỡ và tạo điều kiện trong quá trình thử nghiệm động cơ

- Các bạn học viên lớp Cao học Kỹ thuật cơ khí động lực khoá 12B đã có nhiều đóng góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thành luận văn này

- Đặc biệt, xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân đã cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn thật tốt

Do nhiều điều kiện khách quan và chủ quan, việc thực hiện luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, khuyết điểm Do vậy em rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của quí thầy cô, các bạn đồng nghiệp cũng như những người cùng quan tâm tới đề tài này để luận văn có thể hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2014

Trần Anh Tuấn

TÓM TẮT

   Luận văn đề cập đến nội dung nghiên cứu, cải tiến động cơ diesel sử dụng hệ thống VE kiểu cơ khí thành hệ thống VE-EDC kiểu điều khiển điện tử trên động cơ D4BB Những ưu điểm của VE-EDC lắp trên các động cơ diesel truyền thống đã mang lại một số cải thiện về hiệu suất, khí thải và lượng tiêu thụ nhiên liệu do có sự kiểm soát chính xác về thời điểm phun và lưu lượng phun Thêm vào đó, lượng khí thải trong động cơ cũng được giảm rõ rệt Đó cũng là lý do tác giả chọn đề tài:

“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VE-EDC TRÊN XE HYUNDAI 1T25 H100”

Các kết quả của luận văn bao gồm:

Xây dựng thành công phương pháp cải tiến chuyển đổi động cơ dùng BCA VE-cơ khí thành động cơ dùng BCA VE-EDC điều khiển điện tử Đã vận dụng và chế tạo thành công một mô hình với động cơ D4BB

Đưa ra một số luận cứ lý thuyết phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị thay thế, làm tiền

đề cho việc ứng dụng thay thế đại trà trên nhiều dòng xe khác nhau

Động cơ sau cải tiến đã đạt một số kết quả so với trước cải tiến như sau:

Lượng nhiên liệu giảm nhưng hiệu suất tăng Minh chứng cho luận cứ giả thuyết ban đầu về góc phun dầu sớm được điều chỉnh tối ưu hơn so với VE-cơ khí

Chứng minh được tính khả thi và hiệu quả kinh tế của việc cải tiến chuyển đổi VE-cơ khí thành VE-EDC điều khiển điện tử

ABSTRACT

   This thesis mentions to research and improve diesel engine changing from VE mechanical control to VE-EDC electronic control for D4BB The advantages of the VE-EDC mounted on traditional diesel engine has brought some improvements in performance, emissions and fuel consumption due to the accurate control of injection timing and injection volume In addition, engine emissions are also

significantly reduced That is why the author chose topic: "RESEARCH, DESIGN AND CONVERT DIESEL FUEL SYSTEM USING VE-EDC ELECTRONIC CONTROL ON 1T25 HYUNDAI H100 VEHICLE"

The results of the thesis include:

Develop successfully improvement methods of change from engine using the mechanical VE pump motors to engine using the electronic controller VE-EDC pump Applied and created a model with D4BB engine

Provides some theoretical arguments are used for selecting the equipment replacement They are the premise for popular replacement on many different cars This is the differences between improvement engine and previous engine: + Me increases 5% - 10%;

The fuel is reduced but the efficiency is increased Argument demonstrates the hypothesis of early oil spray angle is adjusted optimally than VE-mechanical

Demonstrated the feasibility and economic efficiency of the improvement of change from engine using the mechanical VE pump motors to engine using the electronic controller VE-EDC pump

MỤC LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

LÝ LỊCH KHOA HỌC i

LỜI CẢM ƠN ii

CẢM TẠ iii

TÓM TẮT iv

ABSTRACT v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH CÁC BẢNG vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

PHỤ LỤC 1: BẢNG QUY ĐỔI ĐƠN VỊ ĐO x

PHỤ LỤC 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB ĐỂ VẼ ĐỒ THỊ xi

PHẦN MỞ ĐẦU 1

1 Dẫn nhập 2

2 Nội dung nghiên cứu 3

3 Lý do chọn đề tài 3

4 Các kết quả nghiên cứu đã công bố 7

4.1 Trong nước 7

4.2 Quốc tế 8

5 Mục đích và nội dung công việc thực hiện 10

6 Đối tượng nghiên cứu 11

7 Giá trị đề tài 13

8 Giới hạn đề tài 13

9 Phương pháp nghiên cứu 13

10 Kế hoạch thực hiện 14

PHẦN NỘI DUNG 15

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16

1.1 Bơm cao áp VE – EDC điều khiển bằng điện tử 16

1.1.1 Giới thiệu 16

1.1.2 Yêu cầu đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu 16

1.1.3 Nhiệm vụ bơm cao áp 18

1.1.4 Đặc điểm cấu tạo của bơm cao áp VE-EDC 18

1.1.4.1 Bơm tiếp vận 18

1.1.4.2 Đĩa cam và con lăn 18

1.1.4.3 Pít tông bơm 19

1.1.4.4 Bộ chấp hành 19

1.1.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống VE-EDC 22

1.2 Cảm biến dùng trên hệ thống phun dầu điện tử VE-EDC 24

1.2.1 Khái quát về ECU và EDU 24

1.2.2 Cảm biến tốc độ động cơ ( cảm biến Ne – Crankshaft angel sensor) 24

1.2.3 Cảm biến vị trí trục khuỷu (TDC sensor – cảm biến G) 25

1.2.4 Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp (MAP – Manifold Absolute Pressure sensor) 25

1.2.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW – Coolant water temperature sensor) 26

1.2.6 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (THA – Intake air temperature hay manifold air temperrature sensor) 26

1.2.7 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF) 27

1.2.8 Cảm biến bàn đạp ga (TPS – Throttle Position Sensor) 27

1.3 Vòi phun 27

1.3.1 Nhiệm vụ 27

1.3.2 Yêu cầu 28

1.3.3 Phân loại 28

1.3.4 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của vòi phun 28

1.3.4.1 Cấu tạo 28

1.3.4.2 Nguyên tắc hoạt động của vòi phun 30

1.4 Một số đánh giá so sánh giữa BCA VE và VE-EDC 30

1.5 Kết luận nội dung chương 1 31

1.5.1 Các căn cứ cơ sở 31

1.5.2 Nội dung công việc 32

1.5.3 Tính toán lựa chọn thiết bị đồng bộ để thay thế 32

Chương 2: KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU VÀ THÀNH PHẦN KHÍ XẢ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL VE-EDC 33

2.1 Kiểm soát quá trình phun nhiên liệu điều khiển điện tử VE-EDC 33

2.1.1 Lượng nhiên liệu phun ban đầu 33

2.1.2 Chế độ vận hành thông thường 34

2.1.3 Kiểm soát tốc độ không tải 34

2.1.4 Kiểm soát số vòng quay lớn nhất 34

2.1.5 Kiểm soát tốc độ trung bình 35

2.1.6 Kiểm soát tốc độ phương tiện 35

2.1.7 Giới hạn tốc độ phương tiện 35

2.1.7.1 Giới hạn tốc độ có thể thay đổi 35

2.1.7.2 Giới hạn tốc độ cố định 35

2.1.8 Dập tắt rung động 35

2.1.9 Kiểm soát bù lượng nhiên liệu phun 36

2.1.10 Giới hạn lượng nhiên liệu phun 37

2.1.11 Chức năng phanh động cơ 37

2.1.12 Bù lượng phun theo độ cao 37

2.2 Các ảnh hưởng của thành phần khí xả trên động cơ diesel VE-EDC 38

2.2.1 Nội dung cơ bản về quá trình cháy trong động cơ diesel 38

2.2.2 Cơ chế hình thành CO 40

2.2.3 Cơ chế hình thành NOx 40

2.2.4 Cơ chế hình thành HC 42

2.2.5 Cơ chế hình thành bồ hóng (PM) 42

2.3 Kết luận nội dung chương 2 44

2.3.1 Về vấn đề giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu 44

2.3.1.1 Ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu 44

2.3.1.2 Ảnh hưởng của lượng phun nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình 46

2.3.1.3 Ảnh hưởng của đặc tính phun 46

2.3.2 Về vấn đề tăng công suất và mô men xoắn động cơ 47

2.3.2.1 Các vấn đề cơ bản của động cơ 47

2.3.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất và mô men xoắn động cơ 49

Chương 3: NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HTPNL DIESEL VE THÀNH VE – EDC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE HYUNDAI 1T25 - H100 53

3.1 Đánh giá khái quát về tầm chiến lược của hệ thống bơm cao áp điều khiển bằng điện tử VE – EDC 53

3.2 Cơ sở lựa chọn thiết bị và quy trình thực hiện chuyển đổi HTPNL động cơ

Huyndai H100 1T25 55

3.2.1 Giới thiệu về mẫu động cơ D4BB trên xe Huyndai H100 1T25 55

3.2.2 Phương pháp luận đối với việc xây dựng cơ sở lựa chọn thiết bị 55

3.3 Khảo sát một số dòng xe có cùng tính tương thích 56

3.4 Gia công cơ khí và chuyển đổi trên động cơ D4BB 59

3.4.1 Các bước thực hiện 59

3.4.2 Nội dung công việc 59

3.4.2.1 Đánh giá sự tương đồng của bơm cao áp VE cũ trên xe và bơm cao áp VE-EDC mới lựa chọn 59

3.4.2.2 Gia công cơ khí và nghiên cứu các vị trí lắp đặt cảm biến sao cho phù hợp với hệ thống điều khiển điện tử 60

3.5 Đánh giá chi phí và mức độ phức tạp của công nghệ chuyển đổi 62

3.6 Kết luận nội dung chương 3 63

Chương 4: THỬ NGHIỆM, SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU VE-EDC 64

4.1 Tổng quan về băng thử công suất 64

4.1.1 Giới thiệu về băng thử công suất động cơ 64

4.1.2 Công dụng của băng thử công suất động cơ 65

4.1.2.1 Công dụng 65

4.1.2.2 Phân loại 65

4.1.3 Băng thử công suất động cơ loại phanh thủy lực 66

4.1.3.1 Giới thiệu 66

4.1.3.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của phanh thủy lực 67

4.1.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của phanh thủy lực 69

4.2 Thử nghiệm động cơ trước và sau khi chuyển đổi 70

4.2.1 Giới thiệu phòng thử nghiệm ô tô tại nhà máy Z-751/BQP 70

4.2.2 Tiến hành thử nghiệm động cơ D4BB trước và sau khi cải tiến 75

4.2.2.1 Thử nghiệm công suất động cơ 75

4.2.2.2 Thử nghiệm mô men xoắn của động cơ 77

4.2.2.3 Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ 79

4.2.2.4 Đo nồng độ khí thải 83

4.3 Các phương pháp giảm phát thải ô nhiễm cho động cơ diesel (động cơ cháy với hỗn hợp hòa khí nghèo) 86

4.4 Kết luận nội dung chương 4 87

PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

1 Kết luận các kết quả đã thực hiện được của đề tài 89

2 Tự nhận xét những đóng góp mới của đề tài 89

3 Một số khó khăn trong việc thực hiện đề tài 90

4 Kiến nghị hướng nghiên cứu mở rộng 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

PHẦN MỞ ĐẦU

Bảng 1 Tiêu chuẩn chung Euro đối với từng loại xe 4

Bảng 2 Thông số kỹ thuật xe Hyundai H100 12

Bảng 3 Kế hoạch thực hiện luận văn thạc sĩ 14

PHẦN NỘI DUNG Chương 2: KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU VÀ THÀNH PHẦN KHÍ XẢ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL VE-EDC Bảng 2.1 Các chỉ tiêu của nhiên liệu Diesel 44

Bảng 2.2 Tác động của những yếu tố chính của quá trình phun đến sự làm việc của động cơ diesel 47

Chương 3: NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HTPNL DIESEL VE THÀNH VE – EDC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE HYUNDAI 1T25 - H100 Bảng 3.1 Thông số cơ bản động cơ 4DBB 55

Bảng 3.2 Thông số cơ bản động cơ xe Hyundai Starex 56

Bảng 3.3 Thông số cơ bản động cơ xe Toyota Hilux 57

Bảng 3.4 Thông số cơ bản động cơ xe Toyota Hiace 57

Bảng 3.5 Thông số cơ bản động cơ xe Ford Everest 58

Bảng 3.6 Thông số cơ bản động cơ xe Ford Ranger 58

Chương 4: THỬ NGHIỆM, SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU VE-EDC Bảng 4.1 Thông số thử nghiệm công suất động cơ trước và sau khi cải tiến 76

Bảng 4.2 Thông số thử nghiệm mô men động cơ trước và sau khi cải tiến 78

Bảng 4.3 Bảng so sánh kết quả đo thử nghiệm và kết quả tính toán 78

Bảng 4.4 Bảng chuyển đổi từ gnl sang Gnl 81

Bảng 4.5 Bảng số liệu ge trước và sau cải tiến 81

Bảng 4.6 Thông số thực nghiệm HC và CO trước và sau cải tiến 84

DANH SÁCH CÁC HÌNH

PHẦN MỞ ĐẦU

Hình 1 Động cơ Jeep CRD 2

Hình 2 Động cơ Mercedes SLK 320 2

Hình 3 Mức tiêu thụ nhiên liệu dạng lỏng của thế giới qua các năm 3

Hình 4 Biểu đồ về mức độ khí thải cho phép của các tiêu chuẩn Euro 4

Hình 5 Tiêu chuẩn khí thải của một số nước khu vực Đông Nam Á 5

Hình 6 Xe Huyndai H100 1T25 11

Hình 7 Mã số động cơ D4BB 9051440 11

Hình 8 Mô hình động cơ Hyundai H100 13

Hình 9 Bơm cao áp VE 13

PHẦN NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 1.1 Cấu tạo bơm cao áp VE – EDC 16

Hình 1.2 Cấu tạo bơm tiếp vận 18

Hình 1.3 Đĩa cam và con lăn 19

Hình 1.4 Cấu tạo pít tông bơm 19

Hình 1.5 Cấu tạo van SPV thông thường 20

Hình 1.6 Quá trình làm việc của van SPV thông thường 20

Hình 1.7 Cấu tạo van TCV 21

Hình 1.8 Cấu tạo bộ định thời 21

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 22

Hình 1.10 Điều khiển phun sớm hơn 22

Hình 1.11 Điều khiển phun muộn hơn 22

Hình 1.12 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử VE-EDC 23

Hình 1.13 Sơ đồ và mạch điều khiển van SPV 24

Hình 1.14 Cảm biến tốc độ động cơ và dang tín hiệu ra của cảm biến 25

Hình 1.15.Cảm biến vị trí trục khuỷu (a) và dạng tín hiệu ra của cảm biến (b) 25

Hình 1.16 Cảm biến áp suất đường ống nạp 26

Hình 1.17 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 26

Hình 1.18 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 27

Hình 1.19 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 27

Hình 1.20 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (a) và cảm biến vị trí bướm ga (b.) 27

Hình 1.21 Kết cấu vòi phun kín có chốt trên kim phun 28

Hình 1.22 Dạng tia phun của vòi phun kín có chốt trên kim phun 29

Chương 2: KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU VÀ THÀNH PHẦN KHÍ XẢ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL VE-EDC Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống EDC (a) và tính toán quá trình phun nhiên liệu trong ECU (b) 33

Hình 2.2 Chức năng dập tắt rung động 36

Hình 2.3 Chức năng điều khiển vận hành êm dịu 37

Hình 2.4 Ảnh hưởng của thời điểm phun đến hàm lượng NOx và HC của động cơ diesel xe tải (không tuần hoàn khí thải) 45

Chương 3: NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HTPNL DIESEL VE THÀNH VE – EDC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE HYUNDAI 1T25 - H100 Hình 3.1 Động cơ D4BB với BCA VE-cơ khí (a) và bơm cao áp VE-EDC (b) 60 Hình 3.2 Bảo dưỡng thân động cơ, mặt nắp máy và thay đệm nắp máy 60

Hình 3.3 Dấu các vị trí đặt bơm của nhà chế tạ và cảm biến nhiệt độ nước (vòng tròn đỏ) 61

Hình 3.4 Dấu vị trí lấy tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu (vòng tròn vàng), cảm biến vị trí trục khuỷu (vòng tròn đỏ) 61

Hình 3.5 Cảm biến MAP (vòng tròn đỏ), cảm biến TPS (vòng tròn xanh), cảm biến nhiệt độ khí nạp (vòng tròn đỏ) 62

Hình 3.6 Lắp đặt mô hình và đấu dây hoàn thiện 62 Hình 3.7 Chạy thử nghiệm và đánh giá tình trạng kỹ thuật động cơ sau cải tiến 62

Chương 4: THỬ NGHIỆM, SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC

CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU VE-EDC

Hình 4.1 Hình ảnh tổng quan về băng thử 64

Hình 4.2 Thiết bị đo thủy lực 67

Hình 4.3 Cấu tạo của băng thử thủy lực 68

Hình 4.5 Bệ thử công suất 71

Hình 4.6 Mô hình động cơ D4BB sau cải tiến được gá lắp cố định trên bệ thử 72

Hình 4.7 Sơ đồ hệ thống nước làm mát động cơ 72

Hình 4.8 Lắp đặt đường ống thoát khí xả trên mô hình động cơ thử nghiệm 72

Hình 4.9 Bảng điện điều khiển băng thử công suất và cụm công tắc bật / tắt nguồn điện và các đèn báo nguy 73

Hình 4.10 Đồng hồ đo áp suất nhớt và áp suất nước động cơ 73

Hình 4.11 Thông số chỉ thị trên bảng điều khiển 73

Hình 4.12 Đồng hồ báo nhiệt độ nước và nhiệt độ nhớt động cơ 74

Hình 4.13 Nhiệt độ nước băng thử và đèn báo nguy 74

Hình 4.14 Công tắc tắt tín hiệu vượt tốc và dừng khẩn cấp 74

Hình 4.15 Đồ thị so sánh công suất động cơ trước và sau khi cải tiến 77

Hình 4.16 Đồ thị so sánh mô men động cơ trước và sau khi cải tiến 79

Hình 4.17 Cân điện tử VIBRA 80

Hình 4.18 Đồ thị so sánh lượng phun dầu diesel trước và sau khi cải tiến 80

Hình 4.19 Đồ thị so sánh suất tiêu hao nhiên liệu trước và sau khi cải tiến 82

Hình 4.20 Máy đo khí xả NHT-6 83

Hình 4.21 Đo nồng độ khí xả trên động cơ D4BB trước cải tiến 84

Hình 4.22 Đồ thị so sánh nồng độ CO trước và sau cải tiến 85

Hình 4.23 Đồ thị so sánh nồng độ HC trước và sau cải tiến 85

Hình 4.26 Đồ thị so sánh nồng độ HC trước và sau cải tiến 90

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BCA Bơm cao áp

DOC Diesel Oxidation Catalyst DPF Diesel Particulate Filter ĐCD Điểm chết dưới ĐCT Điểm chết trên ECU Electronic Control Unit EDC Electronic Diesel Control EGR Exhaust-gas Recirculation

0GQTK độ góc quay trục khuỷu HTĐKĐT Hệ thống điều khiển điện tử HTPNL Hệ thống phun nhiên liệu MAP Manifold Absolute Pressure sensor

NE sensor Crankshaft position (CKP) sensor

PM Particulate Matter SCR Selective Catalyst Reduction SCV Suction control valve TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCV Timing control valve

G sensor Camshaft angel sensor THW Coolant water temperature sensor THA Intake air temperature hay manifold air temperrature sensor THF Thermal Heat Fuel TPS Throttle Position Sensor

VE Verteiler

PHẦN MỞ ĐẦU

A

TỔNG QUAN

1 Dẫn nhập

Trong xu thế hội nhập và phát triển hiện nay, nền công nghiệp ô tô Việt Nam đang đứng trước những cơ hội đầy tiềm năng Ở nước ta, số lượng ô tô hiện đại đang được ưa chuộng và lưu hành ngày một tăng Các loại ô tô đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hóa quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đóng vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành công nghiệp sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô tô

Ra đời sớm nhưng động cơ diesel không phát triển như động cơ xăng do gây

ra nhiều tiếng ồn, nồng độ phát thải khí xả cao Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các vấn đề trên được giải quyết và động cơ diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn

Hình 1 Động cơ Jeep CRD Hình 2 Động cơ Mercedes SLK 320

Công nghệ hiện đại đang khắc phục được nhiều nhược điểm của động cơ diesel Sự ra đời của các công nghệ như tăng áp và hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp cách đây vài năm đã khiến động cơ diesel mạnh mẽ không thua kém gì những động cơ xăng tốt nhất, mà vẫn giữ nguyên ưu điểm tiết kiệm nhiên liệu Chính từ những sự phát triển về công nghệ mà những động cơ diesel sử dụng bơm cao áp thường (điều khiển bằng cơ khí) dần được thay thế bằng các loại bơm cao áp điều

khiển bằng điện tử ECU như: HTPNL VE – EDC và bước tiến mới là HTPNL

Common Rail

2 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu và xây dựng phương pháp chuyển đổi HTPNL VE kiểu cơ khí thành VE-EDC kiểu điều khiển điện tử phù hợp (qui tắc chọn lựa thiết bị, thiết kế cải tạo, lắp đặt, cân chỉnh và thử nghiệm), đáp ứng với mục tiêu nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ (công suất Ne và mô men xoắn Me tăng với suất tiêu hao nhiên liệu ge nhỏ hơn) và giảm lượng phát thải ô nhiễm (nồng độ HC, CO, NOx, PM) ra môi trường

3 Lý do chọn đề tài

- Hiện nay ô tô là một phương tiện giao thông rất quan trọng trong sự phát triển của xã hội Ngành công nghiệp ô tô cũng rất phát triển và là một trong các ngành công nghiệp mũi nhọn Từ đây đặt ra một số yêu cầu cho sự phát triển không ngừng của ngành động cơ đốt trong như:

+ Yêu cầu ngày càng cao về hiệu suất động cơ phải lớn hơn;

+ Giảm tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn để giảm tốc độ tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, giảm phát thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính;

Hình 3 Mức tiêu thụ nhiên liệu dạng lỏng của thế giới qua các năm

+ Ít phát thải ô nhiễm môi trường theo TCVN và dần tiến đến với các tiêu chuẩn chung trên thế giới

Hình 4 Biểu đồ về mức độ khí thải cho phép của các tiêu chuẩn Euro

Bảng 1 Tiêu chuẩn chung Euro đối với từng loại xe

Euro III

Loại 1 2,30 0,64 0,20 0,56 1,50 0,50 Loại 2 4,17 0,80 0,25 0,72 0,18 0,65 Loại 3 5,22 0,94 0,29 0,86 0,21 0,78

Euro IV

Loại 1 1,00 0,50 0,10 0,30 0,08 0,25 Loại 2 1,81 0,63 0,13 0,69 0,10

Loại 3 2,27 0,40 0,15 0,46 0,11 0,39 Động cơ

Hình 5 Tiêu chuẩn khí thải của một số nước khu vực Đông Nam Á

- Sự ra đời và phát triển của các HTPNL điều khiển bằng máy tính có một số

ưu điểm cơ bản như: linh hoạt trong vận hành; dễ dàng tối ưu các thông số làm việc của HTPNL theo sự hoạt động của động cơ để đồng thời đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất nhiệt và phát thải ô nhiễm trong mọi điều kiện tải và tốc độ, cũng nhưng tạo ra các chức năng hỗ trợ giúp động cơ vận hành tốt hơn trong các điều kiện vận hành khác nhau Trong khi đó, các hệ thống điều khiển bằng cơ khí chỉ đáp ứng (tối ưu) được 1 vài điều kiện vận hành của động cơ

- Nhu cầu các ô tô dùng động cơ sử dụng BCA VE kiểu cơ khí cần phải thay bằng động cơ tiết kiệm nhiên liệu hơn và ít phát thải ô nhiễm môi trường hơn, nhằm mục đích tăng tính kinh tế trong khai thác và vận hành, góp phần giảm áp lực nguồn

cung nhiên liệu và bảo vệ môi trường Từ đây, phương án thay thế động cơ cũ sử dụng BCA điều khiển cơ khí bằng động cơ mới dùng VE-EDC hoặc Common Rail điều khiển điện tử đã được đề xuất Tuy nhiên, vấn đề hạn chế về khả năng tài chính trong nước dẫn đến phương án chỉ thay đổi HTPNL trên động cơ từ VE kiểu cơ khí thành VE-EDC hay Common Rail nhằm phù hợp với trình độ công nghệ và khả năng tài chính hơn

- Từ những nhận định như trên, đã đặt ra một số lý do để lựa chọn đề tài như sau:

+ Lý do thứ nhất: từ vấn đề giá thành, việc chuyển đổi từ HTPNL VE kiểu cơ

khí sang VE-EDC kiểu điều khiển điện tử có tính khả thi cao do chi phí thấp so với chuyển đổi thành Common Rail Điều này chắc chắn đạt được nếu việc chuyển đổi thành công

+ Lý do thứ hai: ngoài ra đối với HTPNL VE-EDC, nhờ thay đổi linh hoạt các

thông số của quá trình phun bởi hệ thống điều khiển điện tử, động cơ đáp ứng các điều kiện vận hành khác nhau tốt hơn (kết nối được với các chức năng hổ trợ tiên tiến trên động cơ hiện đại) Lý do thứ hai cũng chắc chắn đạt được nếu chuyển đổi thành công

+ Lý do thứ ba: nhờ khả năng điều chỉnh linh hoạt góc phun sớm cho phép

đồng thời nâng cao hiệu suất nhiệt (giảm ge nếu Me-max và Ne-max không đổi; giảm mạnh ge nếu Me-max và Ne-max lớn hơn), và giảm phát thải ô nhiễm Lý do thứ ba chỉ đạt được nếu lựa chọn đúng thiết bị và có những điều chỉnh, cải tiến thích hợp và đưa vào thử nghiệm các thông số để kiểm chứng Điều này quyết định sự thành công của kỹ thuật chuyển đổi và cũng là lý do chính của nội dung đề tài cần nghiên cứu

Xuất phát từ những lý do nêu trên, làm cơ sở để phát triển và thực hiện đề tài

“NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VE-EDC TRÊN XE HYUNDAI 1T25 H100”

4 Các kết quả nghiên cứu đã công bố

4.1 Trong nước

a Hệ thống điều khiển điện tử động cơ diesel (EDC)

Tác giả: Nguyễn Tấn Quốc

Nguồn: Luận văn thạc sĩ tại trường ĐH SPKT Tp.HCM

Năm: 1999 - 2001

Tóm tắt: nghiên cứu, trình bày nguyên lý cấu tạo, nguyên lý hoạt động của HTPNL động cơ diesel (EDC)

Kết quả: xây dựng giáo trình hướng dẫn môn học về HTPNL động cơ diesel

b Nghiên cứu, thiết kế chế tạo bộ điều tốc điện tử cho động cơ diesel sử dụng bơm cao áp VE

Tác giả: Phan Nguyễn Quí Tâm

Nguồn : luận văn thạc sĩ tại trường ĐH SPKT Tp.HCM

Năm : 2005 - 2007

Tóm tắt : nghiên cứu cơ sở lý thuyết của hệ thống VE - EDC, thiết kế chế tạo

mô hình bộ điều tốc điện tử cho động cơ diesel sử dụng bơm cao áp VE

Kết quả: chuyển đổi và chế tạo thành công mô hình động cơ diesel sử dụng bộ điều tốc điện tử trên bơm cao áp VE

c Thiết kế chế tạo hệ thống Common Rail cho động cơ 1 xi lanh

Tác giả: Nguyễn Phụ Thượng Lưu

Nguồn : luận văn thạc sĩ tại trường ĐH SPKT Tp.HCM

Năm : 2006 - 2008

Tóm tắt : nghiên cứu cơ lý thuyết của hệ thống Common Rail, thiết kế chế tạo

mô hình cho động cơ diesel 1 xy lanh

Kết quả: chuyển đổi và chế tạo thành công mô hình động cơ diesel Kubota 1

xy lanh sử dụng HTPNL Common Rail

d Nghiên cứu chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu kép cho động cơ diesel Ford Ranger

Tác giả: Đỗ Khắc Phú

Nguồn : luận văn thạc sĩ tại trường ĐH SPKT Tp.HCM

Năm : 2008 – 2010

Tóm tắt : nghiên cứu cơ sở lý thuyết động cơ diesel sử dụng hệ thống Common Rail trên xe Ford Ranger, thiết kế chê tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu kép cho động cơ diesel Ford Ranger

Kết quả: chuyển đổi và chế tạo thành công mô hình động cơ diesel sử dụng HTPNL kép diesel-CNG trên xe Ford Ranger

Kết quả các công trình nghiên cứu trong nước

Đối với một số công trình nghiên cứu trong nước đã công bố, đã có nhiều đề tài đề cập đến HTPNL VE-EDC, tuy nhiên chỉ mới dừng lại ở việc chứng minh nguyên lý, chưa tối ưu thông số vận hành, chưa đáp ứng mọi chế độ làm việc của động cơ Tác giả chú trọng đến các nội dung về nguyên lý, cấu tạo và hoạt động của HTPNL động cơ diesel; chế tạo bộ điều tốc điện tử cho động cơ diesel sử dụng bơm cao áp VE và các cải tiến về sử dụng nhiên liệu kép trên động cơ diesel Tóm lại, chưa được phát triển để trở thành sản phẩm hoàn chỉnh

Kết quả: xây dựng biểu đồ phân tích các thành phần khí xả trong động cơ diesel sử dụng hệ thống phun nhiên liệu Common Rail Đánh giá sự ảnh hưởng của

bộ hoàn lưu khí xả (EGR)

b Research into Rail Pressure Control Strategy of Multi-stage Closed Loop based on Injector Pressure Relief for Diesel

Tác giả: WEI Xiong, MAO Xiaojian, ZHU Keqing, Feng Jing, JIANG Zuhua, WANG Junxi

Nguồn:International Journal of Digital Content Technology and its Applications (JDCTA) Volume7, Number14, October 2013

Tóm tắt: bài báo đề cập đến vấn đề kiểm soát quá trình phun nhiên liệu trên động cơ diesel sử dụng hệ thống điều khiển điện tử Common Rail

Kết quả: nghiên cứu, tính toán và thiết kế bộ kiểm soát quá trình phun nhiên liệu Thông qua thuật toán IMU (Inlet Mass Unit) nhằm điều khiển vòng lặp dựa trên áp suất phun thực tế trên đường ống rail Bộ kiểm soát làm việc ở trạng thái ổn định, đáp ứng yêu cầu độ chính xác cao trong việc kiểm soát quá trình phun nhiên liệu ở động cơ diesel

c Computation of pressure fluctuation frequency in electronic unit pump for diesel engine

Tác giả: Tian Bingqi, Fan Liyun, Qaisar Hayat, Ma Xiuzhen, Song Enzhe, Hao Wang

Nguồn: Journal of Mechanical Science and Technology, April 2014, Volume

28, Issue 4, pp 1529-1537

Tóm tắt: bài báo đề cập đến việc ảnh hưởng của sự thay đổi áp suất phun nhiên liệu đến hiệu suất làm việc của động cơ diesel sử dụng bơm cao áp điều khiển điện tử (EUP: the electronic unit pump)

Kết quả: xây dựng sơ đồ thuật toán tính đến sự ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến việc kiểm soát quá trình phun trên động cơ diesel sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu EUP Thử nghiệm và đánh giá kết quả của việc thay đổi thông

số đầu vào

Kết quả công trình nghiên cứu trên thế giới

Đối với các công trình nghiên cứu quốc tế, đề tài thường tập trung đến nội dung đánh giá ưu điểm của hệ thống Common Rail và yêu cầu cao về giảm phát thải

ô nhiễm Dẫn đến sự phát triển theo hướng động cơ dùng HTPNL Common Rail, không đi theo hướng cải tạo thành VE-EDC

5 Mục đích và nội dung công việc thực hiện

Để thực hiện được những đề xuất trên, luận văn tập trung vào các nội dung công việc như sau:

- Nghiên cứu đặc trưng quá trình cháy, hiệu suất và phát thải ô nhiễm của động cơ diesel và các yêu cầu cho một hệ thống cung cấp nhiên liệu lý tưởng cho động cơ Nhằm mục đích thể hiện rõ hơn các nội dung sau, qua đó để làm cơ sở cho qui tắc chọn lựa thiết bị để chuyển đổi:

+ Nhấn mạnh khả năng đáp ứng linh hoạt các yêu cầu trong các điều kiện làm việc và vận hành động cơ của hệ thống điều khiển bằng máy tính;

+ Làm rõ các đặc trưng trong quá trình điều khiển cung cấp nhiên liệu (lượng phun nhiên liệu 𝑚𝑝ℎ, áp suất phun 𝑝𝑝ℎ, thời điểm phun 𝑡𝑝ℎ) cho động cơ diesel

- Phân tích sự khác biệt giữa HTPNL VE kiểu cơ khí và VE-EDC để xác định những công việc cần làm khi chuyển đổi;

- Xây dựng phương pháp lựa chọn thiết bị khi chuyển đổi VE kiểu cơ khí thành VE-EDC kiểu điều khiển điện tử cho động cơ diesel phun dầu trực tiếp;

- Nghiên cứu chuyển đổi và chế tạo mô hình mẫu với động cơ Huyndai H100

Từ đó, đưa ra qui trình chuyển đổi (thiết kế, gia công, lắp đặt, cân chỉnh), ứng dụng trong việc thay thế cho các động cơ diesel thế hệ cũ, sử dụng BCA VE-cơ khí thành VE-EDC;

- Thực nghiệm và đo kiểm các thông số (Ne, Me, ge, lượng phát thải khí xả) tại chế độ toàn tải để so sánh và đánh giá tính hiệu quả trong việc chuyển đổi;

- Đánh giá tính kinh tế và mức độ phức tạp của công nghệ chuyển đổi Làm cơ

sở định hướng phát triển của đề tài trong việc tiến hành đề xuất chuyển đổi rộng rãi

và đa dạng các loại xe;

- Xác định các vấn đề cần hiệu chỉnh để đạt được sự tối ưu nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả chuyển đổi Là một nội dung trong việc định hướng phát triển của đề

tài

6 Đối tượng nghiên cứu

Hình 6 Xe Huyndai H100 1T25

Hình 7 Mã số động cơ D4BB 9051440

Thông số cơ bản về xe Hyundai H100 1T25 sử dụng bơm cao áp VE kiểu cơ khí

Bảng 2 Thông số kỹ thuật xe Hyundai H100 [15]

LOẠI XE Xe tải Hyundai H100 1T25, nhập khẩu Hàn Quốc

ĐỘNG CƠ

D4BB, 4 kỳ, 4 xylanh thẳng hàng Dung tích xylanh (cm3) 2,476 Công suất cực đại (kW) 58 tại 4000/v/p

Mô men xoắn cực đại (kG.m) 17 tại 2200/v/p

THÔNG SỐ

CƠ BẢN

Kích thước ngoài D*R*C (mm) 5,120 x 1,740 x 1,965 Kích thước thùng xe D*R*C

Phụ thuộc lò so, ống giảm chấn thủy lực/Phụ thuộc, nhíp

hợp kim hình elip, ống giảm chấn thuỷ lực

Hình 8 Mô hình động cơ Hyundai H100 Hình 9 Bơm cao áp VE

7 Giá trị đề tài

Với việc cải tiến hệ thống nhiên liệu động cơ diesel VE – EDC trên mô hình động cơ HyunDai 1T25, đề tài này sẽ góp phần nghiên cứu thực tiễn về vấn đề tiết kiệm nhiên liệu, cải thiện công suất động cơ và giảm lượng khí thải ra môi trường Tạo mô hình trực quan sinh động giúp sinh viên nắm chắc về lý thuyết và tăng khả năng thực hành trên mô hình hệ thống nhiên liệu động cơ diesel VE – EDC Ứng dụng thực tế đối với các động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu động cơ diesel đời cũ cần chuyển đổi để tăng được giá trị sử dụng

8 Giới hạn của đề tài

Do điều kiện và thời gian hạn chế nên trong luận văn tốt nghiệp chỉ tập trung nghiên cứu và chế tạo một mô hình động cơ cụ thể là Hyundai 1T25 H100 sử dụng

hệ thống phun nhiên liệu động cơ diesel VE – EDC;

Quá trình thử nghiệm diễn ra trong thời gian ngắn, chưa tính toán được tính bền của động cơ sau khi chuyển đổi, chưa đánh giá toàn diện mọi chế độ vận hành của động cơ sau chuyển đổi;

Trong quá trình thử nghiệm, do điều kiện hạn chế về thiết bị đo, một số thông

số và kết quả đo vẫn chưa được thể hiện như: góc phun dầu sớm 𝜃𝑝ℎ, nồng độ NOx,

PM (Particulate Matter), thời điểm phun nhiên liệu 𝑡𝑝ℎ;

9 Phương pháp nghiên cứu

9.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

Mục đích: tìm hiểu cơ sở lý thuyết về HTPNL động cơ diesel VE - EDC

Cách tiến hành: tham khảo, phân tích tài liệu chuyên ngành, các công trình

nghiên cứu đã được công nhận

9.2 Phương pháp chuyên gia, phỏng vấn

Mục đích: dùng để bổ sung kết quả nghiên cứu về động cơ diesel VE - EDC Cách tiến hành: tiếp xúc trực tiếp với các chuyên gia am tường về các vấn đề

có liên quan để trao đổi, tìm hiểu và xử lý tư liệu

9.3 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Mục đích: sử dụng hệ thống băng thử công suất và phần mềm MatLab để tiến

Tháng 10/2013 – tháng 9/2014

1 Đăng ký tên chuyên đề 2 X

2 Xác định đề tài nghiên cứu, xác

định hướng nghiên cứu X

3 Tìm hiểu, thu thập tài liệu về vấn

7 Hoàn chỉnh phần cơ sở lý luận,

Hoàn chỉnh thủ tục, bảo vệ luận

PHẦN NỘI DUNG

B

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Bơm cao áp VE – EDC điều khiển bằng điện tử

1.1.1 Giới thiệu

Hệ thống điều khiển điện tử động cơ diesel VE-EDC cho phép điều chỉnh chính xác các thông số của quá trình phun theo các chế độ vận hành khác nhau Nhiên liệu cao áp được tạo ra từ bơm và được đưa đến từng kim phun nhờ ống cao

áp nhưng việc điều khiển thời điểm và lưu lượng phun được ECU quyết định thông qua việc điều khiển hai van điện từ là TCV và SPV Đây là cải tiến quan trọng trên các động cơ diesel hiện đại

Hình 1.1 Cấu tạo bơm cao áp VE – EDC

1.1.2 Yêu cầu đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu

Trong những năm gần đây, động cơ diesel điều khiển phun bằng điện tử (với

áp suất phun cao hơn nhiều) ngày càng được sử dụng phổ biến Do tăng được hiệu quả của quá trình tạo hỗn hợp nên suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ diesel phun trực tiếp giảm từ 10% đến 20% so với động cơ phun gián tiếp Ngoài ra, sự phát

triển của động cơ diesel còn bị chi phối bởi tăng tính tiện nghi và điều khiển của các dòng xe hiện đại Chính vì vậy, HTPNL động cơ diesel phải thoả mãn các yêu cầu

sau:

- Cần đạt được áp suất phun cao;

- Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ;

- Có khả năng điều khiển đặc tính tốc độ phun;

- Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng quy luật mong muốn;

- Lưu lượng nhiên liệu phun vào các xi lanh phải đồng đều Đảm bảo chênh lệch áp suất cao phía trước và sau lỗ phun, để nhiên liệu được phun qua các lỗ tia nhỏ nhằm đảm bảo nhiên liệu được xé tơi tốt;

- Điều khiển tốc độ không tải độc lập với chế độ tải của động cơ;

- Kiểm soát tuần hoàn khí thải (động cơ diesel xe du lịch);

- Có khả năng thay đổi lượng nhiên liệu phun, áp suất khí tăng áp, và thời điểm bắt đầu phun phù hợp với các chế độ vận hành;

- Sai số về thời gian phun và lượng nhiên liệu phun nhỏ, duy trì được độ chính xác cao trong suốt thời gian làm việc của hệ thống;

- Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao;

- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa;

- Dễ chế tạo, giá thành hạ

- Nhiên liệu phun vào xi lanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy và với cường độ và phương hướng chuyển động của môi chất trong buồng cháy để hòa khí được hình thành nhanh và đều

Việc điều khiển tốc độ động cơ bằng cơ khí truyền thống bị hạn chế do vòng lặp điều khiển đơn giản, một loạt các tham số có ảnh hưởng quan trọng không được đưa vào quá trình điều khiển VE-EDC là một hệ thống điều khiển điện tử phức tạp,

có khả năng xử lý một lượng lớn dữ liệu theo thời gian thực.Nó là một phần của hệ thống điều khiển điện tử của toàn bộ phương tiện

1.1.3 Nhiệm vụ bơm cao áp [2]

- Bơm cao áp phân phối VE điều khiển điện tử có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho kim phun với áp suất cao đảm bảo cho nhiên liệu phun vào buồng cháy dưới dạng sương mù

- Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm quy định cho các xy lanh của động cơ

- Lượng nhiên liệu cung cấp cho các xy lanh phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ

- Đảm bảo thời điểm bắt đầu phun và kết thúc phun phải chính xác, tránh hiện tượng phun nhỏ giọt

1.1.4 Đặc điểm cấu tạo của bơm cao áp VE – EDC

1.1.4.1 Bơm tiếp vận

- Bơm này thuộc loại bơm cánh gạt có bốn cánh và một roto Khi trục dẫn động quay làm roto quay, các cánh gạt dưới tác dụng của lực ly tâm ép sát vào vách buồng áp suất và ép nhiên liệu tới thân bơm

- Khi bơm quay sẽ hút nhiên liệu từ thùng chứa, qua bộ lọc nhiên liệu đi vào trong thân bơm với một áp suất được giới hạn bởi van điều khiển

Hình 1.2 Cấu tạo bơm tiếp vận

1.1.4.2 Đĩa cam và con lăn

- Đĩa cam được nối với pít tông bơm và được dẫn động bởi trục bơm Khi roto quay các vấu cam trên đĩa cam tỳ lên con lăn làm cho pít tông bơm chuyển động vừa quay vừa tịnh tiến tạo áp suất cao cho nhiên liệu, số vấu cam bằng với số xy lanh động cơ

Hình 1.3 Đĩa cam và con lăn

1.1.4.3 Pít tông bơm

* Cấu tạo:

Hình 1.4 Cấu tạo pít tông bơm

- Pít tông bơm có bốn rãnh hút, một cửa phân phối và được bắt chặt với đĩa cam Pít tông và đĩa cam tỳ chặt lên mặt con lăn nhờ lò xo pít tông bơm Số rãnh hút bằng với số xy lanh động cơ (động cơ có bốn xy lanh nên có bốn rãnh hút ) Khi đĩa cam quay một vòng thì pít tông cũng quay một vòng và tịnh tiến 4 lần, mỗi lần tịnh tiến ứng với một lần phun của một kim phun

* Nguyên tắc hoạt động:

- Giai đoạn nạp: dưới tác dụng của lò xo van SPV mở Pít tông bơm dịch

chuyển về phía trái, cửa nạp mở, nhiên liệu từ trong thân bơm được hút vào xy lanh bơm

- Giai đoạn phun: pít tông bơm bắt đầu dịch chuyển sang phải, ECU sẽ gửi

tín hiệu đến cuộn dây van SPV, hút van SPV đóng lại, nhiên liệu bắt đầu bị nén và được đưa đến các kim phun qua lỗ phân phối

- Giai đoạn kết thúc phun: ECU ngắt tín hiệu gửi tới van SPV, lò xo đẩy van SPV mở cho dầu trong xylanh bơm trả về thùng chứa, áp suất dầu trong xi lanh bơm giảm xuống, quá trình phun kết thúc

1.1.4.4 Bộ chấp hành

a Van điều khiển lượng phun (SPV)

Van SPV có cấu tạo gồm hai van: van chính và van điều khiển

Hình 1.5 Cấu tạo van SPV thông thường

a Thời kỳ nạp; b Thời kỳ phun; c Thời kỳ chuẩn bị dứt phun; d Dứt phun

Hình 1.6 Quá trình làm việc của van SPV thông thường

* Thời kỳ nạp: trong thời kỳ nạp, pít tông di chuyển về bên trái hút nhiên liệu

vào buồng bơm Lúc này ECU chưa gửi tín hiệu đến van SPV, Lò xo đẩy van điều khiển mở và van chính đóng

* Thời kỳ phun: pít tông bắt đầu đi lên nén nhiên liệu, ECU sẽ gửi tín hiệu

đến van SPV  van SPV và van chính ở trạng thái đóng, nhiên liệu được đưa đến kim phun

* Chuẩn bị dứt phun: khi ECU ngắt tín hiệu đến van SPV  van SPV mở,

nên van chính cũng mở ra

* Dứt phun: khi van chính mở, nhiên liệu trong xi1anh bơm hồi về trong thân

bơm làm cho áp suất nhiên liệu trong xilanh bơm giảm xuống  quá trình phun chấm dứt Sau đó van chính sẽ bị đóng lại do tác dụng của lò xo van

b Van điều khiển thời điểm phun (TCV)

* Cấu tạo van TCV

Hình 1.7 Cấu tạo van TCV Hình 1.8 Cấu tạo bộ định thời

- Cấu tạo chính của van TCV gồm: Lõi stator, lò xo và lõi chuyển động Van được lắp trên bơm cao áp, gần bộ định thời của bơm Van có vị trí lắp như hình bên dưới

- Trong van có hai đường thông với hai buồng của pít tông định thời

* Nguyên lý hoạt động van TCV:

- Khi ECU cấp điện cho cuộn dây, dưới tác dụng của lực từ, lõi bị hút về bên phải mở đường dầu thông giữa hai buồng áp lực của bộ định thời Khi ECU ngừng cung cấp điện, dưới tác dụng của lực lò xo lõi dịch chuyển về bên trái đóng đường dầu thông giữa hai buồng áp lực

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động

- Khi tín hiệu ON ngắn, van TCV mở ít hơn nên áp lực dầu trong buồng bên phải lớn hơn Bộ phun dầu sớm sẽ làm vòng chứa con lăn xoay ngược chiều quay pít tông bơm làm pít tông bị đội lên sớm hơn Điểm phun được điều khiển sớm hơn

Hình 1.10 Điều khiển phun sớm hơn Hình 1.11 Điều khiển phun muộn hơn

Khi tín hiệu ON dài, van TCV mở nhiều hơn nên áp lực dầu trong buồng bên phải nhỏ hơn Bộ phun dầu sớm sẽ làm vòng chứa con lăn xoay cùng chiều quay pít tông bơm làm pít tông bị đội lên muộn hơn Điểm phun được điều khiển muộn hơn

1.1.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống VE-EDC

Hiện nay, hệ thống VE-EDC có khả năng đáp ứng những yêu cầu trên do khả của vi xử lý đã tăng lên đáng kể trong những năm gần đây Khác với các động cơ diesel điều khiển cơ khí thông thường, lưu lượng phun và thời điểm phun trên động

cơ diesel VE-EDC điều khiển điện tử được xác định thực tế thông qua một loạt các tham số khác nhau, bao gồm: vị trí bàn đạp chân ga, trạng thái hoạt động của động

cơ, nhiệt độ động cơ, sự can thiệp của các hệ thống khác trên động cơ và xe, tác động của hàm lượng các chất ô nhiễm trong khí thải Bộ điều khiển trung tâm ECU sẽ tính toán lượng phun dựa trên tất cả thông số ảnh hưởng nói trên Ngoài ra, thời điểm phun cũng có thể thay đổi Để thực hiện được những điều này cần có cơ chế giám sát thông minh và toàn diện, chính vì vậy, EDC được tích hợp rất nhiều vòng điều khiển lặp và cho phép trao đổi dữ liệu với các hệ thống điều khiển điện tử khác trên xe, như: hệ thống kiểm soát lực kéo/khả năng bám-TCS (Traction Control System), kiểm soát hệ thống truyền lực bằng điện tử-ETC (Electronic Transmission Control), chương trình ổn định điện tử-ESP (Electronic Stability Program) Ngoài

ra, EDC còn đáp ứng yêu cầu của hệ thống tự chẩn đoán OBD (On-Board Diagnosis) của Mỹ [4]

Các khối hệ thống: EDC được chia thành 3 khối hệ thống:

Hình 1.12 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử VE-EDC

- Cảm biến và bộ tạo giá trị cài đặt: xác định trạng thái hoạt động (ví dụ như tốc độ động cơ) và các giá trị cài đặt (ví dụ như vị trí công tắc máy) Nhằm biến đổi các thôn số vật lý thành tín hiệu điện

- Bộ điều khiển điện tử ECU: xử lý các tín hiệu từ cảm biến và các bộ tạo giá trị cài đặt bắng các thuật toán điều khiển đặc trưng ECU điều khiển các cơ cấu chấp hành bằng các tín hiệu điện tử và giao tiếp với các hệ thống khác