hệ thống nhiên liệu toyota1KZ TE hc

HE THONG NL TOYOTA 1KZ TE hc

HEÄ THOÁNG NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ TOYOTA 1KZ - TE Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE MUÏC LUÏC: CHƯƠNG I:Giới thiệu hệ thống EDC 3 I. Khái quát về hệ thống EDC 10 II. Phân loại hệ thống 11 CHƯƠNG II: Giới thiệu hệ thống cung cấp nhiên liệu 1KZ-TE .32 I. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bơm VE -EDC .32 II. Các tính hiệu cảm biến đầu vào 42 III. Hộp điều khiển ECU .48 IV. Các hệ thống khác được trang bị trên xe 53 CHƯƠNG III: Kiểm tra và chẩn đoán hư hỏng 63 I. Kiểm tra các chi tiết của hệ thống .63 II. Kiểm tra các dấu cân bơm và cân bơm 76 III. Chẩn đoán hư hỏng của hệ thống .78 CHƯƠNG IV: Kết luận và kiến nghị .85 2 Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG EDC I. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG EDC Trong các hệ thống nhiên liệu trước đây như : PF, PE, VE, để điều khiển lưu lượng và thời điểm phun thì thường sử dụng các bộ phận cơ khí. Chính vì vậy mà độ chính xác đạt được không cao dẫn đến động cơ tiêu tốn nhiều nhiên liệu, gây ô nhiễm môi trường. Để khắc phục được khuyết điểm trên thì hệ thống cung cấp nhiên liệu EDC ra đời. Hệ thống EDC được viết tắt từ Electronic diesel control: hệ thống điều khiển động cơ diesel bằng điện tử, nó có ưu điểm là nhận biết chính xác tình trạng hoạt động của động cơ thông qua tín hiệu từ các cảm biến và công tắc. Từ đó ECU xác đònh và đưa ra thời điểm và lưu lượng phun chính xác phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ. Với những ưu điểm đó, ngày nay động cơ Diesel có hệ thống nhiên liệu được điều khiển bằng điện tử được sử dụng rộng rãi. Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống Hệ thống này gồm 3 bộ phận chính : các cảm biến và công tắc, bộ điều khiển trung tâm ECU, cơ cấu chấp hành. Mỗi bộ phận có chức năng riêng. 1. Các cảm biến và công tắc: nhận biết tính trạng hoạt động của động cơ, tốc độ động cơ, vò trí của piston, nhiệt độ động cơ, áp xuất khí nạp, tín hiệu bật A/C,vò trí tay số…sau đó gửi về bộ xử lý trung tâm ECU thông qua tín hiệu điện áp. 3 Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE Một số cảm biến chính: − Cảm biến tốc độ động cơ (NE) xác đònh tốc độ của động cơ. − Cảm biến vò trí trục khuỷu (TDC) xác đònh kỳ của piston. − Cảm biến vò trí bàn đạp ga (VPA) xác đònh độ mở của bướm ga. − Cảm biến nhiệt độ làm mát (THW) xác đònh nhiệt độ của động cơ. − Cảm biến nhiệt độ khí nạp (THA) xác đònh nhiệt độ khí nạp. − Cảm biến chân không (PIM) xác đònh áp suất khí nạp.  Nhờ hai cảm biến nhiệt độ khí nạp và chân không sẽ tính được khối lượng không khí nạp. − Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF). 2. Bộ điều khiển trung tâm ECU: ECU là một bộ mạch tích hợp, giống như chiếc máy tính nhỏ đóng vai trò làm bộ não điều khiển hoạt động của động cơ. Bộ nhớ bên trong ROM của ECU đã được nạp sẵn chương trình điều khiển, chương trình này đã được tính toán đảm bảo tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ. Khi ECU nhận được các tín hiệu từ các cảm biến gửi về ECU sẽ tính toán xử lý rồi gửi tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành. Ngoài chức năng điều khiển ECU còn có khả năng phát hiện và báo lỗi của hệ thống cho người sử dụng biết nhờ các mạch tự chẩn đoán. 3. Cơ cấu chấp hành: nhận tín hiệu điều khiển từ ECU thông qua tín hiệu điện áp, đóng mở các van điều khiển để đảm bảo cho động cơ hoạt động ổn đònh, phù hợp với từng chế độ. Các cơ cấu chấp hành chính: − Van điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu phun SPV. − Van điều khiển thời điểm phun TDC. − Cơ cấu điều khiển bướm ga. − Van điều khiển luân hồi khí thải. II. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG Ngày nay trên các xe thường sử dụng các hệ thống được điều khiển bằng EDC như sau: − Hệ thống UI − Hệ thống UP − Hệ thống PLD − Hệ thống PE-EDC − Hệ thống VE-EDC − Hệ thống COMMON-RAIL, đây được xem là hệ thống cung cấp nhiên liệu tối ưu nhất hiện nay của động cơ diesel. 4 Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE 1. Hệ thống UI a). Sơ dồ hệ thống UI Hình 1-2: Sơ đồ hệ thống UI 1-Thùng nhiên liệu, 2-Bộ phận làm mát nhiên liệu, 3- Bơm tiếp vận, 4- UI, 5-Van giảm áp, 6- Các cảm biến, 7- ECU Các cảm biến xác đònh điều kiện làm việc của động cơ rồi gởi các thông số về cho ECU bằng tín hiệu điện áp. ECU dựa trên các thông số đó tính toán và quyết đònh về thời điểm và lưu lượng phun, sao cho gần với điều kiện hoạt động tối ưu nhất. Kim liên hợp UI được lắp trực tiếp trên nắp quy lát của động cơ. Trong hệ thống UI, phần bơm tạo cao áp và kim phun được thiết kế trong một khối giống như kim bơm liên hợp GM. Bơm UI được dẫn động bằng trục cam của động cơ thông qua một cái cần đẩy. b). Nguyên lý làm việc Hình 1-3: Cấu tạo của UI 5 1-xy lanh bơm, 2-Buồng cao áp, 3-Piston bơm, 4-Con đội, 5-Lò xo xon đội, 6-Thân bơm, 7-Đóa cảm ứng, 8-Lò xo hòan vò của van điện từ, 9-Van điện từ 10-Lò xo phan kim, 11-Đót kim, 12-Van kim, 13-Cổng nạp 5 2 4 1 6 3 7 8 13 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE Quá trình làm việc của hệ thống được diễn ra trong 3 thời kỳ. Hình 1-4: Kỳ nạp của hệ thống UI Kỳ nạp: Ở thời kỳ này, van điện từ ở vò trí mở, đường nối giữa buồng áp suất cao và buồng áp suất thấp thông với nhau do không có dòng điện kích thích từ ECU gửi đến. Piston bơm đi lên hút nhiên liệu vào đầy xi lanh bơm. Hình 1-5: Kỳ phun của hệ thống UI 6 b.1) Kỳ nạp b.2) Kỳ phun Van điện từ đóng Van điện từ mở Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE Kỳ phun: Khi cam đội, piston bơm sẽ bò ép xuống nhờ cò mổ và con lăn (của con đội). Van điện từ được kích bởi ECU làm tấm cảm ứng hút (kéo) vào bệ van đóng đường dầu giữa buồng áp suất cao với buồng áp suất thấp. Nhiên liệu trong buồng cao áp được nén lại. Khi áp suất dầu trong kim tăng lên vào khoảng 300 bar, van kim được nhấc lên nhờ áp lực dầu và nhiên liệu được phun vào trong buồng đốt, trong suốt quá trình phun thực tế áp suất nhiên liệu được tăng lên khoảng 1800 bar. Hình 1-6: Kỳ dứt phun của hệ thống UI Kỳ dứt phun: Khi ECU ngắt dòng điều khiển van điện từ, lò xo hoàn vò sẽ đẩy van điện từ, nhấc lên trở lại vò trí mở đường dầu, điều này làm cho áp suất trong buồng cao áp đến kim phun giảm xuống, van kim sẽ đóng lại và chấm dứt quá trình phun. Sự chuyển động đi lên kế tiếp của piston bơm làm cho nhiên liệu được nạp vào xi lanh và quá trình được bắt đầu lặp lại như trên. 7 Van điện từ mở b.3) Kỳ dứt phun Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE 2. Hệ thống UP a). Sơ đồ hệ thống Hình 1-7: Sơ đồ hệ thống UP 1-Kim phun, 2-Bơm UP, 3-Ống cao áp Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu UP về cơ bản giống như UI, nó chỉ khác về cách bố trí và dẫn động bơm. Đối với UP, kim phun được thiết kế tắt rời khỏi bơm cao áp, bơm cao áp này được gắn trực tiếp vào thân động cơ và được dẫn động bằng trục cam của động cơ. Nhiên liệu có áp suất cao được đưa đến kim phun thông qua các đường ống cao áp b). Nguyên lý hoạt động Hình 1-8: Sơ đồ chi tiết của bơm UP 1-Lò xo con đội, 2- Con lăn, 3- Con đội, 4- Pít-tông bơm, 5- Buồng cao áp của bơm, 6-Đường nối cao áp, 7- Nam châm điện, 8- Cổng nạp, 9- Van điện từ, 10- Lò xo van điện từ, 11- Đóa cảm ứng 8 1 3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE Quá trình làm việc cũng giống như UI chia làm 3 kỳ. b.1) Kỳ nạp Hình 1-9: Kỳ nạp của hệ thống UP Kỳ nạp: van điện từ ở vò trí mở đường dầu giữa buồng áp suất cao và buồng áp suất thấp, do không có dòng điện kích thích từ ECU gửi đến. Piston bơm đi xuống hút nhiên liệu vào đầy buồng cao áp của bơm. b.2) Kỳ phun Hình 1-10: Kỳ phun của hệ thống UP Kỳ phun: Khi vấu cam tác động thì piston bơm bò đẩy lên nhờ con đội lúc này áp suất nhiên liệu trong kim chưa tăng lên, khi ECU kích thích nam châm điện, quá trình phun thực tế được bắt đầu bằng việc đóng kín lỗ thông của van điện từ. Đóa cảm ứng kéo van điện từ về phía bên phải, đóng đường thông giữa buồng áp suất thấp và áp suất cao. Nhiên liệu trong buồng áp suất cao bò nén. Áp suất gia tăng trong các đường ống cao áp 9 Van điện từ mở Van điện từ đóng Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE và trong kim phun. Khi áp suất xấp xỉ 300 bar thì van kim bò nhấc lên bởi áp lực của nhiên liệu và nhiên liệu được phun trực tiếp vào trong buồng đốt. Trong suốt quá trình phun thực sự áp suất nhiên liệu gia tăng đến khoảng 1800 bar. b.3) Kỳ dứt phun Hình 1-11: Kỳ dứt phun của hệ thống UP Kỳ dứt phun: Khi ECU ngắt dòng điều khiển đến nam châm điện, lò xo van điện từ đẩy van điện từ về phía bên trái làm cho buồng áp suất cao và áp suất thấp thông nhau, điều này làm áp suất trong kim giảm đột ngột. Van kim đóng lại và kết thúc quá trình phun. Piston bơm đi xuống hút nhiên liệu vào trong bơm và một quá trình mới bắt đầu. 10 Van điện từ mở . HE THOÁNG NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ TOYOTA 1KZ - TE Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE MUÏC LUÏC: CHƯƠNG I:Giới. được cung cấp nhiên liệu tùy theo dữ liệu được tính toán. 11 8 7 6 5 4 3 2 1 Hệ thống nhiên liệu động cơ Toyota diesel 1KZ-TE b.) Nguyên lý làm việc: