2.3 .Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền piston
3. Khảo sât hệthống nhiín liệu của độngcơ Cummins N14-330E
3.2. Đặc điểm kết cấu, nguyín lý lăm việc hệthống điều khiển điện tử vă một số
3.2.2. Đặc điểm kết cấu vă nguyín lý lăm việc của câc cảm biến chính trong
G H 1 2 25 24 13 27 26 21 1 2 M L J K 04 15 06 1405 B A 21 05 29 23 14 22 13 12 02 04 12 A B C B 06 26 1203 02 11 1001 24 20 22 27 21 09 25 23 07 C 03 22 04 23 05 08 19 16 09 18 07 B 18 11 19 09 19 18 17 16 15 14 13 1708 11 9 8 10 B A 7 6 5 4 3 C A C B A C B 1 2 AB A B C 06 C 10 20 27 22 03 12 21 02 11 A 19 28 09 271808 17 26 07 16 25 06 15 05 24 19 091828 081727 071626 25 0615 24 0514 041323 031222 21 0211 20 10 01 C A B C A A B B A B A B A C B A D A 1326 02 06 25 24 17 12 01 15 11 14 14 20 01 10 23 04 13 22 03 12 21 02 11 20 01 10 B 09 19 28 18 27 08 17 26 07 16 25 06 15 24 05 14 23 04 13 A B C 23 22 B A C D E F 1 1 2 2 1 2
Hình 3-20Sơ đồ hệ thống điện vă cảm biến trong động cơ Cummins
1:cảm biến tôc độ xe,2:cảm biến băn đạp ga,3,4:công tắc ga tự động,5,6:phanh động cơ ,7:công tắc ga chạy cầm chừng, 8:công tắc chẩn đoân,9:công tắc quạt lăm mât ,10:chìa khoâ điện ,11:rơle mở hơi,12:cảm biến mức nước ,13:cảm biến trục khuỷu ,14:cảm biến nhiệt độ nước,15:cảm biến nhiệt độ khí trời,16:cảm biến nhiệt độ khí nạp,17: cảm biến nhiệt độ dầu bôi trơn ,18:cảm biến âp suất khí nạp , 19:cảm biến âp suất khí trời,20:cảm biến âp suất dầu bôi trơn ,21:van điện từ tắt dầu nhiín liệu ,22:cụm vòi phun mây số 1, 23:cụm vòi phun mây số 2, 24: cụm vòi phun mây số 3, 25: cụm vòi phun mây số 4, 26: cụm vòi phun mây số 5,27: cụm vòi phun mây số 6
Trongđộng cơ Cummins hệ thống phun nhiín liệu được điều khiển bằng ECM điều khiển giâm sât quâ trình phun bằng những giâ trị cần thiết được mặc định sẵn cho quâ trình phun nhiín liệu. ECM hoạt động giống như hệ thống phun điều khiển EDC khâc. Ở trín ta đê trình băy tổng quât nguyín lý thu thập vă xử lý tín hiệu của bộ điều khiển điện tử nói chung. Trong phần năy ta sẽ tìm hiểu cụ thể câc loại cảm biến vă bộ phận thừa hănh sử dụng trong hệ thống nhiín liệu điều khiển điện tử trín động cơ Cummins.
Cảm biến nhiệt điện trở để đo nhiệt độ nước lăm mât, nhiệt độ nhiín liệu vă nhiệt độ khí nạp.
Cảm biến kiểu biến dung để đo âp suất tuyệt đối khí nạp. Cảm biến kiểu biến trở để xâc định vị trí băn đạp ga.
Cảm biến cảm ứng điện từ để xâc định vị trí, tốc độ quay, số vòng quay trục khuỷu.
Cảm biến âp suất dầu bôi trơn.
Cảm biến nhiệt điện trở
Cảm biến nhiệt điện trở lă một trong câc loại thiết bị đo nhiệt độ được sử dụng nhiều nhất trín ô tô. Cảm biến nhiệt điện trở được sử dụng trong hệ thống điện tử để theo dõi nhiệt độ của câc tổng hănh, chất lỏng vă cả chất khí. Hệ thống điều khiển động cơ, hộp số bằng điện tử vă câc thiết bị chỉ bâo điện tử lă những hệ thống có sử dụng mạch cảm biến nhiệt độ.Hoạt động của mạch cảm biến nhiệt độ trong hệ thống trín về cơ bản lă giống nhau.
1 2 3 4
Hình 3-21Cảm biến nhiệt điện trở
1: điện trở, 2: thđn cảm biến, 3: lớp câch điện, 4: giắc cắm
Cảm biến kiểu biến dung
Hệ thống điều khiển hoạt động động cơ bằng điện tử dùng một loại cảm biến đặc biệt để đo âp suất tuyệt đối không khí trín đường ống nạp.Thiết bị năy được gọi lă cảm biến âp suất tuyệt đối đường ống nạp.
Cảm biến âp suất khí nạp TBS (Turbo Boost Pressure Sensor) được lắp đặt ở cổ hút động cơ phía sau quạt nhồi.Cảm biến năy có nhiệm vụ truyền tín hiệu điện đến ECM để thông bâo âp suất của không khí đi văo động cơ. ECM sẽ phđn tích, tính toân vă căn cứ văo câc dữ liệu năy để kích hoạt sự cung cấp nhiín liệu cho động cơ.
1 2 3 4
Hình 3-22Cảm biến âp suất khí nạp.
Cảm biến kiểu biến trở
Cảm biến vị rí băn đạp ga TPS (Throttle Position Sensor) được đặt ngay tại vị trí băn đạp ga của người điều khiển phương tiện. Cảm biến năy tạo nín những thay đổi tín hiệu về điện âp từ nhỏ nhất đến lớn nhất theo lực tâc dụng của người điều khiển lín băn đạp, cảm biến năy có nhiệm vụ truyền tín hiệu đến ECM để bâo hiệu cho ECM về công suất vă tốc độ mă người lâi xe yíu cầu. Qua đó ECM sẽ tính toân vă xâc định lượng nhiín liệu cung cấp cho xilanh động cơ trong một lần phun.
1
2
3
4
Hình 3-23Cảm biến vị trí băn đạp ga
1- Vănh điện trở; 2- Vị trí gâ đặt; 3- Con chạy; 4- Giắc cắm
Cảm biến cảm ứng điện từ
Cảm biến cảm ứng điện từ được dùng trong câc hệ thống điện tử khi cần biết thông tin về tốc độ quay của chi tiết. Ở đđy ta dùng cảm biến năy để xâc định vị trí vă tốc độ quay của trục khuỷu, của trục cam.
Cảm biến cảm ứng điện từ lă loại cảm biến từ trở thay đổi. Cảm biến từ trở thay đổi lă thiết bị mă từ trường của nó có thể thay đổi. Điều năy xảy ra khi di chuyển một vật liệu sắt từ ngang qua từ trường của cảm biến.
Cảm biến tạo ra tín hiệu điện âp dạng sóng hình sin truyền đến bộ xử lý.Tín hiệu được tạo ra khi răng trín đầu từ trở chuyển động ngang qua cảm biến, khi một răng trín đầu từ trở chuyển động đến gần giâ trị cảm biến, đường sức từ trường của cảm biến bị thay đổi lăm sinh ra một điện âp dương bín trong cuộn dđy của cảm biến.Từ trường thay đổi căng nhiều,điện âp sinh ra căng lớn.Khi răng chuyển động ra xa, từ trường thay đổi theo xu hướng ngược lại vă tạo ra dạng xung đm cho đến khi khoảng hở giữa câc răng thẳng hăng với đầu cảm biến. Lúc năy điện âp không được sinh ra bởi vì không có sự thay đổi từ trường. Tín hiệu điện âp xoay chiều tạo ra
được đưa qua mạch chính lưu thănh dòng một chiều, sau đó được đưa văo bộ biến đổi ADC để biến đổi thănh tín hiệu số trước khi đưa văo bộ xử lý.
1 2 3 4
R1
5 6
7
Ur
Hình 3-24Sơ đồ cảm biến vị trí trục khuỷu
1- Cuộn dđy; 2: Thđn cảm biến ;3- Lớp câch điện; 4-Giắc cắm; 5: Bânh răng trung gian truyền động; 6- Cảm biến; 7- Khối điều khiển
Cảm biến âp suất dầu bôi trơn (OPS)
Cảm biến âp suất dầu bôi trơnOPS (Oil Pressure Sensor) được lắp đặt trín đường dầu chính ở thđn mây. OPS phât ra tín hiệu điện tử đến ECM để thông bâo âp suất dầu bôi trơn. Khi âp suất của dầu bôi trơn ở mức thấp hơn giới hạn cho phĩp, trong vòng 7 giđy ECM sẽ bắt đầu đưa ra tín hiệu cảnh bâo phải dừng động cơ.
1 2 3 4 5
Hình 3-25Cảm biến âp suất dầu bôi trơn
1-Thđn cảm biến; 2- Đai ốc; 3- Măng đăn hồi; 4- Biến trở; 5- Giắc cắm 3.2.3. Nguyín lý lăm việc
Cảm biến vị trí vănh cam,vị trí vănh trục khuỷu vă câc cảm biến nhiệt độ,tiếp nhận thông tin chính xâc vă gởi câc tín hiệu năy về bộ điều khiển điện tử để có chế độ điều chỉnh thích hợp đảm bảo phđn phối nhiín liệu đến câc xylanh theo đúng thứ tự nổ của động cơ thông qua cảm biến đo vị trí trục khuỷu.Việc tạo ra âp suất vă việc tạo ra phun nhiín liệu trong động cơ quyết định bởi người lâi xe thông qua cảm biến vị trí băn chđn ga được tính toân bằng ECM vă câc biểu đồ lưu trong bộ nhớ
của nó, sau đó ECM sẽ điều khiển câc kim phun tại mỗi xy lanh của động cơ để phun nhiín liệu.
Việc xâc định thời gian phun nhiín liệu được thực hiện dựa trín thông tin về lưu lượng khí,tốc độ động cơ vă hệ số hiệu chỉnh tuỳ theo chế độ của động cơ.Từ câc thông tin năy bộ xử lý tham chiếu đến câc giâ trị lưu sẵn trong bộ nhớ dưới dạng câc bảng số liệu thu được từ thực nghiệm để xâc định thời gian phun tối ưu.
Như vậy câc giâ trị góc phun sớm,lượng phun nhiín liệu vă kiểm soât ô nhiễm được xâc định nhờ bộ xử lý không phải hoạt động riíng lẽ mă chúng kết hợp với nhau nhờ câc chương trình căi đặt sẵn để phối hợp với nhau nhằm đảm bảo đồng thờicủa động cơ về công suất,về tiíu hao nhiín liệu vă hạn chế ô nhiễm.
* Điều khiển chế độ không tải
Trong bộ nhớ của bộ xử lý hệ thống giâ trị vòng quay không tải tiíu chuẩn căi sẵn lă 720vòng /phút.Khi số vòng quay không tải lệch khỏi giâ trị năy chúng sẽ tự động điều chỉnh trở về với biín độ điều chỉnh lă 50vòng /phút.
Giảm lượng phun
Điều khiển không tải Tăng lượng phun
s t p
v n
* Điều khiển chế độ mang tải
Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn văo nắp mây kết hợp với đầu phun vă van điện từ được cung cấp điện qua ECM.Khi van điện từ không được cấp điện thì kim ngừng phun, khi van điện từ được cấp điện ở chế độ mang tải ECM sử dụng những giâ trị được đo bởi câc cảm biến (ví dụ: tốc độ động cơ, vị trí băn đạp ga, ...) gởi về ECM để tính toân ra lượng nhiín liệu phun chính xâc vă thời điểm phun tối ưu.Trong ECM có lập trình sẵn những dữ liệu phun thích hợp cho mỗi giâ trị đo.
Điều năy có ý nghĩa lă nó có thể thực hiện được đóng mở lượng nhiín liệu đi văo piston bơm cao âp nhiều hay ít, lượng nhiín liệu phun ra sẽ tỉ lệ với độ dăi của xung điều khiển van điện từ.Yíu cầu mở nhanh được ứng dụng bằng việc sử dụng điện âp cao vă dòng lớn.Thời điểm phun được điều khiển bằng hệ thống điều khiển
góc phun sớm.Hệ thống năy dùng một cảm biến trín trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ vă một cảm biến trín trục cam để nhận biết chu kỳ hoạt động.
3.3. Đặc điểm kết cấu câc chi tiết trong hệ thống nhiín liệu động cơ Cummins N14-330E N14-330E
Kết cấu của hệ thống nhiín liệu động cơ Cummins đơn giản hơn so với câc hệ thống khâc. Ở động cơ bơm cao âp vă vòi phun được tích hợp thănh một cụm gọi lă cụm bơm vòi phun vă cứ mỗi xilanh sử dụng một cụm bơm vòi phun. Việc phun dầu văo 6 xilanh động cơ theo đúng thứ tự nổ động cơ lă do cam vă cò mổ thực hiện. Bởi vậy hệ thống nhiín liệu động cơ Cumminstiện lợi hơn câc động cơ khâc khi lắp đặt vă sửa chữa.
2 1 4 3 5 6 7 8 9 10 13 E C M 15 A B C B A A B C C B A 16 A C B 17 11 12 14
Hình 3-26Sơ đồ hệ thống nhiín liệu độngcơ Cummins N14-330E
1: lưới lọc dầu, 2: bu lông xả dầu, 3: nắp thùng chứa dầu ,4: bu lông dầu hồi , 5: đường dầu hồi, 6: cụm bơm liín hợp, 7: van điện từ, 8: đường dđy điện từ ECM tới, 9: ECM, 10: đường dầu đến vòi phun, 11: bầu lọc tinh , 12:bơm tiếp vận, 13: bầu lọc thô, 14:bu lông xả cặn nước đọng, 15: cảm biến vị trí trục khuỷu, 16: cảm biến vị trí băn đạp ga, 17: cảm biến âp suất khí nạp
* Nguyín lý hoạt động:
Nhiín liệu được nạp văo thùng chứa qua nắp thùng (3). Khi động cơ hoạt động, bơm chuyển nhiín liệu (12) hút nhiín liệu từ thùng chứa qua bầu lọc thô (13) đến
bầu lọc tinh (11).Nhiín liệu tiếp tục được đẩy lín đến câc cụm bơm theo đường ống (10) đến vòi phun (6). Cụm bơm vòi phun, phun nhiín liệu với âp suất cao văo buồng chây, một phần nhiín liệu thừa theo ống dẫn dầu thừa (5)về thùng chứa.
Trong hệ thống nhiín liệu bơm cấp nhiín liệu có nhiệm vụ chuyển nhiín liệu từ thùng chứa lín cụm bơm vòi phun.Bơm cấp nhiín liệu được đặt trực tiếp bín hông mây vă quay cùng trục mây nĩn khí.Khi tắt điện sự cung cấp nhiín liệu bị ngắt vă động cơ dừng hoạt động.
Vòi phun có chức năng phun nhiín liệu văo xylanh động cơ.ECM quyết định lượng nhiín liệu được phun, thời điểm phun vă điều khiển nam chđm điện trong vòi phun.Nam chđm điện năy mở vòi phun vă nhiín liệu được phun văo buồng chây,vòi phun được dẫn động bởi hệ thốngtrục cam, đũa đẩy vă đòn bẩy.Vòi phun được đặt trín mặt nắp mây.Hệ thống phun nhiín liệu trín động cơ Cummins lă một hệ thống phun được điều khiển bằng ECM. ECM điều khiển vă giâm sât quâ trình phun bằng những giâ trị cần thiết được mặc định sẵn cho quâ trình phun nhiín liệu.
Câc bộ phận chính trong hệ thống nhiín liệu động cơ Cumminsgồm: + Thùng chứa nhiín liệu.
+ Lưới lọc. + Bầu lọc thô.
+ Bơm chuyển nhiín liệu. + Bầu lọc tinh.
+ Cụm bơm vòi phun.
+ Đường ống dẫn vă câc ống nối.
3.3.1.Thùng chứa nhiín liệu
Động cơ Cumminslă động cơ cỡ lớn lắp trín xeinter do vậy thùng chứa có kích thước khâ lớn để cung cấp nhiín liệu cho động cơ trong một thời gian dăi đảm bảo cho tính năng cơ động của động cơ.
Thùng chứa bao gồm :
+ Nắp thùng : lă chỗ nạp nhiín liệu văo thùng đồng thời lă lỗ thoât khí của thùng chứa.
+ Lỗ lắp ống dầu hồi.
+ Lưới lọc dầu : lọc những tạp chất hay bụi bẩn ban đầu trong thùng chứa trước khi dầu đi lăm việc.
+ Nút thâo dầu : nút thâo dầu có nhiệm vụ xả cặn trong thùng chứa vă thâo hết nhiín liệu trong thùng khi cần thiết.
1 2
3 4
Hình 3-27Kết cấu thùng chứa nhiín liệu động cơ Cummins N14-330E
1:bu lông xả dầu; 2:lưới lọc; 3:nắp thùng chứa nhiín liệu,4:bu lông dầu hồi. 3.3.2.Bầu lọc thô
Chất lượng lọc sạch nhiín liệu có ảnh hưởng rất lớn đến sự hoạt động liín tục của hệ thống nhiín liệu,bởi câc chi tiết trong hệ thống nhiín liệu động cơ Cummins đòi hỏi độ chính xâc cao.Khi lăm việc với nhiín liệu bẩn vă có nhiều tạp chất cơ học, câc bộ đôi trong cụm kim bơm liín hợp sẽ bị mòn rất nhanh, câc lỗ phun sẽ bị kẹt, bị tắc. Lọc dầu lă khđu rất quan trọng đối với sự lăm việc vă tuổi thọ của câc chi tiết trong hệ thống nhiín liệu.Bầu lọc thô của hệ thống nhiín liệu động cơ lă loại bầu lọc có phần tử lọc bằng phiến kim loại, được lắp trước bơm nhiín liệu.
Bầu lọc thô động cơcó khả năng tâch câc tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn 0,07mm trở lín ra khỏi nhiín liệu.
Hình 3-28 Kết cấu bầu lọc thôđộng cơ Cummins
1: ốc xả cặn bẩn,2:đường dầu đi của bầu lọc thô,3:rắc co nối ống dầu,4:đường dầu văo của bầu lọc thô,5:vỏ bình,6:lọc dầu bằng giấy thấm,7:lò xo
Lõi lọc: Lă một cuộn giấy thấm ở phía trong gồm nhiều lớp giấy chồng lín nhau, xung quanh có hai tấm thĩp hình ô van vă có khe hở lỗ 0,07 mm do đó trín lõi lọc tạo ra câc khe hở dăy 0,07 mm. Nhiín liệu văo bình lọc sẽ được lọc qua câc khe hở năy.
+ Nguyín lý hoạt động của bầu lọc như sau:
Nhiín liệu được đưa văo từ ống dẫn (4) rồi chuyển động theo khe hở của phần tử lọc sau đó văo câc khe hở của lõi lọc. Những tạp chất cơ học có kích cỡ từ 0,07 mm trở lín thì bị giữ lại trín bề mặt câc phần tử lọc, nhiín liệu sạch đi lín phía trín vă ra khỏi bầu lọc (5) đi ra theo đường (2). Lượng tạp chất đó sẽ lắng đọng dưới đây cốc vă người ta xả cặn theo ốc xả cặn (1) theo định kỳ.
3.3.3.Bầu lọc tinh
Bầu lọc tinh của hệ thống nhiín liệu động cơ lă loại bầu lọc có phần tử lọc bằng giấy thấm. Bầu lọc tinh được lắp trín đường dẫn nhiín liệu từ bơm chuyển nhiín liệu đến bơm cao âp vòi phun.
Bầu lọc tinh được chế tạo với độ chính xâc rất cao dùng để tâch câc tạp chất