MỞ ĐẦU: ĐẠI CƯƠNG VỀ HỆ THỐNG PHUN DẦU ĐIỆN TỬ THỜI GIAN : 8 GIỜ A. Giới thiệu: Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà chế tạo động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấn đề: – Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu không khí.
– Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp. – Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC. – Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả. – Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như: – Bơm cao áp điều khiển điện tử.
– Vòi phun điện tử. – Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống Rail). Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu Diesel nhờ sự phát triển về công nghệ. Năm 1986 Bosh đã đưa ra thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel.Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel đã được hoàn thiện.
Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong hộp chứa ( Rail) hay còn gọi là “ắcquy thủy lực” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết được những vấn đề – Giảm tối đa mức độ tiếng ồn. – Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms).
– Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ. – Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao hơn. Mục tiêu bài: Học xong bài này người học có khả năng: – Phát biểu đúng yêu cầu, nhiệm vụ của hệ thống phun dầu điều khiển bằng điện tử. – Giải thích được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống phun dầu điều khiển bằng điện tử.
– So sánh được ưu nhược điểm của hệ thống phun dầu điều khiển bằng điện tử. Nội dung Thời gian: 8 h (LT: 2; TH: 6 h) I. Khái niệm, phân loại hệ thống phun dầu đện tử. Hệ thống phun dầu đện tử là hệ thống nhiên liệu Diesel có trang bị ECU nhằm 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.1: Cấu trúc một hệ thống phun dầu điện tử Hệ thống này gồm 3 bộ phận chính : các cảm biến và công tắc, bộ điều khiển trung tâm ECU, cơ cấu chấp hành. Mỗi bộ phận có chức năng riêng. Các cảm biến và công tắc: Nhận biết tính trạng hoạt động của động cơ, tốc độ động cơ, vị trí của piston, nhiệt độ động cơ, áp xuất khí nạp, tín hiệu bật A/C,vị trí tay số…sau đó gửi về bộ xử lý trung tâm ECU thông qua tín hiệu điện áp. Một số cảm biến chính: – Cảm biến tốc độ động cơ (NE) xác định tốc độ của động cơ.
– Cảm biến vị trí trục khuỷu (TDC) xác định kỳ của piston. – Cảm biến vị trí bàn đạp ga (VPA) xác định độ mở của bướm ga. – Cảm biến nhiệt độ làm mát (THW) xác định nhiệt độ của động cơ. – Cảm biến nhiệt độ khí nạp (THA) xác định nhiệt độ khí nạp.
– Cảm biến chân không (PIM) xác định áp suất khí nạp. – Nhờ hai cảm biến nhiệt độ khí nạp và chân không sẽ tính được khối lượng không khí nạp. – Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF). Bộ điều khiển trung tâm ECU: ECU là một bộ mạch tích hợp, giống như chiếc máy tính nhỏ đóng vai trò làm bộ não điều khiển hoạt động của động cơ.
Bộ nhớ bên trong ROM của ECU đã được nạp sẵn chương trình điều khiển, chương trình này đã được tính toán đảm bảo tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ. Khi ECU nhận được các tín hiệu từ các cảm biến gửi về ECU sẽ tính toán xử lý rồi gửi tín hiệu điều khiển đến bộ chấp hành. Ngoài chức năng điều khiển ECU còn có khả năng phát hiện và báo lỗi của hệ thống cho người sử dụng biết nhờ các mạch tự chẩn đoán. Cơ cấu chấp hành: Nhận tín hiệu điều khiển từ ECU thông qua tín hiệu điện áp, đóng mở các van điều khiển để đảm bảo cho động cơ hoạt động ổn định, phù hợp với từng chế độ.
Các cơ cấu chấp hành chính: – Van điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu phun SPV. – Van điều khiển thời điểm phun TDC. – Cơ cấu điều khiển bướm ga. – Van điều khiển luân hồi khí thải.
Ngày nay trên các xe thường sử dụng các hệ thống được điều khiển bằng EDC như sau: – Hệ thống UI – Hệ thống UP – Hệ thống PLD – Hệ thống VE-EDC – Hệ thống COMMON-RAIL, đây được xem là hệ thống cung cấp nhiên liệu tối ưu nhất hiện nay của động cơ diesel điều khiển bằng diện tử. Đặc điểm chung định thời và định lượng của hệ thống phun dầu điện tử.Phương pháp định lượng nhiên liệu trên hệ thống phun dầu điện tử.Nhăc lại một số kiểu định lượng nhiên liệu ở đông cơ Diesel kiểu cơ khí. – Định lượng theo kiểu thay đổi hành trình piston. – Định lượng theo kiểu tiết lưu dường dầu về.
– Định lượng bằng cách sử dụng van tràn. – Định lượng bằng cách xoay ty bơm (piston có lằn vạt xéo) 2.Những kiểu định lượng trên hệ thống phun dầu điện tử. – Định lượng theo kiểu tiết lưu dường dầu về (dùng van SPV) – Định lượng theo kiểu điều khiển đóng mở kim phun (do ECU điều khiển) 2.Phương pháp định thời trên hệ thống phun dầu điện tử. Các cảm biến xác định điều kiện làm việc của động cơ rồi gởi các thông số về cho ECU bằng tín hiệu điện áp.
ECU dựa trên các thông số đó tính toán và quyết định về thời điểm và lưu lượng phun, sao cho gần với điều kiện hoạt động tối ưu nhất. Đặc điểm cấu tạo chung của hệ thống phun dầu điện tử 2. Hệ thống phun dầu điện tử UI (Unit injection system). Hình 3: Sơ đồ hệ thống UI 1-Thùng nhiên liệu, 2-Bộ phận làm mát nhiên liệu, 3- Bơm tiếp vận, 4- UI, 5- Các cảm biến, 6- ECU , 7 - Van giảm áp.
Hệ thống phun dầu điện tử UP (Unit injection system).2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun dầu điện tử 3.Hệ thống phun dầu điện tử kiểu UP (Unit Pump) 9 1 2 3 8 4 7 6 5 Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống UP (Unit Pump) 1-Vòi phun, 2- Bơm cao áp, 3- Ống cao áp, 4 - Các cảm biến, 5 - ECU, 6 - Van giảm áp, 7 - Thùng nhiên liệu, 8 – Két giả nhiệt, 9 - Bơm tiếp vận.Hệ thống phun dầu điện tử kiểu UI (Unit Injection) 3 4 2 5 1 7 6 Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống UI (Unit Injection) 1- Thùng nhiên liệu, 2- Kết giải nhiệt nhiên liệu, 3- Bơm tiếp vận, 4-bộ phận UI (kim phun), 5 - Các cảm biến, 6 –ECU, 7 Van giảm áp.Hệ thống phun dầu điện tử PLD 7 6 8 5 4 3 2 1 Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống PLD 1-Pít-tông bơm, 2- Xi lanh bơm, 3- Van điện từ,4- Cuộn dây solenoi,5-Đĩa cảm ứng, 6- Lò xo van điện từ,7-Đường ống phân phối, 8- Kim phun 9 3.Hệ thống phun dầu điện tử VE – EDC Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý hệ thống VE - EDC 1-Pít-tông bơm, 2- Xi lanh bơm, 3- Van điện từ, 4- Cuộn dây solenoi, 5- Đĩa cảm ứng, 6- Lò xo van điện từ, 7-Đường ống phân phối, 8- Kim phun 3. Hệ thống phun dầu điện tử Comanrail Hình 1.6: Sơ đồ hệ thống Common rail 1-Bơm tiếp vận, 2-Bơm cao áp, 3-Van SCV, 4-Ống cao áp,5-Ống Common-rail, 6-Ống cao áp, 7-Cảm biến áp suất nhiên liệu,8-Kim phun, 9-Lọc nhiên liệu 10 3. Các cảm biến gắn trên hệ thống phun dầu điện tử vàCác cơ cấu chấp hành bố trí trên hệ thống Hình 1.7 : các cảm biến và các cơ cấu chấp hành có trên hệ thống 11 IV. So sánh ưu nhược điểm hệ thống phun dầu điện tử và hệ thống phun dầu cơ khí.
Ưu điểm 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 4.
Nhược điểm – Mức tiêu đầu tư cao giá thành đắt. – Chi phí sử chữa cao, đòi hỏi người thợ có trình độ tay nghề cao. – Khi sửa chữa cần có nhiều thiết bị hỗ trợ đắt tiền 12 BÀI 1: HỆ THỐNG PHUN DẦU UI (UNIT INJECTION SYSTEM) A. Giới thiệu: Hệ thống phun dầu UI (Unit Injection) đây là hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel có sự can thiệp điện tử điều khiển lưu lượng và thời điểm phun nhiên liệu, về kết cấu của hệ thống này giống như hệ thống nhiên liệu Diesel cơ khí thông thường được trang bị kim bơm phun liên hợp kiểu GM.
Chỉ khác quá trình điều khiển lưu lượng và thời điểm phun được tích hợp trên bơm theo cách tiết lưu đường dầu về gần giống như kiểu bơm PMY nhưng khác là van tiết lưu là một van điện từ chỉ có trạn thái đóng và mở theo theo thời điểm nên điều khiển được thời điểm phun và lưu lượng phun. Piston bơm chỉ là một ty trơn không có xẻ rảnh cũng như lằn vạt xéo. Mục tiêu bài: Học xong bài này người học có khả năng: - Phát biểu đúng yêu cầu, nhiệm vụ của hệ thống phun dầu UI (Unit injection system) .