Bài giảng Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử

thức chuyên ngành mới để phù hợp với thực tiễn ở nước ta để làm tài liệu học tập chính cho sinh viên ngành “Công nghệ Kỹ thuật ôtô” khi học học phần này. Ngoài ra, Tập bài giảng cũng là tài liệu tham khảo tốt cho những ai quan tâm đến Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trang bị trên động cơ đốt trong. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp trong bộ môn “Cơ khí động lực”, khoa Cơ khí, Trung tâm Thực hành trường Đại học SPKT Nam Định đã đóng góp những ý kiến quí báu, bổ ích cho Tập bài giảng này. Các Tác giả MỤC LỤC Chƣơng 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ......................... 1 ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ........................................................................................................... 1 1.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel) ................................................. 1 1.1.1. Một số nhƣợc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí........................................... 1 1.1.2. Hệ thống EFI-diesel ..................................................................................................... 3 1.2. Phân loại EFI-diesel ............................................................................................................ 4 1.3. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử ...................................................... 4 1.3.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ ............................................................................................................................... 4 1.3.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ .................................................................................................................................... 5 1.3.3. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hƣớng trục ......................................................................................................... 5 1.3.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hƣớng kính ........................................................................................................ 6 1.3.5. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với ống phân phối (Common Rail System) .......... 6 1.3.6. Hệ thống nhiên liệu diesel UI (Unit Injection) và UP (Unit Pump) ............................ 7 1.3.7. Hệ thống nhiên liệu diesel HEUI ................................................................................. 9 Chƣơng 2: CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ ................ 11 2.1. Hệ thống EFI-diesel với bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ ................................ 11 2.1.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 11 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp và cơ cấu ga điện từ....................................... 11 2.2. Hệ thống EFI-diesel với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ ............................... 12 2.2.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 12 2.2.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 12 2.2.3. Một số cơ cấu và đặc điểm khác của bơm. ................................................................ 14 2.3. Hệ thống EFI diesel dùng van xả áp ................................................................................. 15 2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống ........................................................... 15 2.3.2. Các bộ phận chính của hệ thống ................................................................................ 17 2.4. EFI – diesel ống phân phối ................................................................................................ 25 2.4.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 26 2.4.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 27 2.4.3. Các bộ phận chính của hệ thống ................................................................................ 27 2.5. Hệ thống EFI-diesel UI ..................................................................................................... 43 2.5.1. Cấu tạo ....................................................................................................................... 44 2.5.2. Nguyên lý hoạt động .................................................................................................. 44 2.5.3. Các bộ phận chính của hệ thống EFI-diesel UI ......................................................... 45 2.6. Hệ thống EFI-diesel UP ..................................................................................................... 57 2.6.1. Sơ đồ hệ thống ........................................................................................................... 57 i 2.6.2. Cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp ....................................................................... 58 2.7. Hệ thống nhiên liệu HEUI ................................................................................................. 60 2.7.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu HEUI .................................................................... 60 2.7.2. Cấu tạo hệ thống nhiên liệu HEUI ........................................................................... 62 2.7.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ............................................................................ 63 2.7.4. Các bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu HEUI .................................................... 64 2.8. Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong EFI-diesel ..................................................... 76 2.8.1. Sơ đồ hệ thống điều khiển EFI-diesel ....................................................................... 76 2.8.2. Các cảm biến ............................................................................................................. 77 2.8.3. Bộ điều khiển điện tử (Electric Control Unit -ECU) ................................................. 84 2.8.4. EDU ( Electronic Driver Unit ) ................................................................................. 98 2.9. Kiểm tra và chẩn đoán hệ thóng nhiên liệu diesel điều khiển điện tử ............................... 99 2.9.1. Các triệu chứng hƣ hỏng và nguyên nhân ................................................................. 99 2.9.2. Kiểm tra các bộ phận của hệ thống ......................................................................... 103 2.9.3. Chẩn đoán và sửa lỗi hệ thống EFI-diesel kiểu phun ống ....................................... 104 ii BẢNG CỤM TỪ VIẾT TẮT Stt Viết tắt Viết đày đủ Dịch nghĩa 1 A/C Điều hòa không khí 2 ECT Electronically controlled Hộp số điều khiển điện tử transmission 3 ECU Electronic Control Unit Bộ điều khiển điện tử 4 ECM Electronic Control Module Mô đun điều khiển điện tử 4 EDU Electronic Driver Unit Bộ dẫn động bằng điện tử 5 EFI Electronic Fuel Injection Phun nhiên liệu bằng điện tử 6 E/G Engine Động cơ 7 EGR Exhaust gas recirculation Hệ thống tuần hoàn khí xả 8 IAPCV Injector Actuation Pressure Control Van điều khiển áp suất tác Valve động bộ bơm vòi phun 9 ICPR An injection control pressure Bộ tiết chế điều khiển áp suất regulator phun 10 ISC Idle Speed Control Điều khiển tốc độ không tải 11 SCV Suction Control Valve Van điều khiển hút 12 SPV Van điều khiển lƣợng phun 13 TCV Timing control valve Van điều khiển thời điểm phun 15 VRV Van điều chỉnh chân không 16 VSV Van chuyển mạch chân không iii Chương 1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 1.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel) 1.1.1. Một số nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí Động cơ Diesel đƣợc phát minh vào năm 1892 nhờ kỹ sƣ ngƣời Đức Rudolf Diesel, hoạt động theo nguyên lý tự cháy. ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu đƣợc phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927 Robert Bosch mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ diesel trên ôtô thƣơng mại và ôtô khách vào năm 1936). Ra đời sớm nhƣng động cơ diesel không phát triển nhƣ động cơ xăng do gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các vấn đề đƣợc giải quyết và động cơ diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn. Khí thải động cơ diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trƣờng. Động cơ Diesel có tính hiệu quả và kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề tiếng ồn lớn và khí thải độc hại, gây ô nhiếm môi trƣờng vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ diesel. Ngày nay, một nhu cầu cấp thiết là chống ô nhiễm môi trƣờng, trong đó, phải nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu của động cơ đốt trong, ngăn chặn sự ấm dần lên của trái đất và giảm bớt khí thải độc hại thoát ra làm ảnh hƣởng sức khỏa con ngƣời và động thực vật. Những dòng xe đƣợc trang bị động cơ diesel rất đƣợc hoan nghênh do những tiện ích mà nhiên liệu diesel mang lại. Mặt khác quy định về khí thải bắt buộc phải đƣợc giảm mạnh đối với khí Nitrô oxít (NOx) và hạt (PM) có trong khí thải ra. Ví dụ: châu Âu xây dựng một chƣơng trình cắt giảm khí thải xe hơi vào năm 1970. Tuy nhiên, phải đến năm 1987, dự luật hoàn chỉnh quy định giá trị nồng độ giới hạn của các loại khí thải mới đƣợc thông qua và ngƣời ta vẫn thƣờng gọi đó là Euro 0. Trải qua 18 năm, thêm 4 tiêu chuẩn nữa đƣợc ban hành bao gồm: Euro I năm 1992, Euro II năm 1996, Euro III năm 2000 và Euro IV năm 2005. Với mỗi tiêu chuẩn mới ra đời, nồng độ giới hạn của khí thải lại thấp hơn tiêu chuẩn trƣớc. Khí thải gây ô nhiễm là những hợp chất độc hại có ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng trong thời gian dài bao gồm: cacbon oxít (CO), nitơ oxít (NOx), hydrocacbon nói chung (HC) và thành phần bụi bay theo (Particulate Matter- PM). Điển hình nhất trong số các khí trên là cacbon oxít (CO), sinh ra do quá trình cháy không hoàn toàn các hợp chất chứa cacbon. Loại khí này có khả năng làm mất vai trò vận chuyển oxy của hemoglobin một cách nhanh chóng nhờ tạo liên kết bền với nguyên tố sắt (Fe) - thành phần quan trọng của hemoglobin- và là tác nhân chính gây 1 ra hiện tƣợng ngất ở con ngƣời. Các tiêu chuẩn khí xả Châu Âu (Euro emissions standards) nhƣ sau: Euro 1(July 1992) emission limits: CO - 2.72 g/km (Petrol and diesel) HC+ NOx - 0.97 g/km (Petrol and diesel) PM - 0.14 g/km (diesel only) Euro 2 (January 1996) emission limits (diesel): CO - 1.0 g/km HC+ NOx - 0.7 g/km PM - 0.08 g/km Euro 3 (January 2000) emission limits (diesel): CO - 0.64 g/km HC+ NOx - 0.56 g/km NOx - 0.50 g/km PM - 0.05 g/km Euro 4 (January 2005) emission limits (diesel): CO - 0.50 g/km HC+ NOx - 0.30 g/km NOx - 0.25 g/km PM - 0.025 g/km Euro 5 (September 2009) emission limits (diesel): CO - 0.50 g/km HC+ NOx - 0.23 g/km NOx - 0.18 g/km PM - 0.005 g/km PM - 6.0x10 ^11/km Euro 6 (September 2014) emission limits (diesel): CO - 0.50 g/km HC+ NOx - 0.17 g/km NOx - 0.08 g/km PM - 0.005 g/km PM - 6.0x10 ^11/km (updated 01 October 2015) Do các nguyên nhân này mà nhà sản xuất phải cố gắng cải tiến động cơ diesel cơ khí, nghiên cứu và áp dụng những công nghệ mới có khả năng vừa chống phát xạ khí thải độc hại, vừa nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ diesel, với yêu cầu: - Giảm bớt phát xạ khí thải độc hại nhƣ HC, CO, NOx. 2 - Giảm tiêu hao nhiên liệu - Giảm tiếng ồn và rung động - Nâng cao năng suất nhien liệu ra và hiệu suất truyền động. - Khởi động nhanh Để đáp ứng các yêu cầu trên, động cơ diesel cơ khí cần đƣợc cải tiến, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu bởi vì nó có ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình cháy và các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ. 1.1.2. Hệ thống EFI-diesel Hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí không ngừng đƣợc cải tiến với các giải pháp kỹ thật tối ƣu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các chuyên gia nghiên cứu động cơ diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và điều khiển quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề: - Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hòa trộn nhiên liệu và không khí. - Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực Cảm biến tốc độ Điều khiển lƣợng động cơ phun nhiên liệu tiếp. - Điều chỉnh quy Cảm biến vị trí chân ga luật phun theo hƣớng Điều khiển thời điểm ECU phun nhiên liệu Cảm biến vị trí kết thúc nhanh quá trục khuỷu trình phun. Các cảm biến và - Biện pháp hồi công tắc khác Các điều khiển khác lƣu một bộ phận khí xả. Để giải quyết các vấn đề trên, ngƣời Hình 1-1. Sơ đồ điều khiển EFI diesel ta đã trang bị cho động cơ diesel hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử. Hệ thống này gồm 3 khối chính: các cảm biến, bộ điều khiển điện tử (ECU) và các bộ chấp hành. ECU phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ đƣa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau (H1-1). Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lƣợng phun nhiên liệu và thời điểm phun đó đạt đến một mức tối ƣu bằng cách dẫn động các bộ chấp hành. Hệ thống EFI-diesel điều khiển lƣợng phun nhiên liệu và thời điểm phun bằng điện tử đó đạt đến mức tối ƣu. Làm nhƣ vậy, sẽ đạt đƣợc các ích lợi sau đây: - Công suất của động cơ cao 3 - Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp - Các khí thải thấp - Tiếng ồn thấp - Giảm lƣợng xả khói đen và trắng - Tăng khả năng khởi động 1.2. Phân loại EFI-diesel Có nhiều cách phân loại EFI-diesel, nếu căn cứ vào kết cấu của hệ thống nhiên liệu, có thể phân loại hệ thống EFI-diesel theo hình 1-2: Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel) EFI-diesel thông EFI-diesel dùng EFI-diesel dùng thƣờng dùng ống cao áp phân phối bơm riêng cho bơm VE, PE (common Rail System) từng xi lanh EFI- EFI- EFI- Loại Loại Loại EFI- EFI- diesel diesel diesel BCA BCA BCA diesel diesel dùng dùng dùng 2 3 4 dùng dùng bơm bơm bơm piston piston piston bơm–vòi bơm tách PE có VE có VE có phun rời cơ cấu cơ cấu van xả kết hợp vòi phun ga điện ga điện áp (UI, (UP) tử tử HEUI) Bơm VE Bơm VE một piston nhiều piston hƣớng trục hƣớng kính Hình 1-2. Phân loại EFI-diesel 1.3. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử 1.3.1. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng, sử dụng bơm cao áp dãy và có đặc điểm sau: - Điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun bằng điều khiển hành trình thanh răng nhờ cơ cấu điều ga điện từ. - Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng cảm biến tốc độ động cơ. 4 1.3.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng, sử dụng bơm cao áp phân phối và có đặc điểm sau: - Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa. - Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thƣờng. - Điều chỉnh lƣợng phun nhiên liệu bằng cơ cấu điều ga điện từ ( không dùng bộ điều tốc nhƣ bơm VE thông thƣờng). - Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun. (2) (1) (3) Hình 1-3. Bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ 1.Cảm biến tốc độ bơm; 2. Bộ tác động điều khiển quả ga; 3. Van điều khiển thời điểm phun với cảm biến vị trí thời điểm 1.3.3. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hướng trục Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hƣớng trục thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng sử dụng bơm phân phối dùng van xả áp loại gián tiếp và có đặc điểm sau: - Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa. - Vẫn phải có bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam đĩa, vành con lăn, cam đĩa, piston, van tắt máy, cơ cấu điều khiển phun sớm. - Không có quả ga, piston không có lỗ ngang. 5 - Điều chỉnh lƣợng phun nhiên liệu bằng van xả áp thông khoang xylanh với khoang bơm . - Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun. Hình 1-4 . EFI –diesel loại thông thường 1.ECU; 2. Các cảm biến; 3. Bình nhiên liệu; 4. Lọc nhiên liệu; 5. Bơm cao áp; 6. Vòi phun 1.3.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hướng kính Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hƣớng kính thuộc loại EFI-diesel thông thƣờng sử dụng bơm phân phối dùng van xả áp loại trực tiếp và có đặc điểm sau: - Vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp hút vào trong khoang bơm. - Áp suất cao hơn với loại piston hƣớng trục (130 Mpa) - Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu và phân phối nhiên liệu khác so với loại hƣớng trục. - Điều khiển lƣợng phun bằng một van xả áp loại trực tiếp. - Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh ( 1,1 ms = 1 lần phun mồi + 1 lần phun chính thức) 1.3.5. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với ống phân phối (Common Rail System) Hệ thống điều khiển động cơ diesel bằng điện tử trong một thời gian dài chậm phát triển so với động cơ xăng. Sở dĩ nhƣ vậy là vì bản thân động cơ diesel có độ êm dịu không cao nên nó ít đƣợc sử dụng trên xe du lịch. Trong thời gian đầu, các hãng 6 chủ yếu sử dụng hệ thống điều khiển bơm cao áp bằng điện trong các hệ thống EDC (electronic diesel control). Hệ thống EDC vẫn sử dụng bơm cao áp kiểu cũ nhƣng có thêm một số cảm biến và cơ cấu chấp hành, chủ yếu để chống ô nhiễm và điều tốc bằng điện tử. Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển mới – hệ thống common rail với việc điều khiển kim phun bằng điện đã đƣợc phát triển và ứng dụng rộng rãi. Hệ thống này ra đời đã góp phần cải thiện nhiều cho tính năng động cơ và tính kinh tế nhiên liệu mà lâu nay ngƣời sử dụng cũng nhƣ các nhà bảo vệ môi trƣờng mong đợi. Hệ thống Common Rail có đặc điểm sau: - Các chi tiết trong hệ thống cao áp đƣợc chế tạo một cách rất chính xác - Áp suất phun rất cao và độc lập với tốc độ của động cơ (khe hở giữa kim phun và xylanh phun là: 0,5÷ 2 µm ). Hình 1-5. Các bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu Common Rail 1. Cảm biến đo gió; 2. ECU; 3. Bơm cao áp; 4. Ống phân phối; 5. Vòi phun; 6. Cảm biến tốc độ trục khuỷu; 7. Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát; 8. Bộ lọc nhiên liệu; 9. Cảm biến bàn đạp ga. Hệ thống điều khiển của common rail bao gồm: ECU, vòi phun, cảm biến tốc độ trục khuỷu, cảm biến tốc độ trục cam, Cảm biến bàn đạp ga, cảm biến áp suất tăng áp, cảm biến áp suất nhiên liệu trong ống phân phối, cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát, cảm biến đo gió. 1.3.6. Hệ thống nhiên liệu diesel UI (Unit Injection) và UP (Unit Pump) Hệ thống nhiên liệu UI và UP là các hệ thống phun dầu diesel đƣợc điều khiển 7 bằng điện tử, nhiên liệu đƣợc phun vào buồng đốt của động cơ với một lƣợng chính xác. Điều này cải tiến đƣợc quá trình cháy và giảm mức tiêu hao nhiên liệu. Hệ thống này có bơm cao áp riêng đƣợc điều khiển phun nhiên liệu bằng các van solenoid, đƣợc thiết kế theo từng đơn vị riêng nên đem lại tính linh hoạt cao thích hợp với các động cơ sẵn có và bảo dƣỡng sửa chữa dễ dàng. Hiện nay cả hai hệ thống nhiên liệu diesel UI , UP dƣợc lắp đặt trên các ôtô tải, máy phát điện tỏ ra rất ƣu việt về giảm mức tiêu hao nhiên liệu và lƣợng khí thải độc hại vào môi trƣờng. Nó có đặc điểm sau: - Vòi phun với áp suất cao, tạo ra áp suất phun lên tới 207 MPa, ở tốc độ định mức nó phun tới 19 lần/s . Áp suất cao đƣợc tạo ra là do trục cam tác động vào vòi phun thông qua vấu cam hoặc có thêm cơ cấu đòn gánh. - Môđun điều khiển điện tử ECM xác định thời điểm và lƣợng nhiên liệu cần phun. (7) (6) (5) (4) (3) (2) (1) Hình 1-6. Các bộ phận dẫn động trong hệ thống nhiên liệu UI 1.Cam; 2. Đòn quay con lăn; 3.Rãnh dầu; 4. Thanh đẩy; 5. Chụp giữ thanh đẩy; 6. Đòn gánh; 7. Bộ bơm vời phun điều khiển điện tử 8 1.3.7. Hệ thống nhiên liệu diesel HEUI Hệ thống nhiên liệu HEUI là một trong những cải tiến lớn của động cơ diesel. Ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiện liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng nhƣ tiếng ồn của động cơ. - HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit) có nghĩa là tác động thủy lực, điều khiển điện tử. - HEUI cũng đƣợc điều khiển bằng Môdun ECM. Phun nhiên liệu bằng áp suất dầu từ 800 đến 3000 Psi đƣợc bơm cao áp đƣa vào vòi phun . Quá trình phun đƣợc điều khiển bằng van điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ ECM. - Áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, mà đƣợc điều khiển bằng điện tử. Hệ thống HEUI cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng nhƣ tiếng ồn của động cơ. Hình 1-7. Hệ thống nhiên liệu HEUI 1- Bơm cao áp; 2- Lọc dầu bôi trơn; 3- Van điều khiển áp suất tác động phun; 4- Bơm dầu bôi trơn; 5- Đƣờng dầu cao áp; 6- Vòi phun; 7- Thùng nhiên liệu; 8- Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu; 9- ECM; 10- Thiết bị tách nƣớc; 11- Lọc thô; 12- Lọc tinh 9 CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Phân tích các ƣu điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử. 2. Trình bày cách phân loại hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử. 3. Trình bày đặc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE và VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ. 4. Trình bày đặc điểm của hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hƣớng trục và nhiều piston hƣớng kính. 5. Trình bày đặc điểm của các hệ thống nhiên liệu diesel điện tử: với ống phân phối, UI, UP và HEUI. 10 Chương 2 CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 2.1. Hệ thống EFI-diesel với bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ 2.1.1. Cấu tạo Về cơ bản các chi tiết của bơm PE (bơm dãy điện tử có cấu tạo và hoạt động giống nhƣ bơm PE thông thƣờng, chỉ khác là: - Đối với bơm PE thông thƣờng cơ cấu điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun là thanh răng và bộ điều tốc. - Đối với với bơm PE điện tử, để điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun thì ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho cơ cấu điều ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng (dể thay đổi tốc độ động cơ). 2.1.2. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp và cơ cấu ga điện từ Khi ôtô máy kéo làm việc, tải trọng trên động cơ luôn thay đổi. Nếu thanh răng của bơm cao áp giữ nguyên một chỗ thì khi tăng tải trọng, số vòng quay của động cơ sẽ giảm xuống, còn khi tải trọng giảm thì số vòng quay tăng lên. Điều đó dẫn đến trƣớc tiên làm thay Hình 2-1. Bơm cao áp PE có cơ cấu điều ga điện từ đổi tốc độ của ôtô, sau đó là động cơ buộc phải làm việc ở những chế độ không có lợi. Để giữ cho số vòng quay trục khuỷu động cơ không thay đổi khi chế độ tải trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lƣợng nhiên liệu cấp vào xylanh, còn khi giảm tải thì giảm lƣợng nhiên liệu cấp vào xylanh. Nhƣ vậy, khi có sự thay đổi tải trọng thì cần tự động điều chỉnh lƣợng nhiên liệu cấp vào xylanh một cách phù hợp. Công việc ấy đƣợc thực hiện tự động nhờ một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu điều ga điện từ. Cơ cấu điều ga làm nhiệm vụ : 11 - Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải hay không tải (giữ vững một tốc độ hay trong phạm vi cho phép tuỳ theo loại) có nghĩa là lúc có tải hay không tải đều phải giữ một tốc độ động cơ trong lúc cần ga đứng yên. - Đáp ứng đƣợc mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ. - Phải giới hạn đƣợc mức tải để tránh gây hƣ hỏng máy. - Phải tự động cắt nhiên liệu để tắt máy khi số vòng quay vƣợt quá mức ấn định. Cơ cấu điều ga của bơm PE có cấu tạo nhƣ hình 2-2. Hình 2-2. Cơ cấu điều ga của bơm PE 1. Trục cam; 2. Cơ cấu điều ga điện từ; Hoạt động của cơ 3. Lò xo hồi vị; 4. ECU; 5. Cảm biến tốc độ; 6. cấu điều ga điện từ với Lõi thép di động (gắn với thanh răng); 7. Lõi thép cố định; 8. Cuộn dây bơm PE nhƣ sau: Khi ECU gửi xung đến cuộn dây, trong cuộn dây sẽ sinh ra từ trƣờng làm lõi thép di động (dịch chuyển sang trái hay phải), kéo theo thanh răng dịch chuyển làm thay đổi hành trình có ích của bơm và làm tốc độ động cơ thay đổi ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó tính toán để đƣa ra lƣợng phun phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ . 2.2. Hệ thống EFI-diesel với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ 2.2.1. Cấu tạo Cấu tạo bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ về cơ bản giống bơm VE hƣớng trục loại thƣờng. Ở đây thay cho hệ đòn dẫn ga và bộ điều tốc ly tâm, ngƣời ta bố trí 1 cơ cấu điều ga điện từ. Bộ điều khiển phun sớm cũng giống nhƣ loại bơm thƣờng nhƣng có thêm van điện từ điều khiển phun sớm. Các bộ phận của bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ biểu thị trên hính 2-3. 2.2.2. Nguyên lý hoạt động Bơm sơ cấp hút nhiên liệu từ bình và nén trong thân bơm tới áp suất quy định. Bơm cao áp sử dụng một piston để đƣa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng 12 chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. Cơ cấu điều ga điều khiển lƣợng phun và công suất động cơ. Cơ cấu điều ga điện từ có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy không tải. Cơ cấu điều khiển phun sớm sử dụng một van TCV để thực hiện điều khiển phun sớm Hình 2-3. Bơm cao áp VE có cơ cấu điều khiển bằng ga điện từ Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu mở đƣờng dầu từ khoang bơm đến khoang xilanh. Bơm sơ cấp quay hút nhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bô lắng đọng nƣớc và bộ lọc nhiên liệu, đi vào khoang bơm tạo ra áp suất sơ cấp. Trong hành trình đi xuống (sang trái) của piston rãnh xẻ ở đầu piston trùng với cửa hút thì dầu có áp suất từ khoang bơm đƣợc đƣa vào khoang xi lanh. Trong hành trình piston vừa quay vừa đi lên thì phần không có rãnh xẻ ở đầu piston che lấp cửa hút dầu. Khi đ ó dầu trong khoang xilanh bị nén tạo áp suất tăng theo biến dang cam. Khi áp suất nén trong khoang xilanh đủ lớn thì van triệt hồi mở, dầu cao áp đƣợc đƣa đến vòi phun qua ống cao áp, từ đó nhiên liệu đƣợc vòi phun phun vào buồng cháy Trong hành trình tiếp theo quá trình hút, nén và phun nhiên liệu cũng đƣợc thực hiện tƣơng tự nhƣ ở một xilanh khác của động cơ. Việc này đƣợc thực hiện nhờ một lỗ trích giữa piston bơm ( gọi là cửa chia dầu) và đầu chia của bơm. 13 Cơ cấu điều ga điện từ với bơm VE: Các bộ phận của cơ cấu điều ga điện từ với bơm VE đƣợc biểu thị trên hình 2-4. Khi ECU gửi xung đến cuộn dây, trong cuộn dây sinh ra từ trƣờng làm trống lớn xoay dẫn tới trống nhỏ xoay. Chốt lệch tâm trên trống nhỏ gạt quả ga trên piston làm thay đổi hành trình hữu ích của bơm. Lực từ trƣờng do cuộn dây sinh ra sẽ tác động lên một trống lớn và để cân bằng với lực từ trƣờng thì lò xo hồi vị đƣợc lắp đối diện ở phía kia của trống lớn. Trống lớn có một trục đƣợc lắp lệch tâm và trục này đƣợc lắp với một trống nhỏ, trên trống nhỏ lại có một chốt lệch tâm đƣợc cắm vào lỗ trên quả ga. Khi ngƣời lái xe muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ Hình 2-4. Cơ cấu điều ga của bơm VE 1.Trống lớn; 2.Lũ xo hồi vị của trống lớn; thì ngƣời lái xe tác động lên bàn đạp 3.Trống nhỏ; 4.Cuộn hút; 5.Quả ga; 6.Piston ga và thông qua cảm biến chân ga bơm cao áp gửi tín hiệu về ECU và E CU nhận thêm một số tín hiệu khác nhƣ: Ne, THW, VG Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thƣờng trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga tạo nên từ trƣờng có lực từ trƣờng biến thiên tác động vào trống lớn. Từ trƣờng sẽ tác động vào trống lớn làm cho trống lớn xoay một góc, kéo theo trống nhỏ cũng bị xoay đi một góc. Khi đó chố t lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả ga tiến lên hay lùi lại để điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun. 2.2.3. Một số cơ cấu và đặc điểm khác của bơm. 1. Bơm sơ cấp Các bộ phận của bơm sơ cấp kiểu cánh gạt và van điều khiển đƣợc biểu thị trên hình 2-5 Bơm sơ cấp kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một roto. Trục dẫn động quay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong của buồng áp suất. Do trọng tâm của roto lệch so với tâm của buồng nén nên nhiên liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra ngoài. 14 Hình 2-5. Bơm sơ cấp và van điều khiển 2. Đặc điểm của piston bơm và cách chia dầu (phân phối dầu) Piston có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một rãnh cân bằng áp suất. Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm piston. Nhiên liệu đƣợc đẩy từ khoang bơm qua rãnh của piston vào khoang bơm Hình 2-6. Bơm cao áp 2.3. Hệ thống EFI diesel dùng van xả áp 2.3.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống Lƣợng và thời điểm phun nhiên liệu đƣợc điều khiển bằng điện tử. Cơ cấu điều khiển dùng trong các quá trình bơm, phân phối và phun dựa trên những cơ cấu sử dụng trong hệ thống... thống phun nhiên liệu khác, hệ thống UI thực hiện đƣợc các chức năng sau: - Cung cấp nhiên liệu cho động cơ Diesel. - Tạo ra áp suất cao cần thiết cho việc phun nhiên liệu. - Phun một lƣợng nhiên liệu chính xác vào thời điểm chính xác. Trái với các hệ thống phun nhiên liệu khác, hệ thống UI đƣợc thiết kế theo từng đơn vị riêng và sử dụng bơm vòi phun kết hợp. Mỗi xilanh động cơ đƣợc cung cấp nhiên liệu bởi một bơm vòi phun. Sau đây, lấy động cơ 1.9 lít với bơm vòi phun kết hợp của hãng Volkswagen để nghiên cứu. 2.5.1. Cấu tạo Hệ thống nhiên liệu EFI-diesel dùng bơm vòi phun kết hợp (UI) gồm các bộ phận chính sau: 1.Thùng nhiên liệu; 2. Bầu lọc; 3. Van 1 chiều; 4. Van áp suất; 5. Bơm cấp liệu; 6. Bộ lọc bóng hơi nhiên liệu; 7. Giclơ (cho hơi nhiên liệu trở về); 8. Nắp máy; 9. Van giới hạn áp suất nhiên liệu hồi (14,5 psi); 10. Giclơ cho hơi nhiên liệu về thùng (khi thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng); 11. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 12. Bộ lảm mát nhiên liệu. 2.5.2. Nguyên lý hoạt động Khi động cơ hoạt động, Bơm cấp liệu 5 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1, qua bầu lọc 3, van 1 chiều 3 vào bơm rồi đẩy qua bộ lọc bóng nhiên liệu 6 vào các vòi phun. Tại đây, nhờ các cam tác dụng vào bơm vòi phun tạo nhiên liệu có áp suất cao phun vào xi lanh động cơ theo sự điều khiển của ECM. ECM sẽ kích hoạt bộ van điện từ ở bơm vòi phun để điều khiển thời điểm phun, lƣợng phun và kết thúc phun phù hợp với các chế độ tải trọng của động cơ. Nhiên liệu thừa dẽ theo đƣờng hồi, qua van giới hạn áp suất nhiên liệu 9, bộ pàm mát nhiên liệu 12 trở về thùng chứa (hình 2-52). Khi áp suất nhiên liệu quá mức cho phép, van 4 mở cho một phần nhiên liệu trở về trƣớc bơm làm giảm áp suất nhiên liệu cấp cho các bơm vòi phun và khống chế áp suất lớn nhất cho phép cấp cho các bơm vòi phun. Giclơ 7 cho phép phần hơi nhiên liệu trở về, đảm bảo chỉ có nhiên liệu lỏng cấp tới các bơm vòi phun. Van 1 chiều 3 có tác dụng ngăn nhiên liệu trở về thùng chứa tạo điều kiện thuận lợi cho khởi động lại Van 10 cho hơi nhiên liệu về thùng trong trƣờng hợp thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng. 44 Hình 2-52. Sơ đồ hệ thống EFI-diesel UI 1.Thùng nhiên liệu; 2. Bầu lọc; 3. Van 1 chiều; 4. Van áp suất; 5. Bơm cấp liệu; 6. Bộ lọc bóng hơi nhiên liệu; 7. Giclơ (cho hơi nhiên liệu trở về); 8. Nắp máy; 9. Van giới hạn áp suất nhiên liệu hồi (14,5 psi); 10. Giclơ cho hơi nhiên liệu về thùng (khi thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng); 11. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 12. Bộ lảm mát nhiên liệu. 2.5.3. Các bộ phận chính của hệ thống EFI-diesel UI 1. Bơm cấp liệu Hình 2-53. Vị trí lắp đặt bơm cấp liệu và bom vòi phun 45 Cánh ngăn cách Hình 2-54. Sơ đồ cấu tạo bơm cấp liệu kiểu rôto Bơm cấp liệu đƣợc đặt trục tiếp dƣới bơm chân không ở nắp máy. Nó hút nhiên liệu từ thùng và cấp cho bơm vòi phun. Trên bơm nhiên liệu có lắp bộ đo áp suất để kiểm tra áp suất trên đƣờng cấp nhiên liệu. Vị trí của bơm cấp nhiên liệu và bơm vòi phun nhƣ hình 2-54. Hình 2-55. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm cấp liệu 46 Hình 2-55 trình bày sơ đồ cấu tạo bơm cấp liệu kiểu rôto. Cánh ngăn cách luôn tì lên rôto bơm nhờ sức ép của lò xo. Thiết kế nhƣ vậy cho phép bơm cấp liệu cung cấp nhiên liệu ngay cả khi tốc độ động cơ thấp. Hệ thống các ống dẫn nhiên liệu trong bơm đƣợc thiết kế để trong rôto luôn có nhiên liệu ngay cả khi thùng nhiên liệu đã cạn. Bơm cấp liệu hoạt động hút nhiên liệu khi thể tích buồng bơm tăng và đẩy nhiên liệu đi khi thể tích buồng bơm giảm. Nhiên liệu đƣợc hút vào 2 buồng và bơm ra khỏi 2 buồng. Nhiên liệu đƣợc hút vào ở buồng 1 và 3 và bị đẩy ra ở buồng 2 và 4. Sự quay của rô tô tạo ra sự tăng thể tích buồng 1, đồng thời giảm thể tích buồng 4. Nhiên liệu bị đẩy ra khỏi buồng 4 đi vào đƣờng cấp liệu ở nắp máy. Khi rôto quay làm tăng thể tích buồng 3 và giảm thể tích buồng 2, nhiên liệu bị hút vào buồng 1 và bị đẩy ra khỏi buồng 2. 2. Ống phân phối Một ống phân phối đƣợc tích hợp trong đƣờng cấp nhiên liệu trên nắp máy. Nó cung cấp nhiên liệu đều đặn lên bơm vòi phun tại nhiệt độ đồng đều. Trên đƣờng cấp nhiên liệu, nhiên liệu chảy dọc theo đƣờng tâm ống phân phối về phía đầu xa nhất là xilanh số 1. Nhiên liệu cũng chảy qua các lỗ xuyên qua thành ống phân phối đi vào khe hở hình vòng giữa ống phân phối và thành nắp máy, hỗn hợp với nhiên liệu dƣ từ bơm vòi phun trở về. Kết quả là nhiên liệu cấp đến tất cả các xi lanh có nhiệt độ đồng đều. Tất cả các bơm vòi phun đều cấp một lƣợng nhiên liệu nhƣ nhau đến các xi lanh nên động cơ chạy rất êm. Hình 2-56. Sơ đồ cấu tạo ống phân phối 3. Hệ thống làm mát nhiên liệu Nhiên liệu trở về từ bơm vòi phun có nhiệt độ cao, cần phải làm mát trƣớc khi đƣa nó trở về thùng nhiên liệu. Sơ đồ hệ thống làm mát nhƣ hình hình 2-57. Nhiên liệu có nhiêt độ cao trở về bơm cấp liệu sẽ chảy qua dàn ống làm mát. Tại đây, nhiệt của nhiên liệu nóng truyền qua dàn ống làm mát vào chất lỏng làm mát của hệ thống làm mát và trở nên mát hơn. 47 Dàn ống làm mát Cảm biến nhiệt độ Thùng nhiên liệu Bơm nhiên liệu Thùng giãn nở Két làm mát phụ Mạch làm Bơm làm mát động mát cơ nhiên liệu Hình 2-57. Sơ đồ hệ thống làm mát nhiên liệu Hệ thống làm mát nhiên liệu gồm bơm điện, két nƣớc làm mát, thùng giãn nở và đƣợc nối với hệ thống làm mát động cơ. Chất lỏng làm mát của hệ thống làm mát nhiên liệu trong quá trình luân chuyển sẽ nóng lên khi nhận nhiệt của nhiên liệu nhƣng sẽ đƣợc làm mát két làm mát của hệ thống. 4. Bộ phun nhiên liệu (bơm cao áp và vòi phun) Hình 2-58. Sơ đồ cấu tạo chung và hoạt động của bộ phun nhiên liệu UI 1. Cam; 2. Piston bơm; 3. Lò xo; 4. Buồng áp suất cao; 5. Van điện tù 6. Buồng van điện từ; 7. Đƣờng cấp nhiên liệu; 8. Đƣờng nhiên liệu hồi; 9. Cuộn dây; 10. Đế van điện từ; 11. Thân kim phun 48 a) Cấu tạo chung Hình 2-59. Hình dạng bên ngoài của bộ bơm phun nhiên liệu (UI) Hình 2- 60. Vị trí bơm vòi phun trên nắp máy Bộ phun nhiên liệu gồm các bộ phận chính sau: - Phần bơm tạo áp suất nhiên liệu: dùng để hút và nén nhiên liệu. ở hành trình hút, lò xo 3 giãn ra đẩy piston 2 đi lên, nhiên liệu theo đƣờng 7 đi vào buồng 4. Khi vấu cam đi xuống sẽ nén piston 2 đi xuống làm giảm thể tích bên dƣới piston để nén nhiên liệu 49 - Phần vòi phun: dùng để phun nhiên liệu khi áp suất nâng kim phun thắng lực lò xo đóng kim phun, các bộ phận đƣợc mô tả trên hình 2-59. - Bộ van điện từ: dùng để đóng mở van điện từ 5 với đế van 10, do đó làm thay đổi áp suất nhiên liệu để điều khiển thời điểm và lƣợng phun nhiên liệu. b) Nguyên lý hoạt động Hình 2-61. Thiết kế bơm vòi phun Dẫn động cơ khí Cam dẫn động bơm vòi phun thông qua cò mổ kiểu con lăn. Độ dốc 2 bên sống cam dẫn động khác nhau: một bên rất dốc còn bên kia ít dốc hơn. Theo chiều quay của cam, khi con lăn của cò mổ tiếp xúc với bên rất dốc của cam, piston đi xuống với tốc độ cao và tạo áp xuất cao cho nhiên liệu. Khi con lăn cò mổ tiếp xúc với bên sƣờn cam ít dốc hơn, piston đi lên từ từ nên nhiên liệu đƣợc hút vào buồng cao áp không có bọt. Sự hình thành hỗn hợp và yêu cầu của sự cháy Sự tạo thành hỗn hợp tốt là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả cháy. Vì vậy, nhiên liệu phải đƣợc phun với một lƣợng chính xác, đúng thời điểm với áp suất 50 cao. Một sai lệch nhỏ có thể dẫn tới sự phát sinh ô nhiễm môi trƣờng, tiêu hao nhiên liệu và cháy ồn. Giai đoạn cháy trễ ngắn rất quan trọng đối với quá trình cháy của động cơ diesel. Hình 2-62. Dẫn động cơ khí bơm vòi phun Cháy trễ là giai đoạn tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu đến khi áp suất tăng cao trong buồng cháy. Nếu phun nhiều nhiên liệu trong thời kì này, áp suất có thể tăng đột ngột và tạo nên tiếng ồn. Yêu cầu quá trình phun của bơm vòi phun Yêu cầu của động cơ Bơm/Vòi phun Áp suất phun Thời gian Hình 2-63. Quan hệ áp suất phun và thời gian của bơm vòi phun - Phun trƣớc Để làm dịu quá trình cháy, một lƣợng nhỏ nhiên liệu đƣợc phun với áp suất thấp trƣớc khi bắt đầu giai đoạn phun chính- Đây là pha phun trƣớc. Sự cháy của một lƣợng nhỏ nhiên liệu gây nên sự tăng nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy. Điều này đảm bảo cho lƣợng nhiên liệu phun chính cháy nhanh và giảm giai đoạn cháy trễ. Sự phun trƣớc và khoảng thời gian giữa pha phun trƣớc với phun chính tạo ra sự tăng từ từ của áp suất trong buồng cháy thay vì sự tăng đột ngột của nó, dẫn tới độ ồn của sự 51 cháy thấp và phát sinh NOx ở mức thấp. - Phun chính Yêu cầu cơ bản của giai đoạn phun chính là hình thành một hỗn hợp cháy tốt để cháy kiệt nếu có thể. Sự phun với áp suất cao với hạt nhiên liệu nhỏ tạo điều kiện để nhiên liệu hỗn hợp với không khí tốt, dẫn tới cháy hoàn toàn, giảm sự ô nhiễm của khí xả và tăng hiệu suất của động cơ. - Kết thúc phun Khi kết thúc quá trình phun, điều quan trọng là áp suất phun phải giảm nhanh và kim phun đóng nhanh, ngăn chặn phun ở áp suất thấp với sự nhỏ giọt nhiên liệu vào buồng cháy vì nhiên liệu không cháy hoàn toàn ở trạng thái này, gây phát sinh ô nhiễm môi trƣờng. Chu kỳ phun của bơm vòi phun (2) (1) (3) (4) (5) (6) (10) (7) (8) (9) Hình 2-64. Hút nhiên liệu vào buồng áp suất cao 1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Piston bơm; 4. Lò xo piston; 5. Kim van điện từ; 6. Vna điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu; 9. Kim phun; 10. Buồng áp suất cao 52 - Hút nhiên liệu vào buồng áp suất cao Trong giai đoạn hút, piston di chuyển đi lên nhờ lực lò xo làm tăng thể tích của buồng áp suất cao. Lúc này, van điện từ của bơm vòi phun không hoạt động. Kim van điện từ ở vị trí tận cùng bên phải (Hình 2-64), nối thông buồng áp suất cao với đƣờng cấp nhiên liệu. Do chênh lệch áp suất, nhiên liệu từ đƣờng cấp liệu đƣợc hút vào buồng áp suất cao. (2) (3) (1) (4) (5) (12) (6) (7) (8) (11) (9) (10) Hình 2-65. Pha phun trước 1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 9. Lò xo ; 10. Kim phun; 11. Piston phản lực; 12. Buồng cao áp Pha phun trước Cam phun đẩy piston của bơm vòi phun đi xuống thông qua cò mổ kiểu con lăn, làm một ít nhiên liệu ở buồng áp suất cao chảy ngƣợc về đƣờng cấp liệu. Lúc này, ECM sẽ bắt đầu chu kỳ hoạt động, kích hoạt bộ điện từ làm kim van dịch chuyển ép vào đế van để đóng đƣờng thông giữa đƣờng cấp liệu và buồng áp suất cao. Kết quả là áp suất trong buồng cao áp tăng. Khi áp suất nâng kim phun (khoảng 18.000 Kpa) lớn hơn lực lò xo sẽ làm kim phun nâng lên khỏi đế của nó và bắt đầu chu kỳ phun trƣớc. 53 - Giới hạn hành trình kim phun bằng nêm thủy lực 1 1 2 2 3 3 5 4 6 7 Hình 2-66. Quá trình tạo thành nêm thủy lực 1. Buồng lò xo vòi phun; 2. Lò xo; 3. Thân vòi phun; 4. Hành trình không bị chặn; 5. Khe rò; 6. Đệm thủy lực; 7. Piston giảm chấn. (2) (3) (1) (4) (5) (11 ) (6) (7) (10) (8) (9) Hình 2-67. Pha phun chính 1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Van điện từ bơm vòi phun; 6. Đƣờng nhiên liệu hồi; 7. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 8. Lò xo ; 9. Kim phun; 10. Piston phản lực; 11. Buồng cao áp 54 Trong pha phun trƣớc, hành trình của kim phun bị khống chế bởi một nêm thủy lực. Vì vậy có thể định lƣợng chính xác lƣợng phun trƣớc. Khoảng 1/3 hành trình toàn bộ, kim phun mở mà không bị khống chế, một lƣợng phun trƣớc đƣợc phun vào buồng cháy. Ngay khi piston giảm chấn đi vào xi lanh của nó trong buồng vòi phun, nhiên liệu phía trên kim phun chỉ có thể đi vào buồng lò xo thông qua khe hở rò (giữa piston giảm chấn và xi lanh của nó), tạo nên một nêm thủy lực giới hạn hành trình của kim phun trong pha phun trƣớc. - Kết thúc pha phun trƣớc Pha phun trƣớc kết thúc ngay sau khi kim phun mở. Do piston bơm đi vẫn đang đi xuống làm tăng áp suất trong buồng cao áp và đẩy piston phản lực xuống làm tăng thể tích ở buồng áp suất cao. Kết quả làm giảm áp suất và làm đóng kim phun, kết thúc pha phun trƣớc. (2) (3)(3) (1) (4)(4) (5)(5) (6) (7) (12) (7) (8) (11) (9)(9) (10)(10 ) Hình 2-68. Kết thúc pha phun chính 1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 9. Lò xo ; 10. Kim phun; 11. Piston phản lực; 12. Kim van 55 Pha phun chính Áp suất buồng cao áp lại tăng ngay sau khi kim phun đóng do van bộ điện từ vẫn đóng và piston bơm vẫn đi xuống. Khi áp suất nhiên liệu tăng (khoảng 30.000 kPa) lớn hơn lực đóng kim phun ứng với giai đoạn phun trƣớc thì kim phun lại năng lên khỏi đế và một lƣợng phun chính đƣợc phun vào xi lanh động cơ. Kết thúc pha phun chính Khi ECM thôi kích hoạt bộ điện tử của bơm vòi phun, kim van bộ điện từ trở về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị , nối thông buồng áp suất cao với đƣờng cấp liệu. Nhiên liệu trong buồng áp suất cao có thể hồi về đƣờng cấp liệu làm áp suất nhiên liệu giảm xuống. Kim phun đóng lại kết thúc pha phun chính. Sự trở về của nhiên liệu bơm vòi phun (2) (1) (5) (3) (4) Hình 2-69. Sơ đồ đường về của nhiên liệu 1.Nhiên liệu rò 2. Piston bơm; 3. Đƣờng nhiên liệu hồi; 4. Đƣờng cấp nhiên liệu; 5. Ziclơ. Đƣờng nhiên liệu hồi trong bơm vòi phun có tác dụng sau: - Làm mát bơm vòi phun bằng dòng nhiên liệu từ đƣờng cấp liệu chảy qua bơm vòi phun rồi trở về theo đƣờng nhiên liệu về. - Xả nhiên liệu rò rỉ qua khe hở piston bơm về thùng chứa 56 - Tách phần bóng hơi nhiên liệu ở đƣờng cấp liệu cho bơm vòi phun bằng bộ tách bóng hơi nhiên liệu trên đƣờng nhiên liệu về. 2.6. Hệ thống EFI-diesel UP Hình 2-70. Tổng quan về EFI-diesel UP Với hệ thống UP, nhiên liệu có áp suất cao đƣợc cung cấp bởi một bơm cao áp đơn (mỗi xylanh 1 bơm cao áp đơn). Nhiên liệu trong bơm cao áp đƣợc nén bởi piston bơm cao áp, piston đƣợc dẫn động bằng trục cam động cơ . Nhiên liệu đƣợc nén có áp suất cao cung cấp đến vòi phun thông qua các đƣờng ống cao áp. 2.6.1. Sơ đồ hệ thống Hình 2-71. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UP 1. Cảm biến áp suất đƣờng ống nạp; 2. Vòi phun; 3. Bơm cao áp đơn 4. Bộ điều khiển điện tử (ECU); 5. Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 6. Cảm biến trục cam; 7. Cảm biến tốc độ động cơ; 8. Cảm biến nhiệt độ động cơ Hệ thống nhiên liệu UP đƣợc điều khiển bởi ECU. Nó nhận tín hiệu từ các cảm biến vị trí bàn đạp ga, tốc độ động cơ, nhiệt độ động cơ...sử lý và điều khiển sự hoạt 57 động của bơm cao áp đơn nhƣ hình 2-71. Các bộ phận chính của hệ thống nhƣ hỉnh 2-72. (4) (3) (5) (2) (6) (1) (7) (8) Hình 2- 72. Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu UP 1. Trục cam; 2. Bơm đơn; 3. Đƣờng nhiên liệu hồi; 4. Đƣờng nhiên liệu cao áp; 5. Vòi phun; 6. Cung cấp nhiên liệu áp suất thấp; 7. Ống dẫn nhiên liệu; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu 2.6.2. Cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp 1. Cấu tạo Bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UP có các bộ phận chính sau: 1. Cam; 2. Con lăn; 3. Xi lanh cao áp; 4. Buồng hút; 5. Thân van; 6. Đầu bơm phun; 7. Bộ điện từ bơm phun; 8 Buồng áp suất cao; 9. Piston bơm; 10. Lò xo hồi vị; 11. ống cao áp; 12. Vòi phun Ngoài ra, ở Hình 2-73. Hình dạng bên ngoài của thân bơm còn có cửa bơm cao áp UP 58 nhiên liệu vào và ra. Hình 2-74. Các bộ phận cơ bản của bơm cao áp và vòi phun UP 1. Cam; 2. Con lăn; 3. Xi lanh cao áp; 4. Buồng hút; 5. Thân van; 6. Đầu bơm phun; 7. Bộ điện từ bơm phun; 8 Buồng áp suất cao; 9. Piston bơm; 10. Lò xo hồi vị; 11. ống cao áp; 12. Vòi phun 2. Hoạt động Bơm cao áp đơn của hệ thống UP thƣờng đƣợc lắp ở thân động cơ. Mấu cam cung cấp nhiên liệu ở trục cam động cơ dẫn động con đội thông qua con lăn. Lò xo hồi vị luôn tì con lăn sát vào mấu cam và con đội tác động lên piston làm piston dịch chuyển lên xuống trong thân BCA. Nhiên liệu thấp áp chảy qua cửa hút ở thân động cơ và đi vào buồng nén . Lò xo van Solenoid luôn tì kim van Solenoid trên cữ chặn. Khi van Solenoid đƣợc cung cấp năng lƣợng, đĩa thép bị hút nên kéo kim van đóng kín đƣờng dầu thấp áp không cho thông với buồng nén. Khi đó nhiên liệu đƣợc cung cấp đến vòi phun qua đầu nối cao áp và đƣờng ống cao áp. Mấu cam của trục cam động cơ đội piston bơm đi lên thông qua con đội con lăn. Quá trình phun nhiên liệu bắt đầu khi ECU cung cấp tín hiệu điện điều khiển đến van Solenoid, đĩa thép van Solenoid bị hút làm cho kim van đóng kín ngăn không cho buồng nén thông với đƣờng dầu thấp áp. Nhiên liệu trong buồng nén bị nén và áp suất nhiên liệu trong đƣờng ống cao áp và vòi phun tăng lên. Vòi phun bắt đầu phun nhiên liệu vào buồng đốt khi áp suất nhiên liệu khoảng 300 bar. Trong quá trình phun nhiên 59 liệu , áp suất nhiên liệu tăng lên khoảng 1800 bar . Ngay khi ECU ngƣng cung cấp tín hiệu điều khiển, van Solenoid mở ra và lò xo đẩy kim van tì sát trên cữ chặn làm mở thông đƣờng dầu thấp áp và buồng nén. áp suất dầu trong buồng nén và vòi phun giảm xuống một cách đột ngột, kim phun đóng lại và quá trình phun nhiên liệu kết thúc. Piston bơm tiếp tục đi xuống, nhiên liệu đựợc hút vào buồng nén và quá trình phun mới lại bắt đầu. 2.7. Hệ thống nhiên liệu HEUI 2.7.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu HEUI Hệ thống nhiên liệu HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector-Tác động thủy lực, điều khiển điện tử) là một trong những cải tiến lớn của động cơ Diesel. Nó cũng là một bộ phận trong công nghệ ACERT (Công nghệ ACERT là một cải tiến mới dựa trên nguyên tắc xây dựng động cơ thành các cụm chi tiết làm việc phối hợp Hình 2-75. Bơm vòi phun HEUI với nhau để điều khiển các quá trình làm việc của động cơ. Động cơ ứng dụng công nghệ ACERT nâng cao tuổi thọ, hiệu quả sử dụng nhiên liệu và hiệu suất động cơ. Nhiên liệu cao áp Điều khiển điện tử tới vòi phun - Thời điểm phun - Lƣợng phun Cƣờng hóa áp suất Điều khiển bằng cam Piston dầu thủy lực - Tốc độ phun phụ cao áp - Áp suất phun thuộc tốc độ quay cam - Tốc độ phun - Thời điểm phun: khi piston di chuyển Cam Hệ thống NL Hệ thống HEUI truyền thống Hình 2-65. Sự khác nhau giữa hệ thống HEUI và hệ thống nhiên liệu thông thường 60 Công nghệ này là sự kết hợp của những tiến bộ về phun nhiên liệu, điều khiển điện tử và những cải tiến của hệ thống phối khí.) của hãng Carterpillar. Sự ra của đời của HEUI đã thiết lập những tiêu chuẩn mới đối với động cơ về tiêu hao nhiên liệu, độ bền cũng nhƣ các tiêu chuẩn về khí thải. Công nghệ nhiên liệu HEUI đang thay đổi cách nghĩ của nhà kỹ thuật lẫn ngƣời vận hành về hiệu suất động cơ Diesel. Vƣợt trội hơn hẳn công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trƣớc đây, HEUI cho phép điều chỉnh chính xác nhiên liệu phun vào buồng cháy cả về thời gian, áp suất và lƣợng nhiên liệu phun, mang lại hiệu suất cao cho động cơ. HEUI có các ƣu điểm sau: - Áp suất phun nhiên liệu độc lập với tôc độ động cơ Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trƣớc đây phụ thuộc vào tốc độ động cơ, khi tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hƣởng đến độ bền của động cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu. áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ mà đƣợc điều khiển bằng điện. Vì vậy, động cơ trang bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và khí xả sạch hơn. Hình 2-78. Áp suất phun nhiên liệu cao sẽ tán nhiên liệu thành hạt nhỏ, cho phép cháy hoàn toàn và giảm phát xạ ô nhiễm - Áp suất phun nhiên liệu rất cao: 22.000÷33.000 Psi + Tán nhiễn nhiên liệu + Cải thiện sự tạo thành và phân phối hòa khí trong buồng cháy + Giảm giai đoạn cháy trễ và thời gian cháy + Tạo điều kiện tốt hơn cho hệ thống tái tuần hoàn khí xả - Có giai đọan phun trƣớc góp phần cải thiện quá trình cháy, giảm tiến ồn, giảm 61 ô nhiếm và tăng công suất động cơ. Hình 2-79. Hai giai đoạn phun nhiên liệu của HEUI 2.7.2. Cấu tạo hệ thống nhiên liệu HEUI Hình 2-80. Hệ thống nhiên liệu HEUI 62 Bộ bơm thủy lực 8 là bơm piston hƣớng trục thay đổi lƣu lƣợng. Nhiên liệu diesel từ thùng chứa đƣợc hút qua các thiết bị lọc vào bơm, hoạt động của bơm sẽ làm cho áp suất dầu tăng lên đến áp suất yêu cầu và bơm đến bộ bơm vòi phun HEUI. Bộ bơm thủy lực ở hệ thống HEUI còn có nhiệm vụ tạo ra áp suất cao cho dầu thủy lực (chính là dầu bôi trơn) tác động phun để đấy xylanh ép. ECM sẽ điều khiển dầu cao áp này vào khoang ép của xylanh ép trong bơm vòi phun để tác động phun. Môđun điều khiển điện tử ECM 15 (Electronic Control Module ) hoạt động nhƣ một máy tính điều khiển toàn bộ động cơ. ECM nhận tín hiệu điều khiển từ các cảm biến và công tắc khác nhau, phân tích xử lý nhờ phần mềm đã cài đặt trong bộ nhớ và đƣa tín hiệu điều khiển đến van điện từ của bơm vòi phun để điều khiển thời điểm và lƣợng nhiên liệu phun. Đồng thời ECM cũng gửi tín hiệu đến van điều khiển áp suất tác động phun để điều khiển áp suất dầu chuyển đến bơm vòi phun. Do đó áp suất này tỷ lệ với áp suất phun, nên qua đó ECM sẽ điều khiển đƣợc áp suất phun. Nhƣ vậy ECM sẽ điều khiển đƣợc toàn bộ quá trình phun nhiên liệu phù hợp với các tín hiệu do các cảm biến gửi về. Van điều khiển áp suất tác động phun (đầu nối 7): Thông thƣờng, áp suất do bơm cao áp tạo ra sẽ cao hơn áp suất phun, van điều khiển áp suất tác động phun sẽ xả một phần dầu trở về thùng để ổn định áp suất dầu bằng áp suất yêu cầu do tín hiệu ECM quy định. Bơm vòi phun HEUI là một thiết bị độc lập đƣợc điều khiển trực tiếp bởi ECM. Dầu Diesel có áp suất từ 800 đến 3000 psi đƣợc bơm cấp chuyển đến bơm vòi phun. Bộ phận piston trong bơm vòi phun hoạt động tƣơng tự nhƣ xylanh thủy lực có tác dụng nâng áp suất dầu vào phun lên đến áp suất phun (từ 3000 đến 21000 psi). Van điện từ ở phía trên bơm vòi phun nhận tín hiệu điều khiển từ ECM, qua đó điều khiển dầu bôi trơn tác động vào piston để điều khiển thời điểm và lƣợng nhiên liệu phun. 2.7.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Bơm thủy lực của hệ thống cấp một lƣợng dầu thủy lực tới van điện từ của bơm vòi phun HEUI. Tại đây van điện từ sẽ đƣợc điều khiển mở cho dầu có áp suất cao này vào trong khoang phía dƣới van hình nấm để tác động phun. Một bơm cấp nhiên liệu (bơm dầu Diesel) nằm trong bơm thủy lực đồng thời cấp một lƣợng dầu nhất định vào đƣờng biên của cụm kim phun. Tại đây nhiên liệu có áp suất nhất định sẽ chờ sẵn ở khoang của cụm kim phun nằm phía dƣới ti bơm. Một phần nhiên liệu cũng đƣợc đƣa xuống cụm piston tăng cƣờng áp suất Khi van điện từ mở, dầu cao áp sẽ đƣợc đƣa vào trong khoang của van hình nấm, tạo nên một áp suất đẩy piston bơm đi xuống. Piston bơm đi xuống sẽ đồng thời tạo ra một áp suất nhiên liệu thắng đƣợc sức căng của lò xo trong cụm kim phun, đẩy nhiên liệu chờ sẵn dƣới khoang của kim phun vào buồng đốt của động cơ. 63 Khi van điện từ đóng lại, dầu cao áp ngừng cấp vào khoang van hình nấm, áp suất trên khoang van bị mất, đồng thời áp suất khoang bên dƣới piston cũng giảm đột ngột, áp suất khoang phía dƣới kim phun không đủ để thắng sức căng lò xo nữa, ngắt quá trình phun nhiên liệu. ở bơm vòi phun HEUI, quá trình phun có cả phun mồi.(Pilot Injection). Nhƣ vậy, ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm việc, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng nhƣ tiếng ồn của động cơ. Tuy nhiên, các thiết bị trong hệ thống HEUI có độ chính xác rất cao, nhiên liệu bẩn có thể gây mòn, thậm chí phá hỏng các chi tiết trong hệ thống. Hạt bẩn có đƣờng kính chỉ bằng 1/5 đƣờng kính sợi tóc đã có thể gây nguy hiểm cho hệ thống. Chính vì vậy bộ lọc giữ vai trị rất quan trọng trong việc nâng cao độ bền của hệ thống. 2.7.4. Các thành phần cơ bản của hệ thống nhiên liệu HEUI Hệ thống nhiên liệu HEUI gồm 4 thành phần cơ bản: bộ bơm vòi phun điện- thủy lực; ECM; Bơm thủy lực cao áp; Bơm chuyển nhiên liệu 1. Bộ bơm vòi phun điện-thủy lực Tất cả các hệ thống nhiên liệu diesel đều sử dụng cặp piston-xi lanh bơm cao áp để bơm dầu diesel vào buống cháy động cơ. Trong hệ thống HEUI, dầu bôi trơn động cơ đƣợc tạo áp suất cao làm nguồn lực cho piston bơm cao áp. Hình 2-81. Các kiểu bơm vòi phun HEUI HEUI sử dụng áp suất dầu bôi trơn từ 6÷28 Mpa để bơm nhiên liệu từ bộ bơm vòi phun. áp suất cao của dầu bôi trơn đƣợc gọi là áp suất tác động phun. HEUI hoạt 64 động giống nhƣ một xi lanh thủy lực cƣờng hóa lực dầu áp suất cao (Diện tích mặt tiếp xúc với dầu bôi trơn lớn hơn mặt tiếp xúc với nhiên liệu diesel của piston bơm cao áp khoảng 6÷7 lần). áp suất tác động phun do dầu bôi trơn tạo ra tác động vào piston bơm cao áp sinh ra áp suất phun nhƣng áp suất phun này đƣợc khuếch đại nên lớn gấp 6÷7 lần áp suất tác dụng phun. Áp suất phun của nhiên liệu tỉ lệ với áp suất tác động phun của dầu bôi trơn. Khi áp suất tác động phun lớn thì áp suất phun cũng lớn và ngƣợc lại. (3) (4) (2) (5) (1) Hình 2-82. Vị trí các bộ phận của hệ thống nhiên liệu HEUI 1.Bộ bơm vòi phun; 2. Ống dầu cao áp; 3. Bơm dầu áp suất cao; 4. Bình chứa dầu; 5. Ống nhiên liệu (1) (2) (3) (5) (4) Hình 2-83. Vị trí lắp ghép của bơm vòi phun HEUI trên nắp máy 1. Ống lắp bộ bơm vòi phun; 2. Nắp xy lanh; 3. Đƣờng cấp dầu áp suất cao; 4. Đƣờng cấp dầu áp suất thấp; 5. Đệm chữ 0 bộ bơm vòi phun. 65 a) Cấu tạo chung Hình 2-84. Cấu tạo bơm vòi phun HEUI Bộ bơm vòi phun HEUI gồm các bộ phận chính sau: - Bộ điện từ điều khiền van dầu bôi trơn - Van dầu bôi trơn - Lò xo hồi vị van dầu bôi trơn - Piston bơm cao áp cƣờng hóa - Lò xo hồi vị piston bơm cao áp cƣờng hóa - Bộ kim phun nhiên liệu - Các đƣờng dầu bôi trơn vào và ra - Các đƣờng nhiên liệu diesel vào và ra - Vỏ bộ bơm vòi phun. b) Nguyên lý hoạt động Khi bộ bơm vòi phun HEUI chƣa làm việc Mặt (đế) van bên dƣới ở trạng thái đóng, mặt (đế) van bên trên mở, dầu bôi trơn có áp suất cao bị chặn ở đƣờng vào còn dầu bôi trơn ở không gian phía trên của piston cƣờng hóa nối thông với đƣờng dầu hồi nên có áp suất bằng áp suất khí quyển. Nhờ lực lò xo, piston bơm cao áp nằm ở vị trí trên. Phía bên dƣới ở phần vòi phun, nhiên liệu diesel qua lỗ vào điền đầy không gian phía dƣới piston cƣờng hóa 66 (1) (2) (3) Hình 2-85. Trạng thái các van khi ECU chưa cấp điện 1. Van trên mở; 2. Lò xo van; 3. Van dƣới đóng  Khi Bơm vòi phun HEUI đƣợc cấp điện Van điện từ bị hút lên trên, mặt van bên trên đóng, mặt van bên dƣới mở nên chặn đƣờng thông của dầu bôi trơn với đƣờng dầu về đồng thời mở đƣờng thông giữa không gian bên trên của piston cƣờng hóa với đƣờng dầu bôi trơn có áp suất cao. Dầu bôi trơn có áp suất cao chảy vào không gian phía trên của piston cƣờng hóa, ép nó đi xƣống dƣới. (1) (2) (3) Hình 2-86. Trạng thái các van khi được ECU cấp điện 1. Van trên đóng; 2. Lò xo van; 3. Van dƣới mở 67 Phun trƣớc: Khi mặt dƣới của pisston cƣờng hóa che kín lỗ nhiên liệu vào thì nhiên liệu diesel bị nén và tăng áp suất. Khi áp suất nhiên liệu thắng sức căng lò xo kim van, đẩy nó lên, mở lỗ phun và nhiên liệu đƣợc phun vào buồng cháy động cơ, thực hiện giai đoạn phun trƣớc. Quá trình phun trƣớc sẽ kết thúc khi lỗ dầu ở phần đầu piston cƣờng hóa nối thông với lỗ nhiên liệu vào trên nắp máy. Mặt trên có dầu thủy lực tác dụng Piston cƣờng hóa Xy lanh Mặt dƣới tác dụng lên nhiên liệu Hình 2-87. Vị trí của piston cường hóa khi phun trước Phun chính: Piston cƣờng hóa tiếp tục đi xuống dƣới, áp suất nhiên liệu lại tăng và quá trình phun chính bắt đầu khi kim phun đƣợc nâng lên khỏi đế. Hình 2-88. Vị trí của piston cường hóa khi phun trước và phun chính 68  Khi bơm vòi phun HEUI không đƣợc cấp điện, kết thúc phun chính Do sức đẩy của lò xo, van điện từ trở về vị trí ban đầu nên dầu bôi trơn cao áp bị chặn bởi mặt dƣới của van, mặt trên của van mở cho phép dầu bôi trơn cao áp từ không gian phía trên của piston cƣờng hóa thông với đƣờng dầu về. Piston cƣờng hóa trở về vị trí ban đầu. Nhiên liệu diesel lại đƣợc hút vào không gian phía dƣới piston cƣờng hóa. (3) (1) (4) (2) (5) Hình 2-89. Trạng thái của các van khi kết thúc phun 1.Van trên mở; 2. Van dƣới đóng; 3. Rãnh dầu ; 4. Lò xo van; 5. Piston cƣờng hóa. 2. Bơm thủy lực a) Cấu tạo Bơm thủy lực có nhiệm vụ có nhiệm vụ tạo áp suất cao cho dầu bôi trơn để tác động phun cho bơm vòi phun HEUI. Nó gồm phần bơm dầu bôi trơn và phần bơm chuyển nhiên liệu diesel Các bộ phận của bơm thủy lực trong HEUI đƣợc trình bày trên hình 2-90. b) Nguyên lý hoạt động Bơm thủy lực là loại bơm piston thay đổi đƣợc lƣợng dầu bôi trơn cấp ra ngoài. Bơm sử dụng đĩa nghiêng để vận hành piston chuyển động tịnh tiến trong một ống trƣợt. Bánh răng 9 nối với trục bơm đƣợc dẫn động từ trục khuỷu. Khi bánh răng quay sẽ dẫn động trục bơm làm đĩa nghiêng quay tạo sự chuyển động tịnh tiến của piston trong ống trƣợt. Khi piston di chuyển ra ngoài ống trƣợt, dầu đƣợc hút vào trong piston thông 69 qua một rãnh trên đĩa dẫn động Quan hệ vị trí giữa piston và ống trƣợt sẽ xác định lƣợng dầu bôi trơn trong piston. Vị trí của ống trƣợt thay đổi liên tục và do ECM điều khiển. Sự thay đổi vị trí của ống trƣợt sẽ làm thay đổi hành trình có ích của bơm dẫn tới sự thay đổi lƣợng dầu bôi trơn đƣợc bơm đi. 1 2 13 3 4 12 5 11 6 10 7 9 8 Hình 2-90. Sơ đồ cấu tạo bơm thủy lực 1.Van điện từ; 2. Van nhỏ; 3. Lò xo; 4. Piston bộ tác động; 5. Bộ nối; 6. Cửa ra của bơm; 7. Van kiểm tra; 8. Piston; 9. B...i đa Điều chỉnh lượng phun Hình 2-128. ECU điều chỉnh áp suất và nhiệt độ khí nạp - Điều chỉnh áp suất không khí nạp vào: Lƣợng phun đƣợc điều chỉnh phù hợp với áp suất không khí nạp vào (lƣu lƣợng). 89 - Điều chỉnh nhiệt độ không khí nạp vào Tỉ trọng của không khí nạp vào (lƣợng không khí) thay đổi phù hợp với nhiệt độ không khí nạp vào. (Nhiệt độ không khí nạp vào thấp → điều chỉnh tăng lƣợng phun) Hình 2-129. ECU hiệ u chỉnh nhiệt độ nhiên liệu - Điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu: Nhiệt độ nhiên liệu cao → điều chỉnh tăng lƣợng phun. Nhiệt độ nƣớc làm mát thấp → điều chỉnh tăng lƣợng phun (hình 2- 129). - Điều chỉnh áp suất nhiên liệu: Trong hệ thống nhiên liệu diesel kiểu ống phân phối, những thay đổi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối đƣợc phát hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu. Nếu áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất dự định thì thời gian mở vòi phun sẽ đƣợc kéo dài. c) So sánh lượng phun cơ bản và tối đa ECU so sánh lƣợng phun cơ bản đã tính toán và lƣợng phun tối đa và xác định lƣợng nhỏ hơn làm lƣợng phun. 3. Xác định thời điểm phun ECU thực hiện các chức năng sau đây để xác định thời điểm phun Đối với EFI – Diesel thông thường: - Xác định thời điểm phun mong muốn - Xác định thời điểm phun thực tế 90 - So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế Đối với EFI – Diesel ống phân phối: - So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế a) EFI-diesel thông thường Xác định thời điểm phun mong muốn Hình 2-130. Sơ đồ xác định thời điểm phun mong muốn Thời điểm phun mong muốn đƣợc xác định bằng cách tính thời điểm phun cơ bản thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm giá trị điều chỉnh trên cơ sở nhiệt độ nƣớc, áp suất không khí hút và nhiệt độ không khí hút vào. 91 Phát hiện thời điểm phun thực tế Việc phát hiện thời điểm phun thực tế đƣợc thực hiện thông qua tính toán trên cơ sở các tín hiêụ tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu. Đối với việc điều khiển lƣợng Hình 2-131. Sơ đồ phát hiện thời điểm phun thực tế phun, những sự không khớp suất hiện trong điều khiển thời điểm phun giữa các bơm sẽ đƣợc điều chỉnh thông qua sử dụng một điện trở hiệu chỉnh. Hình 2-132. So sánh thời điểm phun mong muốn và thực tế So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế ECU so sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế và chuyển các tín hiệu thời điểm phun sớm và thời điểm phun muộn tới van điều khiển thời điểm phun sao cho thời điểm phun thực tế và thời điểm phun mong muốn khớp với nhau. b) EFI-ống phân phối So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế Nhƣ đối với EFI- diesel thông thƣờng, thời điểm phun phun cơ bản của EFI- diesel kiểu ống phân phối đƣợc xác định thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm một giá trị điều chỉnh dựa trên cơ sở nhiệt độ nƣớc và áp suất không khí hút (lƣu lƣợng). ECU sẽ gửi các tín hiệu phun tới EDU và làm sớm hoặc làm muộn thời điểm phun để điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun. 92 EDU Hình 2-133. So sánh thời điểm phun mong muốn và thực tế với EFI-diesel ống phân phối 4. Điều khiển phun trong khi khởi động Hình 2-134. Điều khiển phun khi khởi động Lƣợng phun khi khởi động đƣợc xác định bằng việc điều chỉnh lƣợng phun cơ bản phù hợp với các tín hiệu ON của máy khởi động (thời gian ON) và các tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát. Khi động cơ nguội, nhiệt độ nƣớc làm mát sẽ thấp hơn và lƣợng phun sẽ lớn hơn Để xác định rằng thời điểm bắt đầu phun đã đƣợc điều chỉnh phù hợp với tín hiệu của máy khởi động, nhiệt độ nƣớc và tốc độ động cơ. Khi nhiệt độ nƣớc thấp, nếu tốc độ động cơ cao thì điều chỉnh thời điểm phun sẽ sớm lên 93 Hình 2-135. Điều khiển thời điểm phun khi khởi động với nđc thấp, tn cao 5. Điều khiển tốc độ phun Phun ngắt quãng Một bơm piston hƣớng kích thực hiện việc phun ngắt quãng (phun hai lần) khi khởi động cơ ở nhiệt độ quá thấp (dƣới -100) để cải thiện khả năng khởi động và giảm sự sinh ra khói đen và khói trắng. Hình 2-136. Điều khiển phun ngắt quãng Phun trƣớc EFI-diesel kiểu ống phân phối có sử dụng phun trƣớc. Trong hệ thống phun trƣớc một lƣợng nhỏ nhiên liệu đƣợc phun đầu tiên trƣớc khi việc phun chính đƣợc thực hiện. Khi việc phun chính bắt đầu thì lƣợng nhiên liệu đƣợc bắt lửa làm cho nhiên liệu của quá trình phun chính đƣợc đốt đều và êm 94 Hình 2-137. Điều khiển phun trước 6. Điều khiển tốc độ không tải Góc mở bàn đạp ga Tính toán tốc độ mong muốn Nhiệt độ nƣớc làm mát Nhiệt độ nhiên liệu So sánh Điều chỉnh Bộ chấp hành lƣợng phun mát (SPV/vòi phun) Tín hiệu tốc độ xe Tín hiệu của máy KĐ Phát hiện tốc độ Tín hiệu trung gian Cảm biến tốc độ động cơ Công tắc A/C Công tăc bộ sƣởi chạy điện Hình 2-138. Điều khiển tốc độ không tải Dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến, ECU tính tốc độ mong muốn phù hợp với tình trạng lái xe. Sau đó, ECU so sánh gíá trị mong muốn với tín hiệu (tốc độ động cơ) từ cảm biến tốc độ động cơ và điều khiển bộ chấp hành (SPV/ vòi phun) để điều khiển lƣợng phun nhằm điều chỉnh tốc độ không tải. ECU thực hiện điều khiển chạy không tải (để cải thiện hoạt động làm ấm động cơ) trong quá trình chạy không tải nhanh khi động cơ lạnh, hoặc trong quá trình hoạt động của điều hòa nhiệt độ/ bộ gia nhiệt. Ngoài ra, để ngăn ngừa sự giao động tốc độ không tải sinh ra do sự giảm tải động cơ khi công tắc A/C đƣợc tắt, và lƣợng phun đƣợc tự động điều chỉnh trƣớc khi tốc độ động cơ dao động. 95 - Điều khiển giảm rung động khi chạy không tải Điều khiển này phát hiện các dao động về tốc độ động cơ khi chạy không tải sinh ra do các khác biệt trong bơm hoặc vòi phun và điều chỉnh lƣợng phun đối với từng xi lanh. Do đó, sự rung động và tiếng ồn không tải đƣợc giảm xuống 7. Các điều khiển khác a) Điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ Triệu chứng: Lƣợng phun tăng lên do tăng áp suất trong bơm Mô tả điều khiển: Hình 2-139. Điều khiển tốc độ Lƣợng phun giảm theo tốc độ động cơ. không tải b) Điều khiển ECT Triệu chứng: Va đập xuất hiện trong quá trình sang số. Mô tả điều khiển: Lƣợng phun giảm xuống trong quá trình sang số. Hình 2-140. Điều khiển ECT c) Điều khiển bugi sấy Triệu chứng: Bật công tắc bugi sấy lên vị trí “ON” khi khởi động động cơ đang lạnh Mô tả điều khiển: Điều khiển tình trạng của bugi sấy phù hợp với nhiệt độ nƣớc làm mát Hình 2-141. Điều khiển bugi sấy d) Điều khiển bộ sấy hút vào (bơm pisotn hướng kính) Triệu chứng: Bộ sấy hút vào bật lên “ON” để làm ấm không khí hút vào khi khởi động động cơ đang lạnh Mô tả điều khiển: Điều khiển tình trạng của bộ gia nhiệt mạp vào theo nhiệt độ nƣớc làm mát. Hình 2-142. Điều khiển bộ sấy nạp vào 96 e) Điều khiển ngắt điều hòa nhiệt độ Triệu chứng: Bộ sấy hút bật lên “ON” để làm ấm không khí hút vào khi khởi động động cơ đang lạnh. Mô tả điều khiển: Điều khiển tình trạng của bugi sấy theo nhiệt độ nƣớc làm mát động cơ. Hình 2-143. Điều khiển ngắt điều hòa nhiệt độ f) Điều khiển sức ì Triệu chứng: Dao động mômen quay do sự thay đổi lƣợng phun trong quá trình tăng tốc Mô tả điều khiển: Lƣợng phun đƣợc thay đổi dần và ngay sau khi bàn đạp ga đƣợc mở hoặc đóng Hình 2-144. Điều khiển sức ì g) Điều khiển áp suất nhiên liệu Một áp suất nhiên liệu đáp ứng các tình trạng vận hành của động cơ đƣợc tính toán phù hợp với lƣợng phun thực tế đã đƣợc xác định trên cơ sở tín hiệu từ các cảm 97 biến và tốc độ động cơ. ECU sẽ phát các tín hiệu đến SCV để điều chỉnh áp suất nhiên liệu sinh ra bởi bơm cao áp. Hình 2-145. Điều khiển áp suất nhiên liệu 2.8.4. EDU ( Electronic Driver Unit ) EDU là một thiết bị phát điện cao áp. Đƣợc lắp giữa ECU và một bộ chấp hành, EDU khuếch đại điện áp của ắc quy và trên cơ sở các tín hiệu từ ECU sẽ kích hoạt SPV kiểu tác động trực tiếp trong EFI-diesel thông thƣờng, hoặc vòi phun trong hệ thống kiểu EFI-diesel có ống phân phối. EDU cũng tạo ra điện áp cao trong trƣờng hợp khác khi van bị đóng. Hoạt động của EDU (hình 2-146): - ECU → (Tín hiệu) → mạch điều khiển EDU - Mạch điều khiển EDU → (tín hiệu) → mạch tạo cao áp (khuếch đại) - Mạch tạo cao áp (khuếch đại) → (Điện áp cao) → SPV → EDU → Tiếp mát - SPV → (tín hiệu kiểm tra) → ECU 98 Hình 2-146. Tổng quan về EDU A. Mạch tạo ra điện áp cao; B. Mạch điều khiển 2.9. Kiểm tra và chẩn đoán hệ thóng nhiên liệu diesel điều khiển điện tử 2.9.1. Các triệu chứng hư hỏng và nguyên nhân Stt Triệu chứng hƣ Khu vực nghi ngờ Khu vực nghi ngờ hỏng (EFI-Diesel thông thƣờng) ( EFI-Diesel với ống phân phối ) 1. Không quay khởi - Máy khởi động - Máy khởi động động đƣợc (khó - Rơle máy khởi động - Rơle máy khởi động khởi động ) -Mạch của công tắc khởi động - Cảm biến nhiệt độ nƣớc trung gian ( A/T) 2. Khó khởi động - Mạch tín hiệu STA - Mạch tín hiệu STA khi động cơ lạnh - ECU - ECU - Vòi phun -Vòi phun 99 - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu - Mạch điều khiển bộ sấy - Cảm biến áp suất không khí nạp nhiên liệu - Mạch công tắc tăng tốc độ - Bƣớm ga Diesel chạy không tải để sấy 3. Khó khởi động - Mạch tín hiệu STA - Mạch tín hiệu STA khi động cơ nóng - Vòi phun - Vòi phun - Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu - Áp suất nén - Áp suất nén - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel 4. Động cơ bị chết - Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu máy ngay sau khi - Mạch nguồn điện của ECU - Mạch tín hiệu STA khởi động - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Vòi phun - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel 5. Các sự cố khác - Mạch điện nguồn của ECU - Mạch điện của ECU (Động cơ chết - ECU - ECU máy ) - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Mạch role của van chảy - Vòi phun tràn - Cảm biến áp suất nhiên liệu 6. Chế độ chạy - Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu không tải ban đầu - ECU - ECU không chính xác - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Vòi phun - Cảm biến áp suất nhiên liệu 7. Tốc độ chạy - Mạch tín hiệu A/C - Mạch tín hiệu A/C không tải của - Mạch tín hiệu STA - Mạch tín hiệu STA 100 động cơ cao - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Vòi phun - Cảm biến áp suất nhiên liệu 8. Tốc độ chạy - Mạch tín hiệu A/C - Mạch tín hiệu A/C không tải của - Vòi phun - Vòi phun động cơ thấp - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG - Áp suất nén - Áp suất nén - Khe hở xuppáp - Khe hở xuppáp - Đƣờng ống nhiên liệu (xả - Đƣờng ống nhiên liệu không khí) ( xả không khí) - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel 9. Chạy không tải - Vòi phun - Vòi phun không êm - Đƣờng ống nhiên liệu - Đƣờng ống nhiên liệu (xả không khí) ( xả không khí) - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG - Áp suất nén - Áp suất nén - Khe hở xuppáp - Khe hở xuppáp - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Mạch điều khiển bộ sấy - Cảm biến áp suất nhiên nóng không khí nạp liệu - Bƣớm ga Diesel 10. Rung khi động cơ - Vòi phun - Vòi phun nóng (chạy không - Mạch nguồn điện ECU - Mạch nguồn điện ECU tải kém ) - Áp suất nén - Áp suất nén - Đƣờng ống nhiên liệu (xả - Đƣờng ống nhiên liệu không khí) ( xả không khí) - Khe hở xuppáp - Khe hở xuppáp - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Cảm biến áp suất nhiên 101 liệu - Bƣớm ga Diesel 11. Rung khi động cơ - Vòi phun - Vòi phun nguội (chạy - Mạch nguồn điện ECU - Mạch nguồn điện ECU không - Áp suất nén - Áp suất nén tải kém ) - Đƣờng ống nhiên liệu (xả - Đƣờng ống nhiên liệu (xả không khí) không khí) - Khe hở xuppáp - Khe hở xuppáp - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Mạch điều khiển bộ sấy - Cảm biến áp suất nóng không khí nạp nhiên liệu -Bƣớm ga Diesel 12. Tăng tốc yếu - Vòi phun - Vòi phun ( khả năng chạy - Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu kém ) - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG - Áp suất nén - Áp suất nén - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel 13. Có tiếng gõ ( Khả - Vòi phun - Vòi phun năng chạy kém ) - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG - ECU - ECU - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel 14. Khói đen ( Khả - Vòi phun - Vòi phun năng chạy kém ) - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Bƣớm ga Diesel 15. Khói trắng ( Khả - Mạch điều khiển ERG - Mạch điều khiển ERG năng chạy kém ) - Vòi phun - Vòi phun 102 - Bộ lọc nhiên liệu - Bộ lọc nhiên liệu - ECU - ECU - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Mạch điều khiển bộ sấy - Cảm biến áp suất nhiên nóng không khí nạp liệu - Bƣớm ga Diesel 16. Dao động/ rung - Vòi phun - Vòi phun (Khả năng chạy - ECU - ECU kém ) - Bơm cao áp - Bơm cao áp - Vòi phun - Cảm biến áp suất nhiên liệu 2.9.2. Kiểm tra các bộ phận của hệ thống 1. Lắp bơm cao áp Hình 2- 147. Vị trí lắp bơm cao áp Lắp đặt máy bơm cao áp bằng cách gióng thẳng hàng dấu ghi nhớ trên bơm cao áp với dấu vị trí tham khảo trên động cơ. Do ECU nhận biết đƣợc thời điểm phun và thực hiện những hiệu chỉnh thích hợp, nên không cần phải điều chỉnh thời điểm phun sau khi lắp ráp nhƣ đối với máy bơm diesel loại cơ khí. 103 2. Kiểm tra van điều khiển lượng phun (SPV) Kiểm tra SPV bằng cách ngắt giắc nối và đo điện trở giữa các cực của SPV. Hình 2- 148. Kiểm tra SPV 3. Kiểm tra van điều khiển thời điểm phun (TCV) Hình 2- 149. Kiểm tra TCV Kiểm tra cuộn dây của TCV bằng cách ngắt giắc nối và đo điện trở giữa các cực của TCV. Kiểm tra sự vận hành của TCV bằng cách nối cực dƣơng (+) và cực âm (-) của ắc quy với các cực của TCV và kiểm tra tiếng kêu lách cách của van điện từ. 2.9.3. Chẩn đoán và sửa lỗi hệ thống EFI-diesel kiểu phun ống 104 1. Chẩn đoán vòi phun Kiểm tra cơ bản : - Tháo vòi phun - Kiểm tra bằng mắt hiện tƣợng rò rỉ vòi phun và tình trạng của êcu đồng: Nếu đầu vòi phun có muội, thay đệm đồng. - Kiểm tra bằng mắt muội cácbon bám ở đầu vòi phun và các chỗ khấc đầu vòi phun: Nếu đầu vòi phun có muội, tháo rong đen đồng và làm sạch đầu vòi phun bằng dung dịch rửa ( nếu không làm sạch thì động cơ có thể bị rung giật khi làm việc). Hình 2-150. Làm sạch vòi phun a. Trƣớc khi làm sạch b. Sau khi làm sạch Kiểm tra điện trở vòi phun: 0,3÷0,6  (200) Kiểm tra tình trạng phun của kim phun: - Tháo kim phun khỏi động cơ và đƣờng nhiên liệu. - Lắp giắc kiểm tra vào giắc kim phun. - Nổ máy và kiểm tra xem kim phun có hoạt động bình thƣờng hay không. 2. Quy trình chẩn đoán vòi phun theo biểu hiện trên ô tô a) Kiểm tra Máy chạy tải không đều. Kiểm tra cân bằng công suất (Để tìm xylanh hoặc kim phun có lỗi) - Tháo giắc kim phun từng cái một: + Nếu tốc độ động cơ tụt xuống đột ngột thì xylanh và kim phun bình thƣờng. + Nếu không gì có gì thay đổi thì xylanh hoặc kim phun có lỗi. - Khi phát hiện ra xylanh hoặc kim phun có lỗi cần chuyển sang: + Kiểm tra áp suất nén. + So sánh tốc độ không tải 105 + So sánh lƣợng phun + Kiểm tra rò rỉ động của vòi phun (m ột trong các cách xác định vòi phun hỏng) Không thể nổ máy Kiểm tra rò rỉ tĩnh vòi phun b) Chẩn đoán 3. Quy trình kiểm tra bơm cao áp (bơm CP1 hệ Bosch) - Kiểm tra cơ bản: + Kiểm tra bằng mắt xem nhiên liệu có bị rò rỉ không + Kiểm tra tải trọng ban đầu của trục bơm bằng cách: Xoay trục bơm sau khi tháo bơm cao áp khỏi động cơ. Nếu xoay đƣợc nhẹ nhàng là bình thƣờng. - Kiểm tra áp suất đầu ra: + Tháo cảm biến áp suất và nối với ống nhiên liệu của bơm cao áp. + Xem phần “ Áp suất nhiên liệu – Fuel Preasure “ trong màn hình số liệu của thiết bị Hi- Scan Pro. + Để động cơ trong 3 giây và đọc áp suất nhiên liệu: Bình thƣờng áp suất nhiên liệu đạt giá trị 1000 Bar lâu hơn 1 phút. Hình 2-151. Đồ thị áp suất ra của bơm cao áp hiện ra ở màn hình của thiết bị Hi- Scan Pro Chú ý: Không đƣợc đề máy lâu hơn 4 giây, hoặc làm 3 lần liên tục nếu không có thể làm hỏng bơm cao áp. 106 4. Quy trình kiểm tra van PCV - Kiểm tra cơ bản + Kiểm tra bằng mắt xem nhiên liệu có bị rò rỉ không + Kiểm tra điện trở của van PCV ( van điều khiển áp suất ): 2.0 ÷ 2.7 ( 200) - Kiểm tra rò rỉ bằng đồng hồ chân không: + Nối đồng hồ chân không với van PCV Bình thƣờng : Giữ đƣợc độ chân không Hỏng : Không có chân không ( bi bên trong van bị mòn ) → Máy không nổ đƣợc hoặc chết máy. - Kiểm tra bằng thiết bị Hi- Scan Pro + Khởi động động cơ để động cơ đạt đến đến nhiệt đọ làm việc. + Xem phần “ Áp suất nhiên liệu – Fuel Preasure “ trong màn hình số liệu của thiết bị Hi- Scan Pro. + Tháo cầu chì bơm tiếp vận để tắt động cơ. + Kiểm tra sự sụt áp của nhiên liệu (hình 2-152) Hình 2-152. Kiểm tra van PCV 107 5. Chẩn đoán bằng thiết bị Common rail Tester Hình 2-153. Thiết bị Commonrail Tester Chức năng của Thiết bị Common Rail Tester - Kiểm tra hoạt động của bơm cao áp và các cảm biến. - Kiểm tra rò rỉ kim phun. - Kiểm tra và chẩn đoán bơm tiếp vận, đƣờng nhiên liệu. - Kiểm tra đƣờng thấp áp - Kiểm tra rò rỉ tĩnh kim phun - Kiểm tra áp suất đƣờng cao áp Hình 2-154. Đồng hồ kiểm tra áp suất và kiểm tra chân không 108 a) Kiểm tra bơm tiếp vận ( Bơm thấp áp ) - Tháo ống mềm ở lọc nhiên liệu và nối với đồng hồ thấp áp (CRT- 1051) hoặc đồng hồ chân không (CRT- 1050) tùy thuộc vào hệ thống động cơ - Nổ máy và cho chạy không tải khoảng 5 giây, sau đó tắt máy. - Đọc áp suất nhiên liệu hoặc độ chân không trên đồng hồ - Đánh giá Kiểu bơm hút ( Bosch Động cơ A/U ) : Nối đồng hồ chân không vào giữa lọc nhiên liêu và bơm cao áp nhƣ hình 2- 155. Hình 2-155. Kiểm tra bơm áp thấp kiểu A/U Loại bơm hút ( Động cơ kiểu A/J/U ) Trƣờng hợp Chân không Đánh giá 1 8 19 cmHg Hệ thống bình thƣờng 2 20  60 cmHg Đƣờng nhiên liệu hoặc lọc bị tắc, bơm binh thƣờng 3 0  7 cmHg Lọt gió vào đƣờng nhiên liệu hoặc bơm hỏng 109 b) Kiểm tra đường nhiên liệu thấp áp (Đối với loại bơm điện–Động cơ kiểu D) Nối đồng hồ áp suất giữa lọc nhiên liệu và bơm áp thấp nhƣ hình 2-156 Hình 2-156. Kiểm tra đường nhiên liệu thấp áp Loại bơm điện (Động cơ kiểu D) Loại bơm điện ( Động cơ kiểu D ) Trƣờng hợp Áp suất ( Bar) Đánh giá 1 1.5  3 Hệ thống bình thƣờng 2 4  6 Đƣờng nhiên liệu hoặc lọc bị tắc 3 0 1.5 Bơm hoặc đƣờng nhiên liệu bị rò rỉ c) Kiểm tra đường nhiên liệu thấp áp (kiểu bơm hút bên trong-Delphi) Nối đồng hồ áp suất giữa lọc nhiên liệu và bơm áp cao nhƣ hình 2-157 Loại bơm hút bên trong-Delphi Trƣờng hợp Chân không Đánh giá 1 8 19 cmHg Hệ thống bình thƣờng 2 20  60 cmHg Đƣờng nhiên liệu hoặc lọc bị tắc, bơm binh thƣờng 3 0  7 cmHg Lọt gió vào đƣờng nhiên liệu hoặc bơm hỏng 110 Hình 2-157. Kiểm tra đường nhiên liệu thấp áp d) Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh Mục đích là để kiểm tra độ kín khít của kim phun và tình trạng bơm cao áp. Kiểm tra khi không nổ máy - Lắp đấu chuyển ống mềm hồi ( CRT- 1032 ), ống nhựa trong (CRT- 1031) và nối đầu ống nhựa trong vào bình chứa ( CRT-1030). - Tháo điểm A trên đƣờng hồi nhiên liệu và bít lại bằng nút bịt. - Nối giắc đấu chuyển tới cảm biến áp suất đƣờng cao áp ch ung và nối đồng hồ cao áp nhƣ trên hình 2-158. Hình 2-158. Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh - Tháo giắc kim phun để ngăn ngừa nó làm việc. - Với từng loại bơm : 111 + Loại bơm hệ Bosch CP1: Tháo giắc van PCV (pressure Control Valve) và lắp cáp điều khiển van PCV. + Loại bơm hệ Delphi, Bosch CP3.3: Tháo giắc van IMV (Inlet Metering Valve) để cho phép nhiên liệu cấp tới đƣờng cao áp. : Hình 2-159 : Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh Chú ý: Không cấp điện acquy quá 5 phút nếu không có thể làm hỏng PCV Thực hiện cả hai bƣớc quy trình dành cho bơm hệ Bosch CP1 và bơm hệ Delphi, Bosch CP3: lắp các cáp điều khiển van PCV tới phần hồi từ đƣờng cao áp chung và tháo giắc van IMV để cho phép nhiên liệu tới đƣờng cao áp. - Đề máy một lần trong 5 giây + Không đƣợc phép để quá 5 giây ( ít hơn 10 lần đề ). + Tốc độ đề phải vƣợt quá 200 vòng/ phút. + Thực hiện kiểm tra với nhiệt độ làm mát dƣới 300C. Nếu nhiệt độ hơn 30 0C, áp suất nhiên liệu có thể sẽ khác do độ nhớt của nhiên liệu thay đổi. - Đọc áp suất nh iên liệu ở đồng hồ áp suất cao và đo lƣợng nhiên liệu chứa trong các ống trong suốt . - Đánh giá ( Đánh giá này chỉ đúng cho động cơ hệ Delphi ) T/hợp Áp suất ( Bar ) Rò rỉ kim phun Đánh giá Công việc kiểm tra 1 1000 1800 0  200 mm Bình thƣờng 2 Trên 1000 200  400 mm Hỏng kim phun Thay kim phun khi (Dòng rò rỉ quá lớn) dòng rò rỉ vƣợt 3 0  200 0  200 mm Bơm cao áp Kiểm tra bơm cao áp (Áp suất không đủ) 112 Kiểm tra khi nổ máy Hình 2- 160. Kiểm tra rò rỉ áp suất cao - Lắp đặt đầu nối hồi kim phun (CRT-1032), ống trong suốt (CRT-1031), lọ đựng (CRT-1030) và ống hồi kim phun (CRT -1033) theo nhƣ cách kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh nhƣ trên. - Nối Hi-Scan và chọn chế độ dự liệu hiện thời (curren data), chọn mục áp suất cao và tốc độ dộng cơ ( High- Pressure and engine rpm ). - Thực hiện kiểm tra rò rỉ áp suất cao theo hƣớng dẫn ( Hình2- 160) * Đối với loại Bosch CP1, CP3, CP3.3: Động cơ D/A/U - Nổ máy  Chạy không tải 1 phút  Tăng 3000 vòng/phút trong 30 giây  tắt máy. Hình 2-161. Biểu đồ chạy máy kiểm tra rò rỉ loại CPI, CP3, CP3.3 - Sau khi kết thúc kiểm tra, đo lƣợng nhiên liệu trong các lọ chứa( CRT-1030) 113 * Đối với loại Delphi : J3 ( 2.9L) - Nối Hi- Scan và chọn mục kiểm tra rò rỉ áp suất cao (High Pressure Leak Test) - Thực hiện kiểm tra rò rỉ áp suất cao ( High Pressure Leak Test ) cho đến khi Hi- Scan kết thúc kiểm tra một cách tự động hoặc bằng tay: Nổ máy  chạy không tải 2 phút  Tăng tốc 3 lần  Tắt máy. ( Mỗi lần tăng tốc : Đạp ga đến 3800vòng/phút trong vòng 2 giây . 2 phút Hình 2-162. Biểu đồ chạy máy kiểm tra rò rỉ loại Delphi J3 - Để kiểm tra lƣợng phun, thực hiện kiểm tra lại từ hai lần trở lên, chọn số liệu của lần phun nhiều nhất. Chú ý: Bình chứa CRT-1030 cần phải trống không trƣớc mỗi lần kiểm tra. - Đánh giá: * Đối với loại Bosch CP1, CP3, CP3.3: Động cơ D/A/U Thay thế kim phun có lƣợng gấp 3 lần lƣợng phun tối thiểu. Hình 2-163. Lượng phun không bình thường ( CPI, CP3 CP3.3) Vòi phun Dung tích Khắc phục (ml) Máy 1 30 Máy 2 61 Lổi kim phun Máy 3 20 Giá trị tối thiểu Máy 4 30 114 * Đối với loại Delphi : J3 ( 2.9L) Thay thế kim phun ở mức đo quá 25cc Giới hạn 25 cc Phun không bình thƣờng Hình 2-164. Lượng phun không bình thường (loại Delphi J3) e) Kiểm tra áp suất phun lớn nhất ( ki) ểm tra tình trạng bơm cao áp ) - Tháo tất cả ống cấp nhiên liệu cho từng kim phun từ đƣờng cao áp chung. - Lắp van điều áp CRT -1020, nút bịt CRT -1021 hoặc CRT -1022, nắp che bụi CRT -1035, đầu nối chuyển CRT-1041/1042/1043. - Lắp đặt đồng hồ cao áp CRT-1040 với đƣờng cao áp chung (hình 2-165): Hình 2- 165. Kiểm tra áp suất phun lớn nhất - Đối với các kiều bơm: + Kiểu Bosh CP1: Tháo giắc điện van điều áp PCV và lắp dây điều khiển van điều áp PCV CRT-1044 để bịt đƣờng nhiên liệu hồi từ đƣờng cao áp chung. + Loại Delphi, Bosh CP3: Tháo giắc điện van đầu vào IMV để cho phép nhiên liệu cấp vào đƣờng cao áp chung. + Loại Bosh CP3.3: Thực hiện cả hai bƣớc dành cho loại CP1 và loại Bosh CP3. Nghĩa là lắp cáp điều khiển van PCV để ngăn không cho nhiên liệu hồi về 115 từ đƣờng nhiên liệu chung và tháo giắc điện van đầu vào IMV đẻ cho phép nhiên liệu cấp vào đƣờng cao áp chung. Hình 2- 166. Kiểm tra áp suất phun lớn nhất-Bosch CP1, CP3.3 - Đề máy trong vòng 5 giây. Để loại trừ sai số, thực hiện công việc kiểm tra 2 lần, lấy giá trị lớn hơn trong hai lần đo để làm giá trị chính thức. - Đánh giá: Nếu giá trị hiển thị trên đồng hồ nằm trong khoảng giá trị cho phép thì bơm cao áp hoạt động bình thƣờng. Nếu không thì kiểm tra theo các bƣớc sau trƣớc khi kiểm tra bơm cao áp. + Kiểm tra rò rỉ của van điều áp. + Nếu có van PCV, thì kiểm tra tình trạng rò rỉ bên trong. Thay thế nếu cần thiết. Tiêu chuẩn áp suất của đƣờng cao áp chung : Bosch: 1000  1500 bar Delphi: 1050  1600 bar Chú ý : Nếu áp suất nhiên liệu trên đồng hồ thấp hơn giá trị tiêu chuẩn, có thể phải kiểm tra cả cảm biến áp suất đƣờng cao áp hoặc van điều áp ( CRT- 1020) Hình 2- 167. Kiểm tra đường cao áp f) Kiểm tra van điều khiển áp suất PCV - Tháo giắc điện của van PCV. 116 - Tháo đƣờng nhiên liệu hồi từ van PCV. - Tháo giắc điện van PCV và nối cáp PCV CRT -1044, sau đó nối hai kẹp ở đầu kia với bình điện sao cho van điều khiển áp suất ngăn không cho nhiên liệu về từ đƣờng cao áp chung. - Đặt đƣờng hồi về lọ chứa CRT-1030. - Tháo giắc các kim phun. - Đề máy trong 5 giây. - Kiểm tra lƣợng nhiên liệu. Thông số sửa chữa: Nhỏ hơn 10cc (Áp suất nhiên liệu phải lớn hon 1000 Bar ) Hình 2- 168. Kiểm van điều khiển áp suất PCV g) Súc rửa đường ống nhiên liệu Mục đích: làm sạch đƣờng ống nhiên liệu khỏi các ngoại vật - Trƣớc khi nối đƣờng ống nhiên liệu với động cơ, phải lau sạch mép bên ngoài, bên trong và các ốc bắt. Tốt nhất nên dùng hơi để thổi sạch. - Nối các đầu chuyển làm sạch ống CRT-1034 tới các ống kim phun. - Đề máy 4 đến 5 lần, mỗi lần khoảng 5 giây để cho phép nhiên liệu chảy hết ra ngoài. Hình 2- 169. Súc rửa đường ống nhiên liệu 117 - Tháo đầu chuyển rửa ống ra khỏi ống nhiên liệu. - Vặn nhẹ bằng tay ê cu ống nhiên liệu tới kim phun sau khi căn chỉnh ê cu và kim phun. - Để ngăn ngừa các cặn bẩn bắn lung tung trong khoang động cơ, dung giấy bọc xung quanh kim phun. - Đề máy 2 đến 3 lần trong vòng 5 giây để cặn bẩn bắn ra ngoài khỏi kim phun. - Xiết chặt ê cu theo tiêu chuẩn kỹ thuật. Hình 2- 170. Vị trí êcu đường ống nhiên liệu 118 CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Trình bày cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp PE có cơ cấu điền ga điện từ (theo hình đã cho) 2. Trình bày cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp VE có cơ cấu điền ga điện từ (theo hình đã cho) 3. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của cơ cấu ga điện từ trong bơm PE (theo hình đã cho) 4. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của cơ cấu ga điện từ trong bơm VE (theo hình đã cho) 5. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của bơm sơ cấp trong hệ thống EFI-diesel (theo hình đã cho) 6. Trình bày cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel thông thƣờng (theo hình đã cho) 7. Vẽ sơ đồ hệ thống và trình bày cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel thông thƣờng. 8. Trình bày cấu tạo và hoạt động của bơm VE điện tử 1 piston hƣớng trục trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel thông thƣờng (theo hình đã cho) 9. Trình bày cấu tạo và hoạt động của bơm VE điện tử nhiều piston hƣớng kính trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel thông thƣờng (theo hình đã cho) 10. Trình bày cấu tạo và hoạt động của van điều khiển lƣợng phun SPV loại thông thƣờng (theo hình đã cho) 11. Trình bày cấu tạo và hoạt động của van điều khiển lƣợng phun SPV loại hoạt động trực tiếp (theo hình đã cho) 12. Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh thời điểm phun trong bơm hƣớng trục (theo hình đã cho) 13. Trình bày nguyên lý hoạt động của bộ điều chỉnh thời điểm phun trong bơm hƣớng kính (theo hình đã cho) 14. Trình bày cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel ống phân phối (theo hình đã cho) 15. Vẽ sơ đồ hệ thống và trình bày cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel ống phân phối. 16. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp loại 2 piston trong hệ thống EFI-diesel ống phân phối (theo hình đã cho) 17. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp loại 3 piston trong hệ thống EFI-diesel ống phân phối (theo hình đã cho) 119 18. Trình bày cấu tạo và hoạt động của vòi phun điện tử trong hệ thống nhiên liệu EFI- diesel loại ống phân phối theo hình 19. Trình bày cấu tạo và hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel dùng bơm vòi phun kết hợp (theo hình đã cho). 20. Trình bày nhiệm vụ, cấu tạo và hoạt động của bơm cấp nhiên liệu kiểu rô to trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UI (theo hình đã cho) 21. Trình bày các yêu cầu của quá trình phun nhiên liệu của bơm vòi phun trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UI 22. Trình bày cấu tạo chung và hoạt động của bơm vòi phun trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UI (theo hình đã cho) 23. Trình bày cấu tạo chung và hoạt động của bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UP (theo hình đã cho) 24. Trình bày cấu tạo chung và hoạt động của hệ thống nhiên liệu EFI-diesel HEUI (theo hình đã cho) 25. Trình bày cấu tạo chung và hoạt động của bơm vòi phun trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel HEUI (theo hình đã cho) 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Đinh Ngọc Ân. Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử 2. Chonan Technical Service Training Center, Common Rail Bosch 3. Chonan Technical Service Training Center, Common Rail Delphi 4. Hyundai. Engine management diesel 1. 5. Pearson Education (2008), Hydraulically Actuated Electronic Unit Injector (HEUI) Systems For Gus Wright’s Students. 6. Toyota(2003), Chương trình đào tạo kỹ thuật viên chẩn đoán cao cấp. 7. TL960 service manual, Caterpillar 3126B HEUI Engines 8. Volkswagen of America (2003), 1.9-Liter TDI Engine with Pump Injection (Pumpe Düse) Design and Function. 121