Phun dau dien tu common rail

MÔN: CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu Mục lục I Giới thiệu Nhiệm vụ 2 Yêu cầu Phân loại II Phun dầu điện tử truyền thống Cấu trúc hệ thống phun dầu điện tử truyền thống Hệ thống phun dầu điện tử dùng bơm cao áp VE 3 Nguyên lí hoạt động III Phun dầu điện tử Common Rail Cấu tạo hệ thống Common Rail .5 Nguyên lí hoạt động hệ thống Các chức HTNL Common Rail Diesel .9 Đánh giá Kết luận 10 MÔN: CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu Phun dầu điện tử I Giới thiệu Như học biết rằng: Khí thải động Diesel thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Động diesel hiệu kinh tế động xăng, nhiên hạn chế q trình sử dụng như: Thải khói đen lớn tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu cao tiếng ồn lớn… Ngày nay, hầu tiên tiến giới sử dụng hệ thống nhiên liệu (HTNL) Common Rail Diesel lắp cho loại tơ có hãng xe Toyota mà điển hinh là: Toyota Fortuner, Hiace Hilux Hệ thống giải nhược điểm nêu Nhiệm vụ - Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động làm việc liên tục thời gian định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc nước, tạp chất học lẫn nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng hệ thống - Cung cấp nhiên liệu cho động : Đảm bảo tốt yêu cầu sau + Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc động + Phun nhiên liệu vào xy lanh thời điểm, quy luật + Đối với động nhiều xylanh lượng nhiên liêu phun vào xylanh phải đồng chu trình công tác - Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động phải đảm bảo kết hợp tốt số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước tia phun với hình dạng buồng cháy, cường độ phương hướng chuyển động chất buồng cháy để hồ khí hình thành nhanh MƠN: CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu Yêu cầu Hệ thống phun dầu điện tử điều khiển lưu lượng phun thời điểm phun dầu điện tử để đạt đến mức tối ưu, nhằm đạt thông số sau  Công suất động cao  Tiêu tốn nhiên liệu thấp  Khí thải thấp  Tiếng ồn thấp  Giảm khói đen khói trắng  Khả khởi động cải thiện Phân loại Phun dầu điện tử phân thành loại sau:  Phun dầu điện tử truyền thống  Phun dầu Common Rail II Phun dầu điện tử truyền thống Loại phun dầu truyền thống sử dụng loại bơm ca áp piston xoay (VE) loại piston đối đỉnh (CAV) động dùng xe du lịch TOYOTA Các hãng xe khác sử dụng bơm cao áp khác PE, Cummin kiểu GM, … Tuy nhiên dù sử dụng loại bỏm cao áp phun dầu điện tử hiểu sau: Phun dầu điện tử dung lượng thời điểm phun dầu điều khiển điện tử Viện tạo dầu cao áp đưa tới kim phun bơm cao áp mà kết cấu gần giống với bao cao áp điều khiển khí, kim phun kim phun máy dầu truyền thống Cấu trúc hệ thống phun dầu điện tử truyền thống Hệ thống phun dầu điện tử giống hệ thống điều khiển phun xăng, chúng gồm phần: Các cảm biến công tắc (ngỏ vào), xử lí ECU, cấu chấp hành (ngỏ ra) Các cảm biến hệ thống phun dầu có cấu tạo hoàn toàn tương tự phun xăng  Bộ xử lý tính hiệu điều khiển hộp ECU MƠN: CHUN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu  Cơ cấu chấp hành van định lượng nhiên liệu; van điều khiển góc phun dầu; Rơle bugi xơng ; đèn báo xơng; van cầm chừng; van điều khiển chân không EGR; điều khiển cắt điều hòa khơng khí; bảng đồng hồ; điều khiển rơle chính; đèn báo mã lổi Hệ thống phun dầu điện tử dùng bơm cao áp VE a Các cảm biến: Các cảm biến dùng hệ thống phun dầu điện tử có cấu tạo ngun lí làm việc hoàn toàn giống với động phun xăng điện tử Sơ đồ có cá cảm biến sau: Cảm biến vị trí trục khuỷu; cảm biến nhiệt độ nước làm mát; cảm biến nhiệt độ khí nạp; cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; cảm biến nhiệt độ khí nạo số tín hiệu khác b ECU: Là máy tính xử lí tất ngõ vào (các tín hiệu gửi hộp cảm biến công tắc điện c Các cấu chấp hành: Van định lượng nhiên liệu phun van điều khiển thời điển phun Nguyên lí hoạt động Hệ thống hoạt động sau: nhiên liệu từ thùng bơm tiếp vận hút qua lọc vào bơm cao áp Bơm cao áp tạo dầu áp lực cao phân phối đến kim phun, phun vào buồng đốt giống với hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp VE dùng khí Tuy nhiên với hệ thống phun dầu điện tử dùng bơm cao áp VE thời điển phun nhiên liệu lượng nhiên liệu phun điều khiển van định lượng van điều khiển thời điểm phun Các van ECU điều khiển , ECU gửi xung điều khiển van để đạt mục tiêu MÔN: CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu Hình : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối III Phun dầu điện tử Common Rail Cấu tạo hệ thống Common Rail Hệ thống Common Rail gồm chi tiết sau: Phần nhiên liệu: thùng nhiên liệu, lọc dầu sơ cấp, bơm tiếp vận, lọc thứ cấp, đường dầu áp thấp, bơm cao áp, đường dẫn dầu áp cao, ống phân phối nhiên liệu, kim phun, đường dầu hồi Phần điều khiển điện tử a Các tín hiệu ngõ vào: Cảm biến nhiệt độ dầu, van giảm áp, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến bàn đạp ga, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước b ECU: Bộ điều khiển điện tử (ECU, EDU) kiểm sốt lượng phun xác, điều chỉnh áp suất giám sát điều kiện hoạt động động MÔN: CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu MÔN: CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu c Cơ cấu chấp hành: Van điều khiển áp suất dầu, rơle sấy nhiên liệu, van EGR, rơle điều khiển xông, đèn báo xông, đồng hồ báo tốc độ động cơ, điều hòa nhiệt độ, rơle chính, đèn báo mã lỗi MÔN: CHUYÊN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu Thùng nhiên liệu; Bơm cao áp Common rail; Lọc nhiên liệu; Đường cấp nhiên liệu cao áp; Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; Cảm biến áp suất; Common Rail tích trữ &điều áp nhiên liệu (hay gọi ắcquy thuỷ lực) ; Van an toàn (giới hạn áp suất); Vòi phun; 10 Các cảm biến nối đến ECU Bộ điều khiển thiết bị (EDU); 11.Đường nhiên liệu (thấp áp) ; EDU: (Electronic Driver Unit) ECU : (Electronic Control Unit) Với phương pháp áp suất phun lên đến 1500 bar thực thời điểm động lúc thấp tốc Trong hệ thống Common Rail trình phun chia thành cách phun: Phun mồi (hay Phun sơ khởi- Pre-injection Pilot- injection), Phun (Main injection) phun thứ cấp Nguyên lí hoạt động hệ thống a Nguyên lí làm việc Tương tự HTNL diesel thơng thường, hình nhiên liệu bơm cung cấp đẩy từ thùng nhiên liệu đường ống thấp áp qua bầu lọc (3) đến Bơm cao áp (2), từ nhiên liệu bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) hay gọi ắc quy thủy lực- đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động Việc tạo áp suất phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với hệ thống Common Rail Áp suất phun tạo độc lập với tốc độ lượng nhiên liệu phun Nhiên liệu trữ với áp suất cao ắc quy thủy lực Lượng phun định điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun áp suất phun tính tốn ECU dựa biểu đồ liệu lưu Sau ECU EDU điều khiển kim phun vòi phun xy lanh động để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ cảm biến (10) với áp suất phun đến MƠN: CHUN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu 1500bar Nhiên liệu thừa vòi phun qua ắcquy thủy lực trở bơm cao áp, van điều khiển áp suất bơm mở để trở thùng nhiên liệu (1) Trên ắcquy thủy lực có gắn cảm biến áp suất đầu cuối có bố trí van an tồn (8), áp suất tích trữ ắc quy thủy lực (7) lớn giới hạn van an toàn mở để nhiên liệu tháo thùng chứa Mạch dầu hồi: Hình Van điều khiển áp suất mở cho phép nhiên liệu lại thùng chứa (mũi tên cho thấy van mở nhiên liệu qua bơm cao áp lại thùng chứa) b Quá trình phun Quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt diễn giai đoạn sau: B 1Giai đoạn phun mồi (Pilot injection): Phun mồi diễn sớm 900 trước từ điểm thượng (BTDC) Nếu thời điểm phuna xuất nhỏ 40 BTDC, nhiên liệu bám vào bề mặt piston thành xylanh làm lỗng dầu bơi trơn Trong giai đoạn phun mồi, lượng nhiên liệu phun vào xylanh để mồi Kết trình cháy cải thiện đạt số hiệu sau:  Áp suất cuối trình nén tăng lên nhờ vào giai đoạn phun mồi nhiên liệu cháy phần Điều giúp làm giảm thời gian cháy trể, tăng đột ngột áp suất cháy áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn)  Kết làm giảm tiếng ồn động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu nhiều trưởng hợp giảm độ độc hại khí thải Q trình sơ khởi đóng vai trò gián tiếp việc tăng công suất động B Giai đoạn phun (main injection): Cơng suất động định giai đoạn phun diễn giai đoạn phun mồi Tức giai đoạn phun giúp tăng lực kéo động Với hệ thống Common Rail, áp suất phun giữ khơng đổi suốt q trình phun MƠN: CHUN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu B Giai đoạn phun thứ cấp ( Secondary injection): Theo quan điểm xử lí khí thải, phun thứ cấp áp dụng để đốt cháy NOx Nó diễn sau giai đoạn phun xảy trình giản nỡ hay kì thải khoảng 2000 sau từ điểm thượng (ATDC) Ngược lại với trình phun mồi q trình phun chính, q trình phun thứ cấp phun nhiên liệu vào buồng đốt không đốt cháy mà để bốc nhờ sức nóng khí thải Trong suốt kì thải, hỗn hợp khí thải nhiên liệu đẩyra ngồi hệ thống khí thải thơng qua xupap thải Tuy nhiên phần nhiên liệu đưa trở lại buồng đốt thông qua hệ thống EGR, có tác dụng tương tự giai đoạn phun mồi Khi hóa khử lắp để giảm lượng NOx chúng tận dụng nhiên liệu khí thải nhân tố hóa học, để làm giảm nồng độ NOx khí thải Các chức HTNL Common Rail Diesel Với Common Rail, người ta phải phân biệt ba nhóm chức khác nhau: + Mạch áp suất thấp (hình 2) + Mạch áp suất cao (hình 3) + ECU cảm biến ( hình5) Chức : Là điều khiển phun nhiên liệu thời điểm, lượng, áp suất phù hợp chế độ làm việc động Chức phụ: Là điều khiển vòng kín vòng hở điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải, tăng áp, ga tự động,… làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu khí thải độc hại Đánh giá: Qua phân tích ta kết luận Hệ thống Common Rail Diesel có ưu điểm sau: · Tiêu hao nhiên liệu thấp · Phát thải ô nhiễm thấp · Động làm việc êm dịu, giảm tiếng ồn · Cải thiện tính động · Thiết kế phù hợp để thay cho động Diesel sử dụng Động Diesel hệ “cũ”, trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu tạo tiếng ồn lớn Khi khởi động tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải lớn.Vì làm tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm cao Ở HTNL Common Rail áp suất phun lên đến 1500 bar, phun thời điểm, chế độ làm việc động lúc thấp tốc mà áp suất phun không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu phun tơi nên trình cháy Động làm việc êm dịu nhờ cải tiến Bơm cao áp (hình 6) Với kiểu bơm pittơng 10 MƠN: CHUN ĐỀ ĐỘNG CƠ GVHD: Lâm Quốc Châu bố trí hình lệch 120 độ Hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt suất cao, giảm tải trọng động động Kết luận: Hệ thống Common Rail Diesel đời góp phần cải thiện nhiều cho tính động tính kinh tế nhiên liệu mà lâu người sử dụng nhà Bảo vệ Môi trường mong đợi Nó tạo nên hướng nghiên cứu cho ngành Cơ khí Động lực, Giao thơng,… nước Hiện nay, bạn đọc tìm hiểu hệ thống dòng xe Transit, Sprinter,… 11 ... khởi động cải thiện Phân loại Phun dầu điện tử phân thành loại sau:  Phun dầu điện tử truyền thống  Phun dầu Common Rail II Phun dầu điện tử truyền thống Loại phun dầu truyền thống sử dụng loại... nhiên dù sử dụng loại bỏm cao áp phun dầu điện tử hiểu sau: Phun dầu điện tử dung lượng thời điểm phun dầu điều khiển điện tử Viện tạo dầu cao áp đưa tới kim phun bơm cao áp mà kết cấu gần giống... bao cao áp điều khiển khí, kim phun kim phun máy dầu truyền thống Cấu trúc hệ thống phun dầu điện tử truyền thống Hệ thống phun dầu điện tử giống hệ thống điều khiển phun xăng, chúng gồm phần: Các