Đồ án Khảo sát hệ thống nhiên liệu common rail động cơ DW10 ATED

M Chân E từ cảm biến được đưa vào chân E2 của PCM để cấp Mass cho cảm biến. Chân THA trước khi được đưa vào để xử lý tín hiệu thì phải được kéo lên nguồn Vcc( thường là 5V) qua một điện trở. 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. 3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT). Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ghi nhận nhiệt độ của nước làm mát ( nhiệt độ động cơ) gửi thông tin về nhiệt độ nước làm mát về ECU bằng tín hiệu điện.Dựa trên thông tin tín hiệu này kết hợp với các tín hiệu khác ECU tính toán và điều khiển phun nhiên liệu cho phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát trên động cơ DW10 ATED là một nhiệt điện trở. Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bên trong. Hình 3.21a : Cảm biến nhệt độ nước làm mát. 1- Điện trở; 2- Thân cảm biến; 3- Chất cách điện; 4- Giắc cắm; 5- Đầu cắm điện Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường xuyên theo dõi và báo cho PCM biết tình hình nhiệt độ nước làm mát động cơ. Nếu nhiệt độ nước làm mát của động cơ thấp (động cơ vừa mới khởi động) nhiên liệu sẽ bay hơi kém, vì vậy cần có hỗn hợp đậm hơn. Vì thế khi nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên và tín hiệu điện áp ECT cao được đưa tới PCM. Dựa trên tín hiệu này, PCM sẽ tăng lượng nhiên liệu phun vào làm cải thiện khả năng tải trong quá trình hoạt động của động cơ lạnh. Ngược lại, khi nhiệt độ nước làm mát cao, một tín hiệu điện áp thấp ECT được gửi đến PCM làm giảm lượng phun nhiên liệu. Tín hiệu THW Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát còn có chức năng nối và điều khiển quạt làm mát nước động cơ. Khi động cơ còn nguội thì quạt chưa quay, khi động cơ đạt đến nhiệt độ cần làm mát thì bộ cảm biến báo cho PCM biết đóng mạch điện cho quạt quay. Hình 3.21b : Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 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. 4. Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP). Cảm biến vị trí trục khuỷu ghi nhận vị trí góc quay của trục khuỷu đồng thời ghi nhận tốc độ trục khuỷu.Việc xác nhận vị trí của trục khuỷu cũng chính là xác nhận vị trí các pít tông của các xy lanh.Cảm biến vị trí trục khuỷu là loại cảm biến cảm ứng từ. Thông tin ghi nhận được gửi tới ECU bằng tín hiệu điện áp.Cảm biến trục khuỷu được xem như một máy phát xung từ tính ở nam châm điện bên trong cảm biến. Cảm biến trục khuỷu nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc độ quay của động cơ tại vị trí răng thiếu của bánh đà, nhưng không xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải. Như vậy, một vòng quay trục khuỷu, cảm biến chỉ phát ra 1 xung. Phương án này làm cho độ chính xác trong đo đạc giảm xuống, tuy nhiên lại gọn nhẹ. Để đo tốc độ động cơ ta phải dựa vào việc đo thời gian giữa 2 xung liên tiếp nhau. Thời gian này tỷ lệ nghịch với tốc độ. Hình 3.22a : Cảm biến vị trí trục khuỷu 1- Vỏ cảm biến; 2- Lỗ bắt bu lông; 3- Đầu nối dây điện; 4- Lớp cách điện; 5. Cuộn dây; 6- Lõi từ. Cảm biến trục khuỷu là loại cảm biến từ trở thay đổi. Điều này chỉ xảy ra khi di chuyển một vật liệu sắt từ (đầu từ trở) ngang qua từ trường cảm biến, cảm biến tạo ra tín hiệu điện áp dạng sóng hình sin truyền đến bộ xử lý. Tín hiệu tạo ra khi đầu từ trở chuyển động ngang qua cảm biến. Khi một răng trên đầu từ trở (5) chuyển động đến gần cảm biến (cuộn dây), đường sức từ của cảm biến thay đổi làm sinh ra một điện áp dương bên trong cuộn dây của cảm biến. Từ trường thay đổi càng nhiều, điện áp sinh ra càng lớn. 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. Như vậy khi một vật thể sắt từ quét qua, cuộn dây trong cảm biến sẽ phát ra một sóng hình sin có biên độ thay đổi theo tốc độ. Để PCM nhận biết được thì phải nắn tín hiệu này thành xung vuông chuẩn 5V. Hình 3.22b: Sơ đồ mạch điện, dạng sóng tín hiệu. 1,4- Bánh răng trục khuỷu; 2- Lõi từ; 3- Tín hiệu điện. PCM sẽ xác định khoảng thời gian phun cơ bản và lượng phun cơ bản dựa vào tín hiệu này. Khi răng càng ra xa cực nam châm thì khe hở không khí càng lớn, nên từ trở cao, do đó từ trường yếu đi. 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. 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. 5. Cảm biến vị trí trục cam (CMP). Hình 3.23 : Kết cấu cảm biến vị trí trục cam. 1- Lỗ bắt bu lông; 2- Đầu nối dây điện; 3- Nam châm; 4-7 Phần tử Hall; 5- Dây diện; 6- Võ cảm biến.8 – Mạch điện: 9 – tín hiệu xung : 10 - Phân đoạn trên bánh đai cam. - Vị trí: Đặc ở nắp xi lanh phía sau kim phun số 4 - Chức năng: Thông báo tín hệu vị trí trục cam và thời điểm phun dầu của xi lanh số 1. - Cấu tạo: là loại cảm biến Hall. Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có các răng. Khi trục cam quay khe hở không khí giữa các vấu nhô ra trên trục cam và cảm biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G. 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. Cứ mỗi 2 vòng quay của động cơ, cảm biến tạo ra 5 xung nhưng chỉ có 1 xung làm tín hiệu điều khiển. Dùng để xác định thời điểm phun nhiên liệu. Để PCM nhận biết được thì phải nắn tín hiệu này thành xung vuông chuẩn 5V. 6. Cảm biến áp suất nhiên liệu. Cảm biến áp suất nhiên liệu được gắn trên ống phân phối để ghi nhận tình trạng áp suất nhiên liệu trong ống phân phối . Gửi thông tin về áp suất nhiên liệu về ECU bằng tín hiệu điện để ECU vận hành van điều khiển áp suất nhằm làm cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối năm trong giới hạn cho phép. Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức thời trong ống phân phối và báo về PCM với độ chính xác thích hợp và tốc độ đủ nhanh. Nhiên liệu chảy vào cảm biến áp suất đường ống thông qua một đầu mở và phần cuối được bịt kín bởi màng cảm biến. Thành phần chính của cảm biến là một thiết bị bán dẫn gắn trên màng cảm biến, dùng để chuyển áp suất thành tín hiệu điện. Tín hiệu do cảm biến tạo ra được đưa vào mạch khuếch đại tín hiệu và đưa đến PCM. Cấu tạo cảm bến áp suấtđược thể hiện ở hình Hình 3.24: Cấu tạo cảm biến áp suất trên ống phân phối 1- Mạch điện; 2- Màng xo; 3- Màng của phần tử cảm biến; 4- Ống dẫn áp suất; 5- Ren lắp ghép. Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc: - Khi màng biến dạng thì lớp điện trở đặt trên màng sẽ thay đổi giá trị. Sự biến dạng (khoảng 1 mm ở áp suất 1600 bar ) là do áp suất tăng lên trong hệ thống, sự thay đổi điện trở dẫn đến sự thay đổi điện thế ở mạch cầu điện trở. - Điện áp thay đổi trong khoảng 0-70 mV (tùy thuộc áp suất tác động) và được khuếch đại bởi mạch khuếch đại đến 0,5V- 4.5V. Việc kiểm soát một cách 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 Rail phải có sai số nhỏ trong quá trình đo. Trong dải hoạt động của động cơ, độ chính xác khi đo đạt khoảng 2%. Nếu cảm biến áp suất ống bị hỏng thì van điều khiển áp suất sẽ được điều khiển theo giá trị định sẵn trong PCM. 7. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ghi nhận nhiệt độ của nhiên liệu tại các chế độ hoạt động của động cơ. Thông tin về nhiệt độ nhiên liệu sẽ được gửi về ECU bằng tín hiệu điện . ECU dựa vào thông tin về tín hiệu đó để tính toán điều khiển lượng phun cho phù hợp từng chế độ hoạt động của động cơ. Cảm biến này nhận biết nhiệt độ nhiên liệu bằng nhiệt điện trở bên trong, lắp trực tiếp trên ống phân phối. Nhiên liệu sẽ bay hơi kém khi nhiệt độ nhiên liệu thấp, vì vậy cần hỗn hợp đậm. Vì thế khi nhiệt độ nhiên liệu thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lên và tín hiệu điện áp THF cao được đưa đến ECU. Dựa trên tín hiệu này ECU sẽ tăng lượng nhiên liệu phun vào làm cải thiện khả năng tải trong quá trình hoạt động của động cơ. Hình 3.25a: Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 1: Nhiệt điện trở. - 2 : Vỏ . – 3 : Giắc nối : Ngược lại khi nhiệt độ nhiên liệu cao, một tín hiệu điện áp thấp THF gửi đến ECU làm giảm lượng nhiên liệu phun. Hình 3.25b: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Do điện trở R trong ECU và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được nối tiếp nên điện áp THF thay đổi khi điện trở của nhiệt điện trở thay đổi. 8. Cảm biến lưu lượng khí nạp Cảm biến lưu lượng khí nạp được đặt trên đường ống nạp để đo lưu lượng khí nạp đi qua đường ống nạp. Cảm biến dùng một hệ thống dây nhiệt để đo trực tiếp lượng khí nạp.ngoài ra còn có thêm cảm biến nhiệt độ khí nạp gắn kèm để ghi nhận nhiệt độ khí nạp . Hình 3.26 : Cảm biến lưu lượng khí nạp. 9. Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga. Chế độ tải của động cơ thể hiện qua vị trí bàn đạp chân ga. Cảm biến vị trí bàn đạp ga được gắn ở phía dưới bàn đạp ga. Cấu tạo của cảm biến là hai cảm biến HALL. Cảm biến vị trí bàn đạp ga ghi nhận vị trí bàn đạp ga đang ở vị trí nào ngay sau đó gửi tín hiệu về ECU. Từ những giá trị tín hiệu nhận được từ cảm biến vị trí bàn đạp ga gửi về kết hợp với các tín hiệu khác ECU sẽ tính toán điều khiển lượng phun nhiên liệu hợp lý. 1 2 3 Hình 3.27a: Cảm biến bàn đạp ga. 1- Phần tử IC Hall ; 2- Nam châm ; 3- Cần bàn đạp ga V Hình 3.27b: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga. Cảm biến vị trí bàn đạp ga gồm các nam châm điện (2) lắp trên trục cần bàn đạp ga (3) quay cùng với sự biến đổi góc của cần bàn đạp ga. Khi cần bàn đạp ga đạp xuống (biến đổi góc) thì nam châm quay cùng trục cần có nghĩa là thay đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó, IC Hall phát hiện sự thay đổi từ thông gây ra bỡi sự thay đổi vị trí nam châm và tạo ra điện áp ra của hiệu ứng Hall từ cực VPA1 và VPA2 theo mức thay đổi này. Vị trí cực VCP1, VCP2 là vị trí mở hoàn toàn, EP1, EP2 vị trí đóng hoàn toàn Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu đạp ga. Cảm biến này không chỉ phát hiện chính xác thay đổi vị trí bàn đạp ga, mà còn sử dụng phương pháp không tiếp điểm và có cấu tao đơn giản, vì thế nó không dễ bị hỏng ,giảm việc chỉnh cần ga như chân ga cổ điển. 10. ECU. ECU là trung tâm của hệ thống nhiên liệu common rail trên động cơ DW10 ATED. ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến và các bộ phận khác , tổng hợp các giá trị của các của các tín hiệu nhận được đó để tính toán sau đó gửi tín hiệu đến điều khiển cơ cấu chấp hành. ECU có chức năng kiểm tra chuẩn đoán hệ thống nhiên liệu common rail. Khi hệ thống có trục trặc hay hỏng hóc ở một só bộ phận thì ECU có thể kiểm tra và phát hiện ra vị trí hư hỏng và sau đó lưu vào bộ nhớ. Khi có trục trặc xẩy ra trong hệ thống thì ECU điều khiển đèn báo lỗi động cơ hoạt động không bình thường .ECU còn là cầu nối để vận hành các bộ phận chấp hành khi sử dụng thiết bị kiểm tra chẩn đoán. Thông qua ECU thiết bị chẩn đoán sẽ ghi nhận các thông tin của các bộ phận bằng việc dùng bộ điều khiển để điều khiển các bộ phận chấp hành , hoặc ghi nhận từ những dữ liệu có ghi trong bộ nhớ của ECU. Ngoài ra ECU còn có khả năng dự phòng để khi động cơ gặp một số sự cố từ các bộ phận gửi tín hiệu thì sẽ lấy một giá trị mặc định trong bộ nhớ để điều khiển động cơ 11. EDU. EDU có công dụng nhận tín hiệu điều khiển phun nhiên liệu từ ECU để khuếch đại tín hiệu ( nâng cao điện áp ) đó gửi đến vận hành kim phun , bởi vì tín hiệu điện áp từ ECU gửi tới điều khiển kim phun thấp không đủ để vận hành kim phun. 12. Bộ xử lý. Như đã trình bày trên, căn cứ vào tín hiệu gởi về từ các cảm biến, hệ thống xử lý so sánh với các thông tin đã được lập trình sẵn trong bộ nhớ và xác định các thông số đầu ra để điều khiển các bộ phận chấp hành, đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu cho động cơ. Vì bộ xử lý và các cảm biến đòi hỏi một điện áp làm việc rất ổn định, nên trong bộ điều khiển có lắp một bộ ổn áp. Bộ ổn áp điện này cung cấp cho bộ xử lý một điện áp có giá trị xác định và ổn định. Với bộ xử lý trên động cơ DW10 ATED , bộ ổn áp cung cấp cho bộ xử lý mức điện áp ổn định 5 vôn để dùng làm điện áp làm việc. 13. Xử lý tín hiệu vào. Bộ xử lý tín hiệu đầu vào thu nhập những tín hiệu từ các cảm biến, dưới dạng tín hiệu xung, tín hiệu điện áp biến đổi, tín hiệu tần số…. Để đưa vào xử lý, biến đổi chúng thành các tín hiệu số. Tín hiệu là sự kết hợp giữa các mức điện áp có và không, mức điện áp có là số 1 và mức điện áp không là số 0. Tín hiệu phải được biến sang dạng số vì bộ xử lý chỉ có thể làm việc với các tín hiệu 0 và 1. Vì mỗi loại cảm biến tạo nên một dạng khác nhau nên chúng đòi hỏi các cách biến đổi khác nhau sang dạng số. Do đó, việc hiểu được cách hoạt động của các bộ biến đổi này là điều rất quan trọng. Trước tiên ta nghiên cứu nguyên lý làm việc của bộ biến đổi tương tự số. Một trong các bộ biến đổi dùng phổ biến trong bộ điều khiển là bộ biến đổi tương tự số, viết tắt là A/D (Analog to digital converters). Bộ này dùng để biến đổi tín hiệu điện áp một chiều có giá trị thay đổi sang tín hiệu dạng số để bộ xử lý có thể làm việc được. Các cảm biến mạch tương tự, như cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt độ, cảm biến vị trí trục bơm cao áp ... là những ví dụ của cảm biến tạo ra tín hiệu điện áp tương tự thay đổi, chúng phải được biến thành dạng tín hiệu số mới có thể xử lý được. 14. Bộ vi xử lý. PCM hoạt động theo dạng tín hiệu số nhị phân điện áp cao, biểu hiện cho số1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0 trong hệ số nhị phân có hai số 0 và 1. Mỗi một số hạng 0 hoặc 1 gọi là 1 bít. Một dãy 8 bít sẽ tương đương 1byte hoặc một từ (word). Byte này được dùng biểu hiện cho một lệnh hoặc một mẫu thông tin. Một mạch tổ hợp (IC) tạo byte và trữ byte đó. Số byte mà IC có thể chứa là có giới hạn khoảng 64 kilobyte hoặc 256 kilobyte. Mạch tổ hợp IC còn gọi là con chíp IC, vì hình dạng của nó. IC có chức năng tính toán và tạo ra quyết định gọi là bộ xử lý (microprosessor). Bộ vi xử lý có thể là loại 8 bít, 16 bít hay cao hơn, số bít càng cao thì việc tính toán càng nhanh. Thông tin gởi đến bộ vi xử lý từ một con IC thường được gọi là bộ nhớ. Trong bộ nhớ chia ra làm nhiều loại: - ROM(read only memory): dùng trữ thông tin thường trực, bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không ghi vào được. Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn - PROM(Programable Read Only Memory): cơ bản giống ROM ngoài ra trang bị thêm nhiều công dụng khác. - RAM(Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên trữ thông tin. Bộ vi xử lý có thể nhập bội duy nhỏ cho RAM, có hai loại: + Loại RAM xoá được: bộ nhớ mất khi mất nguồn. + Loại RAM không xoá được: giữ duy trì bộ nhớ dù khi tháo nguồn. Bộ vi xử lý thực hiện một số chức năng khác nhau. Chúng nhận và xuất trữ dữ liệu, kiểm soát tính tuần tự của các sự kiện nhờ có mạch thời gian bên trong, và ra quyết định theo kết quả của các phép tính toán học. Tương tự như trên, bộ vi xử lý trên động cơ cũng tính toán và điều khiển các hệ thống theo một chương trình đã được cài đặt sẵn. Chương trình khi viết đã dự kiến hầu hết các điều kiện vận hành của hệ thống. 15. Bộ kiểm tra hệ thống. Chức năng tự kiểm tra thực ra chỉ một chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ của bộ điều khiển GEM. Chương trình này cho phép bộ điều khiển kiểm tra tín hiệu vào và ra khỏi hệ thống. Trong trường hợp tín hiệu có giá trị nằm ngoài giới hạn cho phép, bộ điều khiển ghi vào bộ nhớ dưới dạng mã hư hỏng. Sau đó, người ta dùng các thiết bị kiểm tra để đọc các mã hư hỏng này từ bộ điều khiển. 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, ... Số khác thì cần phải qua một thủ tục đọc mã hư hỏng đơn giản có sử dụng thiết bị đọc. Tuỳ theo từng hệ thống mà chúng ta có cách đọc mã hư hỏng phù hợp. 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. Từ bộ điều khiển GEM tất cả dữ liệu đều có thể truyền đến các bộ điều khiển khác thông qua các đường truyền CAN. Tất cả các dữ liệu không lấy ra từ máy chuẩn đoán WDS mà nó được lấy ra từ bộ điều khiển GEM để truyền đến các bộ điều khiển liên quan. Máy chuẩn đoán chỉ đóng vai trò như một thành viên giám sát cho quá trình lập trình Modul Trung Tâm được thực hiện. Bộ điều khiển GEM kiểm tra lại tất cả những dữ liệu đã cài đặt vào và lưu lại những lỗi (mã báo hư hỏng DTCS) nếu có. 16. Bộ nhớ đầu ra. Sau khi bộ xử lý thực hiện xong các phép tính, kết quả được lưu trữ trong phần bộ nhớ dành riêng để ghi dữ liệu đầu ra, phần bộ nhớ này được đặt cùng một vùng với bộ nhớ đầu vào trong bộ nhớ RAM. Cũng như bộ nhớ đầu vào, bộ nhớ đầu ra lưu trữ các số nhị phân để chuyển cho bộ xử lý tín hiệu đầu ra nhằm tạo nên những tín hiệu điều khiển. 17. Các chức năng của đầu ra. Bộ xử lý không trực tiếp điều khển các thiết bị đầu ra, nó chỉ thực hiện các phép tính và ghi giá trị vào bộ nhớ. Kết quả này được bộ xử lý tín hiệu đầu ra sử dụng để tạo nên các tín hiệu điều khiển. Các dạng tín hiệu điều khiển được tạo ra theo yêu cầu của các thiết bị đầu ra. Cũng như bộ xử lý đầu vào, bộ xử lý đầu ra gồm có nhiều khối hoạt động riêng rẽ hoặc phối hợp với nhau để tạo tín hiệu đầu ra. Điều khiển phun nhiên liệu ECU và EDU. Quá trình điều khiển ECU và EDU này điều khiển thời gian và lượng nhiên liệu phun chính xác vào động cơ. ECU thực hiện những tính toán cần thiết dựa vào những tín hiệu nhận được từ các cảm biến. Sau đó ECU điều khiển khoảng thời gian dòng tác dụng lên các vòi phun để đạt thời gian và lượng phun nhiên liệu tối ưu. Ta có sơ đồ điều khiển phun nhiên liệu như sau. Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến tốc độ động cơ Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến áp suất nhiên liệu Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Tín hiệu tốc độ động cơ Cảm biến áp suất nhiên liệu Cảm biến áp suất, lưu lượng khí nạp Tín hiệu tốc độ xe Tín hiệu khởi động ECU Kim phun Hình 3.28 : Sơ đồ hệ thống điều khiển phun phun nhiên liệu. ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến gửi về rồi tiến hành xử lí các tín hiệu đó. Sau khi đã xử lý tín hiệu một cách chính xác ECU sẽ điều khiển cho cơ cấu chấp hành làm việc để cung cấp một lượng nhiên liệu phù hợp vào buồng cháy động cơ. ó Các tín hiệu dùng để tính toán lượng phun cơ bản : Tín hiệu tốc độ động cơ Tín hiệu vị trí bướm ga Công tắc máy lạnh, nhiệt độ nước làm mát. ECU tính toán lượng phun cơ bản Hình 3.29 : Các tín hiệu dùng tính toán lượng phun cơ bản ECU tính toán lượng phun nhiên liệu cơ bản dựa vào tốc độ động cơ và tín hiệu vị trí bàn đạp ga. giá trị tín hiệu bàn đạp ga gửi về ECU để tính toán lượng phun còn phụ thuộc vào tín hiệu từ công tắc điều hòa nhiệt độ, nhiệt độ nước làm mát . sự tính toán đó dựa trên những phép tính của chương trình lưu trong bộ nhớ. Lượng phun cơ bản sẽ khác nhau ở những chế độ tải khác nhau. Chế độ tải được đánh giá thông qua vị trí bàn đạp ga. Chế độ tải càng lớn thì lượng phun nhiên liệu cơ bản càng nhiều và ngược lại. Các loại điều khiển phun nhiên liệu như sau : + Điều khiển lượng phun nhiên liệu : Hiệu chỉnh tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và vị trí bàn đạp ga (VPA). + Điều khiển thời gian phun nhiên liệu : Hiệu chỉnh tín hiệu tốc độ động cơ (NE) và vị trí bàn đạp ga (VPA). + Điều khiển tỉ lệ phun nhiên liệu : Hiệu chỉnh tỉ lệ phun nhiên liệu từ cảm biến van đường nạp (VLU) trong một thời gian nào đó. + Điều khiển áp suất phun : Sử dụng cảm biến áp suất ống phân phối đo áp suất nhiên liệu, rồi truyền dữ liệu này đến ECU động cơ để điều khiển lượng nhiên liệu bơm. + Điều khiển thời điểm phun : Hiệu chỉnh từ tín hiệu vị trí cam G, NE và VPA ó Điều khiển lượng phun nhiên liệu : ECU tính toán lượng phun cơ bản dựa vào điều kiện của động cơ bằng cách điều chỉnh lượng phun cơ bản cho phù hợp với nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ nhiên liệu, nhiệt độ không khí vào và áp suất không khí vào. + Điều chỉnh lượng phun theo áp suất khí nạp. ECU nhận thông tin áp suất khí nạp từ tín hiệu gửi về của cảm biến áp suất khí nạp, ECU tính toán hiệu chỉnh lượng phun để hỗn hợp không khí và nhiên liệu được phù hợp với chế độ đang làm việc của động cơ.Thông tin áp suất khí nạp gửi về ECU ở dạng tín hiệu điện áp. Áp suất tăng lên thì mức điện áp tăng theo. Lượng phun hiệu chỉnh theo áp suất khí nạp được đặc trưng bởi hệ số hiệu chỉnh. Khi tín hiệu điện áp tăng lên thì hệ số hiệu chỉnh lượng phun tăng theo do đó lượng phun tăng theo. + Điều chỉnh lượng phun theo nhiệt độ khí nạp. ECU nhận thông tin nhiệt độ của không khí nạp từ cảm biến nhiệt độ khí nạp gửi về để tính toán lượng phun theo từng điều kiện nhiệt độ của không khí nạp. Hiệu chỉnh lượng phun theo nhiệt độ khí nạp đặc trưng bởi hệ số hiệu chỉnh. Khi nhiệt độ khí nạp tăng lên thì hệ số hiệu chỉnh có xu hướng giảm xuống. Do đó lương phun nhiên liệu giảm xuống. + Điều chỉnh lượng phun theo nhiệt độ nước làm mát. ECU nhận thông tin nhiệt độ động cơ từ tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát gửi về . Hiệu chỉnh lượng phun theo nhiệt độ nước làm mát được đặc trưng bởi hệ số hiệu chỉnh. Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên thì hệ số hiệu chỉnh có xu hướng giảm xuống . Do đó lượng phun được hiệu chỉnh giảm xuống. + Điều chỉnh lượng phun trong lúc động cơ khởi động. Khi khởi động ECU tính toán lượng phun bằng cách tổng hợp lượng phun cơ bản và lượng phun hiệu chỉnh. Lượng phun hiệu chỉnh được tính toán dựa vào tín hiệu từ máy khởi động và tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Động cơ dễ hay khó khởi động phụ thuộc rá lớn vào nhiệt độ lúc động cơ khởi động. Khi khởi động trong điều kiện khởi động lạnh, nhiệt độ nước làm mát thấp lượng nhiên liệu cung cấp sẽ được tăng cường để dễ khởi động. + Điều chỉnh lượng phun theo nhiệt độ nhiên liệu. ECU nhận thông tin nhiệt độ nhiên liệu tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu gửi về . Hiệu chỉnh lượng phun theo nhiệt độ nhiên liệu đặc trương bởi hệ số hieuj chỉnh. Khi nhiệt độ nhiên liệu tăng thì hệ số hiệu chỉnh có xu hướng giảm xuống do đó lượng phun được hiệu chỉnh giảm xuống. Cách tính lượng phun : Khi tính cần so sánh hai giá trị sau : + Lượng phun nhiên liệu cơ bản theo mẫu của bộ điều tốc, tính theo vị trí chân ga và tốc độ động cơ. + Lượng phun nhiên liệu điều chỉnh từ lượng phun tối đa dựa vào tốc độ động cơ. Trong hai trường hợp này, lượng nhỏ hơn làm cơ sỡ cho lượng phun nhiên liệu cuối cùng. Lượng phun cơ bản : Lượng phun nhiên liệu cơ bản do tốc độ động cơ NE và góc chân ga quyết định. Khi tốc độ động cơ không đổi, tăng góc chân ga sẽ làm tăng lượng nhiên liệu phun. Lượng phun nhiên liệu tối đa : Lượng phun nhiên liệu tối đa được tính bằng cách cộng các lượng điều chỉnh từ lượng phun tối đa cơ bản do tốc độ động cơ quyết định. Các lượng điều chỉnh đó là : Điều chỉnh áp suất không khí vào, điều chỉnh nhiệt độ không khí vào, điều chỉnh áp suất không khí, và điều chỉnh lượng phun nhiên liệu tối đa khi động cơ nguội. Lượng phun ban đầu : Lượng phun ban đầu được tính từ khi bật bộ khởi động dựa trên lượng phun ban đầu cơ bản và thời gian bộ khởi động bật. Lượng phun nhiên liệu cơ bản giảm, lượng tăng, và giảm sẽ thay đổi theo nhiệt độ chất làm mát và tốc độ động cơ. ó Điều khiển thời gian phun : Thời gian phun được điều khiển theo thời gian dòng tác dụng lên vòi phun Điều khiển thời gian phun chính thức và thời gian phun thử nghiệm. + Thời gian phun chính thức : Thời gian phun cơ bản được tính từ tốc độ động cơ và lượng phun cuối cùng (đã điều chỉnh) để quyết định thời gian phun chính tối ưu. + Thời gian phun thử nghiêm : Thời gian phun thử nghiệm được tính bằng cách cộng quãng thử nghiệm vào thời gian phun chính thức. Quãng thử nghiệm được tính từ lượng phun cuối cùng, tốc độ động cơ, nhiệt độ chất làm mát, nhiệt độ không khí và áp suất không khí nạp. Khi động cơ khởi động, quãng thử nghiệm được tính từ nhiệt độ chất làm mát và tốc độ động cơ. ó Điều khiển áp suất phun. ECU tính toán áp suất phun nhiên liệu do lượng phun cuối cùng và tốc độ động cơ quyết định. Áp suất phun khi khởi động được tính từ nhiệt độ chất làm mát và tốc độ động cơ. Hình 3.30 : Mối quan hệ giữa tốc độ, áp suất và lượng phun. Đồ thị quan hệ giữa áp suất ống phân phối (1), tốc độ động cơ (2), lượng phun cuối cùng (3). Như trên đồ thị ta thấy khi tốc độ động cơ tăng lượng phun tăng theo làm áp suất phun tăng. Áp suất trong ống phân phối điều khiển bỡi van SCV phụ thuộc vào tốc độ động cơ. ó Điều khiển tỉ lệ phun nhiên liệu. Việc điều khiển tỉ lệ phun nhiên liệu dựa vào cảm biến vị trí van cắt đường nạp trong một khoảng thời gian nhất định. Bỡi vì động cơ diesel khác so với động cơ xăng. Động cơ xăng không khí nạp phu thuộc hoàn toàn vào vị trí bướm ga, ngược lại động cơ diesel lại không phụ thuộc hoàn toàn vào vị trí van cắt đường nạp mà chỉ phụ thuộc một khoảng nhất định vì động cơ diesel tự tạo ra dòng khí trong buồng đốt để hoà trộn nhiên liệu. 4 : Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ DW10 ATED. 4.1. Tính toán nhiệt. Công suất, tính kinh tế, độ tin cậy khi làm việc và tuổi thọ của động cơ phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện của chu trình công tác. Vì vậy, việc nghiên cứu các quá trình tạo nên chu trình công tác của động cơ là rất cần thiết để tìm ra các quy luật diễn biến của chúng, phát hiện những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ấy, trên cơ sở đó xác định phương hướng nâng cao tính hiệu quả và kinh tế của động cơ. Phương pháp tính toán các thông số của chu trình công tác thực tế càng hoàn hảo bao nhiêu thì sự khác biệt giữa chu trình tính toán và chu trình thực tế càng ít bấy nhiêu. Nhiệm vụ của tính toán nhiệt động cơ là dựa trên những số liệu đã cho ban đầu để xác định các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của động cơ. Kết quả của tính toán nhiệt là xây dựng được đồ thị công và đây là tài liệu cơ bản cho việc tính toán động lực học, tính sức bền và độ mài mòn của các chi tiết tiếp theo. Tính toán chu trình nhiệt của động cơ đốt trong được tiến hành qua các bước sau: A .Thông số cho trước của động cơ : Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị Công suất có ích Nc Kw 80 Tỷ số nén e 18 Số vòng quay N Vòng/phút 4000 Đường kính xilanh D mm 85 Hành trình piston S mm 88 Số xilanh I 4 Số kỳ t 4 Góc mở xupáp nạp j1 Độ Góc đóng muộn xupáp nạp j2 Độ Góc mở xupáp thải j3 Độ Góc đóng muộn xupáp thải j4 Độ Suất tiêu hao nhiên liệu g/kw.h B .Thông số chọn của động cơ : Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Giá trị Áp suất khí nạp pk MN/m2 0,1 Nhiệt độ khí nạp Tr K 292 Hệ số dư lượng không khí a 1,5 Áp suất cuối kì nạp pa MN/m2 0,09 Áp suất khí sót pr MN/m2 0,104 Nhiệt độ khí sót Tr K 700 Độ sấy nóng khí nạp mới T 20 Chỉ số đoản nhiệt m 1,5 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z xz 0,85 Hệ số lợi dụng nhiệt tai b xb 0,85 Tỷ số tăng áp suất l 1,8 hệ số nạp thêm l1 1,02 Hệ số quết buồn cháy l2 1 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt lt 1,1 Hệ số điền đầy đồ tthị jd 0,97 4.1.1 .Tính toán các thông số của chu trình: a : Tính quá trình nạp : 1.Tính hệ số khí sót gr : 2.Tính hệ số nạp : 3.Tính nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta (K) : (K) 4.Tính sốmol không khí để đốt cháy một kg nhiên liệu M0 (kmolKk/kgnl) : (kmolKk/kgnl) 5.Tính số mol khí nạp mới M1 : M1 = a.M0 (động cơ diesel,động cơ phun xăng) M1 = 1,5. = 0,7419643 b :Tính quá trình nén 6.Tỷ nhiệt của không khí (kJ/kmol.K) (kJ/kmol.K) 7.Tỷ nhiệt mol của sản phẩm cháy (kJ/kmol.K) : Nếu a 1 thì : = 21,75975187 8.Tỷ số của hỗn hợp cháy (kJ/kmol.K) : Có thể viết dưới dạng : (kJ/kmol.K) Trong đó : 9.Tính chỉ số nén đa biến trung bình n1 : Chọn trước n1, thế vào phương trình sau, giải bằng phương mò nghiệm. Chọn n1= 1,365 khi sai số hai vế nhỏ hơn 0,001 thì lấy giá trị đã chọn. 10. Tính nhiệt độ cuối kỳ nén Tc (K): Tc = Ta.= .18 (1,3656-1) = 933,04703 (K) 11.Tính áp suất cuối kỳ nén pc (MN/m2) : pc= pa.= 0,09.181,3656 =4,6609455 (MN/m2) c :Tính quá trình cháy. 12.Tính Động cơ Diesel 13.Tính số mol sản phẩm cháy M2 (kmol/kgnl): M2 = M1 + = 0,7419643 + = 0,7735893 (kmol/kgnl) 14.Hệ số đổi phân tử lý thuyết. b0 = 15.Hệ số biến đổi phân tử thực tế : 16.Hệ số biến đổi phân tử tại z : 17.Tính hệ số toả nhiệt xz tại z: 18.Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn : > thì (động cơ diesel) 19.Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z : 20. Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz (K): Ta có phương trình bật hai : Û Tz1= -12854 Tz2= 2216 Chọn Tz = 2216 (K) 21.Áp suất cực đại chu trình pz. pz= pc.l = 4,6609455.1,8 = 8,3897019 (MN/m2) d : Tính quá trình giản nở: 22.Tỷ số giản nở sớm : (động cơ diesel) = 23.Tỷ số giản nở sau: 24.Kiểm nghiệm lại trị số n2: Chọn trước n2 = 1,24546 theo công thức : Trong đó : = 1178,4517 25.Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb (K) : (K) 26.Áp suất cuối quá trình giản nở pb (MN/m2): (MN/m2) 27.Kiểm lại nhiệt độ khí sót : Sai số 4.1.2 :Tính Các thông số chỉ thị : 28.Áp suất chỉ thi trung bình lý thuyết (MN/m2): trong trường hợp động cơ diesel : = 0,9887669 (MN/m2) 29.Áp suất chỉ thi trung bình (MN/m2): pi = = 0,9591039 (MN/m2) 30.Hiệu suất chỉ thị động cơ hi : 31.suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi (g/kw.h): (g/kw.h) 4.1.3: Tính các thông số có ích : 32.Tổn thất cơ giới pm (MN/m2) : Theo công thức kinh nghiệm : Pm = a + b.Cm + pr -pa a = 0,09 Buồn cháy xoáy lốc b = 0,012 Pm = 0,09 + 0,012. + 0,104 - 0,09 = 0,2448 Trong đó : Cm = 33.áp suất trung bình (MN/m2) : pe = pi – pm = 0,9591039 - 0,2448 = 0,7143039 34.Hiệu suất cơ giới (%) : = 0,7447617 35.Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g/kw.h): (g/kw.h) 36.Hiệu suất có ích (%) : he = hm.hI = 0,7447617. = 0,3560496 37.Thể tích công tác của đông cơ (dm3) : (dm3) 38.Kiểm nghiệm đường kính xilanh (dm): (dm) 4.2. Tính toán thông số cơ bản của bơm cao áp: Những kích thước chính của bơm cao áp (đường kính pít tông bơm cao áp , hành trình có ích ) được xác định theo lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình khi động cơ chạy ở chế độ công suất cực đại. Đặc điểm của bơm cao áp của động cơ DW10 ATED là loại bơm đặc biệt. Bơm là tổ hợp của 3 bơm pít tông ghép hình sao và lệch nhau 120 độ. Ngoài ra bơm hoạt động luôn cung cấp nhiên liệu có áp suất cao lên ông phân phối chú không phải cấp vào cho từng xy lanh riêng biệt nên khi tính toán lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình phải chú ý. Ta có công thức tính lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình tính theo một đơn vị thể tích công tác xylanh như sau: [mm3/lít] [1] Trong đó: [1]: “ Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong tập 3” .HỒ TẤN CHUẨN- NGUYỄN ĐỨC PHÚ- TRẦN VĂN TẾ- NGUYỄN TẤT TIẾN. Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiêp. năm 1979 - Hệ số nạp, được xác định ở phần tính toán nhiệt, . - Hệ số dư lượng không khí, . Thay vào công thức (4.1), ta được: [mm3/lít] Lượng nhiên liệu cung cấp cho một xi lanh trong một chu trình: [1] Trong đó: - Thể tích công tác của xylanh, [lít] Với: D: đường kính xylanh động cơ. D = 85 [mm] S: hành trình của piton S = 88 [mm] Vh = = 499103 [mm3] = 0,499 [l] Thay vào (4.2), ta được: [mm3]. Với hệ thống nhiên liệu thường, sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy, mỗi tổ bơm sẽ cung cấp lượng nhiên liệu chu trình cho một xylanh tương ứng. Vì vậy đường kính piston bơm cao áp được xác định theo công thức: [mm] [1] Trong đó: k- Hệ số đánh giá tỷ số giữa tốc độ cung cấp nhiên liệu cực đại với tốc độ trung bình, . Chọn - Góc phun nhiên liệu, được xác định từ điều kiện đảm bảo cho động cơ khi chạy ở chế độ thiết kế ít tốn nhiên liệu nhất. Trên thực tế, ít khi vượt quá , chọn . - Hệ số cung cấp, , ta chọn - Tốc độ lớn nhất của piston bơm cao áp. Bơm cao áp được dẫn động bởi đĩa lệch tâm, ta coi như dạng cam lồi, ta chọn hệ số tốc độ . Với số vòng quay của trục cam (trục bơm): [v/ph]. Tốc độ lớn nhất của piston bơm cao áp: [m/s] = 3000 [mm/s]. [1] Tuy nhiên ở hệ thống nhiên liệu Common rail đang khảo sát, bơm cao áp gồm 3 tổ bơm tạo ra áp suất cao trong một đường ống chung. Ta tính toán đường kính piston và hành trình có ích của một tổ bơm sao cho khi trục bơm quay một vòng thì bơm cao áp cung cấp lượng nhiên liệu chu trình cho cả 4 xylanh. Hơn nữa ở hệ thống nhiên liệu common rail thì bơm cao áp luôn cung cấp nhiên liệu vào ống phân phối nên lueoengj nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình cũng lớn hơn nhiều vì vậy so với loại bơm dãy thì ta chọn hệ số dữ trữ là 1.4 khi đó lượng nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình thực tế của bơm sẽ là. [mm3]. Từ công thức (4.4), ta có thể suy ra công thức tính đường kính piston bơm cao áp trong trường hợp này như sau: [1] [mm] Để đơn giản cho việc gia công, sản xuất hàng loạt, ta chọn [mm]. Đối với hệ thống nhiên liệu thường, hành trình có ích của pít tông bơm cao áp được xác định theo công thức: [mm] [1] Trong đó: - Tiết diện đỉnh piston bơm cao áp, [mm2]. [mm2]. [1] Tuy nhiên, với lập luận trên, hành trình có ích của bơm cao áp trong trường hợp này sẽ được tính theo công thức sau: [1] [mm] Chọn [mm]. 4.3. Tính toán các thông số cơ bản của vòi phun.: Những thông số cơ bản của vòi phun phải đảm bảo tốc độ phun nhiên liệu thích hợp và đạt áp suất phun cần thiết. Để tính toán ta coi vòi phun khảo sát là vòi phun kín tiêu chuẩn, vậy tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình sẽ là: [1] Trong đó: k- Hệ số cung cấp lớn nhất, k = 1,4. - Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình khi động cơ hoạt động ở chế độ thiết kế, [mm3] - Khoảng thời gian cấp nhiên liệu theo góc quay trục khuỷu. Chọn . Thay vào (4.10), ta có tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình: [mm3/lít] ≈ [cm3/lít] Tổng tiết diện lưu thông của các lỗ phun được xác định theo công thức sau: [1] Trong đó: - Khối lượng riêng của nhiên liệu, [kg/cm3]. - Áp suất trong vòi phun, mà áp suất trong thân vòi phun bằng áp suất trong ống phân phối nên áp suât trong thân vòi phun là 1350 bar hay bar. Mà 1 bar = 105 [N/m2] = 0,1 [MN/m2]. hay [MN/m2]. - Áp suất cháy, được xác định ở phần tính toán nhiệt, [MN/m2]. - Hệ số lưu lượng, Thay vào công thức (4.11), ta có: [cm2] = 0,115 [mm2]. Diện tích tiết diện lưu thông của các lỗ vòi phun: [1] [mm2]. 1 vòi phun sẽ có 5 lỗ phun nên ta có tiết diện lưu thông của 1 lỗ phun là . [mm2]. Đường kính tính toán của lỗ phun là : dlt = thay số ta có dlt = = 0,212 [mm] 5. Những hư hỏng và biện pháp kiểm tra bảo dưởng , sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ DW10 ATED. Khắc phục hư hỏng có nghĩa là sửa chữa các hư hỏng bằng cách loại trừ lần lượt từng nguyên nhân không thể. Sau đó xem xét những nguyên nhân còn lại để đi đến kết luận chính xác. Phương pháp này nhanh và chính xác hơn rất nhiều so với việc phỏng đoán hay điều chỉnh sửa chữa ngẫu nhiên. Động cơ DW10 ATED dùng thiết bị chuẩn đoán là máy chuẩn đoán WDS, IDS kết nối qua cổng DLC. Phương pháp lập trình Module Trung Tâm dựa trên cơ sở: Tất cả các dữ liệu của các bộ điều khiển đều được nạp vào bộ điều khiển GEM tất cả dữ liệu đều có thể truyền đến các bộ điều khiển khác thông qua đường truyền CAN. Phương pháp lập trình Module Trung Tâm khác với phương pháp lập trình truyền thống là:Tất cả các dữ liệu không lấy ra từ WDS mà nó được lấy ra từ bộ điều khiển GEM truyền đến bộ điều khiển PCM. Máy chuẩn đoán chỉ đóng vai trò như một thành viên giám sát cho quá trình lập trình Module Trung Tâm được thực hiện. Các hư hỏng hay gặp trong hệ thống nhiên liệu nói chung. 5.1. Khói đen. Khói đen là do chứa cacbon trong nhiên liệu không cháy, kết quả của sự cháy không hoàn toàn do hệ số a quá nhỏ (tức hỗn hợp quá đậm), từ bản chất của hiện tượng này có thể do các nguyên nhân sau. (1) Phun nhiên liệu quá nhiều. Đây là kết quả của việc cháy không hoàn toàn, tức là có quá nhiều nhiên liệu được phun vào xylanh, không có đủ khí để cháy hết, nên nhiên liệu còn lại thải ra cùng khí xả làm khí có màu đen. Khắc phục: Cảm biến trục phân phối bị sai, lò xo điều khiển trục phân phối bị yếu. (2) Thời gian phun quá sớm. Nếu thời điểm phun quá sớm, nhiên liệu sẽ được phun trước khi áp suất và nhiệt độ của khí trong buồng cháy tăng đủ cao để bốc cháy. Nhiên liệu được phun vào trong giai đoạn này làm hỗn hợp khí nhiên liệu quá đậm ở một vài vùng của buồng cháy . Kết quả là, hỗn hợp khí- nhiên liệu ở vùng đậm này cháy không hoàn toàn và khí xả có mụi than. Khi hiện tượng này nảy ra, nó thường kèm với tiếng gõ động cơ. Khắc phục: Kiểm tra các van điện từ điều khiển thời điểm phun, cảm biến vị trí vành cam. (3) Áp suất phun thấp (do vòi phun). Khi làm việc nếu áp suất phun nhiên liệu thấp thì không thể hình thành tia phun tốt và chất lượng hóa sương của nhiên liệu cũng xấu không tơi làm cho hỗn hợp hòa trộn không đồng đều dẫn đến cháy không triệt để, khí thải có màu đen, khi đó công suất của động cơ giảm và động cơ làm việc rất xấu ở số vòng quay thấp. + Khắc phục thực hiện theo các bước sau: - Kiểm tra điều chỉnh kim phun nhiên liệu - Kiểm tra tình trạng phun nhiên liệu: Sử dụng thiết bị chuyên dùng là máy chuẩn đoán IDS để kiểm tra áp suất phun và lượng phun đồng đều giữa các xilanh. Hơn nữa mỗi khi lập trình bộ điều khiển PCM bằng IDS, đồng thời cũng phải định dạng luôn các vòi phun. Công việc hiệu chỉnh vòi phun bằng cách sử dụng WDS để nhập 16 ký tự của các vòi phun vào bộ điều khiển PCM theo thứ tự các xilanh. (4) Có không khí trong hệ thống nhiên liệu của động cơ . Nếu có không khí bị hút vào hệ thống nhiên liệu thì động cơ bắt đầu chạy không ổn định, đứt đoạn, công suất giảm sút. Khi đó khí thải có màu đen đục và động cơ rất khó khởi động. Dấu hiệu đặc trưng của việc lọt không khí vào hệ thống nhiên liệu là dòng nguyên liệu từ đường ống đi vào không liên tục. Muốn xác định xem có không khí bị hút vào hệ thống nhiên liệu hay không cần mở nới nút xả không khí trên bình lọc nhiên liệu, khi ấy nếu có không khí trong hệ thống nhiên liệu lúc kiểm tra sẽ có nhiên liệu hòa lẫn với bọt khí chảy ra ngoài. Muốn xác định chỗ không khí lọt vào hệ thống nhiên liệu, phải quan sát ống nhiên liệu và chỗ nối ống. Nếu phát hiện nhiên liệu chảy ở đường ống ở phía trước bơm nhiên liệu lúc tắt máy, thì có thể khẳng định chính nó là chỗ hút không khí vào hệ thống nhiên liệu khi máy chạy. Sau khi kiểm tra, cần vặn chặt tất cả các khớp nối ống dẫn nhiên liệu vào các chỗ bắt dụng cụ kiểm tra trên hệ thống đường ống. Nếu sau khi kiểm tra và vặn chặt, vẫn còn không khí lọt vào thì phải thử độ kín của hệ thống nhiên liệu. Lúc thử độ kín của hệ thống nhiên liệu, phải làm theo trình tự sau: - Phải tháo ống nhiên liệu ra khỏi thùng chứa và nút kín đường ống đó lại. - Tháo đường nhiên liệu sau bầu lọc và tra vào đó dụng cụ thử qua ống mềm. - Kiểm tra, nếu nơi nào có nhiên liệu chảy rò chính đó là nơi bị hỏng trên đường ống nhiên liệu. - Cần sửa chữa chỗ hở đã phát hiện bằng cách hàn vảy, rà lại chỗ tiếp xúc của khớp nối hoặc thay chi tiết mới khác. 5.2. Khói trắng. Khói trắng thường xảy ra khi động cơ khởi động. Do nhiệt độ bên ngoài thấp, nhiên liệu phun ra trong điều kiện này sẽ cháy ở nhiệt độ tương đối thấp, nhiệt độ buồng cháy không tăng cao đủ để cháy hoàn toàn. Vì vậy, nhiên liệu không cháy (hiđrocacbon) được xã ra ngoài dưới dạng hơi, gây ra khói trắng hay xanh da trời. Hiện tượng này có thể do nguyên nhân sau: (1) Thời điểm phun quá trễ. Nếu thời điểm phun quá trễ, nhiên liệu sẽ được phun sau khi piston qua điểm chết trên: Kết quả là áp suất trong buồng cháy sẽ giảm và một phần nhiên liệu không cháy sẽ được xã ra ngoài, sinh ra khói trắng. Hiện tượng này đồng thời xảy ra với công suất động cơ giảm. (2) Hệ thống sấy nhiên liệu liệu hỏng. Nếu như hệ thống sấy nhiên liệu hỏng, nhiệt độ trong buồng cháy sẽ không thể tăng đủ cao để cháy nhiên liệu. Vì vậy, một phần nhiên liệu phun vào sẽ không cháy mà thải ra ngoài, sinh ra khói trắng. Hiện tượng này xẩy ra kèm với động cơ khó khởi động. 5.3. Bơm cao áp bị hỏng. (1) piston - xylanh bơm bị mòn. Động cơ sử dụng lâu ngày thì các tính năng của bơm cao áp dần dần bị sai lệch. Điều đó làm giảm công suất, giảm chỉ tiêu kinh tế của động cơ, ngoài ra còn làm cho máy khó khởi động vì lượng nguyên liệu do bơm cung cấp cho động cơ trong một chu trình bị giảm và thời điểm cung cấp nhiên liệu cũng thay đổi. (2) Van điều áp suất của bơm cao áp bị hỏng. Van điều tiết áp suất của bơm cao áp dùng để điều tiết áp suất nhiên liệu vào bơm chuyển nhiên liệu, do vậy không điều khiển được áp suất đến van lưu lượng được, dẫn đến động cơ mất công suất. 5.4. Bộ lọc bị tắc, hoặc có nước trong nhiên liệu. Bộ lọc dùng để khử tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu vào bơm chuyển nhiên liệu, bộ lọc bị tắc sẽ làm nhiên liệu đi vào bơm cao áp không đủ, công suất của động cơ giảm và động cơ bắt đầu nổ không đều, đứt quãng. Lượng nước có trong nhiên liệu thì cảm biến sẽ báo cho bộ PCM biết Khắc phục: Kiểm tra tình trạng lọc thông qua bộ cảnh báo lọc, nếu cần thì thay lọc mới. 5.5. Nhiên liệu rò ra lỗ vòi phun . Nếu vòi phun làm việc bình thường thì mỗi lần phun, lỗ phun phải khô ráo. Nếu vòi phun phun sương mù không tốt và sau khi phun có giọt nhiên liệu đọng lại ở lỗ phun, như thế chứng tỏ nhiên liệu rò qua lỗ vòi phun. Trường hợp này công suất động cơ giảm, tốn nhiều nhiên liệu, máy nóng quá và trong khí thải có nhiều khói đen.Nhiên liệu rò qua lỗ vòi phun là do van kim không tì khít lên đế van, cần phải khử bỏ những vết gỉ trên mặt tì hình côn của van kim và đế van. 5.6. Máy lì . + Nguyên nhân là do áp suất dầu trong ống phân phối không đủ lớn. Cần kiểm tra lọc dầu. Kiểm tra bơm điện. Kiểm tra đường ống. Kiểm tra van điều áp .Kiểm tra cảm biến áp suất nhiên liệu. + áp suất khí nạp không đủ lớn. Kiểm tra đường ống nạp.Kiểm tra turbo tăng áp.Kiểm tra bộ đo gió. 5.7 .Máy bị tắt đột ngột : Kiểm tra kim phun. Kiểm tra van điều áp. Kiểm tra cảm biến áp suất nhiên liệu trên ống phân phối. 5.8. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel. 5.8.1. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một. Dùng mắt kiểm tra tình trạng các bộ phận thuộc hệ thống cung cấp nhiên liệu, độ kín khít các mối nối, và nếu cần thì khắc phục những hư hỏng. Kiểm tra sự làm việc của van tắt máy bằng điện mà dẫn động cơ cấu dẫn động bàn đạp ga điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu bằng máy chuẩn đoán WDS. 5.8.2. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai. Kiểm tra độ kẹp chặt và độ kín khít của thùng chứa nhiên liệu, ống dẫn nhiên liệu, bơm cao áp, vòi phun, bầu lọc và cơ cấu dẫn động bơm. Kiểm tra dòng chảy nhiên liệu nếu cần thì xả nhiên liệu cho không khí lẫn trong hệ thống ra ngoài. Khởi động cho động cơ làm việc và điều chỉnh số vòng quay nhỏ nhất của trục khuỷu ở chế độ chạy không tải. Kiểm tra sự làm việc của động cơ, bơm cao áp, xem khí xả có hợp lý không. Tháo bầu lọc ra và thay lọc. 5.8.3. Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa. Cần xả hết cặn trong thùng chứa dầu, rồi làm vệ sinh thùng. Tháo vòi phun và hiệu chỉnh áp suất nâng kim phun và sự đồng đều trên các xilanh, trên máy chuẩn đoán WDS. 5.8.4. Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử. Các tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nước làm mát quá thấp hoặc quá cao. Các cảm biến vị trí trục khuỷu, trục cam, lưu lượng khí nạp... Hỏng mạch điều khiển trục bơm làm cho trục bơm luôn luôn ở vị trí cấp nhiên liệu quá thấp hoặc quá cao. Các van điện từ ngưng làm việc, rơ-le không làm việc, đường truyền bị ngắt mạch, điện áp cung cấp không chính xác bộ ổn áp không làm việc. Trong mạch điều khiển này, hư hỏng chủ yếu là các cảm biến các đường truyền do đó để khắc phục hư hỏng này ta dùng máy chuẩn đoán WDF kết nối vào cổng giao tiếp. DLC chế độ chuẩn đoán bằng màn hình (EOBD) chuẩn đoán theo tiêu chuẩn châu âu. Các mã lỗi và mô tả mã lỗi được thể hiện ở bảng 6 ở phần phụ lục 6. Kết luận. Hệ thống nhiên liệu Diesel Common Rail ngày nay được dùng rộng trên các phương tiện giao thông, góp phần tạo nên bước ngoặt mới cho ngành ôtô động cơ nhiệt. Hệ thống nhiên liệu Common Rail có khả năng tạo hơi nhiên liệu tốt vì phun nhiên liệu với áp suất cao khoảng 1600 bar. Nhiên liệu cháy hoàn toàn, không tạo ra các sản phẩm phụ khác, ít tạo khói, ít tạo ra muội than nên vấn đề ô nhiễm không khí được cải thiện rất nhiều. Lượng khí nạp được cảm biến lưu lượng khí nạp nhận giá trị và đưa về PCM, cùng với các giá trị từ các cảm biến khác gởi về PCM xử lí và cho ra một lượng nhiên liệu thích hợp cho từng chế độ tốc độ của động cơ. do lượng phun được điều khiển chính xác bằng PCM nên có thể phân phối đều đến từng xy lanh. nhiên liệu được điều khiển nhờ PCM bằng việc thay đổi thời gian hoạt động của việc phun, tạo ra được tỷ lệ tối ưu. Về mức độ gây ô nhiễm, với đặc điểm phun hai lần là phun sơ khởi và phun chính, đặc tính của hệ thống phun được cải thiện có tác dụng không ồn và giảm được độ độc hại của khí thải. Ngoài ra còn có giai đoạn phun thứ cấp được thực hiện nhờ hệ thống luân hồi khí thải có tác dụng làm giảm nồng độ NOx trong khí thải. Về suất tiêu hao nhiên liệu thì khi chân ga ở trạng thái tự do việc phun nhiên liệu bị loại bỏ trong động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail nên làm giảm tiêu hao nhiên liệu so với động cơ diesel nguyên thủy. Tóm lại, quá trình cháy trong hệ thống Common Rail được cải thiện đáng kể, tăng tính kinh tế nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu suất của động cơ. Ở từng tốc độ và tại mỗi chế độ tải trọng của động cơ, lượng nhiên liệu có thể được cung cấp chính xác và liên tục nhờ việc kiểm soát khí thải của PCM. 7. TÀI LIỆU THAM KHẢO. [1] Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên lý Động cơ đốt trong”. Nhà xuất bản giáo dục, năm 1994. [2] Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng. “Nhiệt kỹ thuật”. Nhà xuất bản giáo dục, năm 1999. [3] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 1”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979. [4] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 2”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979. [5] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 3”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979. [6] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng. “Ôtô và ô nhiễm môi trường”. Nhà xuất bản giáo dục, năm 1999. [7] Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận, Nguyễn Thạch Tân, Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chí. “Thủy lực và máy thủy lực”. Nhà xuất bản giáo dục, năm 1996. [8] Tài liệu động cơ DW10 ATED và các tài liệu liên quan. MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU 1 1 : Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel 2 1.1: Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel. 2 1.1.1 : Nhiệm vụ 2 1.1.2 : Yêu cầu 2 1.1.3 : Phân loại 2 1.2. Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ Diezel. 9 2 . Giới thiệu chung về động cơ DW10 ATED. 13 2.1 Đặc điểm chung. 13 2.2. Đặc điểm các nhóm chi tiết và cơ cấu chính của động cơ DW10 ATED. 14 2.2.1 Thân máy và nắp xy lanh. 14 2.2.2. Nắp đậy, nắp trục cam. 15 2.2.3. Vòng gioăng bao kín. 15 2.2.4 . Nhóm pít tông. 16 2.2.5 Trục khuỷu. 18 2.2.6 . Bánh đà : 19 2.2.7 . Cơ cấu phân phối khí. 19 2.2.8 .Dây đai . 21 2.2.9 .Hệ thống hồi lưu khi xả. 22 2.2.10 : Hệ thống tăng áp. 27 2.2.10 : Hệ thống xông máy. 30 2.2.11: Khởi động và dừng động cơ. 31 3. Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu common rai động cơ DW10 ATED 31 3.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu common rail của động cơ DW10 ATED. 31 3.1.1 . Sơ đồ hệ thống. 31 3.1.2 . Nguyên lý hoạt động: 32 3.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ DW10 ATED. 35 3.2.1 . Bơm cao áp. 35 3.2.2 . Van điều chỉnh áp suất. 38 3.2.3 . Van ngắt. 39 3.2.4 : Bầu lọc. 40 3.2.5 : ống phân phối. 42 3.2.6 : Van giới hạn áp suất: 43 3.2.6 : Bơm chuyển nhiên liệu. 44 3.2.7 : Vòi phun. 44 3.3 : Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu. 47 3.3.1. Sơ đồ các tín hiệu điều khiển 47 3.3.2 : Các loại cảm biến. 48 1. Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP). 48 2 . Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT). 49 3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT). 40 4. Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP). 51 5. Cảm biến vị trí trục cam (CMP). 53 6. Cảm biến áp suất nhiên liệu. 54 7. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu. 55 8. Cảm biến lưu lượng khí nạp 56 9. Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga. 57 10. ECU. 58 11. EDU. 58 12. Bộ xử lý. 58 13. Xử lý tín hiệu vào. 59 14. Bộ vi xử lý. 59 15. Bộ kiểm tra hệ thống. 60 16. Bộ nhớ đầu ra. 61 17. Các chức năng của đầu ra. 61 4 : Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ DW10 ATED. 67 4.1. Tính toán nhiệt. 67 4.1.1 . Tính toán các thông số của chu trình: 68 4.1.2 . Tính Các thông số chỉ thị : 73 4.1.3: Tính các thông số có ích : 74 4.2. Tính toán thông số cơ bản của bơm cao áp 75 4.3. Tính toán các thông số cơ bản của vòi phun. 77 5. Những hư hỏng và biện pháp kiểm tra bảo dưởng , sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ DW10 ATED. 79 5.1. Khói đen. 79 (1) Phun nhiên liệu quá nhiều. 79 (2) Thời gian phun quá sớm. 79 (3) Áp suất phun thấp (do vòi phun). 80 (4) Có không khí trong hệ thống nhiên liệu của động cơ . 80 5.2. Khói trắng. 81 (1 Thời điểm phun quá trễ. 81 (2) Hệ thống sấy nhiên liệu liệu hỏng. 81 5.3. Bơm cao áp bị hỏng. 81 (1) piston - xylanh bơm bị mòn. 81 (2) Van điều áp suất của bơm cao áp bị hỏng. 82 5.4. Bộ lọc bị tắc, hoặc có nước trong nhiên liệu. 82 5.5. Nhiên liệu rò ra lỗ vòi phun . 82 5.6. Máy lì . 82 5.7 .Máy bị tắt đột ngột 82 5.8. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel. 83 5.8.1. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một. 83 5.8.2. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai. 83 5.8.3. Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa. 83 5.8.4. Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử. 83 6. Kết luận. 84 7. Tài liệu tham khảo. 85