giáo trình điện động cơ ô tô

Tổng quát về mạng điện trên ô tô và phân bố các hệ thống 1. Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm accu, máy khởi động điện (starting motor), các relay điều khiển và relay bảo vệ khởi động. Đối với động cơ diesel có trang bị thêm hệ thống xông máy (Glow system). 2. Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Gồm accu, máy phát điện (Alternators), bộ tiết chế điện (Voltage regulator), các relay và đèn báo nạp. 3. Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm các bộ phận chính: accu, khóa điện (Ignition switch), bộ chia điện (Distributor), biến áp đánh lửa hay bôbin (Ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (Igniter), bugi (Spark plugs). 4. Hệ thống chiếu ánh sáng và tín hiệu (Lighting and Signal system): Gồm các đèn chiếu sáng, các đèn tín hiệu, còi, các công tắc và các relay. 5. Hệ thống đo đạc và kiểm tra (Gauging system): Chủ yếu là các đồng hồ báo trên tableau và các đèn báo gồm có: đồng hồ tốc độ động cơ (Tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (Speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu và nhiệt độ nước. 6. Hệ thống điều khiển động cơ (Engine control system): Bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control). Ngoài ra, trên các động cơ diesel ngày nay thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu bằng điện tử (EDC – electronic diesel control hoặc unit pump in line) 7. Hệ thống điều khiển ôtô: Hệ thống điều khiển phanh chống hãmABS (Antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối hơi (SRS), lực kéo (Traction control). 8. Hệ thống điều hòa nhiệt độ (Air conditioning system): Bao gồm máy nén (Compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion valve), giàn lạnh (Evaporator) và các chi tiết điều khiển như relay, thermostat, hộp điều khiển, công tắc AC… Nếu hệ thống này được điều khiển bằng máy tính sẽ có tên gọi là hệ thống tự động điều hòa khí hậu (Automatic climate control). 9. Các hệ thống phụ: Hệ thống gạt nước, xịt nước (Wiper and washer system). Hệ thống điều khiển cửa (Door lock control system). Hệ thống điều khiển kính (Power window system). Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu.

Giáo trình Điện Động Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ 1.1 Tổng quát mạng điện ô tô phân bố hệ thống Hệ thống khởi động (Starting system): Bao gồm accu, máy khởi động điện (starting motor), relay điều khiển relay bảo vệ khởi động Đối với động diesel có trang bị thêm hệ thống xông máy (Glow system) Hệ thống cung cấp điện (Charging system): Gồm accu, máy phát điện (Alternators), tiết chế điện (Voltage regulator), relay đèn báo nạp Hệ thống đánh lửa (Ignition system): Bao gồm phận chính: accu, khóa điện (Ignition switch), chia điện (Distributor), biến áp đánh lửa hay bôbin (Ignition coils), hộp điều khiển đánh lửa (Igniter), bugi (Spark plugs) Hệ thống chiếu ánh sáng tín hiệu (Lighting and Signal system): Gồm đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, còi, cơng tắc relay Hệ thống đo đạc kiểm tra (Gauging system): Chủ yếu đồng hồ báo tableau đèn báo gồm có: đồng hồ tốc độ động (Tachometer), đồng hồ đo tốc độ xe (Speedometer), đồng hồ đo nhiên liệu nhiệt độ nước Hệ thống điều khiển động (Engine control system): Bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control) Ngoài ra, động diesel ngày thường sử dụng hệ thống điều khiển nhiên liệu điện tử (EDC – electronic diesel control unit pump in line) Hệ thống điều khiển ôtô: Hệ thống điều khiển phanh chống hãmABS (Antilock brake system), hộp số tự động, tay lái, gối (SRS), lực kéo (Traction control) Hệ thống điều hòa nhiệt độ (Air conditioning system): Bao gồm máy nén (Compressor), giàn nóng (condenser), lọc ga (dryer), van tiết lưu (expansion valve), giàn lạnh (Evaporator) chi tiết điều khiển relay, thermostat, hộp điều khiển, công tắc A/C… Nếu hệ thống điều khiển máy tính có tên gọi hệ thống tự động điều hòa khí hậu (Automatic climate control) Các hệ thống phụ: Hệ thống gạt nước, xịt nước (Wiper and washer system) Hệ thống điều khiển cửa (Door lock control system) Hệ thống điều khiển kính (Power window system) Hệ thống điều khiển kính chiếu hậu Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ Hình 1.1: Sơ đồ bố trí thiết bị điện ơtơ (M21 – Vonga) Đèn pha; 2.Relay còi; Máy phát điện; Bộ điều chỉnh điện; Motor lao cửa kính; Biến áp đánh lửa; Bộ chia điện; Motor quạt; Đồng hồ; 10 15 Công tắc đèn trần tự động; 11 Cộng tắc đèn trần; 12 Đèn trần; 13 16 Bó dây chính; 14 Đèn hậu; 17 Máy khởi động điện; 18 Ac quy; 19 Đèn đờ mi; 20 Còi Giáo trình Điện Động Giáo trình Điện Động 1.2 Yêu cầu kỹ thuật hệ thống điện ô tô - Nhiệt độ làm việc: Tuỳ theo vùng khí hậu, thiết bị điện ô tô chia làm nhiều loại: • Ở vùng lạnh cực lạnh (-40oC) Nga, Canada • Ơn đới (20oC) Nhật Bản, Mỹ, châu Âu,… • Nhiệt đới (Việt nam, nước Đơng Nam Á , châu Phi,…) • Loại đặc biệt thường dùng cho xe quân (Sử dụng cho tất vùng khí hậu) -Sự rung xóc: Các phận điện ơtơ phải chịu rung xóc với tần số từ 50 đến 250 Hz, chịu lực với gia tốc 150m/s2 -Điện áp: Các thiết bị điện ôtô phải chịu xung điện áp cao với biên độ lên đến vài trăm volt -Độ ẩm: Các thiết bị điện phải chịu độ ẩm cao thường có nước nhiệt đới -Độ bền: Tất hệ thống điện ôtô phải hoạt động tốt khoảng 0,9 ÷ 1,25 Uđịnh mức (Uđm = 14 V 28 V) thời gian bảo hành xe -Nhiễu điện từ: Các thiết bị điện điện tử phải chịu nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống đánh lửa nguồn khác 1.3 Nguồn điện ôtô Nguồn điện ô tô nguồn điện chiều cung cấp accu động chưa làm việc máy phát điện động làm việc Để tiết kiệm dây dẫn, thuận tiện lắp đặt sửa chữa…trên đa số xe người ta sử dụng thân sườn xe (car body) làm dây dẫn chung (single wire system) Vì vậy, đầu âm nguồn điện nối trực tiếp thân xe 1.4 Các loại phụ tải điện ôtô 1-Phụ tải làm việc liên tục: Bơm nhiên liệu (50 ÷ 70W); hệ thống đánh lửa (20W), kim phun (70 ÷ 100W),… 2-Phụ tải làm việc không liên tục: Gồm đèn pha (Mỗi 60W), cốt (Mỗi 55W), đèn kích thước (Mỗi 10W), radio car (10 ÷ 15W), đèn báo tableau (Mỗi 2W),… 3-Phụ tải làm việc khoảng thời gian ngắn: Đèn báo rẽ (4 x 21W + x 2W); đèn thắng (2 x 21W); motor điều khiển kính 150W, quạt làm mát động (200W), quạt điều hòa nhiệt độ (2 x 80W), motor gạt nước (30 ÷ 65W); còi (25 ÷ 40W); đèn sương mù (mỗi 35 ÷ 50W); còi lui (21W), máy Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ Giáo trình Điện Động khởi động (800 ÷ 3000W), mồi thuốc (100W); ănten (Dùng motor kéo (60W), hệ thống xông máy (Động diesel) (100 ÷ 150W), ly hợp điện từ cuả máy nén hệ thống lạnh (60W),…Ngoài ra, người ta phân biệt phụ tải điện ô tô theo công suất, điện áp làm việc, 1.5 Các thiết bị bảo vệ điều khiển trung gian Các phụ tải điện xe hầu hết mắc qua cầu chì Tùy theo tải cầu chì có giá trị thay đổi từ ÷ 30A Dây chảy (Fusible link) cầu chì lớn 40 A mắc mạch phụ tải điện lớn chung cho cầu chì nhóm làm việc thường có giá trị vào khoảng 40 ÷ 120A Ngồi ra, để bảo vệ mạch điện trường hợp chập mạch, số hệ thống điện ôtô người ta sử dụng ngắt mạch (CB – circuit breaker) dòng Trên hình 1-2 trình bày sơ đồ hộp cầu chì xe Honda Accord 1989 Đến máy phát Cassete, Anten Quạt giàn lạnh (Hoặc nóng) Relay điều khiển xơng kính, điều hồ nhiệt độ Tableau Hệ thống gạt, xịt nước kính, điều khiển kính cửa sổ Tiết chế điện thế, cảm biến tốc độ, hệ thống phun xăng Hệ thống ga tự động Hệ thống đánh lửa Hệ thống khởi động Hệ thống phun xăng Công tắc ly hợp Hệ thống phun xăng Đèn chiếu sáng salon Hộp điều khiển quay đèn đầu Đèn cốt trái Đèn cốt phải Đèn pha trái Đèn pha phải Máy phát 21 Quạt làm mát động giàn nóng Xơng kính sau Hệ thống phun xăng Hệ thống khố cửa Đồng hồ, cassete, ECU Mồi thuốc, đèn soi sáng Hệ thống quay đèn đầu Hệ thống báo rẽ báo nguy Còi đèn thắng, dây an tồn Motor quay kính trước (phải) Motor quay kính trước (trái) Motor quay kính sau (phải) Motor quay kính trước (trái) Motor quay đèn đầu (Phải) Motor quay đèn đầu (trái) Quạt giàn nóng Hộp điều khiển quạt Hệ thống sưởi Để phụ tải điện làm việc, mạch điện nối với phụ tải phải kín Thơng thường phải có cơng tắc đóng mở mạch Công tắc mạch điện xe có nhiều dạng: thường đóng (normally closed), thường mở (normally open) phối hợp (changeover switch) tác động để thay đổi trạng thái đóng mở (ON – OFF) cách nhấn, xoay, mở chìa khóa Trạng thái cơng tắc thay đổi yếu tố như: áp suất, nhiệt độ,… Trong ôtô đại, để tăng độ bền giảm kích thước công tắc, người ta thường đấu dây qua relay Relay phân loại theo dạng tiếp điểm: thường đóng Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ Giáo trình Điện Động (NC – normally closed), thường mở (NO – normally opened), kết hợp hai loại (changeover relay) Hình 1-2: Sơ đồ hộp cầu chì xe HONDA ACCORD 1989 Khoa Công nghệ - Bộ môn Ơtơ Giáo trình Điện Động 1.6 Ký hiệu quy ước sơ đồ mạch điện Khoa Công nghệ - Bộ mơn Ơtơ Giáo trình Điện Động Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ Hình 1-3: Các hiệu quy ước sơ đồ mạch điện Giáo trình Điện Động 1.7 Dây điện bối dây điện hệ thống điện ôtô 1.7.1 Ký hiệu màu ký hiệu số Khoa Công nghệ - Bộ mơn Ơtơ Giáo trình Điện Động Trong giáo trình giới thiệu hệ thống màu dây ký hiệu quy định theo tiêu chuẩn châu âu Các xe sử dụng hệ thống màu theo tiêu chuẩn là: Ford, Volswagen, BMW, Mercedes,… Các tiêu chuẩn loại xe khác tham khảo tài liệu hướng dẫn thực hành điện ô tô Bảng 1: Ký hiệu màu dây hệ châu Âu Màu Ký hiệu Đường dẫn Đỏ Rt Từ accu Trắng/Đen Ws/Sw Công tắc đèn đầu Trắng Ws Đèn pha (chiếu xa) Vàng Ge Đèn code (chiếu gần) Xám Gr Đèn kích thước báo rẽ Xám/Đen Gr/Sw Đèn kích thước trái Xám/Đỏ Gr/Rt Đèn kích thước phải Đen/Vàng Sw/Ge Đánh lửa Đen/Trắng/Xanh Sw/Ws/Gn Đèn báo rẽ Đen/Trắng Sw/Ws Baó rẽ trái Đen/Xanh Sw/Gn Báo rẽ phải Xanh nhạt LGn Am bôbin Nâu Br Mass Đen/Đỏ Sw/Rt Đèn thắng Bảng 2: Ký hiệu đầu dây hệ châu Âu Âm bôbin Dây cao áp 15 Dương công tắc máy 30 Dương accu 31 Mass 49 Ngõ vào cục chớp 49a Ngõ cục chớp 50 Điều khiển đề Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ Giáo trình Điện Động 53 Gạt nước 54 Đèn thắng 55 Đèn sương mù 56 Đèn đầu 56a Đèn pha 56b Đèn cốt 58 Đèn kích thước 61 Báo sạc 85, 86 Cuộn dây relay 87 Tiếp điểm relay 1.7.2 Tính Toán Chọn Dây Các hư hỏng hệ thống điện ô tô ngày chủ yếu bắt nguồn từ dây dẫn đa số linh kiện bán dẫn chế tạo với độ bền cao Ơtơ đại, số dây dẫn nhiều xác xuất hư hỏng lớn Tuy nhiên, thực tế người ý đến đặc điểm này, kết trục trặc nhiều hệ thống điện ôtô xuất phát sai lầm đấu dây Bài viết nhằm giới thiệu với bạn đọc kiến thức dây dẫn ôtô, giúp người đọc giảm bớt sai sót sửa chữa hệ thống điện ôtô Dây dẫn ô tô thường dây đồng có bọc chất cách điện nhựa PVC So với dây điện dùng nhà, dây điện ô tô dẫn điện cách điện tốt (Rất tiếc nguồn cung cấp loại dây nên nước ta, thợ điện giáo viên dạy điện ô tô sử dụng dây điện nhà để đấu điện xe!) Chất cách điện bọc ngồi dây đồng khơng có điện trở lớn (1012Ω/mm) mà phải chịu xăng dầu, nhớt, nước nhiệt độ cao, dây dẫn chạy ngang qua nắp máy (của hệ thống phun xăng đánh lửa) Một ví dụ cụ thể dây điện khoang động hãng xe tiếng vào bậc nhất giới, có khả chịu nhiệt thời gian bảo hành mơi trường khí hậu nước ta! Ở môi trường nhiệt độ độ ẩm cao, tốc độ lão hóa nhựa cách điện tăng đáng kể Hậu lớp cách điện dây dẫn bắt đầu bong gây tình trạng chập mạch hệ thống điện Thông thường tiết diện dây dẫn phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy dây Tuy nhiên, điều lại bị ảnh hưởng khơng nhà chế tạo lý kinh tế Dây dẫn có kích thước lớn độ sụt áp đường dây nhỏ dây nặng Điều đồng nghĩa với tăng chi phí phải mua thêm đồng Vì mà nhà sản xuất cần phải có so đo hai yếu tố vừa nêu Ở bảng cho ta thấy độ sụt áp dây dẫn số hệ thống điện ô tô mức độ cho phép Khoa Công nghệ - Bộ mơn Ơtơ 10 Giáo trình Điện Động Đường đặc tính phun quy định thay đổi lượng nhiên liệu phun vào suốt chu kỳ phun (từ lúc bắt đầu phun đến lúc dứt phun) Đường đặc tính phun định lượng nhiên liệu phun suốt giai đoạn cháy trễ (giữa thời điểm bắt đầu phun bắt đầu cháy) Hơn nữa, ảnh hưởng đến phân phối nhiên liệu buồng đốt có tác dụng tận dụng hiệu dòng khí nạp Đường đặc tính phun phải có độ dốc tăng từ từ để nhiên liệu phun trình cháy trễ giữ mức thấp Nhiên liệu diesel bốc cháy tức thì, trình cháy bắt đầu gây tiếng ồn tạo thành NOx Đường đặc tính phun phải có đỉnh khơng q nhọn để ngăn ngừa tượng nhiên liệu không tán nhuyễn – yếu tố dẫn đến lượng HC cao, khói đen, tăng tiêu hao nhiên liệu suốt giai đoạn cháy cuối trình cháy c Sự tán nhuyễn nhiên liệu Nhiên liệu tán nhuyễn tốt thúc đẩy hiệu hoà trộn khơng khí nhiên liệu Nó đóng góp vào việc giảm lượng HC khói đen khí thải Với áp suất phun cao hình dạng hình học tối ưu lỗ tia kim phun giúp cho tán nhuyễn nhiên liệu tốt Để ngăn ngừa muội than, lượng nhiên liệu phun phải tính dựa vào lượng khí nạp vào Điều đòi hỏi lượng khí phải nhiều từ 10 – 40 % (λ =1.1 – 1.4) 8.4 Cấu tạo nguyên lý làm việc 8.4.1 Tổng quát hệ thống nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu hệ thống common rail (hình 4) bao gồm vùng: vùng nhiên liệu áp suất thấp vùng nhiên liệu áp suất cao Hình 8-4 Hệ thống nhiên liệu common rail tổng quát Thùng chứa nhiên liệu Lọc thô Bơm tiếp vận Lọc tynh Đường nhiên liệu áp suất thấp Bơm cao áp Đường nhiên liệu áp suất cao Ống trữ nhiên liệu áp suất cao Kim phun 10 Đường dầu 11 ECU 8.4.2 Vùng áp suất thấp bao gồm phận: Bình chứa nhiên liệu Bình chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mòn phải giữ cho khơng bị rò rỉ áp suất gấp đơi áp suất hoạt động bình thường Van an tồn phải lắp để áp suất cao tự ngồi Nhiên liệu khơng rò rỉ cổ nối với bình Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ 198 Giáo trình Điện Động lọc nhiên liệu hay thiết bị bù áp suất xe bị rung xóc nhỏ, xe vào cua dừng hay chạy đường dốc Bình nhiên liệu động phải nằm cách xa để trường hợp tai nạn xảy khơng có nguy bị cháy Đường nhiên liệu áp suất thấp Đường ống nhiên liệu mềm bọc thép thay cho đường ống thép dùng ống áp suất thấp Tất phận mang nhiên liệu phải bảo vệ lần khỏi tác động nhiệt độ Đối với xe buýt, đường ống nhiên liệu không đặt không gian hành khách hay cabin xe phân phối trọng lực Bơm tiếp vận (presupply pump) Bơm tiếp vận bao gồm bơm điện với lọc nhiên liệu, hay bơm bánh Bơm hút nhiên liệu từ bình chứa tiếp tục đưa đủ lượng nhiên liệu đến bơm cao áp Lọc nhiên liệu Một lọc nhiên liệu khơng thích hợp dẫn đến hư hỏng cho thành phần bơm, van phân phối kim phun Bộ lọc nhiên liệu làm nhiên liệu trước đưa đến bơm cao áp, ngăn ngừa mài mòn nhanh chi tiết bơm Nắp bầu lọc Đường dầu vào Phần giấy lọc Bọng chứa dầu sau lọc Phần chứa nước có lẫn dầu Thiết bị báo mực nước bầu lọc vựơt mức cho phép Đường dầu Hình 8-5 Lọc nhiên liệu Nước lọt vào hệ thống nhiên liệu làm hư hỏng hệ thống dạng ăn mòn Tương tự với hệ thống nhiên liệu khác, hệ thống common rail cần lọc nhiên liệu có bình chứa nước, từ nước xả Một số xe du lịch lắp động diesel thường có thiết bị cảnh báo đèn lượng nước bình lọc vượt mức 8.4.3 Vùng áp suất cao Vùng áp suất cao hệ thống common rail bao gồm: ♦ Bơm cao áp với van điều khiển áp suất Khoa Công nghệ - Bộ môn Ơtơ 199 Giáo trình Điện Động ♦ Đường ống nhiên liệu áp suất cao tức ống phân phối đóng vai trò tích áp suất cao với cảm biến áp suất nhiên liệu, van giới hạn áp suất, giới hạn dòng chảy, kim phun đường ống dầu Hình 8-7: Bơm cao áp Trục dẫn động Đĩa cam lệch tâm Thành phần bơm với piston bơm Buồng chưá thành phần bơm Van hút Van ngắt Van xả Tấm nêm Nhiên liệu áp suất cao đến ống trữ 10 Van điều khiển áp suất cao 11 Van bi 12 Đường dầu 13.Đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận 14 Van an toàn 15 Đường nhiên liệu áp suất thấp đưa đến bơm a Bơm cao áp Bơm cao áp tạo áp lực cho nhiên liệu đến áp suất lên đến 1350 bar Nhiên liệu tăng áp sau di chuyển đến đường ống áp suất cao đưa vào tích nhiên liệu áp suất cao có hình ống Bơm cao áp lắp đặt tốt động hệ thống nhiên liệu bơm phân phối loại cũ Nó dẫn động động (tốc độ quay ½ tốc độ động cơ, tối đa 3000 vòng/phút) thơng qua khớp nối (coupling), bánh xích, xích hay dây đai có bơi trơn nhiên liệu bơm Tùy thuộc vào khơng gian sẵn có, van điều khiển áp suất lắp trực tiếp bơm hay lắp xa bơm Bên bơm cao áp (hình 7), nhiên liệu đựơc nén piston bơm bố trí hướng kính piston cách 120 o Do piston bơm hoạt động luân phiên vòng quay nên làm tăng nhẹ lực cản bơm Do đó, ứng suất hệ thống dẫn động giữ đồng Điều có nghĩa hệ thống Common Rail đặt tải trọng lên hệ thống truyền động so với hệ thống cũ Công suất yêu cầu để dẫn động bơm nhỏ tỉ lệ với áp suất ống phân phối tốc độ bơm Đối với động thể tích lít quay tốc độ cao, áp suất ống phân phối đạt khoảng 1350 bar, bơm cao áp tiêu thụ 3.8kW Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ 200 Giáo trình Điện Động Thơng qua lọc có cấu tách nước, bơm tiếp vận cung cấp nhiên liệu từ bình chứa đến đường dầu vào bơm cao áp van an tồn Nó đẩy nhiên liệu qua lỗ khoan van an tồn vào mạch dầu bơi trơn làm mát bơm cao áp Trục bơm cao áp có cam lệch tâm làm di chuyển piston bơm lên xuống tuỳ theo hình dạng mấu cam Hình 8-8: Bơm tiếp vận Trục dẫn động Đĩa cam lệch tâm Piston bơm Van hút Van thoát Cửa vào Ngay áp suất phân phối vượt mức van an tồn xả bớt áp suất (0.5-1,5 bar), bơm tiếp vận đẩy nhiên liệu đến bơm cao áp thông qua van hút vào buồng bơm, nơi mà piston chuyển động hướng xuống Van nạp đóng lại piston ngang qua tử điểm hạ từ cho phép nhiên liệu buồng bơm với áp suất phân phối Áp suất tăng lên cao mở van thoát áp suất ống phân phối đủ lớn Nhiên liệu nén vào mạch dầu áp suất cao Piston bơm tiếp tục phân phối nhiên liệu đến tử điểm thượng, sau đó, áp suất bị giảm xuống nên van đóng lại Nhiên liệu lại nằm buồng bơm chờ đến piston xuống lần Khi áp suất buồng bơm thành phần bơm giảm xuống van nạp mở trình lặp lại lần Do bơm cao áp thiết kế để phân phối lượng nhiên liệu lớn nên lượng nhiên liệu có áp suất cao thừa giai đoạn chạy cầm chừng tải trung bình Lượng nhiên liệu thừa đưa trở thùng chứa thông qua van điều khiển áp suất Nhiên liệu bị nén nằm thùng gây tổn thất lượng Hơn lượng nhiệt tăng lên nhiên liệu làm giảm hiệu chung Ở mức độ tổn thất bù cách ngắt bớt hai xylanh bơm Khi xylanh bơm bị loại dẫn đến việc giảm lượng nhiên liệu bơm đến ống phân phối Việc ngắt bỏ thực cách giữ cho van hút trạng thái mở liên tục Khi van solenoid dùng để ngắt thành phần bơm kích hoạt, chốt gắn với phần ứng giữ van hút mở Kết nhiên liệu hút vào xylanh bơm bị nén nên bị đẩy trở lại mạch áp suất thấp Với xylanh bơm bị loại bỏ khơng cần cơng suất cao bơm cao áp khơng cung cấp nhiên liệu liên tục mà cung cấp gián đoạn Bơm cao áp phân phối lượng nhiên liệu tỉ lệ với tốc độ quay Và đó, hàm tốc độ động Trong suốt trình phun, tỷ số truyền tính cho Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ 201 Giáo trình Điện Động mặt lượng nhiên liệu mà cung cấp khơng q lớn, mặt khác, yêu cầu nhiên liệu đáp ứng suốt chế độ hoạt động Tùy theo tốc độ trục khuỷu mà tỉ số truyền hợp lý 1:2 1:3 b Van điều khiển áp suất (pressure control valve) Van bi Lõi Nam châm điện Lò xo Mạch điện Hình 8-9: Cấu tạo van điều áp Van điều khiển áp suất giữ cho nhiên liệu ống phân phối có áp suất thích hợp tùy theo tải động cơ, trì mức ♦ Nếu áp suất ống cao van điều khiển áp suất mở phần nhiên liệu trở bình chứa thơng qua đường ống dầu ♦ Nếu áp suất ống thấp van điều khiển áp suất đóng lại ngăn khu vực áp suất cao (high pressure stage) với khu vực áp suất thấp (low pressure stage) Van điều khiển áp suất gá lên bơm cao áp hay ống phân phối Để ngăn cách khu vực áp suất cao với khu vực áp suất thấp, lõi thép đẩy van bi vào vị trí đóng kín Có lực tác dụng lên lõi thép: lực đẩy xuống lò xo lực điện từ Nhằm bơi trơn giải nhiệt, lõi thép nhiên liệu bao quanh Van điều khiển áp suất điều khiển theo vòng: ♦ Vòng điều khiển đáp ứng chậm điện dùng để điều chỉnh áp suất trung bình ống Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ 202 Giáo trình Điện Động ♦ Vòng điều khiển đáp ứng nhanh dùng để bù cho dao động lớn áp suất Khi van điều khiển áp suất chưa cung cấp điện, áp suất cao ống hay đầu bơm cao áp đặt lên van điều khiển áp suất áp suất cao Khi chưa có lực điện từ, lực nhiên liệu áp suất cao tác dụng lên lò xo làm cho van mở trì độ mở tuỳ thuộc vào lượng nhiên liệu phân phối Lò xo thiết kế để chịu áp suất khoảng 100 bar Khi van điều khiển áp suất cấp điện: Nếu áp suất mạch áp suất cao tăng lên, lực điện từ tạo để cộng thêm vào lực lò xo Khi van đóng lại giữ trạng thái đóng lực áp suất dầu phía cân với lực lò xo lực điện từ phía lại Sau đó, van trạng thái mở trì áp suất khơng đổi Khi bơm thay đổi lượng nhiên liệu phân phối hay nhiên liệu bị mạch áp suất cao bù lại cách điều chỉnh van đến độ mở khác Lực điện từ tỷ lệ với dòng điện cung cấp trung bình điều chỉnh cách thay đổi độ rộng xung (pulse-width-modulation pulse) Tần số xung điện khoảng kHz đủ để ngăn chuyển động ý muốn lõi thép thay đổi áp suất ống c Ống trữ nhiên liệu áp suất cao (ống phân phối) Ngay kim phun lấy nhiên liệu từ ống phân phối để phun áp suất nhiên liệu ống phải không đổi Điều thực nhờ vào co giãn nhiên liệu Áp suất nhiên liệu đo cảm biến áp suất ống phân phối trì van điều khiển áp suất nhằm giới hạn áp suất tối đa 1500 bar Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (ống phân phối) hình dùng để chứa nhiên liệu có áp suất cao Đồng thời, dao động áp suất bơm cao áp tạo giảm chấn (damped) thể tích ống Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao dùng chung cho tất xylanh Do đó, tên “đường ống chung” (“common rail”) Ngay lượng nhiên liệu bị phun, ống trì áp suất thực tế bên không đổi Điều bảo đảm cho áp suất phun kim không đổi từ kim mở Ống trữ; Đường dầu vào từ bơm cao áp; Cảm biến áp suất ống trữ; Van giới hạn áp suất; Đường dầu về; Lỗ tuyết lưu; Khoa Công nghệ - Bộ môn Ơtơ Đường dầu đến kim 203 Giáo trình Điện Động Hình 8-10: Cấu tạo ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao Để thích hợp với điều kiện lắp đặt khác động cơ, ống phải thiết kế với nhiều kiểu để phù hợp với hạn chế dòng chảy dự phòng chỗ để gắn cảm biến, van điều khiển áp suất, van hạn chế áp suất Thể tích bên ống thường xuyên điền đầy nhiên liệu có áp suất Khả nén nhiên liệu áp suất cao tận dụng để tạo hiệu tích trữ Khi nhiên liệu rời khỏi ống để phun áp suất thực tế tích trữ nhiên liệu áp suất cao trì khơng đổi Sự thay đổi áp suất bơm cao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để bù vào phần nhiên liệu vừa phun d Kim phun (injectors) Thời điểm phun lượng nhiên liệu phun điều chỉnh cách cho dòng điện qua kim phun Các kim phun thay kim phun khí Tương tự kim phun khí động diesel phun nhiên liệu trực tiếp, kẹp thường sử dụng để lắp kim vào nắp máy Kim phun chia làm phần theo chức sau: ♦ Lỗ kim phun ♦ Hệ thống dẫn dầu phụ ♦ Van điện Theo hình 10, nhiên liệu từ đường dầu đến kim theo đường ống dẫn đến buồng điều khiển thông qua lỗnạp Buồng điều khiển nối với đường dầu thông qua lỗ xả mở van solenoid Khi lỗ đóng, áp lực dầu đặt lên piston cao áp lực dầu thân ty kim 11 Kết kim bị đẩy xuống làm kín lỗ phun với buồng đốt Khi van solenoid có dòng điện, lỗ xả mở Điều làm cho áp suất buồng điều khiển giảm xuống, kết áp lực tác dụng lên piston giảm theo Khi áp lực dầu piston giảm xuống thấp áp lực tác dụng lên ty kim, ty kim mở nhiên liệu phun vào buồng đốt qua lỗ phun Kiểu điều khiển ty kim gián tiếp dùng hệ thống khuyếch đại thuỷ lực lực cần thiết để mở kim thật nhanh khơng thể trực tiếp tạo nhờ van solenoid Thời điểm phun lượng nhiên liệu phun điều chỉnh thơng qua dòng qua kim phun Tương tự kim phun kiểu cũ động phun nhiên liệu trực tiếp, kẹp ưu tiên sử dụng để lắp kim vào nắp máy Kim phun chia làm phần theo chức sau: ♦ Lỗ kim phun ♦ Hệ thống trợ lực dầu (the hydraulic servo-system) ♦ Van điện Hoạt động kim phun chia làm giai đoạn động làm việc bơm cao áp tạo áp suất cao: ♦ Kim phun đóng (khi có áp lực dầu tác dụng) ♦ Kim phun mở (bắt đầu phun) Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ 204 Giáo trình Điện Động ♦ Kim phun mở hồn tồn ♦ Kim phun đóng (kết thúc phun) Các giai đoạn hoạt động kết phân phối lực tác dụng lên thành phần kim phun Khi động dừng lại khơng có áp suất ống phân phối, lò xo kim đóng kim phun ♦ Kim phun đóng (ở trạng thái nghỉ) ♦ Ở trạng thái nghỉ, van solenoid chưa cung cấp điện kim phun đóng Khi lỗ xả đóng, lò xo đẩy van bi đóng lại Áp suất cao ống tăng lên buồng điều khiển buồng thể tích ty kim có áp suất tương tự Áp suất ống đặt vào phần đỉnh piston, với lực lò xo ngược chiều với lực mở kim giữ ty kim vị trí đóng Kim phun mở (bắt đầu phun) Van solenoid cung cấp điện với dòng kích lớn để bảo đảm mở nhanh Lực tác dụng van solenoid lớn lực lò xo lỗ xả làm mở lỗ xả Gần tức thời, dòng điện cao giảm xuống thành dòng nhỏ đủ để tạo lực điện từ để giữ ty Điều thực nhờ khe hở mạch từ nhỏ Khi lỗ xả mở ra, nhiên liệu chảy vào buồng điều khiển van vào khoang bên từ trở bình chứa thơng qua đường dầu Lỗ xả làm cân áp suất nên áp suất buồng điều khiển van giảm xuống Điều dẫn đến áp suất buồng điều khiển van thấp áp suất buồng chứa ty kim (vẫn với áp suất ống) Áp suất giảm buồng điều khiển van làm giảm lực tác dụng lên piston điều khiển nên ty kim mở nhiên liệu bắt đầu phun Khoa Công nghệ - Bộ môn Ơtơ 205 Giáo trình Điện Động a Khi kim đóng b Khi kim mở Đường dầu Mạch điện Van điện Đường dầu vào (dầu có áp suất cao) từ ống trữ Van bi Van xả Ống cấp dầu Van điều khiển buồng Van điều khiển piston 10 Lỗ cấp dầu cho đầu kim 11 Đầu kim Hình 8-11: Cấu tạo kim phun Tốc độ mở ty kim định khác biệt tốc độ dòng chảy lỗ nạp lỗ xả Piston điều khiển tiến đến vị trí dừng phía nơi mà chịu tác dụng đệm dầu tạo dòng chảy nhiên liệu lỗ nạp lỗ xả Kim phun mở hoàn toàn, nhiên liệu phun vào buồng đốt áp suất gần với áp suất ống Lực phân phối kim tương tự với giai đoạn mở kim Kim phun đóng (kết thúc phun) Khi dòng qua van solenoid bị ngắt, lò xo đẩy van bi xuống van bi đóng lỗ xả lại Lỗ xả đóng làm cho áp suất buồng điều khiển van tăng lên thông qua lỗ nạp Áp suất tương đương với áp suất ống làm tăng lực tác dụng lên đỉnh piston điều khiển Lực với lực lò xo cao lực tác dụng buồng chứa ty kim đóng lại Tốc độ đóng ty kim phụ thuộc vào dòng chảy nhiên liệu qua lỗ nạp Đầu kim phun Ty kim mở van solenoid kích hoạt để nhiên liệu chảy qua Chúng phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy Lượng nhiên liệu dư cần để mở ty kim đưa trở lại bình chứa thơng qua đường ống dầu Nhiên liệu hồi từ van điều áp từ vùng áp suất thấp đựơc dẫn theo đường dầu với nhiên liệu dùng để bôi trơn cho bơm cao áp Thiết kế đầu phun định bởi: Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ 206 Giáo trình Điện Động ♦ Việc kiểm soát nhiên liệu phun (thời điểm lượng nhiên liệu phun theo góc độ trục cam) ♦ Việc điều khiển nhiên liệu (số lỗ tia, hình dạng nhiên liệu phun tán nhuyễn nhiên liệu, phân phối nhiên liệu buồng cháy, mức độ làm kín buồng cháy) Đầu phun loại P có đường kính mm dùng động phun nhiên liệu trực tiếp common rail Những đầu phun gồm loại: đầu phun lỗ tia hở đầu phun lỗ tia kín Lỗ tia phun định vị dựa vào hình nón phun Số lượng lỗ tia đường kính chúng dựa vào: ♦ Lượng nhiên liệu phun ♦ Hình dạng buồng cháy ♦ Sự xoáy lốc buồng cháy Đối với hai loại lỗ tia hở lỗ tia kín phần cạnh lỗ tia gia cơng phương pháp ăn mòn hydro nhằm mục đích ngăn ngừa mài mòn sớm cạnh lỗ tia gây phần tử mài mòn giảm sai lệch dung lượng phun Để làm giảm lượng hydrocacbon thải ra, thể tích nhiên liệu điền đầy đầu ty kim cần thiết phải giữ mức nhỏ Việc thực tốt với loại đầu phun lỗ tia kín Lỗ tia loại xếp quanh lỗ bao Trong trường hợp đỉnh đầu phun hình tròn, hay tuỳ thuộc vào thiết kế, lỗ tia khoan khí máy phóng điện (EDM - electrical-discharge machinin) Lỗ tia với đỉnh đầu phun hình nón ln khoan phương pháp EDM Đầu phun lỗ tia hở dùng với loại lỗ bao với kích thước khác lỗ bao hình trụ lỗ bao hình nón Đầu phun lỗ tia hở với lỗ bao hình trụ đầu tròn Với hình dạng lỗ bao bao gồm hình ống phần hình bán cầu cho phép dễ dàng thiết kế với điều kiện: ♦ số lượng lỗ ♦ chiều dài lỗ tia ♦ góc phun Đỉnh đầu phun hình bán cầu kết hợp với hình dạng lỗ bao giúp lỗ tia có chiều dài giống Đầu phun lỗ tia hở với lỗ bao hình trụ đỉnh đầu phun hình nón Loại dùng riêng biệt với lỗ tia có chiều dài 0.6 mm Đỉnh đầu phun có hình nón cho phép tăng độ dày thành đầu phun Kết tăng độ cứng đỉnh kim phun Khoa Công nghệ - Bộ mơn Ơtơ 207 Giáo trình Điện Động Đầu ghim áp suất Bề mặt chịu áp lục Đường dầu vào Mặt côn Tín dụng kim Đầu kim Thân kim Đế kim Buồng áp suất 10 Trục định hướng 11 Vành kim 12 Lỗ định vị 13 Dấu bề mặt 14 Bề mặt cơng tắc áp suất Hình 8-12: Cấu tạo đầu kim lỗ tia hở Đầu phun lỗ tia hở với lỗ bao hình nón đỉnh hình nón Trong loại này, có hình nón nên tích lỗ bao nhỏ đầu phun có lỗ bao hình trụ Loại trung gian đầu phun lỗ tia kín đầu phun lỗ tia hở có lỗ bao hình trụ Để có bề dày đồng đỉnh kim phải có hình nón phù hợp với hình dạng lỗ bao Đầu phun lỗ tia kín Để làm giảm thể tích có hại lỗ bao để làm giảm lượng HC thải ra, lỗ tia nằm phần với lỗ phun kín, bao quanh ty kim Điều có nghĩa khơng có kết nối trực tiếp lỗ bao buồng cháy Thể tích có hại nhỏ nhiều so với loại đầu phun lỗ tia hở So với đầu phun lỗ tia hở, loại có giới hạn tải trọng thấp nhiều sản xuất loại P với lỗ tia dài mm Để đạt độ cứng cao, đỉnh kim có hình nón Lỗ tia ln tạo phương pháp gia cơng máy phóng điện EDM e Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao Khoa Công nghệ - Bộ mơn Ơtơ 208 Giáo trình Điện Động Những đường ống nhiên liệu mang nhiên liệu áp suất cao Do đó, chúng phải thường xuyên chịu áp suất áp suất cực đại hệ thống suốt trình ngưng phun Vì vậy, chúng chế tạo từ thép ống Thơng thường, chúng có đường kính ngồi khoảng mm đường kính khoảng 2.4 mm Các đường ống nằm ống phân phối kim phun phải có chiều dài Sự khác biệt chiều dài ống phân phối kim phun bù cách uốn cong đường ống nối Tuy nhiên, đường ống nối nên giữ ngắn tốt f Cảm biến áp suất ống (rail-pressure sensor) Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức thời ống phân phối báo ECU với độ xác thích hợp tốc độ đủ nhanh Mạch điện Màng so Màng phần tử cảm biến Ống dẫn áp suất Ren lắp ghép Hình 8-13: Cảm biến áp suất ống phân phối Nhiên liệu chảy vào cảm biến áp suất ống thông qua đầu mở phần cuối bịt kín màng cảm biến Thành phần cảm biến thiết bị bán dẫn gắn màng cảm biến, dùng để chuyển áp suất thành tín hiệu điện Tín hiệu cảm biến tạo đưa vào mạch khuyếch đại tín hiệu đưa đến ECU Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc: ♦ Khi màng biến dạng lớp điện trở đặt màng thay đổi giá trị Sự biến dạng (khoảng 1mm 1500 bar) áp suất tăng lên hệ thống, thay đổi điện trở gây thay đổi điện mạch cầu điện trở ♦ Điện áp thay đổi khoảng 0-70mV (tùy thuộc áp suất tác động) khuyếch đại mạch khuyếch đại đến 0.5V-4.5 V Việc kiểm sốt cách xác áp suất ống điều bắt buộc để hệ thống hoạt động Đây nguyên nhân cảm biến áp suấ ống phải có sai số nhỏ q trình đo Trong dải hoạt động động cơ, độ xác đo đạt khoảng 2% Nếu cảm biến áp suất ống bị hư van điều khiển áp suất điều khiển theo giá trị định sẵn ECU g Van giới hạn áp suất (pressure limiter valve) Van giới hạn áp suất có chức van an tồn Trong trường hợp áp suất vượt q cao, van giới hạn áp suất hạn chế áp suất ống cách mở cửa thoát Van giới hạn áp suất cho phép áp suất tức thời tối đa ống khoảng 1500 bar Khoa Công nghệ - Bộ mơn Ơtơ 209 Giáo trình Điện Động Mạch cao áp Van Lỗ dầu Piston Lò xo Đế Thân van Đường dầu Hình 8-14: Van giới hạn áp suất Van giới hạn áp suất thiết bị khí bao gồm thành phần sau: ♦ Phần cổ có ren để lắp vào ống ♦ Một chỗ nối với đường dầu ♦ Một piston di chuyển ♦ Một lò xo Tại phần cuối chỗ nối với ống có buồng với đường dẫn dầu có phần hình mà piston xuống làm kín bên buồng Ở áp suất hoạt động bình thường (tối đa 1350 bar), lò xo đẩy piston xuống làm kín ống Khi áp suất hệ thống vượt mức, piston bị đẩy lên áp suất dầu ống thắng lực căng lò xo Nhiên liệu có áp suất cao thơng qua van vào đường dầu trở lại bình chứa Khi van mở, nhiên liệu rời khỏi ống vậy, áp suất ống giảm xuống h Van hạn chế dòng chảy (flow limiter) Nhiệm vụ hạn chế dòng chảy ngăn cho kim khơng phun liên tục ví dụ trường hợp kim khơng đóng lại Để thực điều này, lượng nhiên liệu rời khỏi ống vượt mức định sẵn van giới hạn dòng chảy đóng đường dầu nối với kim lại Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ 210 Giáo trình Điện Động Hình 8-15: Van hạn chế dòng chảy Mạch dầu đến ống Vòng đệm Piston Lò xo Thân Mạch dầu đến kim Mặt côn Van tiết lưu Van giới hạn dòng chảy bao gồm buồng kim loại với ren phía để bắt với ống (có áp suất cao) ren ngồi để bắt với đường dầu đến kim phun Van có đường dẫn dầu đầu để nối với ống với đường dầu đến kim Có piston bên van hạn chế dòng chảy đẩy lò xo theo hướng tích trữ nhiên liệu Piston làm kín với thành buồng van đường dầu theo chiều dọc thông qua lỗ dầu thân piston dẫn dầu từ phía bên phía bên ngồi piston Lỗ dầu theo chiều dọc có đường kính giảm dần phần cuối đóng vai trò van tiết lưu G/đ phun Rò rỉ G/đ nghỉ Góc quay trục khưỷu 16: Van Hình 8giới hạn dòng chảy chế độ hoạt động bình thường với lượng nhiên liệu rò rỉ nhỏ ♦ Ở chế độ hoạt động bình thường Ở trạng thái nghỉ, piston nằm vị trí gần chỗ nối với ống Khi nhiên liệu phun ra, áp suất phun giảm xuống phần cuối kim phun làm cho piston dịch chuyển theo hướng kim phun Van giới hạn dòng chảy bù lại lượng nhiên liệu bị kim phun lấy từ ống cách thay thể tích nhiên liệu lượng thể tích dịch chuyển piston khơng phải lỗ khoan ngang lượng nhiên liệu nhỏ Ở cuối Khoa Công nghệ - Bộ mơn Ơtơ 211 Giáo trình Điện Động trình phun, piston nhấc lên chút mà khơng đóng đường dầu hồn tồn Lò xo đẩy piston lên nằm trạng thái nghỉ nhiên liệu chảy qua lỗ khoan ngang Lò xo lỗ khoan ngang định kích thước cho với lượng nhiên liệu phun tối đa (cộng với lượng dự phòng an tồn) piston di chuyển trở trạng thái nghỉ lần phun kế ♦ Ở chế độ hoạt động bất thường với lượng nhiên liệu bị rò rỉ lớn Nhờ vào lượng nhiên liệu rời khỏi ống, piston van giới hạn dòng chảy bị đẩy khỏi vị trí trạng thái nghỉ làm kín đường dầu Piston giữ vị trí ngăn nhiên liệu đến kim phun ♦ Ở chế độ hoạt động bất thường với lượng nhiên liệu bị rò rỉ nhỏ ♦ Nhờ vào lượng nhiên liệu bị rò rỉ, piston van giới hạn dòng chảy khơng thể trở lại vị trí trạng thái nghỉ Sau số lần phun piston di chuyển tới vị trí làm kín ngõ dầu Piston giữ trạng thái động tắt đóng ngõ dầu vào kim phun Khoa Cơng nghệ - Bộ mơn Ơtơ 212 ... quy ước sơ đồ mạch điện Giáo trình Điện Động 1.7 Dây điện bối dây điện hệ thống điện tô 1.7.1 Ký hiệu màu ký hiệu số Khoa Công nghệ - Bộ mơn Ơtơ Giáo trình Điện Động Trong giáo trình giới thiệu... cách điện nhựa PVC So với dây điện dùng nhà, dây điện ô tô dẫn điện cách điện tốt (Rất tiếc nguồn cung cấp loại dây nên nước ta, thợ điện giáo viên dạy điện ô tô sử dụng dây điện nhà để đấu điện. .. thiết bị điện điện tử phải chịu nhiễu điện từ xuất phát từ hệ thống đánh lửa nguồn khác 1.3 Nguồn điện tô Nguồn điện ô tô nguồn điện chiều cung cấp accu động chưa làm việc máy phát điện động làm