M P, O 60 55 0 m, em IDI 4ữ6 5000 20 AO120750-mDI/IDI 2 ữ1228
1- Cơ cấu chấp hành; 2 Khớp nối thuỷ lực
ợng nhiên liệu thiếu hụt trong khớp thủy lực cần đợc nạp lại. Quá trình này đợc diễn ra (do sự sai khác về áp suất giữa khớp thủy lực và mạch áp suất thấp của VP) tại vị trí khe hở dẫn hớng của pít tông với hớng ngợc lại. Quá trình nạp lại nhiên liệu cho khớp thủy lực cần hoàn thành trớc khi bắt đầu một quá trình phun mới.
* Điều khiển VP piezo: VP đợc kích hoạt bởi một ECU có tầng công
suất ra đợc thiết kế riêng cho loại VP này. Một điện áp điều khiển tham chiếu sẽ đợc xác định trớc (là hàm của áp suất trong bình tích áp tại điểm vận hành). Tín hiệu điện áp điều khiển bị dao động (Hình 2.28)cho đến khi có đợc sự sai lệch nhỏ nhất giữa điện áp tham chiếu và điện áp điều khiển. Sự gia tăng điện áp đợc chuyển đổi tơng ứng thành dịch chuyển của cơ cấu chấp hành kiểu áp điện. Dịch chuyển của cơ cấu chấp hành tạo ra sự gia tăng áp suất trong khớp nối, cho đến khi trạng thái cân bằng về lực tại van ngắt bị vợt quá, van ngắt sẽ mở ra. Ngay khi van ngắt đạt đến vị trí cuối cùng của nó, áp suất trong khoang điều khiển bắt đầu giảm và quá trình
Điện áp Cường độ dòng điện Độ nâng van áp suất khớp nối Tốc độ phun Độ nâng kim phun Diễn biến dòng và điện áp
điều khiển vòi phun
Độ nâng van và áp suất trong khớp nối
Độ nâng kim phun và tốc độ phun
-0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 Thời gian- t, [ms]
Hình 2.28. Chuỗi các sự kiện xảy ra trong VP piezo ứng với 1 giai đoạn phun, [8]
Việc sử dụng VP piezo có một số u điểm, đó là:
+ Có thể thực hiện quá trình phun nhiều giai đoạn, với thời điểm bắt đầu và khoảng thời gian giữa các giai đoạn phun rất linh hoạt.
+ Tạo ra đợc một lợng nhiên liệu phun mồi rất nhỏ + Kích thớc và khối lợng VP nhỏ (270 g so với 490g) + Giảm tiếng ồn (3 dB)
+ Giảm suất tiêu hao nhiên liệu (3%)
+ Giảm hàm lợng chất ô nhiễm trong khí thải (20%) + Tăng hiệu suất động cơ (7%).
2.6. Hệ thống điều khiển điện tử động cơ diesel (EDC)
Việc điều khiển điện tử động cơ diesel cho phép điều chỉnh chính xác các thông số của quá trình phun theo các chế độ vận hành khác nhau. Đây là cách duy nhất để các động cơ diesel hiện đại có thể thoả mãn các yêu cầu đặt ra. Hệ thống điều khiển điện tử động cơ diesel-EDC (Electronic Diesel Control) đợc chia thành 3 khu vực: Các cảm biến và các thiết bị tạo giá trị mong muốn; bộ điều khiển; và cơ cấu chấp hành.
2.6.1. Tổng quan về hệ thống EDC
2.6.1.1. Các yêu cầu
Công nghệ động cơ diesel hiện nay tập trung vào việc giảm suất tiêu hao nhiên liệu và mức độ ô nhiễm khí thải, trong khi vẫn tăng hiệu suất động cơ và mô men xoắn. Trong những năm gần đây, động cơ diesel phun trực tiếp (với áp suất phun cao hơn nhiều động cơ diesel phun gián tiếp) ngày càng đợc sử dụng phổ biến. Do tăng đợc hiệu quả của quá trình tạo hỗn hợp và không có tổn thất dòng (do môi chất chuyển động qua họng nối giữa 2 khu vực buồng cháy), nên suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ diesel phun trực tiếp giảm từ 10 ữ 20% so với động cơ phun gián tiếp. Ngoài ra, sự phát triển của động cơ diesel còn bị chi phối bởi yêu cầu tăng tính tiện nghi và thuận tiện của các xe con hiện đại. Hơn nữa, yêu cầu về mức độ ồn cũng càng ngày càng chặt chẽ hơn. Chính vì vậy, yêu cầu đối với hệ thống phun nhiên liệu và hệ thống quản lý/điều khiển động cơ cũng tăng lên, cụ thể là:
+ Đạt đợc áp suất phun cao;
+ Có khả năng điều khiển đặc tính tốc độ phun;
+ Có khả năng thay đổi lợng nhiên liệu phun, áp suất khí tăng áp, và thời điểm bắt đầu phun phù hợp với các chế độ vận hành;
+ Kiểm soát lợng nhiên liệu d (phụ thuộc nhiệt độ) ở chế độ khởi động;
+ Điều khiển tốc độ không tải độc lập với chế độ tải của động cơ; + Kiểm soát tuần hoàn khí thải (động cơ diesel xe con);
+ Sai số về thời gian phun và lợng nhiên liệu phun nhỏ; và duy trì đợc độ chính xác cao này trong suốt thời gian phục vụ của hệ thống.
Việc điều khiển tốc độ động cơ bằng cơ khí truyền thống thờng sử dụng một số cơ cấu điều chỉnh để đảm bảo chất lợng quá trình tạo hỗn hợp. Tuy nhiên, quá trình điều khiển này bị hạn chế do vòng lặp điều khiển đơn giản và một loạt các tham số có ảnh hởng quan trọng không đợc đa quá trình điều khiển (hoặc mức độ phản ứng không đủ nhanh).
EDC là một hệ thống điều khiển điện tử phức tạp, có khả năng xử lý một lợng lớn dữ liệu theo thời gian thực. Nó là một phần của hệ thống điều khiển điện tử toàn bộ phơng tiện, và đã góp phần hình thành một khái niệm mới “Lái bằng dây“ (Drive-by-wire).
2.6.1.2. Nguyên lý hoạt động
Hiện nay, hệ thống EDC có khả năng đáp ứng những yêu cầu trên do khả năng của vi điều khiển đã tăng lên đáng kể trong những năm gần đây. Khác với các động cơ diesel điều khiển cơ khí thông thờng, động cơ diesel điều khiển điện tử không trực tiếp điều khiển lợng nhiên liệu phun qua bàn đạp ga (hoặc dây cáp). Lợng nhiên liệu phun đợc xác định thực tế thông qua một loạt tham số khác nhau, bao gồm:vị trí bàn đạp chân ga (yêu cầu của ngời lái); trạng thái hoạt động của động cơ; nhiệt độ động cơ, sự can thiệp
của các hệ thống khác trên động cơ và xe; tác động của hàm lợng các chất ô nhiễm trong khí thải...Bộ điều khiển sẽ tính toán lợng nhiên liệu phun dựa trên tất cả những thông số ảnh hởng nói trên. Ngoài ra, thời điểm cung cấp nhiên liệu cũng có thể đợc thay đổi. Để thực hiện những điều này cần có cơ chế giám sát thông minh và toàn diện, có thể nhận diện các mâu thuẫn
(xuất hiện trong cả hệ thống lớn) và có hành động ban đầu phù hợp. Chính vì vậy, EDC đợc tích hợp nhiều vòng điều khiển lặp.
EDC cho phép trao đổi dữ liệu với các hệ thống điều khiển điện tử khác trên xe, nh: hệ thống kiểm soát lực kéo/khả năng bám-TCS (Traction Control System), bộ phận điều khiển/kiểm soát hệ thống truyền lực điện tử ETC (Electronic Transmission Control), chơng trình ổn định điện tử-ESP (Electronic Stability Program). Do đó, hệ thống quản lý/điều khiển động cơ có thể đợc tích hợp trong hệ thống điều khiển toàn phơng tiện, cho phép thực hiện nhiều chức năng u việt (giảm mô men xoắn khi hệ thống truyền lực tự động chuyển số, điều chỉnh mô men xoắn để chuyển động quay của bánh đà, ngắt hệ thống phun khi phơng tiện dừng/đỗ...). EDC đợc tích hợp đầy đủ trong hệ thống chẩn đoán của phơng tiện, nó đáp ứng tất cả các yêu cầu của hệ thống tự chẩn đoán OBD(On-Board Diagnosis) của Mỹ và EOBD(European OBD) của Liên minh Châu Âu.
2.1.6.3. Các khối hệ thống
EDC đợc chia thành 3 khối hệ thống:
* Cảm biến và bộ tạo giá trị cài đặt: xác định các trạng thái hoạt
động (ví dụ nh tốc độ động cơ) và các giá trị cài đặt (ví dụ nh vị trí các công tắc). Chúng biến đổi các thông số vật lý thành tín hiệu điện.
* Bộ điều khiển điện tử: xử lý các tín hiệu cơ bản từ cảm biến và các
bộ tạo giá trị cài đặt bằng các thuật toán điều khiển đặc trng (theo vòng lặp kín và hở). Nó điều khiển các cơ cấu chấp hành bằng các tín hiệu điện tử. Ngoài ra, ECU còn thực hiện việc giao tiếp với các hệ thống khác.
* Cơ cấu chấp hành: biến đổi những tín hiệu điều khiển từ ECU
thành các đại lợng cơ học.
Sơ đồ khối các bộ phận của hệ thống EDC trên động cơ diesel xe con đợc trình bày trên Hình 2.29.
78
Cảm biến vị trí bàn đạp ga với công tắc không tải
thấp và mạch lật Cảm biến tốc độ động cơ (trục khuỷu) Cảm biến pha (trục cam) Cảm biến áp suất