quá trình cấp, đóng nhiên liệu

Van điện từ được cung cấp điện với dòng kích lớn để đảm bảo nó mở nhanh. Lực tác dụng của van điện từ lớn hơn lực lò xo lỗ xả và làm mở lỗ xả ra. Gần như tức thời, dòng điện cao được giảm xuống thành đong nhỏ hơn chỉđủđể tạo ra lực điện từđể giữ ty. Điều này thực hiện được là do khe hở mạch từ đó đã nhỏhơn. Khi lỗ xả mở ra, nhiên liệu có thể chảy vào buồng điều khiển van vào khoang bên trên nó và từ đó trở về bình chứa thông qua đường dầu hồi. Lỗ xả làm mất cân bắng áp suất nên áp trong buồng điều khiển van giảm xuống. Điều này dẫn đến áp suất trong buồng điều khiển van thấp hơn áp suất trong buồng cháycủa ty kim ( vẫn còn bằng áp của ống rail ). Áp suất giảm đi trong buồng điều khiển van làm giảm lực tác dụng lên piston điều khiển lên ty kim mở ra và nhiên liệu bắt đầu phun.

Tốc độ mởty kim được quyết định bởi sự khác biệt tốc độ dòng chảy giữa lỗ nạp và lỗ xả. Piston điều khiển tiến đến vi trí dừng phía trên nơi mà nó vẫn còn chịu tác dụng của đệm dầu được tạo ra bởi dòng chảy của nhiên liệu giữa lỗ nạp và lỗ xả Kim phun núc này đã mở hoàn toàn, và nhiên liệu được phun vào buồng đốt với áp gần bằng áp trong ống.

 Kim phun đóng.

Khi dòng qua van điện tư bị ngắt, lòxo đẩy van bi xuống và van bi đóng lỗ xả lại. Lỗ xả đóng đã làm cho áp trong buồng điều khiển van tăng lên thông qua lỗ nạp, Áp suất này tương dương với áp trong ống và làm tăng lực tác dụng lên đỉnh piston điều khiển. Lực này cùng với lực lò xo bây giờ cao hơn lực tác dụng của buồn chứa và ty kim đóng lại. Tốc độ đóng của ty kim phụ thuộc vào dòng chảy của nhiên liệu qua lỗ nạp.

 Đầu kim phun. 1- đầu kim

2- Thân kim 3- Trục kim 4- Buồng áp suất 5- Trục định hướng 6- Đường dầu vào 7- Bề mặt chịu áp lực 8- Đầu ghim áp suất

9- Bề mặt công tắc áp suất 10- Lỗđịnh vị

11- Vành kim

Hình 1.12: Đầu kim lỗ tia hở

Ty kim mở khi van điện từ được 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 sẽ được đưa trở lại bình chứa thông qua đường dầu về. Nhiên liệu hồi về từ van điều áp và từ vùng áp suất thấp cũng được dẫn qua đường dầu về ùng với nhiên liệu cũng như đểbôi trơn bơm cao áp.

Thiết kế của đầu vòi phun được quyết định bởi: Việc kiểm soát nhiên liệu phun ra ( thời điểm và lượng nhiên liệu phun theo góc độ trục cam ). Việc điều khiển nhiên liệu (số lõ tia và hình dạng nhiên liệu phun ra và sự tán nhuyễn nhiên liệu, sự phân phối nhiên liệu trong b̀ng cháy). Đầu phun có đường kính 4mm được dùng trong động cơ phun nhiên liệu trực tiếp common rail.

Những đầu phun này gồm 2 loại: Đầu phun lỡ tia hở và đầu phun lỡ tia kín. Những tia phun được định vị bằng hình nón phun. Sớlượng lỡtia và đường kính của chúng dựa vào: Lượng nhiên liệu phun ra, hình dạng b̀ng cháy, sự xốy lớc trong b̀ng cháy.

mài mịn sớm của cạnh lỡ tia gây ra bởi các phần tử mài mòn và giảm sai lệch dung lượng phun. Để làm giảm lượng hydrocacbon thải ra, thể tích nhiên liệu được điền đầy ở đầu của ty kim cần thiêt phải giữ ở mức nhỏ nhất. Việc này được thực hiện tôt nhất ở loại đầu phun lỡ tia kín. Lỡ tia của loại này được sắp xếp quanh một lỗ bao. Trong trường hợp đỉnh của đầu phun hình trịn hay tùy tḥc vào thiết kế, lỗtia được khoan bằng cơ khí hoặc bằng máy phóng điện. Lỗ tia với đỉnh của đầu phun hình nón thì luôn được khoan bằng phương pháp EDM.

2.4.6. Khối cơ – điện tử.

2.4.6.1. Van điều khiển áp suất chung.

Van điều khiển áp suất giữ cho nhiên liệu trong ống phân phối có áp suất thích hợp tùy theo tải trọng của động cơ, và duy trìở mức này.

Van được gá lên ống phân phối. Để ngăn khu vực có áp suất cao với khu vực có áp suất thấp, một nói thép đẩu van bi vào vị trí đống kín. Nếu áp trong ống phân phối quá thấp thì van này sẽ đóng lại và ngăn khu vực có áp cao với khu vực cóáp suất thấp. Nếu áp suất trong ống quá cao thì van sẽ mở ra và một phần nhiên liệu sẽ được trở về bình chứa thông qua đường ống dầu hồi. Nhằm bôi trơn và giải nhiệt, lõi thép được nhiên liệu bao quanh.

Hình 1.13: Cấu tạo van điều khiển áp suất chung.

-Nguyên lý hoạt động: Van điều khiển áp suất được điều khiển theo 2 vòng là vòng điều khiển đáp ứng chậm và vòng điều khiển đáp ứng nhanh.

+ Vòng điều khiển đáp ứng chậm bằng điện dùng để điều cỉnh áp suất trung bình trong ống.

+vòng điều khiển đáp ứng nhanh bằng cơ dùng cho sự dao động lớn của áp suất.

Khi van chưa được cung cáp điện, áp suất cap của ống hay tại đầu ra của bơm cao áp được đặt lên van điều khiển áp suất một áp suất cao. Lực của nhiên liệu áp suất cao tác dụng lên lò xo làm cho van mở và duy trì độ mở tùy theo lượng nhiên liệu phân phối. Lo xo được thiết kế để có thể chịu được áp suất tới 100 Bar.

Khi van được cấp điện: Nếu áp suất trong mạch áp suất cao tăng lên, lực điện từ sẽ được tạo ra để cộng thêm vào lực lò xo. Khi đó van sẽ đóng lại và dẽ giữ ở vị tríđóng cho đến khi lực do áp suất dầu ở mọt phía cân bằng với lực của lò xo và lực điện từ ở phía còn lại. Sau đó van sẽ ở trạng thái mở và duy trì một áp suất không đổi. Khi bơm thay đổi lượng nhiên liệu phân phối hay nhiên liệu bị mất đi trong mạch áp suất cao thì được bù lại bằng cách điều chỉnh van đến một độ mở khác. Lực điện từ tỷ lệ với dòn điện cung cấp trong bình được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ rộng xung ( pulse-ưidt h-modulation ). Tần số xung điên khoảng 1khz sẽ đủ để ngăn chuyển động ngoài ý muốn của lõi thép và sự thay đổi áp suất trong ống.

2.4.6.2. Van điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu (IMV )

Điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu từ đường thấp áp tới bơm cao áp.

- Nguyên lý hoạt động.

Van IMV lắp trên đầu của bơm cao áp. Nhiên liệu thấp áp được chuyển qua hai lỗ xuyên tâm qua màng lọc để đảm bảo dầu không bị cặn khi tới thống phun,bảo vệ chính van khơng bị tắc và hư hỏng. Van IMV được điều khiển bằng tín hiệu từ ECM, dựa vào áp suất trên ống rail. Khi không được cấp điện từ ECM van sẽ mở bình thường. Khi được cung cấp điện áp vừa đủ từ ECM thì van

lỡ che bớt lỡ dầu trên đường thấp áp. Do đó, lượng dầu chuyển tới bơm cao áp giảm áp suất trên đường ống rail sẽ giảm tới giá trị tiêu chuẩn. Khi áp suất trên ống rail nhỏ thi van IMV mở lớn hơn lưu lượng dầu tới ống rail nhiều hơn, áp suất trên ống rail sẽtăng lên.

Hình 1.14: Van IMV

1- Đường dầu thấp áp; 2- Đường dầu cao áp

2.4.6.3. Cảm biến áp suất ống rail (rail pressure sensor).

Cảm biến áp suất ống do áp suất tức thời trong ống phân phối và báo về ECM với độ chính xác thích hợp và tốc độđủ nhanh.

- Cấu tạo.

1- Chân giắc điện 2- Mạch định lượng 3- Màng cảm biến 4- Đường cao áp 5 -Ren lắp ghép

- Nguyên lý làm việc.

Hình 1.16: Mạch điện điều khiển cảm biến áp suất ống rail.

Nhiên liệu đi vào cảm biến áp suất ống thông qua một đầu mở và phần cuối được bịt kín bởi màng cảm biến số 3. Thành phần chính của cảm biến là một thiết bị bán dẫn được gắn trên màng cảm biến, dùng để chuyển áp suất thành tín hiệu điện. Tín hiệu do cảm biến tạo ra được đưa vào một mạch khuếch đại tín hiệu và đưa đến ECM.

-Nguyên tắc hoạt động của cảm biến:

+ Khi màng biến dạng thì lớp điện trởđặt trên màng sẽ thay đổi giá trị. Sự biến dạng ( khoảng 1mm ở 1500 bar ) là do áp tăng lên trong hệ thống, sự thay đỏi điện trở gây ra dự thay đổi điện thế của mạch cầu điên trở.

+ Điện áp thay đổi trong khoảng 0÷0.7mv ( tùy thuộc áp suất tác động ) và được khuếch đại bởi mạch khuếch đại từ 0.5v÷4.5v.

Việc kiểm soát chính xác áp suất của ống là điều bắt buộc để hệ thống hoạt động đúng. Đây cũng là nguyên nhân tại sao cảm biến áp suất ống phải có sai số nhỏ trong quá trình đo. Trong giải hoạt động của động cơ, độ chính xác khi đo phải đạt khoảng 2% trở lên. Nếu cảm biến áp suất bị hư thì van điều khiển áp suất sẽđược điều khiển theo giá trịđịnh sẵn của ECM.

Hình 1.17: đồ thị tỷ lệ thuận giữa áp suất vàđiện thế ra của cảm biên áp suất ống rail.

2.4.6.4. Cảm biến nhiệt độ.

Hình 1.18: Cảm biến nhiệt độ.

1- Điện trở; 2- Vỏ; 3- Đầu ghim

A; Cảm biến nhiệt độnước làm mát.

Dùng để xác định nhiệt độ động cơ có cấu tạo là mợt điện trở nhiệt. Vị trí của cảm biến ởthường được đặt ởtrên áo nước động cơ.

- Cấu tạo: Thường là trụ rỡng có ren ngồi bên trong có gắn mợt điện trở dạnh bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm.

- Nguyên lý: Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi nhiệt trở theo nhiệt đợ. NĨ được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ sớ nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại, khi nhiệt đợ giảm thì diên trở tăng. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ khac nhau. Sự thay đổi giá trị điên trở sẽ làm thay đổi giá trị diện áp được gửi đến ECM trên nền tảng cầu phân áp.

Hình 1.20: Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

1-Tín hiệu; 2- Nhiệt điện trở; 3-Mát

Điện áp 5V đi qua điện trở chuẩn ( có giá trịkhông đổi theo nhiệt độ ) tới cảm biến rồi trở về ECM rồi về mat. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện áp điểm giữa hai cầu được dưa đến bộ chuyển đổi tương tự - số.

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trịđiện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến ADC lớn. Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã bằng bộ vi xử lý để thong báo cho ECM biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp giảm, báo cho ECM biết đợng cơ đang nóng.

Cảm biến nhiệt đợ khí nạp dùng đểxác định nhiệt đợ khí nạp. Cũng giớng như cảm biến nhiệt đợnước, nó gờm mợt điện trở được gắn trong bộđo gió hay trên đường ống nạp.

Tỷ trọng của không khí thay đổi theo nhiệt độ. Nếu nhiệt đợ khơng khí cao, hàm lượng ơ xy trong khơng khí thấp. Khi nhiệt đợ khơng khí thấp, hàm lượng ô xy trong không khí tăng. Khối lượng khơng khí xẽ phụ tḥc vào nhiệt đợ khí nạp. ECM nhiệt đợ 200C là mức chuẩn, nếu nhiệt đợ khí nạp > 200C thì ECM sẽ điều khiển giảm lượng phun; nếu nhiệt đợ khí nạp <200C thì ECM sẽ điều khiển tăng lượng phun.Với phương pháp này, tỷ lệ hỗn hợp sẽ được đảm bảo theo nhiệt độmôi trường.

2.4.6.6. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu dung để xác định nhiệt đợ nhiên liệu.

Hình 1.22: Vị trí, cấu tạo cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.

Nhiên liệu trong bình chứa ln bị nén dưới áp śt cao thì nhiên liệu sẽ bị nóng lên. Khi nhiệt đợ nhiên liệu thay đổi thì mật đợ nhiên liệu sẽ thay đổi theo nhiệt độ. Sử dụng một cảm biến nhiệt đợ nhiên liệu, ECM có thể điều chỉnh lượng phun phù hợp theo nhiệt độ nhiên liệu. Cảm biến nhiệt đợ nhiên liệu nằm trong dịng cung cấp nhiên liệu, khi nhiệt độ nhiên liệu tăng ECM sẽ thay đổi

lượng phun của các kim phun cho phù hợp. Đồng thời ECM sẽ điều chỉnh hoạt động của van ổn định áp suất theo nhiệt độ nhiên liệu.

2.4.6.7. Cảm biến lưu lượng khí nạp:

Dùng đểđo lưu lượng khơng khí nạp vào b̀ng đốt.

- Cấu tạo: Bộ phận đo lưu lượng gió là loại màng mỏng với nhiệt điện trở

nhạy cảm, Bợ phận đo lưu lượng nằm trong ớng dẫn khí.

Hình 1.23: Vị trí cảm biến lưu lượng khí nạp.

-Nguyên lý hoạt động: Các điện nhở nhiệt nằm cùng với 1 cảm biến nhiệt độ, khi không có không khí qua màng silicol thì các điện trở nhiệt sẽ đo nhiệt độ như nhau, khi có không khí qua màng điện trở sẽ đo lượng khơng khí mát và lượng khơng khí này đi vào vùng sấy nóng. Dựa vào lượng nhiệt dung để sấy mà cảm biến có thể so sánh nhiệt đợ khí vào và nhiệt đợ dùng sấy nóng khơng khí, cảm biến có thể xác định biên đợ và hướng của dịng khí. Nhiệt đợ khơng khí được đo bằng nhiệt điện trở NTC và chuyển tín hiệu tới ECM để điều khiển van tuần hồn khí xảvà điều chỉnh lượng phun thích hợp.

Hình 1.24: Sơ đồ cấu tạo cảm biến lưu lượng khí nạp.

Trên xe với sự thay đổi của góc cánh tuabin, mợt cảm biến áp suấ tăng áp được đặt tại ống dẫn khí và phát hiện áp śt đường ớng nạp. Cảm biến này rất cần trong việc kiểm soát khí bên trong tu bô tăng áp. Cảm biến này bao gờm mợt b̀ng chân khơng, mợt vi mạch tích hợp IC và một chip sillic. Một buồng chân không được đặt cho một bên của chip sillic và áp suất ống góp hơi tác dụng phía bên kia. Sự khác biệt trong những điểm uốn áp suất chip sillic sẽ gây ra sự thay đổi điện trở của nó, do đó gây ra sự thay đổi lượng điện áp ra.

Hình 1.25: Cảm biến áp suất tăng áp.

1- buồng chân không; 2- chip sillic; 3- mạch điện

2.4.6.9. Cảm biến trục khuỷu.

Dùng xác định vị trí trục khuỷu nhờ xung cảm biến.

- Cấu tạo.

1- Nam châm vĩnh cửu

2- Vỏ cảm biến

3- Vỏđộng cơ 4- Lõi sắt mềm 5- C̣n dây

6- Bánh răng tạo xung

Hình 1.26: cấu tạo cảm biến trục khuỷu.

Hình 1.27: mạch điện điều khiển cảm biến trục khuỷu

1- Mas; 2- tín hiệu (+); 3- tín hiệu (-).

Vị trí piston trong b̀ng đớt quyết định việc bắt đầu phun nhiên liệu. Một cảm biến trên trục khuỷu sẽ cung cấp thông tin về vị trí của tất cả các piston về ECM. Sử dụng 1 bánh răng và thiết kế khoảng cách các răng tại vị trí piston ở điêmt chết trên khác nhau, khi quét qua vịtrí đó tín hiệu điện áp xoay chiều hình sin bịthay đổi, tín hiệu náy chuyển tới ECM sử lý và điều khiển thời điểm phun thích hợp.

2.4.6.10. Cảm biến vị trí trục cam.

Dùng xác định kỳ cuối nén đầu nổ của từng máy

- Cấu tạo.

Hình 1.28: vị trívà hình dạng cảm biến vị trí trục cam