Giáo trình: Bảo dưỡng và Sửa chữa Bơm cao áp điều khiển điện tử (Công nghệ Ô tô)

Giáo trình bảo dưỡng, sửa chữa bơm cao áp điều khiển điện tử nghề ô tô. Hướng dẫn chi tiết quy trình kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hư hỏng.

• Tác giả: Nguyễn Thái Sơn
• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề Cơ Khí Nông Nghiệp
• Chuyên ngành: Công Nghệ Ô Tô
• Đề tài: Bảo Dưỡng Và Sửa Chữa Bơm Cao Áp Điều Khiển Điện Tử
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Giáo trình Sửa chữa Bơm cao áp điều khiển điện tử

Giáo trình sửa chữa bơm cao áp điều khiển điện tử là tài liệu học tập chính thức được Ban hành bởi Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội, Tổng cục Dạy nghề. Đây là mô đun bắt buộc trong chương trình đào tạo cao đẳng công nghệ ô tô, nhằm cung cấp kiến thức toàn diện về hệ thống phun nhiên liệu hiện đại. Giáo trình được biên soạn theo logic khoa học, từ cơ bản đến nâng cao, giúp học viên nắm vững nguyên lý hoạt động, cách chẩn đoán và sửa chữa bơm cao áp một cách hiệu quả. Nội dung được thiết kế phù hợp với nhu cầu thực tế của ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là sự phát triển của hệ thống điều khiển điện tử trên các động cơ Diesel hiện đại.

1.1. Mục tiêu học tập của giáo trình

Mục tiêu chính của giáo trình sửa chữa bơm cao áp là trang bị cho học viên các kỹ năng thực hành về bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử. Học viên sẽ hiểu được yêu cầu, nhiệm vụ, cấu tạo chi tiết của bơm cao áp VE và hệ thống Common rail. Ngoài ra, giáo trình còn rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận và tỉ mỉ trong công việc, đồng thời giúp học viên sử dụng thành thạo các thiết bị, dụng cụ chẩn đoán hiện đại.

1.2. Cơ sở pháp lý và phạm vi áp dụng

Giáo trình sửa chữa bơm cao áp điều khiển điện tử được phát hành theo Quyết định chính thức của Bộ Lao động, mã tài liệu MĐ 30. Nội dung này áp dụng cho tất cả các trường cao đẳng, trung cấp nghề dạy công nghệ ô tô. Tài liệu được bảo vệ bản quyền nhưng cho phép sử dụng cho mục đích đào tạo và tham khảo hợp pháp. Giáo trình cấm sử dụng cho các mục đích lệch lạc hoặc kinh doanh thiếu lành mạnh.

II. Cấu trúc và nội dung chính của giáo trình

Giáo trình sửa chữa bơm cao áp điều khiển điện tử được chia thành năm chương chính, mỗi chương tập trung vào một khía cạnh cụ thể của hệ thống. Chương 1 giới thiệu khái quát về hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử, bao gồm lịch sử phát triển từ hệ thống EDC đến Common rail. Chương 2-3 chi tiết về bơm cao áp VE và hệ thống ống phân phối, trong khi chương 4 trình bày các thành phần điều khiển điện tử. Chương 5 là phần thực hành về kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa. Tổng thời lượng học tập là 105 giờ, bao gồm lý thuyết và thực hành.

2.1. Các hệ thống phun nhiên liệu chính

Giáo trình tập trung vào hai hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử chính hiện nay. Thứ nhất là hệ thống bơm cao áp VE với điều khiển điện tử, được sử dụng rộng rãi trên các động cơ Diesel cũ. Thứ hai là hệ thống Common rail hiện đại với kim phun điều khiển bằng điện, đây là công nghệ mới được phát triển và ứng dụng rộng rãi trên xe hiện đại.

2.2. Thời lượng và phân bổ khối lượng học

Mô đun sửa chữa bơm cao áp có tổng thời lượng 105 giờ, trong đó lý thuyết chiếm 30 giờ và thực hành chiếm 75 giờ. Phân bổ cụ thể: Khái quát 8 giờ, bơm cao áp VE 26 giờ, hệ thống ống phân phối 25 giờ, điều khiển điện tử 20 giờ, và kiểm tra chẩn đoán 26 giờ.

III. Yêu cầu về kiến thức và kỹ năng thực hành

Học viên hoàn thành giáo trình sửa chữa bơm cao áp điều khiển điện tử phải đạt được các tiêu chuẩn kiến thức và kỹ năng cụ thể. Về kiến thức, học viên phải trình bày đầy đủ yêu cầu, nhiệm vụ, cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm cao áp và các bộ phận liên quan. Phải giải thích đúng các hiện tượng hư hỏng, nguyên nhân sự cố và phương pháp kiểm tra chẩn đoán hệ thống phun nhiên liệu. Về kỹ năng thực hành, học viên phải sử dụng thành thạo các dụng cụ, thiết bị đo đạc, thực hiện quy trình bảo dưỡng và sửa chữa bơm cao áp theo tiêu chuẩn ngành.

3.1. Tiêu chuẩn về kiến thức lý thuyết

Học viên phải nắm vững cấu tạo chi tiết của bơm cao áp VE, hệ thống Common rail, và các cảm biến điều khiển. Phải hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử, quá trình tạo áp lực, phân phối và phun nhiên liệu. Bắt buộc phải nhận diện được các loại hư hỏng thường gặp và nguyên nhân gây ra, từ đó có thể lựa chọn phương pháp kiểm tra chẩn đoán phù hợp.

3.2. Tiêu chuẩn về kỹ năng thực hành

Học viên phải thành thạo trong việc tháo lắp bơm cao áp và các thành phần liên quan. Phải sử dụng chính xác các thiết bị đo đạc như máy kiểm tra áp lực, oscilloscope, và các công cụ chẩn đoán hiện đại. Phải thực hiện đúng quy trình bảo dưỡng, sửa chữa theo tiêu chuẩn ngành, đảm bảo an toàn lao động và chất lượng công việc.

IV. Ý nghĩa thực tiễn và triển vọng ứng dụng

Giáo trình sửa chữa bơm cao áp điều khiển điện tử có ý nghĩa rất quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại. Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử đã trở thành tiêu chuẩn trên hầu hết các động cơ Diesel mới, do đó kỹ năng sửa chữa bơm cao áp là bắt buộc cho bất kỳ kỹ thuật viên ô tô chuyên nghiệp nào. Giáo trình không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn tập trung vào kỹ năng thực hành, giúp học viên sẵn sàng nhập cuộc lao động ngay sau tốt nghiệp. Ngoài ra, việc nắm vững công nghệ này giúp kỹ thuật viên có khả năng thích ứng nhanh với những hệ thống mới nhất trong tương lai.

4.1. Nhu cầu thị trường và cơ hội việc làm

Nhu cầu về kỹ thuật viên chuyên sửa chữa bơm cao áp và hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử rất cao tại các xưởng sửa chữa, đại lý ô tô, và trung tâm bảo dưỡng. Với việc ngày càng có nhiều xe ô tô sử dụng công nghệ này, cơ hội việc làm cho các cử nhân cao đẳng công nghệ ô tô là rất lớn. Lương thù lao cũng cao hơn so với các ngành khác do tính chuyên môn và khó độ của công việc.

4.2. Tác động đến phát triển kỹ năng nghề

Giáo trình sửa chữa bơm cao áp điều khiển điện tử không chỉ giúp học viên hiểu về một hệ thống cụ thể mà còn rèn luyện tư duy kỹ thuật, khả năng phân tích vấn đề và giải quyết sự cố. Kiến thức về hệ thống điều khiển điện tử sẽ là nền tảng vững chắc để học viên tiếp tục học hỏi các công nghệ mới, từ hệ thống hybrid đến xe điện trong tương lai. Điều này giúp xây dựng sự nghiệp lâu dài trong ngành công nghiệp ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 Mã chương: MĐ 30 – 01 Mục tiêu: - Trình bày khái quát và phân loại được hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử. - Giải thích được cấu tạo, nguyên lý hoạt động hệ phun nhiên liệu điều khiển điện tử. - Nhận dạng đúng các bộ phận và chi tiết của hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử. - Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô.

- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. KHÁI QUÁT HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG.1 EFI Diesel là gì? (Electronic Fuel Injection Diesel). ECU (Electronic Control Unit) phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau. Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun để đạt đến một mức tối ưu bằng cách dẫn động các bộ chấp hành.

Mô tả hoạt động của hệ thống EFI Diesel. Hệ thống EFI Diesel điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun bằng điện tử để đạt đến một mức tối ưu. Làm như vậy, sẽ đạt được các ích lợi sau đây: - Công suất của động cơ cao - Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp - Các khí thải thấp - Tiếng ồn thấp - Giảm lượng xả khói đen và trắng - Tăng khả năng khởi động 1.2 Sơ lược về hệ thống. 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 như vậy là vì bản thân động cơ Diesel thải ra ít chất độc hơn nên áp lực về vấn đề môi trường lên các nhà sản 7 xuất ô tô không lớn. Hơn nữa, do độ êm dịu không cao nên Diesel ít được sử dụng trên xe du lịch. Trong thời gian đầu, các hãng 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 nhưng 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 được phát triển và ứng dụng rộng rãi.3 Lĩnh vực áp dụng. Thế hệ bơm cao áp thẳng hàng đầu tiên được giới thiệu vào năm 1927 đã đánh dấu sự khởi đầu của hệ thống nhiên liệu Diesel của hãng Bosch. Lĩnh vực áp dụng chính của các loại bơm thẳng hàng là: trong các loại xe thương mại sử dụng dầu Diesel, máy tĩnh tại, xe lửa, và tàu thuỷ. Áp suất phun đạt đến khoảng 1350 bar và có thể sinh ra công suất khoảng 160 kW mỗi xylanh.

Qua nhiều năm, với các yêu cầu khác nhau, chẳng hạn như việc lắp đặt động cơ phun nhiên liệu trực tiếp trong các xe tải nhỏ và xe du lịch đã dẫn đến sự phát triển của các hệ thống nhiên liệu Diesel khác nhau để đáp ứng các đòi hỏi ứng dụng đặc biệt. Điều quan trọng nhất của những sự phát triển này không chỉ là việc tăng công suất mà còn là nhu cầu giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm tiếng ồn và khí thải. So với hệ thống cũ dẫn động bằng cam, hệ thống common rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ Diesel, như: - Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch và xe tải nhỏ có công suất đạt đến 30 kW/xy lanh, cũng như xe tải nặng, xe lửa, và tàu thuỷ có công suất đạt đến 200 kW/xy lanh. - Áp suất phun đạt đến khoảng 1400 bar.

- Có thể thay đổi thời điểm phun nhiên liệu. Có thể phun làm 3 giai đoạn: phun sơ khởi (pilot injection), phun chính (main injection), phun kết thúc (post injection). - Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ. + Có hai loại hệ thống Diesel EFI (Electronic Fuel Injection): - Diesel EFI loại thông thường - Diesel EFI loại phân phối 8 1.1 Diesel EFI loại thông thường.

Hệ thống này sử dụng các cảm biến để phát hiện góc mở của bàn đạp ga và tốc độ động cơ và ECU (Electronic Control Unit) để xác định lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu. Những cơ cấu điều khiển dùng cho quá trình bơm, phân phối và phun dựa trên hệ thống Diesel loại cơ khí. Bình nhiên liệu 4. Lọc nhiên liệu 5.

Sơ đồ hệ thống Diesel EFI thông thường. Ngoài ra còn có một số hệ thống EDC khác + Hệ thống UI. Trong hệ thống UI bơm cao áp và vòi phun tạo thành một khối, mỗi bơm cao áp được lắp riêng cho một xylanh động cơ và được dẫn động trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua con đội hay cò mổ. So sánh với bơm thẳng hàng và bơm phân phối, loại này có áp suất phun cao hơn (trên 2050 bar).

Các thông số của hệ thống nhiên liệu được tính toán bởi ECU, việc phun nhiên liệu được điều khiển bằng cách đóng mở các van điện từ. Cam dẫn động 2. Van cao áp điện từ 4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống UI.

Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EDC loại UI. Kim bơm liên hợp UI; 4. Thùng nhiên liệu; 5. Bộ tản nhiệt ECU; 6.

Đường dầu hồi + Hệ thống UP. Hệ thống UP về nguyên lý hoạt động tương tự hệ thống UI chỉ khác ở chỗ có thêm đoạn ống cao áp ngắn nối từ bơm cao áp đến vòi phun. Bơm được dẫn động bởi trục cam động cơ, vòi phun được lắp trên buồng đốt động cơ. Mỗi bộ bơm UP cho mỗi xy lanh động cơ gồm có bơm cao áp, ống dẫn cao áp và kim phun.

Lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun của hệ thống UP cũng được điều khiển bởi van cao áp điện từ. Đầu kim phun 2. Van cao áp điện từ 5. Cam dẫn động Hình 1.

Hệ thống nhiên liệu UP. Thùng nhiên liệu; 7. Bộ tản nhiệt; 8.2 Diesel EDC dùng ống phân phối a. Sơ đồ hệ thống EDC dùng ống phân phối.

Ống phân phối; 3. Cảm biến áp suất nhiên liệu; 4. Bộ giới hạn áp suất; 5. Bình nhiên liệu; 10.

Lọc nhiên liệu; 11. Van một chiều 11 CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM CAO ÁP VE Chương 2 Mã chương: MĐ 30 – 02 Mục tiêu: - Vẽ sơ đồ và trình bày được nguyên lý hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử dùng bơm cao áp VE. - Trình bày được cấu tạo và hoạt động của các bộ phận trong hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử dùng bơm cao áp VE.

- Tháo lắp, nhận dạng được các bộ phận và chi tiết trong hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử dùng bơm cao áp VE. - Chấp hành đúng quy trình, quy phạm trong nghề công nghệ ô tô. - Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, tỉ mỉ của học viên. HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ DÙNG BƠM CAO ÁP VE 2.1 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL VE-EDC.

Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng bơm cao áp phân phối khiểu VE (VE EDC) tương tự như ở hệ thống Diesel điều khiển cơ khí, nhiên liệu cao áp được tạo ra từ bơm và được đưa đến từng kim phun nhờ ống cao áp nhưng việc điều khiển thời điểm và lưu lượng phun được ECU quyết định thông qua việc điều khiển hai van điện từ là TCV (Timing Control Valve) và SPV (SPill Valve). Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel VE- EDC. Vị trí các bộ phận trên ôtô. Hoạt động của hệ thống nhiên liệu Diesel VE- EDC.

Nhiên liệu được bơm cấp liệu hút lên từ bình nhiên liệu, đi qua bộ lọc nhiên liệu rồi được dẫn vào bơm để tạo áp suất rồi được bơm đi bằng píttông cao áp ở bên trong máy bơm cao áp. Quá trình này cũng tương tự như trong máy bơm động cơ diezel thông thường. Nhiên liệu ở trong buồng bơm được bơm cấp liệu tạo áp suất đạt mức (1. Hơn nữa, để tương ứng với những tín hiệu phát ra từ ECU, SPV sẽ điều khiển lượng phun (khoảng thời gian phun) và TCV điều khiển thời điểm phun nhiên liệu (thời gian bắt đầu phun).2 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM CAO ÁP VE- EDC.

Kiểu pít tông hướng trục Hình 2. Kiểu pít tông hướng tâm 14 2.2 Cấu tạo các bộ phận của bơm cao áp điều khiển điện tử loại VE.1 Vành con lăn, đĩa cam và pít tông bơm. - Dùng cho bơm hướng trục Hình 2. Đĩa cam được nối với pít tông bơm và được dẫn động bởi trục dẫn động.

Khi rôto quay các vấu cam trên đĩa cam tác động vào con lăn làm cho pít tông bơm chuyển động vừa quay vừa tịnh tiến tạo áp suất cao cho nhiên liệu, số vấu cam bằng với số xy lanh của động cơ. Pít tông bơm có bốn rãnh hút (bằng số xy lanh), một cửa phân phối và được nối cứng với đĩa cam, pít tông và đĩa cam luôn tiếp xúc với con lăn nhờ lò xo pít tông bơm. Khi đĩa cam quay một vòng thì pít tông cũng quay một vòng và tịnh tiến bốn lần, mỗi lần tịnh tiến ứng với một lần phun của kim phun nào đó. * Nguyên tắc hoạt động của pít tông bơm hướng trục: - Giai đoạn nạp: Van SPV đóng do tác dụng của lò xo van, pít tông bơm dịch chuyển về phía trái, cửa nạp được mở và nhiên liệu từ trong thân bơm được hút vào xy lanh bơm.

Hoạt động của bơm hướng trục. 15 - Giai đoạn phun: ECU sẽ gửi tín hiệu đến van SPV, SPV vẫn ở trạng thái đóng, pít tông bơm bắt đầu dịch chuyển sang phải, nhiên liệu bắt đầu bị nén và nhiên liệu được đưa đến các kim phun qua ống phân phối. - Giai đoạn kết thúc phun: ECU ngắt tín hiệu gửi tới van SPV, van SPV mở, áp suất nhiên liệu trong xy lanh bơm giảm xuống, quá trình phun kết thúc. * Dùng cho bơm hướng tâm: Hình 2.

* Nguyên tắc hoạt động của pít tông bơm hướng tâm: Khi trục bơm được dẫn động, đĩa cam đứng yên, con lăn cùng pít tông dịch chuyển trong biên dạng của cam. Khi con lăn dịch chuyển đến phần cao của cam, pít tông bơm dịch chuyển đến tâm bơm, nén nhiên liệu. Nhiên liệu có áp suất cao đưa đến cửa phân phối cho các xy lanh Hình 2. Bơm này là bơm cánh gạt, có bốn cánh và một rotor, khi trục dẫn động quay làm rô to quay, các cánh gạt dưới tác dụng của lực ly tâm ép sát vào vách buồng áp suất và ép nhiêm liệu tới thân bơm.