Xây dựng mô hình động cơ diesel common rail giao tiếp với máy tính luận văn thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật cơ khí động lực

Nghiên cứu thạc sĩ Xây dựng mô hình động cơ diesel common rail giao tiếp máy tính - kỹ th phân tích chuyên sâu, đề xuất giải pháp khả thi cho vấn đề

• Tác giả: Nguyễn Công Thạnh
• Người hướng dẫn: PGS. Đào Mạnh Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Xây Dựng Mô Hình Động Cơ Diesel Common Rail Giao Tiếp Với Máy Tính
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Sự cần thiết của đề tài
• 1.2. Những vấn đề chung về hệ thống phun dầu điện tử
• 1.3. Các cảm biến ứng dụng trên hệ thống phun dầu điện tử
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ PHUN DẦU ĐIỆN TỬ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Mô hình động cơ diesel

Luận văn tập trung vào việc xây dựng mô hình động cơ diesel sử dụng hệ thống Common Rail. Mô hình này được thiết kế để giao tiếp với máy tính, giúp mô phỏng và kiểm soát các thông số hoạt động của động cơ. Mô hình động lực này không chỉ phục vụ mục đích nghiên cứu mà còn ứng dụng trong giảng dạy, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ diesel hiện đại.

1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Mô hình bao gồm các thành phần chính như bơm cao áp, ống Rail, và vòi phun. Hệ thống Common Rail cho phép nhiên liệu được phun với áp suất cao và điều chỉnh linh hoạt thời điểm phun. Điều này giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm thiểu khí thải độc hại.

1.2. Ứng dụng trong giảng dạy

Mô hình được sử dụng như một công cụ giảng dạy trực quan, giúp sinh viên dễ dàng quan sát và hiểu được các chế độ làm việc của động cơ. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc đào tạo kỹ thuật viên và kỹ sư trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí động lực.

II. Giao tiếp máy tính

Một trong những điểm nổi bật của luận văn là việc tích hợp giao tiếp máy tính vào mô hình động cơ. Bằng cách sử dụng phần mềm LabVIEW, các thông số hoạt động của động cơ được hiển thị và kiểm soát thông qua máy tính. Điều này cho phép người dùng theo dõi và điều chỉnh các thông số như tốc độ động cơ, áp suất phun, và thời điểm phun một cách chính xác.

2.1. Thiết kế giao diện

Giao diện được thiết kế trực quan, hiển thị các thông số như tín hiệu từ cảm biến trục cam, trục khuỷu, và các cảm biến khác. Điều này giúp người dùng dễ dàng quan sát và phân tích các chế độ làm việc của động cơ.

2.2. Mô phỏng và thực nghiệm

Luận văn cũng trình bày chi tiết quá trình mô phỏng và thực nghiệm trên mô hình. Các kết quả thực nghiệm cho thấy khả năng kiểm soát và điều chỉnh động cơ thông qua máy tính là hoàn toàn khả thi, mở ra nhiều ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực kỹ thuật động lực.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Luận văn không chỉ có giá trị về mặt lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc xây dựng mô hình động cơ diesel Common Rail giao tiếp máy tính giúp nâng cao hiệu quả nghiên cứu và giảng dạy trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí động lực. Đồng thời, nó cũng góp phần phát triển các giải pháp kỹ thuật tiên tiến trong ngành công nghiệp ô tô.

3.1. Giá trị khoa học

Luận văn đã xây dựng thành công mô hình động cơ diesel Common Rail, đồng thời phát triển các thuật toán mô phỏng trên máy tính. Điều này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của động cơ mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc chẩn đoán và khắc phục sự cố.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Mô hình có thể được sử dụng trong các trường đại học, cao đẳng để giảng dạy và nghiên cứu. Ngoài ra, nó cũng có thể ứng dụng trong các trung tâm bảo dưỡng và sửa chữa ô tô, giúp nâng cao hiệu quả công việc và giảm thiểu chi phí.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Động cơ Diesel được sử dụng phổ biến trên các loại ô tô và máy kéo tải trọng lớn nhờ ưu điểm về công suất lớn, tiết kiệm nhiên liệu và độ bền cao. Tuy nhiên, các động cơ Diesel truyền thống còn tồn tại nhược điểm như tốc độ chậm, tiếng ồn lớn và phát thải khí thải ô nhiễm. Để khắc phục, hệ thống phun dầu điện tử Common Rail đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi từ năm 1986, với khả năng phun nhiên liệu áp suất cao, điều chỉnh áp suất và thời điểm phun linh hoạt theo chế độ làm việc của động cơ. Hệ thống này giúp giảm tiếng ồn, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường. Tại Việt Nam, công nghệ Common Rail mới được phổ biến trong hơn một thập kỷ, do đó việc nghiên cứu và ứng dụng hiệu quả còn nhiều thách thức.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng mô hình động cơ Diesel Common Rail giao tiếp với máy tính, nhằm mô phỏng và quan sát các tín hiệu điều khiển của hệ thống phun dầu điện tử. Nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế phần cứng, phát triển phần mềm giao tiếp và mô phỏng các tín hiệu cảm biến chính như cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến lưu lượng khí nạp và áp suất khí nạp. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong việc xây dựng mô hình và phần mềm mô phỏng, không bao gồm thiết kế chi tiết các chi tiết cơ khí hay quy trình bảo dưỡng.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện ở việc cung cấp công cụ giảng dạy trực quan, hỗ trợ nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống phun dầu điện tử Common Rail, đồng thời làm nền tảng phát triển các thuật toán chẩn đoán hư hỏng động cơ. Mô hình và phần mềm xây dựng giúp sinh viên và kỹ sư dễ dàng tiếp cận, hiểu rõ nguyên lý hoạt động và các tín hiệu điều khiển của hệ thống, góp phần nâng cao chất lượng đào tạo và ứng dụng thực tiễn trong ngành cơ khí ô tô.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Hệ thống phun dầu điện tử Common Rail: Nguyên lý hoạt động tách biệt giữa việc tạo áp suất nhiên liệu và phun nhiên liệu, với áp suất phun có thể lên đến 1500 bar. Hệ thống bao gồm ba mạch nhiên liệu: áp suất thấp, áp suất cao và mạch hồi dầu, được điều khiển bởi ECU dựa trên tín hiệu từ nhiều cảm biến.

• Điều khiển điện tử động cơ (ECU và EDU): ECU tính toán thời điểm và lượng nhiên liệu phun dựa trên dữ liệu từ các cảm biến như vị trí bàn đạp ga, trục cam, trục khuỷu, áp suất nhiên liệu, nhiệt độ nước làm mát, lưu lượng khí nạp. EDU khuếch đại tín hiệu điều khiển để mở kim phun theo các giai đoạn phun mồi và phun chính nhằm giảm tiếng ồn và tăng hiệu suất đốt cháy.

• Các cảm biến chính trong hệ thống: Bao gồm cảm biến vị trí bàn đạp ga (tín hiệu điện áp 0-5V), cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam (G), cảm biến tốc độ động cơ (NE), cảm biến áp suất nhiên liệu, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát và nhiên liệu, cảm biến vị trí van EGR. Các cảm biến này cung cấp tín hiệu analog hoặc xung điện để ECU xử lý.

• Mô hình điều khiển van SCV: Van điều khiển lưu lượng nhiên liệu vào bơm cao áp, giúp ổn định áp suất nhiên liệu trong ống Rail theo tín hiệu điều khiển từ ECU.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm:

• Nguồn dữ liệu: Tổng hợp tài liệu chuyên ngành về động cơ Diesel, hệ thống phun dầu điện tử Common Rail, các tài liệu kỹ thuật của động cơ Toyota 2KD-FTV và phần mềm LabVIEW.

• Phương pháp xây dựng mô hình: Lựa chọn động cơ Diesel 2KD-FTV làm mô hình cơ sở do tính phổ biến và trang bị hệ thống phun dầu điện tử Common Rail. Thiết kế khung giá đỡ, lắp đặt các cảm biến và thiết bị giao tiếp với máy tính.

• Phát triển phần mềm giao tiếp: Sử dụng LabVIEW để xây dựng chương trình mô phỏng các tín hiệu cảm biến, hiển thị tín hiệu làm việc động cơ và tín hiệu điều khiển kim phun. Phần mềm tạo tín hiệu giả tương tự cảm biến thật, kết nối và điều khiển mô hình động cơ qua giao diện USB với card NI USB 6008/6009.

• Phương pháp phân tích: Quan sát và thu thập dữ liệu tín hiệu từ các cảm biến trong quá trình mô phỏng, so sánh tín hiệu thực tế và mô phỏng để đánh giá độ chính xác và hiệu quả của mô hình.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu và thiết kế mô hình trong 6 tháng, bao gồm khảo sát tài liệu, thiết kế phần cứng, phát triển phần mềm, lắp đặt và thử nghiệm mô hình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xây dựng thành công mô hình động cơ Diesel Common Rail giao tiếp với máy tính: Mô hình sử dụng động cơ 2KD-FTV với hệ thống phun dầu điện tử Denso, kết nối với máy tính qua card NI USB 6008/6009. Mô hình có khả năng hiển thị các tín hiệu cảm biến và tín hiệu điều khiển kim phun trên giao diện LabVIEW, giúp quan sát trực quan quá trình hoạt động.

2. Phần mềm mô phỏng tín hiệu cảm biến chính hoạt động ổn định: Các tín hiệu vị trí bàn đạp ga (0-5V), tín hiệu tốc độ động cơ NE, tín hiệu vị trí trục cam GE, lưu lượng khí nạp và áp suất khí nạp được mô phỏng chính xác, phản ánh đúng đặc tính thay đổi theo chế độ làm việc động cơ. Ví dụ, tín hiệu VPA tăng dần từ 0 đến 5V khi bàn đạp ga được đạp từ 0% đến 100%.

3. Hiển thị tín hiệu điều khiển kim phun rõ ràng: Phần mềm cho phép quan sát thời điểm phun mồi và phun chính, thể hiện qua các xung điều khiển điện áp 85V được khuếch đại từ tín hiệu ECU. Thời gian phun phụ khoảng 0,35 ms, phun chính khoảng 1,1 ms, phù hợp với đặc tính kỹ thuật của kim phun điện tử.

4. Mô hình giúp sinh viên và kỹ sư dễ dàng nhận diện và phân tích các tín hiệu điều khiển: So với các mô hình cắt bổ hay mô hình phun dầu điện tử độc lập, mô hình giao tiếp máy tính cho phép quan sát trực tiếp các tín hiệu điện tử, giúp hiểu sâu hơn về nguyên lý hoạt động và các chế độ làm việc của hệ thống Common Rail.

Thảo luận kết quả

Việc xây dựng mô hình giao tiếp máy tính với động cơ Diesel Common Rail đã khắc phục được hạn chế của các mô hình truyền thống chỉ tập trung vào cấu tạo cơ khí và thao tác tháo lắp. Dữ liệu thu thập được từ mô hình có thể được trình bày qua biểu đồ tín hiệu điện áp theo thời gian, biểu đồ tần số xung điều khiển kim phun, hoặc bảng so sánh các thông số cảm biến trong các chế độ làm việc khác nhau.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, mô hình này tương đương về mặt chức năng mô phỏng và giao tiếp, tuy nhiên có ưu điểm về tính thực tiễn khi sử dụng động cơ phổ biến tại Việt Nam và phần mềm LabVIEW dễ tiếp cận. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng đào tạo kỹ thuật ô tô, đồng thời tạo nền tảng cho các nghiên cứu phát triển thuật toán chẩn đoán và điều khiển động cơ trong tương lai.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển thêm các thuật toán chẩn đoán hư hỏng động cơ: Sử dụng mô hình và dữ liệu thu thập được để xây dựng các thuật toán phát hiện lỗi cảm biến, kim phun hoặc van SCV nhằm nâng cao hiệu quả bảo trì và sửa chữa. Thời gian thực hiện dự kiến 12 tháng, do các nhóm nghiên cứu kỹ thuật ô tô đảm nhiệm.

2. Mở rộng mô hình tích hợp thêm các hệ thống điều khiển khác: Kết nối mô hình với hệ thống phanh ABS, hệ thống điều khiển khí thải EGR để mô phỏng toàn diện hơn hoạt động của động cơ và xe. Thời gian thực hiện 18 tháng, phối hợp giữa các khoa cơ khí và điện tử.

3. Ứng dụng mô hình trong đào tạo và huấn luyện kỹ thuật viên: Triển khai mô hình tại các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật để sinh viên thực hành trực tiếp, nâng cao kỹ năng phân tích và xử lý sự cố động cơ Diesel Common Rail. Thời gian áp dụng ngay trong năm học tiếp theo.

4. Nâng cấp phần mềm giao tiếp và mô phỏng: Cải tiến giao diện người dùng, bổ sung các chức năng phân tích dữ liệu tự động, hỗ trợ đa nền tảng và kết nối không dây để tăng tính tiện dụng. Thời gian phát triển 6-9 tháng, do nhóm phát triển phần mềm đảm nhận.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí và cơ khí ô tô: Giúp hiểu rõ nguyên lý hoạt động, cấu tạo và điều khiển hệ thống phun dầu điện tử Common Rail, hỗ trợ học tập và thực hành.

2. Giảng viên và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực cơ khí và cơ điện tử: Cung cấp tài liệu tham khảo về mô hình thực nghiệm, phương pháp mô phỏng và giao tiếp máy tính với động cơ Diesel hiện đại.

3. Kỹ thuật viên và chuyên gia bảo trì ô tô: Hỗ trợ nâng cao kỹ năng chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phun dầu điện tử, đặc biệt trong các xe sử dụng động cơ Common Rail.

4. Các nhà phát triển phần mềm và thiết bị điều khiển động cơ: Tham khảo mô hình và thuật toán điều khiển để phát triển các giải pháp điều khiển, chẩn đoán và tối ưu hóa hiệu suất động cơ Diesel.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình động cơ Diesel Common Rail giao tiếp với máy tính có ưu điểm gì so với mô hình truyền thống?
   Mô hình này cho phép quan sát trực tiếp các tín hiệu điện tử từ cảm biến và bộ điều khiển, giúp hiểu sâu hơn về nguyên lý hoạt động và các chế độ làm việc của hệ thống, trong khi mô hình truyền thống chủ yếu tập trung vào cấu tạo cơ khí và thao tác tháo lắp.

2. Phần mềm LabVIEW được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu này?
   LabVIEW được dùng để mô phỏng các tín hiệu cảm biến, tạo tín hiệu giả tương tự cảm biến thật, hiển thị các tín hiệu làm việc và điều khiển kim phun điện tử, giúp kết nối và điều khiển mô hình động cơ qua giao diện máy tính.

3. Các cảm biến chính trong hệ thống phun dầu điện tử Common Rail là gì?
   Bao gồm cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến vị trí trục cam (G), cảm biến tốc độ động cơ (NE), cảm biến áp suất nhiên liệu, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát và nhiên liệu, cảm biến vị trí van EGR.

4. Làm thế nào để mô hình giúp cải thiện đào tạo kỹ thuật ô tô?
   Mô hình cung cấp công cụ thực hành trực quan, giúp sinh viên và kỹ thuật viên dễ dàng quan sát và phân tích các tín hiệu điều khiển, nâng cao hiểu biết về hệ thống phun dầu điện tử và kỹ năng xử lý sự cố.

5. Có thể mở rộng mô hình này để nghiên cứu các hệ thống khác không?
   Có, mô hình có thể được tích hợp thêm các hệ thống điều khiển khác như phanh ABS, hệ thống khí thải EGR để mô phỏng toàn diện hơn hoạt động của động cơ và xe, phục vụ nghiên cứu và đào tạo chuyên sâu.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công mô hình động cơ Diesel Common Rail giao tiếp với máy tính, sử dụng động cơ 2KD-FTV và phần mềm LabVIEW để mô phỏng và hiển thị các tín hiệu điều khiển.
• Mô hình giúp quan sát trực quan các tín hiệu cảm biến và tín hiệu điều khiển kim phun, hỗ trợ đào tạo và nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống phun dầu điện tử.
• Phần mềm mô phỏng tín hiệu cảm biến chính hoạt động ổn định, phản ánh đúng đặc tính kỹ thuật của động cơ và hệ thống Common Rail.
• Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao chất lượng đào tạo kỹ thuật ô tô và tạo nền tảng phát triển các thuật toán chẩn đoán hư hỏng động cơ.
• Đề xuất mở rộng mô hình tích hợp các hệ thống điều khiển khác, phát triển thuật toán chẩn đoán và nâng cấp phần mềm giao tiếp để ứng dụng rộng rãi trong đào tạo và nghiên cứu.

Học viên và các nhà nghiên cứu được khuyến khích tiếp tục phát triển mô hình và ứng dụng trong thực tiễn nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng động cơ Diesel Common Rail tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn gồm ba chương như sau: CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Sự cần thiết của đề tài Động cơ xăng được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô, máy kéo có tải trọng lớn, nhờ nó có các ưu điểm vượt trội hơn động cơ xăng như: công suất lớn, ít tiêu hao nhiên liệu, ít hư hỏng. Động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel có nhiều bước phát triển. Các nghiên cứu ban đầu tập trung vào phun dầu cao áp cơ khí (hệ thống bơm PE, VE, GM).

Tiếp đó, các hệ thông trên được cải tiến dựa vào các ứng dụng bán dẫn và điều khiển điện tử. Cho đến nay, hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail đã gần như hoàn thiện. Trên động cơ Diesel hiện đại, áp suất phun áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một các riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong ống Rail và được phân bố đến từ vòi phun theo yêu cầu. So với hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đã khắc phục được các vấn đề: giảm tối đa mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun với áp suất cao đồng thời có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ, nên tết kiệm được nhiên liệu và giảm mức độ ô nhiễm môi trường.

Cho đến nay công nghệ phun dầu điện tử được trang bị cho hầu hết các động cơ hiện đại. Trên thị trường ô tô Việt Nam hiện nay, xe tải, xe khách và xe du lịch vẫn sử dụng cả ba công nghệ trên (bơm cơ khí, cơ khí kết hợp điều khiển, và phun dầu điện tử). Tuy nhiên các tiêu chuẩn về môi trường ngày càng cao hơn đòi hỏi các xe trang bị hệ thống phun dầu điện tử. Do đây là hệ thống hiện đại nên việc khai thác, bảo trì còn 11 nhiều khó khăn cần phổ biến kiến thức về hệ thống.

Để phục vụ công tác giảng dạy, phổ biến kiến thức về hệ thống này rộng rãi các trường đại học, cao đẳng thường trang bị mô hình học cụ hệ thống phun dầu. Mô hình phun dầu gồm các nhóm chính: Mô hình cắt bổ, mô hình phun dầu điện tử độc lập, mô hình động cơ sử dụng hệ thống phun dầu điện tử. Mô hình cắt bổ: mô hình này thường được phục vụ giảng dạy cấu tạo hệ thống. Sử dụng mô hình này giúp sinh viên trực quan, tiếp thu kiến thức nhanh chóng, nhớ các bộ phận và các kết cấu bên trong hệ thống (hình 1.

1: Mô hình cắt bổ động cơ diesel Mô hình phun dầu điện tử độc lập: Mô hình phun dầu độc lập gồm các bộ phận của hệ thống phun dầu điện tử (common rail) được lấy từ các động cơ qua sử dụng hay mới bố trí trên sa bàn độc lập liên kết với các cụm đồng hồ tablou hiển thị các thông số chạy xe. Trên mô hình có bố trí thêm các đồng hồ áp suất, đồng hồ điện để hiển thị các thông số hoạt động hệ thống. Mô hình này sử dụng giảng dạy nguyên lý làm việc hệ thống một các trực quan, giúp người học dễ dàng hiểu các chế độ làm việc của hệ thống và ghi nhớ các thông số hệ thống. Trên mô hình này có thể cho sinh viên thực hành tháo lắp bảo dưỡng, kiểm tra hư hỏng (hình 1.

2: Mô hình phun dầu điện tử độc lập Mô hình động cơ sử dụng hệ thống phun dầu điện tử: mô hình động cơ sử dụng hệ thống phun dầu điện tử thường sử dụng động cơ nguyên bản bố trí trên sa bàn có thể di chuyển linh hoạt. Các thông số hoạt động của động cơ và hệ thống cung cấp nhiên liệu được hiển thị qua đồng hồ tablou và các đồng hồ áp suất, điện áp… Mô hình này thường được sử dụng giảng dạy nguyên lý hoạt động của động cơ hiện đại. Mô hình giúp sinh viên trực quan, nắm bắt nguyên lý một các nhanh chóng (hình 1. 3: Mô hình động cơ diesel sử dụng hệ thống phun dầu common rail Các mô hình trên có nhiều ưu điểm như: trực quan giúp học sinh hiểu được nguyên lý hoạt động, thực hành đấu nối làm quen với sơ đồ mạch điện dễ dàng hơn.

Tuy nhiên cả hai cũng có các nhược điểm là không quan sát được được các chế độ làm việc của các thiết bị điện tử (các cảm biến và cơ cấu chấp hành), mô hình rời nên các chế độ làm việc khi chạy xe không tương ứng với các hoạt động trên mô hình, 13 và thông số không can thiệp vào ECU do vậy các mô hình chủ yếu giúp sinh viên nhận diện kết cấu và thực hành thao tác tháo lắp. Để khắc phục các nhược điểm trên, tác giả thực hiện đề tài “Xây dựng mô hình động cơ Diesel Common Rail giao tiếp máy” giúp hiển thị các thông số làm việc hệ thống điện điện tử. Trong nghiên cứu này tác giả sử dụng phần mềm LABVIEW để mô phỏng các đặc tính của các cảm biến. Điều khiển tốc độ động cơ trên mô hình, giả lập cho số vòng quay của động cơ ô tô thực.

Thu thập tín hiệu các cảm biến trục cam, trục khủy hiện thị lên màn hình máy tính, theo dõi được các chế độ làm việc của động cơ, thể hiện các tín hiệu điều khiển hệ thống phun dầu Common Rail hiển thị nên màn hình máy tính. Những vấn đề chung về hệ thống phun dầu điện tử 1. Hệ thống phun dầu điện tử Hệ thống phun dầu điện tử được nhiều hãng sản xuất phụ tùng ô tô nghiên cứu và phát triển. Các kết cấu từng bộ phận và phương pháp điều khiển hệ thống của các hãng khác nhau tuy nhiên chúng có nguyên lý chung bao gồm ba phần chính: Mạch áp suất thấp, mạch áp suất cao, và mạch hồi dầu (hình 1.

4: Hình nguyên lý hệ thống Common Rail Ở hệ thống nhiên liệu này sẽ có ba mạch áp suất của nhiên liệu khác nhau. Đầu tiên đó là mạch nhiên liệu áp suất thấp. Dòng nhiên liệu này sẽ đi từ thùng chứa nhiên liệu qua bầu lọc 4 và qua bộ sấy nóng nhiên liệu 3 để đưa lên bơm cao áp nhờ bơm chuyển nhiên liệu 1. 5: Mạch áp suất thấp Mạch áp suất nhiên liệu thứ hai đó là mạch nhiên liệu áp suất cao.

Dòng nhiên liệu sau khi đến bơm cao áp, nhờ bơm cao áp nén nên nhiên liệu sẽ đạt đến 1 áp suất rất cao sau đó nhiên liệu sẽ qua ống phân phối và được tích trữ trong ống phân phối và đưa đến vòi phun sẵn sàng phun vào xy lanh động cơ. Nhiên liệu có áp suất cao được tạo ra độc lập với lượng nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu có áp suất cao được tạo ra do sự hoạt động của bơm cao áp còn việc phun nhiên liệu thì do ECU điều khiển. 6: Mạch nhiên liệu áp suất cao Mạch áp suất nhiên liệu thứ ba đó là mạch dầu hồi.

Nhiên liệu sau khi qua bộ lọc nếu nhiều quá thì sẽ về thùng chứa theo đường dầu hồi. Nhiên liệu sau khi đến bơm cao áp nếu lượng nhiên liệu nhiều quá thì 1 phần nhiên liệu sẽ trở về thùng chứa theo 15 đường dầu hồi. Nhiên liệu áp suất cao tích trữ trong ống phân phối và trong vòi phun nếu quá nhiều thì 1 lượng nhiên liệu cũng theo đường dầu hồi về thùng chứa. Khác với hệ thống phun nhiên liệu diesel truyền thống trước đây đó là các vòi phun đều được cung cấp nhiên liệu bởi các bơm cáo áp độc lập, một bơm phân phối dẫn động bởi động cơ sẽ cung cấp nhiên liệu theo các đường độc lập đến vòi phun.

Nguyên lý làm việc chung của hệ thống nhiên liệu: được bơm cung cấp đẩy đi từ thùng nhiên liệu (fuel tank) trên đường ống thấp áp qua bầu lọc (fuel filter) đến bơm cao áp (Supply Pump), từ đây nhiên liệu được bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (Common Rail) hay còn gọi ắc quy thủy lực- và được đưa đến vòi phun Common Rail (other injections) sẵn sàng để phun vào xy lanh động cơ. 7: Mạch nhiên liệu hồi Việc tạo áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Common Rail. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ắc quy thủy lực.

Lượng phun ra được quyết định bởi điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun cũng như áp suất phun được tính toán bằng ECU dựa trên các biểu đồ dữ liệu đã lưu trên nó. Sau đó ECU và EDU sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ các cảm biến với áp suất phun có thể đến 1500bar. Nhiên liệu 16 thừa của vòi phun đi qua ắcquy thủy lực trở về bơm cao áp, van điều khiển áp suất tại bơm mở để nó trở về thùng nhiên liệu. Trên ắcquy thủy lực có gắn cảm biến áp suất và đầu cuối có bố trí van an toàn (pressure limiter), nếu áp suất tích trữ trong ắc quy thủy lực lớn quá giới hạn van an toàn sẽ mở để nhiên liệu tháo về thùng chứa.

Các cảm biến ứng dụng trên hệ thống phun dầu điện tử Để điều khiển hệ thống Common Rail trên động cơ bố trí nhiều cảm biến khác nhau. Tín hiệu từ các cảm biến này được tổng hợp để xác định: Thời điểm và thời gian nhấc kim phun (kim phun chính và phụ), điều khiển hiệu chỉnh chính xác lượng phun, điều khiển van luân hồi khí xả (EGR), điều khiển hoạt động bộ xử lý khí thải Catalyst, điều khiển bơm cao áp, điều khiển kiểm soát áp suất nhiên liệu trong ống phân phối (ống Rail). Các cảm biến và tín hiệu điều khiển được liệt kê như bảng 1.