Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử

LỜI NÓI ĐẦU

Học phần “Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử” với thời lượng 2 tín chỉ là một trong các học phần quan trọng được bố trí học vào cuối khoá học, dùng để thay thế Khóa luận tốt nghiêp của sinh viên ngành “Công nghệ Kỹ thuật ôtô”, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định.

Tập bài giảng “Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử” có mã số TB2015-01-09 được biên soạn trên cơ sở các bài giảng đã được sử dụng lâu nay cho học phần cùng tên, có bổ sung các kiến 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

Chương 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 nhược 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 hướng trục 5

1.3.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hướng 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

Chương 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

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 hư 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

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 lượng phun
13	TCV	Timing control valve	Van điều khiển thời điểm
			phun

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 137 trang tài liệu này.

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 được phát minh vào năm 1892 nhờ kỹ sư người Đức Rudolf Diesel, hoạt động theo nguyên lý tự cháy. ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được 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 thương mại và ôtô khách vào năm 1936).

Ra đời sớm nhưng động cơ diesel không phát triển như 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 được 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 trường. 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 trường vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ diesel.

Ngày nay, một nhu cầu cấp thiết là chống ô nhiễm môi trường, 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 hưởng sức khỏa con người và động thực vật.

Những dòng xe được trang bị động cơ diesel rất được hoan nghênh do những tiện ích mà nhiên liệu diesel mang lại. Mặt khác quy định về khí thải bắt buộc phải được giảm mạnh đối với khí Nitrô oxít (NOx) và hạt (PM) có trong khí thải ra.

Ví dụ: châu Âu xây dựng một chương 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 được thông qua và người ta vẫn thường gọi đó là Euro 0. Trải qua 18 năm, thêm 4 tiêu chuẩn nữa được 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 trước.

Khí thải gây ô nhiễm là những hợp chất độc hại có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người và môi trường 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

ra hiện tượng ngất ở con người. Các tiêu chuẩn khí xả Châu Âu (Euro emissions standards) như 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 như HC, CO, NOx.

- 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 được cải tiến, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu bởi vì nó có ảnh hưởng 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 được cải tiến với các giải pháp kỹ thật tối ưu 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.

Cảm biến tốc độ động cơ

Cảm biến vị trí chân ga

Cảm biến vị trí trục khuỷu

Các cảm biến và công tắc khác

Điều khiển lượng phun nhiên liệu

ECU

Điều khiển thời điểm phun nhiên liệu

Các điều khiển khác

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.

- Điều chỉnh quy luật phun theo hướng kết thúc nhanh quá trình phun.

- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả.

Để giải quyết các vấn đề trên, người ta đã trang bị cho động

Hình 1-1. Sơ đồ điều khiển EFI diesel

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 đưa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau (H1-1). Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun đó đạt đến một mức tối ưu bằng cách dẫn động các bộ chấp hành.

Hệ thống EFI-diesel điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun bằng điện tử đó đạt đến 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. Phân loại EFI-diesel

EFI-

diesel dùng bơm–vòi phun

kết hợp (UI, HEUI)

EFI-

diesel dùng bơm tách rời

vòi phun (UP)

EFI-diesel dùng bơm riêng cho từng xi lanh

Loại BCA 2

piston

Loại BCA 4

piston

EFI-diesel dùng ống cao áp phân phối (common Rail System)

Loại BCA 3

piston

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 thường dùng bơm VE, PE

EFI-

diesel dùng bơm VE có cơ cấu ga điện tử

EFI-

diesel dùng bơm VE có van xả áp

Bơm VE một piston hướng trục

Bơm

nhiều piston hướng kính

EFI-

diesel dùng bơm PE có cơ cấu ga điện tử

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 thường, sử dụng bơm cao áp dãy và có đặc điểm sau:

- Điều chỉnh lượng 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.

Xem toàn bộ nội dung bài viết ᛨ