Phân tích hệ thống nhiên liệu common rail của động cơ Duratorq 2.4l

MỤC LỤC

CONO

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l

Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích môi chất trong buồng cháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trong buồng cháy. Trên thực tế thường không nhỏ hơn 10[MN/m2] áp suất phun nhiên liệu lớn nhất thường không vượt quá 40÷50 [MN/m2], vì lớn hơn nữa sẽ gây ra những khó khăn không cần thiết về mặt công nghệ chế tạo, ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của bơm cao áp và vòi phun, mặc dầu về mặt chất lượng phun có được cải thiện chút ít.

Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

Áp suất phun nhiên liệu nhỏ nhất cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều của nhiên liệu, nó phụ thuộc vào cấu tạo vòi phun và cường độ vận động xoáy lốc của môi chất trong buồng cháy khi phun nhiên liệu. Ở đây, bơm cao áp tiếp tục đưa nhiên liệu lên vòi phun, với áp suất cao để phun vào buồng cháy hỗn hợp với không khí từ bên ngoài qua bình lọc, ống nạp, tạo thành hoà khí và tự cháy, do không khí nén có nhiệt độ cao.

Cấu tạo của bơm cao áp

    Trên bơm còn có bơm chuyển nhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một áp suất ổn định, quả văng 10 thông qua quan hệ tay đòn, quả văng tác động vào bạc xả 1 qua đó làm thay đổi thời điểm mở lỗ xả và thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ. Rồi nhiên liệu được chuyển tới bơm cao áp, thông qua đường nhiên liệu B nhiên liệu được chuyển tới ống phân phối nhiên liệu 2, từ ống phân phối 2, nhiên liệu được phân phối tới các vòi phun 3 thông qua các ống cao áp C và phun vào xilanh động cơ hỗn hợp với không khí nén, tạo thành hoà khí hay hỗn hợp và tự cháy và sinh công.

    Hình 2-2 Bơm cao áp thẳng hàng.
    Hình 2-2 Bơm cao áp thẳng hàng.

    Bơm piston

    Van nạp mở ra nhiên liệu được đưa đến buồng chứa của bơm piston tại đây nhiên liệu được nén dưới áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, nhiên liệu thoát ra ngoài đến ống phân phối. Đó là nguyên lý làm việc chung của bơm cao áp, sau đây ta nguyên cứu vào cấu tạo, nguyên lý làm việc của các chi tiết chính trong bơm cao áp gồm : Bơm piston, van điều chỉnh áp suất.

    Van điều chỉnh áp suất

    Ở hai đầu ống phân phối nhiên liệu có lắp một cảm biến áp suất nhiên liệu 5 (FRP), và một van an toàn 1, Cảm biến áp suất nhiên liệu đo áp suất trong ống và được duy trì bởi van lưu lượng nhằm duy trì áp suất khoảng 2000 bar. Khi áp suất làm việc của hệ thống cao quá 2000 bar, thì cảm biến 5 sẽ chuyển thông tin tới bộ điều khiển PCM, điều khiển mở van an toàn 1 ra và nhiên liệu được hồi về thùng, mục đích của van an toàn nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống, ngăn ngừa sự hư hỏng xảy ra do áp suất nhiên liệu gây nên.

    Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP)

    Ở áp suất hoạt động bình thường (tối đa 2000 bar), lò xo đẩy piston xuống làm kín ống, khi áp suất hệ thống vượt quá mức, piston bị đẩy lên trên do áp suất dẩu trong ống thắng lực căng lò xo. - Chức năng: Cảm biến nhiệt độ không khí nạp dùng nhận biết nhiệt độ không khí nạp và kết hợp với cảm biến áp suất, để xác định lượng không khí nạp đi vào động cơ rồi thông báo cho bộ xử lý PCM.

    Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT)

    Do điện trở trong PCM và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ khí nạp được mắc nói tiếp nên điện áp của tín hiệu THA thay đổi khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi. Do điện trở R trong PCM và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ nước làm mát được nối tiếp nên điện áp của tín hiệu ECT thay đổi khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi.

    Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP)

    Khi răng chuyển động ra xa từ trường thay đổi theo xu hướng ngược lại và tạo ra dạng xung âm cho đến khi khoảng hở giữa các răng thẳng hàng với đầu cảm biến lúc này điện áp không được sinh ra, không có sự thay đổi từ trường. Tại vị trí đối diện, khe hở nhỏ, nên từ trường mạnh, tức là có nhiều đường sức từ cắt, trong cuộn dây sẽ xuất hiện một dòng điện xoay chiều, đường sức qua nó càng nhiều, thì dòng điện phát sinh càng lớn.

    Hình 2-21 Kết cấu cảm biến vị trí trục khuỷu
    Hình 2-21 Kết cấu cảm biến vị trí trục khuỷu

    Cảm biến vị trí trục cam (CMP)

    Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, và nó được PCM đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mà PCM nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc động cơ. Tín hiệu G này chuyển đi như một thông tin góc chuẩn của trục khuỷu đến PCM động cơ, kết hợp với tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu để xác định thời điểm cuối kỳ nén của mỗi xylanh và phát hiện góc quay trục khuỷu.

    Cảm biến áp suất nhiên liệu

    Cũng tương tự như nguyên tắc điều khiển lượng phun, bộ xử lý điều khiển góc phun sớm trên cơ sở tín hiệu thu được từ cảm biến đo số vòng quay động cơ và các cảm biến xác định trạng thái động cơ như cảm biến xác định nhiệt độ nước làm mát, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến áp suất khí nạp. Với hai thông số này, bộ xử lý đối chiếu vào bảng góc phun sớm cơ sở để lấy ra giá trị góc phun sớm, sau đó bộ xử lý căn cứ vào giá trị thu được từ các cảm biến khác nhau như: cảm biến nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp để hiệu chỉnh và có giá trị góc phun sớm thích hợp.

    Tính toán và kiểm nghiệm HTNL động cơ Duratorq 2.4l

    Bộ điều khiển PCM > cổng giao tiếp (gateway) > bộ GEM có thể tự động bật đèn báo hay có chuông báo nguy nếu phát hiện mã hư hỏng trong hệ thống, như báo lỗi động cơ (MIL), cảnh báo động cơ,. Trong một số hệ thống của động cơ có khả năng tự kiểm tra, bộ điều khiển GEM được lập trình theo kiểu Modul Trung Tâm, phương pháp lập trình Modul Trung Tâm dựa trên cơ sở: tất cả dữ liệu của các bộ điều khiển đều được nạp vào bộ điều khiển GEM.

    ĐỒ THỊ BRICK

      Từ các điểm chia trên đồ thị Brich, dóng các đường thẳng song song với trục OP và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nén, giản nở hoặc thải, Qua các giao điểm này ta vẽ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ tọa độ Pkt-α, Từ các điểm chia trên tọa độ Oα, ta kẻ các đường thẳng đứng song song. Mục đích của việc xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu là dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu, Sau khi xác định được các giá trị này ta có thể tính được giá trị trung bình của lực tác dụng lên chốt khuỷu và đồng thời xác định được những vị trí chịu lực lớn nhất cũng như những chổ chịu lực nhỏ nhất, Từ đó dựa vào đồ thị này ta xác định khu vực chịu lực nhỏ nhất để xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục. - Các bước trên được tiến hành trên tờ giấy bóng, sau đó đem tờ giấy bóng đặt lên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu sao cho tâm của đầu to thanh truyền trùng với tâm O của chốt khuỷu và trục OZ trùng với đường tâm của thanh truyền, Khi đó trên tờ giấy bóng hiện lên các điểm theo các số của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, Chẳng hạn đầu tiên điểm 0o đang nằm trên đường tâm thẳng đứng của vòng tròn chốt khuỷu, để xác định điểm tiếp theo ta xoay tờ giấy bóng theo ngược chiều kim đồng hồ sao cho các tia 10o, 20o,,,,lần lượt trùng với trục OZ và mỗi lần xoay ta lại đánh dấu các điểm hiện lên trên tờ giấy bóng , sau đó tiến hành nối các điểm đã chấm theo đúng thứ tự ta được đường cong biểu diễn vectơ phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.

      Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, lấy tâm O, vẽ vòng tròn bất kỳ sau đó chia vòng tròn đó làm n phần bằng nhau (thường chia 24 phần) với điểm 0 tại giao điểm của vòng tròn và trục Z (chiều dương), ghi các điểm theo thứ tự ngược chiều kim đồng hồ, Từ các điểm chia này ta kẻ các tia qua tâm O và kéo dài các tia này sẽ cắt đường cong của đồ thị phụ tải tại các giao điểm.

      Hình 3-2 Đồ thị Brick
      Hình 3-2 Đồ thị Brick