Cấu tạo và nguyên điều khiển

* Cấu tạo

- Ắc quy.

- Cầu chì 15A, cầu chì 7.5A.

- ECU. - Cơng tắc.

- Rơle chính.

2.1.ECU và EDU động cơ.

Hình 4.3: ECU điều khiểnđộng cơ

ECU động cơ điều khiển hệ thống phun nhiên liệu và tồn bộ động cơ. ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến bao gồm: cảm biến bàn đạp ga, cảm biến tốc độ động cơ …để điều khiển hoạt động của động cơ. Sau đĩ, ECU sẽ tính tốn một lượng nhiên liệu phù hợp với điều kiện vận hành của động cơ, chuyển thơng tin này đến các cơ cấu chấp hành như các vịi phun và điều khiển

các cơ cấu chấp hành để động cơ luơn vận hành tốt nhất.

2.1.2.EDU (Electronic Driving Unit) hộp điều khiển kim phun.

Hình 4.4. Hộp điều khiển kim phun

EDU được lắp đặt giữa ECU và kim phun. EDU là thiết bị chuyển điện áp một chiều của ắc qui thành điện áp một chiều cao áp khoảng 150V (bộ chuyển đổi DC/DC) để giúp dẫn động các kim phun vì tín hiệu điện áp của ắc qui khơng đủđể vận hành kim phun.

Trong ECU cịn cĩ mạch điều khiển vịi phun. Mạch này nhận tín hiệu phun IJT #1 - #4 từ ECU và ngay sau đĩ mạch thực hiện nối mass cho các vịi phun theo tín hiệu phun nhận được. Mạch cịn tạo ra xung xác nhận vịi phun cĩ phun hay khơng báo về cho ECU dưới dạng tín hiệu IJF.

2.2.Nguyên lý điều khiển

- Khi cơng tắc máy ON cĩ dòng từ ắc quy đến chân IG-SW cung cấp cho ECU, ECU cung cấp dòng qua cuộn dây của rơ le, làm đĩng tiếp điểm trong rơ le. Lúc

này điện áp từ ắc quy được cung cấp cho ECU qua chân +B và +B1.

3. Kiểm tra và sửa chữa mạch nguồn ECU

3.1.Kiểm tra rơle chính : (Rơle chính dạng thường mở.)* Quy Trình Kiểm tra * Quy Trình Kiểm tra

Nội dung

cơng

việc Hình ảnh minh họa

Dụng cụ, thiết

bị Yêu cầu kỹ thuật

1

Tháo rơle

chính ra

khỏi xe.

Khơng làm gãy rài

của giắc 2 Đo điện trở cực 3 và cực 4 Đồng hồ VOM

Cực 3 và cực 4 phải là khơng thơng mạch

(R= ), đo điện trở cực 1 và cực 2 R= 60 ÷ 90 . 3 Cấp nguồn 12V vào cực 1 và cực 2 Đồng hồ VOM, dây

Cực 1 và cực 2, đo điện trở cực 3 và cực

4, R= 0.

3.2.KIỂM TRA ĐIỆN ÁP NGUỒN CUNG CẤP CHO ECU:

Hình 4.5. Kiểm tra nguồn

4. Bơm thấp áp

4.1.Nhiệm vụ

.- Nhiệm vụ của bơm thấp áp là cấp nhiên liệu với một áp suất xấp xỉ 3 bar cho bơm bánh răng mỗi khi động cơ bắt đầu khởi động. Điều này cho phép động cơ hoạt động ở mọi nhiệt độ của nhiên liệu.

4.2.Phân loại:

-Bơm con lăn - Bơm bánh răng:

+ Bánh răng ăn khớp ngồi ngồi + Bánh răng ăn khớp trong

4.3.Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm thấp áp

a) Bơm con lăn

Hình 4.5. Cấu tạo bơm con lăn.

Bơm con lăn được dẫn động bằng điện được gắn bên trong thùng nhiên liệu. Khi bật khố điện ECU sẽ điều khiển cho bơm hoạt động đẩy nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao hoạt động để xả e ban đầu trong hệ thống. Khi động

Roto bơm

Đường nhiên liệu tơi bơm bánh răng Đường nhiên

liệu vào bơm

Khoang nhiên

liệu thấp áp

Đĩa con lăn Con lăn

Đường nhiên liệu tơi bơm bánh răng Đường nhiên

cơ làm việc ECU sẽ điều khiển cho bơm áp thấp kiểu con lăn trong thùng nhiên liệu ngừng hoạt động. Nhiên liệu lúc này được bơm bánh răng hút trực tiếp từ thùng nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao hoạt động

b) Bơm bánhrăng.

Hình 4.6. Cấu tạo bơm bánh răng.

Đây là một loại bơm cơ khí được dẫn động trực tiếp từ trục cam hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bầu lọc nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao hoạt động với áp suất từ 2 – 7 bar.

- Ưu điểm của bơm bánh răng cơ khí.

+ Kém nhạy cảm với cặn bẩn.

+ Làm việc với độ tin cậy cao.

+ Tuổi thọ cao.

+ Làm việc khơng gây ra rung động.

+ Cơng suất của bơm 40 lít/giờ ở số vòng quay 300 vòng/phút hoặc 120 lít/giờ ở số vòng quay 2500 vòng/phút.

4.4.Kiểm tra và sửa chữa bơm thấp áp

a) Kiểm tra bơm điện.

- Chuẩn bị các dụng cụ sau.

+ Đồng hồ kiểm tra áp suất thấp.

+ Các đầu nối và các đường ống nối mền.

- Các bước thực hiện.

1. Tháo đường ống nhiên liệu từ bầu lọc và nối với đồng hồ đo áp suất thấp vào hệ thống của động cơ như hình vẽ.

Bánh răng chủ động

Thân bơm

Đường tới bơm cao áp. Đường nhiên

Hình 4.7. Sơ đồ kiểm tra bơm áp thấp kiểu con lăn.

2. Khởi động động động cơ và cho động cơ hoạt động ở chế độ khơng tải khoảng 5 giây, sau đĩ tắt động cơ.

3. Đọc áp suất nhiên liệu trên đồng hồ đo.

4. So sánh kết quả đọc được với bảng thơng số sau.

Bơm điện loại đẩy

Trường hợp Áp suất nhiên liệu (bar) Hiện tượng hư hỏng.

1 1,5 – 3 Hệ thống hoạt động bình thường

2 4 – 6 Lọc nhiên liệu hoặc đường dẫn nhiên liệu bị tắc

3 0 – 1,5 Bơm bị hỏng hoặc nhiên liệu bị

rò rỉ trên đường ống.

b) Kiểm tra bơm bánh răng.

- Chuẩn bị các dụng cụ sau.

+ Đồng hồ kiểm tra áp suất chân khơng. + Các đầu nối và các đường ống nối mền.

Hình 4.8. Sơ đồ kiểm tra bơm thấp áp kiểu bánh răng

Bảng thơng số so sánh của bơm bánh răng.

Bơm bánh răng loại hút

Trường hợp Áp suất nhiên liệu (cmHg) Hiện tượng hư hỏng.

1 8 – 19 Hệ thống hoạt động bình thường

2 20 – 60 Lọc nhiên liệu hoặc đường dẫn

nhiên liệu bị tắc

3 0 – 2 Bơm bị hỏng hoặc khơng khí lọt vào hệ thống.

5. Bơm cao áp

5.1.Cơng dung:

- Cung cấp nhiên liệu áp suất cao đến ống phân phối. Dẫn động bởi trục khuỷu.

5.2.Phân loại

Gồm cĩ 3 loại chính như sau: * Hãng Bosch:

- Thế hệ thứ nhất: Áp suất phun gần bằng 1350 Bar (CP1). - Thế hệ thứ hai: Áp suất phun gần bằng 1600 Bar (CP2).

- Thế hệ thứ ba: Áp suất phun gần bằng 2000 Bar (CP3).

* Denso:

- Thế hệ thứ nhất: Áp suất phun gần bằng 1450 Bar (ECD-U2P, HP2).

- Thế hệ thứ hai: Áp suất phun gần bằng 1800 Bar (HP3, HP4). * Delphi: Áp suất phun gần bằng 2000 Bar.

Bosch CP1 Bosch CP2 Bosch CP3

Denso HP2 Denso HP3 Denso HP4

Delphi

Hình 4.9. Các loại bơm

5.3.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bơm cao áp

Hình 4.10. Hình cắt của bơm cao áp loại 3 piston (Bosch CP3)

Hình 4.11. Cấu tạo bơm cao áp loại 3 piston (Bosch CP3)

5.3.2.Nguyên lý hoạt động bơm cao áp

(1) Van nạp (4) Vịng cam (5) Cam lệch tâm (2) Piston A (3) Piston B (6) Van cao áp

Piston A: Kết thúc nén Piston B: Kết thúc nạp Piston A: Bắtđầu nạp Piston B: Bắt đầu nén

Piston A: Bắtđầu nén Piston B: Bắt đầu nạp

Hình 4.12. Nguyên lý làm việc của bơm cao áp loại 2 piston

Nhiên liệu được lấy ra từ thùng chứa đến bơm cao áp bằng cách sử dụng

bơm tiếp vận (bơm truyền) nằm trong bơm cao áp hoặc ở thùng nhiên liệu.

Khi trục bơm quay, cam lệch tâm cũng quay theo làm cho vịng cam quay với một trục lệch. Khi vịng cam quay nĩ lần lượt đội piston đi lên trong khi đẩy

piston kia đi xuống.

Khi piston bơm khơng được cam đội, nĩ bị lị xo ép xuống, nhiên liệu

được hút vào trong bơm. Khi piston được cam đội đi lên, nĩ sẽ ép nhiên liệuđẩy đến ống phân phối. Khi động cơ quay, hai piston cung cấp áp suất cao

đến

đường ống phân phối. Khi ECU điều khiển van SCV dịng nhiên liệu vào trong buồng của hai piston nĩ sẽ điều khiển lượng và áp suất nhiên liệu cung cấpđến đuờng ống nhiên liệu.

Bơm cao áp được xem như là trái tim của hệ thống nhiên liệu Common Rail. Bộ ổn định áp suất ống nhiên liệu và cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là các bộ phận

trong tổ hợp thành bơm cao áp.  Bơm áp cao 3 piston

Hình 4.13. Nguyên lý hoạt động của bơm áp cao loại 3 piston hướng kính.

Nhiên liệu từ bơm thấp áp được chuyển tới van điều khiển nạp. ECU sẽ điều khiển van đĩng mở để cung cấp lượng nhiên liệu cho bơm áp cao làm việc. ECU nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu trên ống Rail để điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao. Khi áp suất nhiên liệu trên ống Rail cao ECU sẽ gửi tín hiệu cho van điều khiển nạp để đĩng bớt lại, khi áp suất nhiên liệu thấp ECU sẽ gửi tín hiệu đến van điều khiển nạp để mở rộng cửa nạp tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao. Quá trình hoạt động của bơm cứ

9 8 7 6 5 4 3 2 1

1. Đường dầu cao

áp.

2. Đường dầu hồi.

3. Bơm bánh răng. 4. Đường dầu cung cấp. 5. Van an tồn. 6. Van điện từ. 7. Cam lệch tâm. piston bơm. Van 1 chiều

diễn ra liên tục như vậy trong suốt quá trình hoạt động của động cơ. Với loại bơm 3 piston hướng kính này trong một vòng quay của trục cam dẫn động cả 3 piston đều hoạt động nhiên liệu cĩ áp suất cao được bơm tạo ra chuyển tới ống Rail của hệ thống. Loại bơm này cĩ thể tạo ra áp suất cực đại là 1350 bar.

6.Van điều khiển hút (SCV).

- Van SCV nằmở mặt sau của bơm cao áp.

- Điều khiển lưu lượng nhiên liệu vào bơm cao áp. - Van SCV được ECU điều khiểnđĩng mở liên tục. - Van SCV hoạt động với tần số khoảng 180Hz.

Hình 4.14: Van SCV

Cĩ nhiều cách gọi van điều khiển hút tùy thuộc vào từng hãng: - Denso : SCV ( Suction control vale ).

- Bosch : PCV ( Pressure control vale ). - Delphi : IMV ( Inlet Metering Vale )

Nhiên liệu được bơm tiếp vận hút từ thùng chứa sẽ đi qua SCV và van một chiều (van nạp), nhiên liệu được nén bởi piston bơm và được bơm qua van cao áp rồi đến ống phân phối. SCV hoạt động dưới sự điều khiển theo chu kỳ xung của ECU. Bằng cách thay đổi tỷ lệ ON/OFF của xung sẽ làm cho lượng dầu nạp vào khoang bơm áp cao thay đổi, từ đĩ dẫn tới thay đổi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối.

Thời gian van SCV mở dài Thời gian van SCV mở ngắn

Hình 4.15. Hoạt động của van SCV

6.1.Hoạt động hút và bơm (van SCV mở ít)

Nếu dịng đến SCV trong một thời gian ngắn. Cường độ trung bình của dịng

điện chạy đến cuộn dây giảm, lực lị xo sẽ hút van kim vào, SCV mở hẹp đi. Do đĩ lượng nhiên liệu hút giảm.

6.2.Hoạt động hút và bơm (Van SCV mở nhiều)

Nếu dịng đến SCV trong một thời gian dài. Vì cường độ trung bình của dịng

điện chạyđến cuộn dây tăng, van kim sẽ mở ra ngồi, SCV mở rộng hơn. Do đĩ

lượng nhiên liệu hút tăng.

Piston sẽ tạo ra chân khơng về phía cửa hút cho đến khi các bọt khí biến mất

Hình 4.16. Sơđồđiều khiển áp suất nhiên liệu

Áp suất nhiên liệu sau khi đi ra khỏi bơm cao áp tỉ lệ thuận với lượng nhiên liệu được đi vào trong bơm. Khi nhiên liệu được nạp vào bơm cao áp nhiều thì áp suất nhiên liệu do bơm cao áp tạo ra sẽ cao và ngược lại.

Lượng nhiên liệu được nạp vào trong bơm cao áp phụ thuộc vào thời gian mở của van SCV, mà thời gian mở của van phụ thuộc vào độ dài tín hiệu ON từ

ECU gởi đến. Khi tín hiệu ON từ ECU gởi đến được giữ trong thời gian lâu thì van sẽ mở lâu và nhiên liệu sẽ được nạp nhiều vào trong bơm và ngược lại.

8.Ống phân phối (ống Rail).

Cụm chi tiết và chức năng của các cụm chi tiết:

Cụm chi tiết Chức năng

Ống phân phối Chứa nhiên liệu được nén từ bơm cao áp và

đưa đến các vịi phun của xy lanh.

Bộ hạn chế áp suất Mở một van để xả áp suất nếu áp suất

trong ống cao bất thường.

Cảm biến áp suất nhiên liệu Kiểm tra áp suất nhiên liệu trong ống. Van xả áp suất Điều khiển áp suất nhiên liệu trong ống.

Áp suất cao trong ống phân phối được tạo ra bởi bơm cao áp. Ống phân phối chứa nhiên liệu áp suất cao (tối đa 200 MPa) do bơm cấp đến đồng thời sự

dao động của áp suất do bơm cao áp tạo ra do giảm chấn bởi thể tích của ống.

Ống phân phối này dùng chung cho tất cả các xy lanh do đĩ tên nĩ là “ đường

ống chung” cịn gọi là common rail.

Ngay cả khi một lượng nhiên liệu bị mất đi khi phun, ống vẫn duy trì áp suất thực tế bên trong vẫn khơng đổi. Điều này đảm bảo áp suất phun của kim phun khơng đổi ngay từ khi kim mở.Để thích hợp với các điều kiện lắp đặt khác nhau trên động cơ, ống phải được thiết kế với nhiều kiểu để phù hợp với bộ hạn

chế dịng chảy và dự phịng chỗ để gắn cảm biến, van điều khiển áp suất, van hạn chế áp suất.

Thể tích bên trong ống thường xuyên đượcđiềnđầy bằng nhiên liệu cĩ áp suất cao. Khả năng nén của nhiên liệu dưới áp suất cao được tận dụng để tạo

hiệu quả tích trữ. Khi nhiên liệu rời khỏi ống để phun ra thì áp suất thực tế trong bộ tích trữ nhiên liệu áp suất cao vẫn được duy trì khơng đổi. Sự thay đổi áp suất là do bơm cao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để bù vào lượng nhiên liệu vừa phun.

Ngay cả khi kim phun lấy nhiên liệu từ ống phân phối để phun thì áp suất nhiên liệu trong ống vẫn khơng đổi. Điều này thực hiện được nhờ vào áp suất nhiên liệu được đo bởi cảm biến áp suất trên ống phân phối và được duy trì bởi van điều khiển áp suất SCV nhằm giới hạn áp suất trong ống tối đa là 200 MPa.

Hình 4.17. Cấu tạo van giới hạn áp suất.

Bộ giới hạn áp suất được lắp ở một đầu của ống phân phối cĩ tác dụng tự động xả nhiên liệu cĩ áp suất cao về thùng chứa khi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối tăng cao vượt giới hạn cho phép. Van giới hạn áp suất đĩng khi áp suất giảm xuống khoảng 50MPa. Mở hồn tồn khi áp suất trong đường ống

khoảng 200MPa. Nhiên liệu cĩ áp suất cao được thốt ra thơng qua van và đi vào đường hồi dầu về trở lại bình chứa. Khi van mở nhiên liệu sẽ rời khỏi ống, áp suất trong ống giảm xuống.

Hình 4.18. Đặc tính của van giới hạn áp suất.

Nhờ vậy áp suất nhiên liệu trong ống phân phối được giới hạn ở một mức

ổn định, tránh được sự hỏng hĩc của một số bộ phận do áp suất nhiên liệu quá cao gây ra.

Một đầu của van kim chịu tác dụng của nhiên liệu cĩ áp suất cao, đầu cịn lại

Hình 4.19 Mơ tảhoạt động của van giới hạn áp suất

Bình thường khi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối ở mức cho phép thì áp lực nhiên liệu tác dụng vào một đầu của van kim khơng đủ lực để thắng lực đẩy của lị xo, van bị lị xo ép sang trái đĩng đường thơng giữa ống phân phối chứa nhiên liệu cĩ áp suất cao vớiđai ốc xả nhiên liệu về thùng chứa.

Khi nhiên liệu trong ống phân phối tăng cao vượt quá giới hạn áp suất cho phép thì áp lực của nhiên liệu cĩ áp suất cao tác dụng lên van thắng được lực