Báo cáo Hệ thống commonrail trên động cơ mercedes printer (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Hệ thống commonrail trên động cơ mercedes printer (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG HỆ THỐNG COMMONRAIL TRÊN ĐỘNG CƠ MERCEDES PRINTER MÃ SỐ: T2013- 67 S K C0 0 5 4 7 7 Tp. Hồ Chí Minh, 2013
2. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ MỤC LỤC CHÖÔNG 1: MÔÛ ÑAÀU 1.1. Toång quan tình hình nghieân cöùu trong vaø ngoaøi nöôùc 1 1.2. Tính caáp thieát 1 1.3. Muïc tieâu 1 1.4. Caùch tieáp caän. 1 1.5. Phöông phaùp nghieân cöùu 2 1.6. Phaïm vi nghieân cöùu 2 1.7. Noäi dung nghieân cöùu 2 Chöông II: TOÅNG QUAÙT VEÀ HEÄ THOÁNG NHIEÂN LIEÄU COMMON RAIL 3 2.1. Daãn nhaäp. 3 2.2. Sô löôïc veà lòch söû phaùt trieån vaø nhöõng nhöôïc ñieåm cuûa HTNL Diesel 3 2.3. Common rail laø gì? 4 2.4. Söï khaùc bieät vaø öu ñieåm cuûa HTNL Common Rail so vôùi HTNL thöôøng. 4 2.5. Nguyeân lyù hoaït ñoäng chung cuûa HTNL Common Rail: 5 2.6. Giôùi thieäu moät soá heä thoáng Common Rail cuûa moät soá haõng khaùc. 5 2.7. Giôùi Thieäu Ñoäng Cô 311 CDI Treân Xe Mercedes - Benz Sprinter. 6 CHÖÔNG 3: HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN TREÂN ÑOÄNG CÔ 311CDI. 7 3.1. Heä thoáng nhieân lieäu common-rail treân ñoäng cô 311CDI. 7 3.1.1. Sô ñoà maïch heä thoáng nhieân lieäu toång quaùt: 7 3.1.2. Caáu taïo vaø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa moät soá boä phaän trong heä thoáng. 9 3.2. Heä thoáng ñieàu khieån ñieän töû treân ñoäng cô 311 CDI. 14 3.2.1. Caùc tín hieäu ñaàu vaøo 14 3.3. Boä ñieàu khieån ñieän töû (ECU). 22 3.3 1. Ñieàu khieån phun nhieân lieäu cuûa ECU. 22 3.3.2. Caùc chöùc naêng khaùc cuûa ECU. 24 3.4. Caùc cô caáu chaáp haønh. 24 3.4.1. Kim phun. 24 3.5. Caùc heä thoáng khaùc. 26 3.5.1. Heä thoáng tuoác bin taêng aùp. 26 3.5.2. Cô caáu ñieàu khieån aùp suaát khí naïp Waste Gate: 28 3.5.3. Van chuyeån ñoåi aùp suaát taêng aùp. 29 CHÖÔNG 4 : MODULE THÖÏC HAØNH TREÂN MOÂ HÌNH VÔÙI ÑOÄNG CÔ 311CDI MERCEDES – BENZ SPRINTER 31 Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 1
3. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ 4.1. Giôùi thieäu sa baøn: 31 4.2.Sô ñoà maïch ñieän 33 4.3. Höôùng daãn söû duïng moâ hình ñoäng cô 311CDI Mercedes – Benz Sprinter. 33 4.3.1. Yeâu caàu khi söû duïng. 33 4.3.2. Caùc thao taùc treân moâ hình 34 4.4. Quy trình chaån ñoaùn tìm pan. 34 4.4.1. Quy trình chaån ñoaùn: 34 4.4.2. Qui trình kieåm tra chaån ñoaùn baèng maùy cuûa haõng 36 4.5. Ñôn nguyeân hoïc taäp 44 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 90 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 91 Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 2
4. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH 1. Chủ nhiệm đề tài: KS. Đinh Tấn Ngọc. 2. Đơn vị phối hợp chính: Bộ Môn Động Cơ, Khoa CKĐ, ĐHSPKT TPHM Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 3
5. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ CÁC CHỮ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT Ý NGHĨA A/C Điều Hòa Không Khí CAN Mạng Cục Bộ Điều Khiển Gầm Xe DLC Giắc Nối Truyền Dữ Liệu Số 3 DTC Mã Chẩn Đoán ECU Bộ Điều Khiển Điện Tử EDU Bộ Dẫn Động Điện Tử E/G Động cơ EGR Tuần Hoàn Khí Xả EGR-VM Bộ điều biến chân không EGR E-VRV Van Điều Áp Chân Không Diện Tử GND Nối mát MIL Đèn báo hư hỏng TACH Tín hiệu tốc độ động cơ TC Tuabin tăng áp TDC Điểm Chết Trên VCV Van Điều Khiển Chân Không B+ Điện Áp (+) Ắcquy ECM ECU động cơ ECT Nhiệt độ nước làm mát (THW) Bộ nhớ chỉ đọc (EEPROM- Electrically Erasable EEPROM Programmable Read Only Memory), Bộ nhớ có thể xoá (EPROM-Erasable Programmable Read Only Memory) EGR Tuần hoàn khí xả (EGR) IAC Điều khiển tốc độ không tải (ISC) IAT Nhiệt độ khí nạp MAF Cảm Biến Lưu Lượng Khí Nạp MAP Áp Suất Chân Không Đường Ống Nạp OBD Hệ thống tự chẩn đoán (OBD) SCV Van điều khiển hút TCV Van điều khiển thời điểm phun Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 4
6. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 5
7. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ CHÖÔNG 1: MÔÛ ÑAÀU 1.1. Toång quan tình hình nghieân cöùu trong vaø ngoaøi nöôùc Caùc taøi lieäu ngoaøi nöôùc phaûi coù taøi khoaûn ñaêng kí, toán chi phí ñaêng kí khaù lôùn thì môùi coù theå ñaêng kí ñöôïc. Soá löôïng taøi lieäu phoå caäp cho noäi dung naøy coøn raát haïn cheá, noäi dung chöa tích hôïp. 1.2. Tính caáp thieát Ñaùp öùng vôùi yeâu caàu giaûng daïy theo höôùng tieáp caän CDIO cho moân thöïc taäp Ñoäng Cô Diesel caàn thieát phaûi coù nhöõng thieát bò daïy hoïc ñi keøm. Moâ hình ñoäng cô 311CDI Mercedes Printer hieän taïi ñaõ coù trong xöôûng thöïc taäp ñoäng cô DIESEL nhöng chöa ñöôïc khai thaùc söû duïng hieäu quaû vaøo coâng vieäc giaûng daïy thöïc haønh trong xöôûng. Vôùi mong muoán giuùp ngöôøi hoïc tieáp caän, hieåu roõ vaø naém baét ñöôïc nguyeân lí heä thoáng nhieân lieäu Commonrail saâu hôn, ngöôøi nghieân cöùu ñeà xuaát ñeà taøi “HỆ THỐNG COMMONRAIL TREÂN ÑỘNG CÔ MERCEDES PRINTER”. 1.3. Muïc tieâu Ngöôøi hoïc seõ deã daøng naém ñöôïc nguyeân lyù hoaït ñoäng vaø caáu taïo heä thoáng nhieân lieäu Commonrail treân ñoäng cô Mercedes Printer, cuõng nhö caùc caùch tìm Pan, chaån ñoaùn loãi heä thoáng. Ñieàu naøy giuùp khai thaùc, söû duïng vaø söûa chöõa ñoäng cô ñaït hieäu quaû. Giuùp vieäc giaûng daïy thöïc taäp Diesel tröïc quan, tieáp caän thöïc teá hôn. Taêng tính tröïc quan, kích thích tính chuû ñoäng tích cöïc cho ngöôøi hoïc. Vôùi nhöõng yeâu caàu veà noäi dung cuûa ñeà taøi, muïc tieâu cuûa ñeà taøi nhaèm giuùp ngöôøi ñoïc naém ñöôïc caùc noäi dung nhö sau: Nhaèm phuïc vuï cho coâng taùc giaûng daïy, taïo ñieàu kieän cho giaùo vieân höôùng daãn sinh vieân trong quaù trình hoïc vaø thöïc taäp. Giuùp sinh vieân hieåu roõ hôn veà heä thoáng nhieän lieäu Common Rail vaø phöông phaùp kieåm tra ñeå söûa chöõa heä thoáng nhieän lieäu treân ñoäng cô. Giuùp sinh vieân naém ñöôïc khaùi quaùt heä thoáng ñieän ñieàu khieån ñoäng cô 311CDI treân xe Mercedes Sprinter. 1.4. Caùch tieáp caän. Tham khaûo taøi lieäu. Tìm hieåu, nghieân cöùu moâ hình ñoäng cô 311CDI Mercedes – Benz Sprinter. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 1
8. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ Tìm hieåu theâm taøi lieäu coù lieân quan treân internet, tham khaûo yù kieán cuûa quí thaày. Tieán haønh ño ñaïc, kieåm tra, thu thaäp caùc thoâng soá. Thieát keá caùc baøi giaûng cho moâ hình. 1.5. Phương pháp nghiên cứu Tham khảo các tài liệu liên quan 1.6. Phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Động cơ 311 CDI Mercedes Printer. Phạm vi nghiên cứu: hệ thống nhiên liệu Commonrail. 1.7. Nội dung nghiên cứu Nghieân cöùu toång quaùt veà heä thoáng nhieân lieäu Common Rail. Giôùi thieäu veà ñoäng cô 311CDI sau ñoù ñi vaøo töøng chi tieát cuï theå cuûa heä thoáng nhieân lieäu vaø heä thoáng ñieän ñieàu khieån. Veõ sô ñoà maïch ñieän toång quaùt chung Soaïn module hoïc taäp vaø phöông phaùp kieåm tra chaån ñoaùn. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 2
9. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ Chöông II: TOÅNG QUAÙT VEÀ HEÄ THOÁNG NHIEÂN LIEÄU COMMON RAIL 2.1. Daãn nhaäp. Trong thöïc teá cuoäc soáng, do haøm löôïng caùc chaát ñoäc haïi trong khí xaû ñoäng cô ñoát trong beù neân ngöôøi söû duïng ít quan taâm tôùi söï nguy hieåm tröôùc maét do noù gaây ra. Tuy nhieân söï phaân tích caùc döõ lieäu veà söï thay ñoåi thaønh phaàn khoâng khí trong nhöõng naêm gaàn ñaây ñaõ cho thaáy söï gia taêng raát ñaùng ngaïi cuûa caùc chaát oâ nhieãm. Neáu khoâng coù nhöõng bieän phaùp haïn cheá söï gia taêng naøy moät caùch kòp thôøi, nhöõng theá heä töông lai seõ phaûi ñöông ñaàu vôùi moät moâi tröôøng soáng raát khaéc nghieät. Baûo veä moâi tröôøng khoâng phaûi chæ laø yeâu caàu cuûa töøng nöôùc, töøng khu vöïc maø noù coù yù nghóa treân phaïm vi toaøn caàu. Tuøy theo ñieàu kieän cuûa moãi quoác gia, luaät leä cuõng nhö tieâu chuaån veà oâ nhieãm moâi tröôøng ñöôïc aùp duïng ôû nhöõng thôøi ñieåm vaø vôùi möùc ñoä khaét khe khaùc nhau. 2.2. Sô löôïc veà lòch söû phaùt trieån vaø nhöõng nhöôïc ñieåm cuûa HTNL Diesel Ñoäng cô Diesel phaùt trieån naêm 1987 nhôø Rudolf Diesel hoaït ñoäng theo nguyeân lyù töï chaùy. ÔÛû gaàn cuoái quaù trình neùn nhieân lieäu ñöôc phun vaøo ñoäng cô ñeå taïo hoøa khí roài töï boác chaùy. Ñeán naêm 1927 Robert Bosch phat trieån bôm cao aùp.(Bôm phun Bosch laép treân ñoäng cô oâ toâ thöông maïi vaø oâ toâ khaùch naêm 1936).vaø sau ñoù laø sö ra ñôøi cuûa heä thoáng ñieàu khieån ñoäng cô Diesel baèng ñieän (EDC- Electronic Diesel Control).Đầu tiên heä thoáng naøy vaãn söû duïng bôm cao aùp kieåu cuõ nhöng coù theâm moät soá caûm bieán vaø cô caáu chaáp haønh chuû yeáu laø ñeå choáng oâ nhieãm. Do vậy HTNL Diesel cuõ coøn raát nhieàu haïn cheá,khuyeát ñieåm nhö: vieäc taïo ra aùp suaát vaø cung caáp löôïng nhieân lieäu dieãn ra song song bôûi cô caáu cam vaø piston bôm cao aùp, nghóa laø aùp suaát phun taêng ñoàng thôøi vôùi toác ñoä vaø löôïng nhieân lieäu ñöôïc phun, maëc khaùc trong suoát quaù trình phun, aùp suaát phun taêng leân vaø giaûm xuoáng theo aùp löïc ñoùng cuûa ty kim ôû cuoái quaù trình phun. Ñieàu ñoù daãn ñeán khi phun vôùi löôïng daàu ít thì aùp suaát phun nhỏ vaø ngöôïc laïi. Ñieàu ñaùng chuù yù hôn laø aùp suaát cöïc ñaïi quaù cao, chính aùp suaát cöïc ñaïi naøy gaây ra tieáng oàn lôùn vaø ñoäng cô phaûi ñöôïc thieát keá chaéc chaén, naëng neà. Söï khoâng ngöøng caûi tieán vôùi caùc giaûi phaùp kyû thuaät toái öu laøm giaûm möùc tieâu hao nhieân, giaûm oâ nhieãm moâi tröôøng, giaûm tieáng oàn, kích thöôùc vaø troïng löôïng cuûa ñoäng cô . Caùc nhaø nghieân cöùu veà ñoäng cô Diesel ñaõ ñeà ra nhieàu bieän phaùp khaùc nhau veà kyõ thuaät phun vaø toå chöùc quaù trình chaùy nhaèm khaéc phuïc caùc nhöôïc ñieåm treân, vaø giaûi phaùp toái öu ñoù laø söï ra ñôøi cuûa HTNL Common Rail. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 3
10. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ 2.3. Common rail laø gì? Common rail laø moät oáng chung maø noù ñoùng vai troø nhö laø moät boä tích tröõ nhieân lieäu aùp löïc cao vaø cung caáp nhieân lieäu ñeán taát caû caùc kim phun ñöôïc goïi laø oáng phaân phoái nhieân lieäu aùp löïc cao. Vaø nhieân lieäu ñaõ loïc saïch ñöôïc caáp ñeán oáng naøy baèng moät bôm cao aùp. Heä thoáng nhieân lieäu Common Rail thöôøng coù 4 boä phaän chính ( hình 1.1a,b ) Hình 2.1 : Sơ đồ hệ thống nhieân liệu Common Rail toång quaùt của haõng Bosch (1)-Bôm cao aùp (2)-OÁng phaân phoái aùp löïc cao (3)-Heä thoáng ñieàu khieån ñieän töû (4)-Kim phun 2.4. Söï khaùc bieät vaø öu ñieåm cuûa HTNL Common Rail so vôùi HTNL thöôøng. ÔÛ heä thoáng nhieân lieäu Common Rail aùp suaát phun ñöôïc taïo ra ñoäc laäp vôùi toác ñoä ñoäng cô vaø löôïng nhieân lieäu phun ra. Nhieân lieäu ñöôïc tích tröõ trong oáng phaân phoái vôùi aùp suaát cao vaø saün saøng ñeå phun, löôïng nhieân lieäu phun vaø aùp suaát phun ñöôc tính toaùn bôõi ECU (Electronic control unit) ứng vớ từng chế độ hoạt động của động cơ. Mặc khaùc, HTNL Common Rail cuõng ñaùp ứng nhiều yeâu cầu khắc khe khaùc nhằm mục đích cải thiện đặc tính của động cơ Diesel như: - Phaïm vi öùng duïng roäng raõi (cho xe du lòch, khaùch,taûi nheï, taûi naëng, xe löûa vaø taøu thuûy). - AÙp suaát phun coù theå ñaït ñeán 2000 bar giuùp quaù trình phun dieãn ra toát hôn. - Thay ñoåi aùp suaát phun tuøy theo cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô. - Coù theå thay ñoåi thôøi ñieåm phun. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 4
11. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ - Quaù trình phun coù theå chia thaønh nhieàu giai ñoaïn: 2-3 giai ñoaïn hoaëc 4-5 giai ñoaïn. Taát caû nhaèm laøm toái öu hoùa coâng suaát ñoäng cô, giaûm thieåu oâ nhieãm moâi tröôøng, giaûm tieáng oàn, ñoäng cô nhoû goïn vaø laøm vieäc eâm dòu vaø tieát kieäm nhieân lieäu 2.5. Nguyeân lyù hoaït ñoäng chung cuûa HTNL Common Rail: Hình 2.2 : Sô ñoà maïch nhieân lieäu Nhieân lieäu aùp löïc cao : Ñöôøng nhieân lieäu hoài veà : Ñöôøng nhieân lieäu aùp löïc thaáp: Nhieân lieäu töø bình chöùa nhieân lieäu ñi qua loïc vaø ñöôïc caáp tôùi bôm cao aùp vôùi aùp löïc thaáp khoaûng 6 – 7 bar nhôø bôm tieáp vaän laø bôm baùnh raêng ñöôïc daãn ñoäng baèng truïc cam hoaëc bôm ñieän. Nhieân lieäu qua bôm cao aùp ñöôc neùn laïi vaø do ñoù aùp suaát taêng leân , coù theå ñaït ñeán 2000 bar cung caáp ñeán oáng phaân phoái vaø ñi ñeán töøng kim phun saün saøng ñeå phun. Ecu xöû lyù caùc tín hieäu ñaàu vaøo töø caùc caûm bieán ñeå ñieàu khieån löôïng phun vaø thôøi gian phun phuø hôïp vôùi töøng cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa xe. 2.6. Giôùi thieäu moät soá heä thoáng Common Rail cuûa moät soá haõng khaùc. Ngoaøi heä thoáng nhieân lieäu Common Rail cuûa haõng Bosch ñaõ ñöôïc öùng duïng roäng raõi thì coøn coù moät soá haõng cuõng ñaõ coù nhieàu thaønh coâng vôùi vieäc ñaõ cheá taïo thaønh coâng heä thoáng nhieân lieäu naøy vaø ñöôïc öùng duïng roäng raõi nhö: - HTNL Common Rail cuûa haõng DENSO Corporation,hieän ñang ñöôïc öùng duïng roäng raõi treân caùc haõng xe nhö : Toyota, vaø moät soá ñoäng cô maùy xaây döïng ,maùy coâng nghieäp. -HTNL Common Rail cuûa haõng Siemens VDO. -HTNL Common Rail cuûa haõng Delphi Automotive. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 5
12. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ 2.7. Giôùi Thieäu Ñoäng Cô 311 CDI Treân Xe Mercedes - Benz Sprinter. Hình 2.3: Moâ hình ñoäng cô 311CDI Mercedes Sprinter Ñi cuøng vôùi söï phaùt trieån veà coâng ngheä vaø söï caïnh tranh ra maét nhieàu saûn phaåm môùi cuûa caùc haõng xe treân thò tröôøng. Caùc loaïi xe du lòch do Mercedes - Benz Vieät Nam (MBV) saûn xuaát ñeàu aùp duïng coâng ngheä tieân tieán haøng ñaàu vaø ñeàu ñaït tieâu chuaån Euro 3, ñaùp öùng caùc quy ñònh raát khaét khe veà möùc ñoä ñoäc haïi cuûa khí thaûi. Hieän nay, doøng xe Sprinter 16 choã ngoài cuûa Mercedes-Benz Vieät Nam ñeàu söû duïng loaïi ñoäng cô theá heä môùi CDI (Common-rail Direct Injection),vôùi thieát keá nhoû goïn nhöng vaãn ñaûm baûo ñöôïc coâng suaát yeâu caàu,hoaït ñoäng eâm dòu vaø tieát kieâm nhieân lieäu Ñoäng cô 311 CDI ñöôïc xem laø söï thaønh coâng cuûa doøng xe môùi naøy vaø laø thaønh coâng cuûa haõng MBV. Trong ñoù, doøng xe Mercedes- Benz Sprinter ñang chieám öu theá raát cao trong thò tröôøng doøng xe mini buyùt. Heä thoáng phun daàu ñieän töû treân ñoäng cô CDI loaïi boû haàu heát nhöõng nhöôïc ñieåm do aùp suaát cöïc ñaïi quaù cao. Ñieàu ñaùng chuù yù hôn nöõa, chính ñieåm aùp suaát cöïc ñaïi seõ gaây ra tieáng oàn khoù chòu vaø ñoäng cô phaûi ñöôïc thieát keá chaéc chaén, keát caáu naëng neà. Theá heä CDI ra ñôøi vôùi söï keát hôïp chaët cheõ nhöõng öu ñieåm cuûa loaïi buoàng chaùy thoáng nhaát vaø buoàng chaùy phuï, hieäu suaát mang laïi töông ñoái cao 45%, ñoäng cô ñöôïc thieát keá goïn nheï vaø hoaït ñoäng eâm dòu. Moät öu ñieåm khaùc khoâng chæ hieäu suaát cao maø laø tính naêng kinh teá cao vaø khaû naêng töông thích vôùi moâi tröôøng do ít gaây oâ nhieãm. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 6
13. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ CHÖÔNG 3: HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN TREÂN ÑOÄNG CÔ 311CDI. 3.1. HEÄ THOÁNG NHIEÂN LIEÄU COMMON-RAIL TREÂN ÑOÄNG CÔ 311CDI. 3.1.1. Sô ñoà maïch heä thoáng nhieân lieäu toång quaùt: 3.1.1.1. Sô ñoà. Hình 3.1 : Sô ñoà toång quan veà heä thoáng 1. Caùc caûm bieán. 8. Loïc nhieân lieäu. 2. ECU. 9. Van xöû lyù nhieät nhieân lieäu sô boä. 3. OÁng phaân phoái nhieân lieäu. 10. Boä taûn nhieät. 4. Kim phun. 11. Thuøng nhieân lieäu. 5. Bôm cao aùp. 12. Caûm bieán aùp suaát ñöôøng oáng phaân phoái. 6. Van ngaét nhieân lieäu. 13. Van ñieàu chænh aùp suaát. 7. Bôm tieáp vaän 3.1.1.2. Hoaït Ñoäng: Khi baät khoùa ôû vò trí ON bôm ñieän hoaït ñoäng vaø bôm moài cho bôm tieáp vaän. khi khoùa ñieän ôû vò trí START bôm tieáp vaän baét ñaàu hoaït ñoäng, bôm ñieän seõ ngaét. Nhieân lieäu töø bôm tieáp vaän seõ ñöôïc ñöa ñeán bôm cao aùp. Taïi ñaây nhieân lieäu seõ ñöôïc neùn vôùi aùp suaát cao sau ñoù ñöa ñeán caùc kim phun vaø phun vaøo caùc xylanh. Moät löôïng nhieân lieäu dö töø bôm cao aùp, voøi phun vaø oáng phaân phoái seõ ñöôïc ñöa veà oáng hoài vaø trôû veà loïc hoaëc thuøng nhieân lieäu. Caùc quaù trình hoaït ñoäng moät caùch tuaàn hoaøn vaø löôïng nhieân lieäu phun phuï thuoäc vaøo söï tính toaùn cuûa ECU (phuï thuoäc vaøo caùc cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô). Quaù trình hoaït ñoäng cuûa heä thoáng nhieân lieäu naøy coù theå chia laøm caùc phaàn: Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 7
14. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ o Maïch cung caáp nhieân lieäu. o Maïch daàu hoài. o Maïch aùp suaát cao. o Maïch aùp suaát thaáp. 3.1.1.3. Nhieäm vuï cuûa töøng boä phaän. 1. Thuøng nhieân lieäu chöùa nhieân lieäu. 2. Van xöû lyù nhieät nhieân lieäu sô boä coù nhieäm vuï xöû lyù nhieân lieäu hoài veà. Ñöa nhieân lieäu thuøng hoaëc veà loïc. 3. Loïc nhieân lieäu coù nhieäm vuï laøm saïch nhieân lieäu. 4. Bôm cung caáp nhieân lieäu huùt nhieân lieäu töø thuøng chöùa, cung caáp ñeán bôm cao aùp. 5. Van ngaét nhieân lieäu coù theå ngaét ñöôøng cung caáp nhieân lieäu ñeán bôm cao aùp khi caàn thieát. 6. Bôm cao aùp taïo ra aùp suaát cao cho nhieân lieäu ñeå cung caáp cho kim phun. 7. OÁng phaân phoái nhieân lieäu chöùa nhieân lieäu aùp suaát cao phaân phoái ñeán töøng kim phun. 8. Kim phun phun nhieân lieäu vaøo buoàng ñoát khi coù tín hieäu töø ECU. 9. Van ñieàu chænh aùp suaát ñöôøng oáng phaân phoái ñieàu chænh aùp suaát töông öùng vôùi cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô vaø ñöôïc ñieàu khieån bôûi ECU. 10. Ñöôøng oáng hoài ñöa nhieân lieäu dö trôû veà thuøng chöùa. 3.1.1.4. AÙp suaát trong töøng boä phaäân. Hình 3.2:AÙp suaát trong töøng boä phaän 1. Khoâng aùp suaát: Thuøng chöùa nhieân lieäu. 2. AÙp suaát chaân khoâng (-0.2 bar ñeán -0.4 bar): Maïch nhieân lieäu töø thuøng chöùa ñeán loïc, ñeán bôm tieáp vaän. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 8
15. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ 3. AÙp suaát thaáp (ñeán 3.5 bar): Töø bôm tieáp vaän ñeán bôm cao aùp 4. AÙp suaát cao (tôùi 1350 bar): Töø bôm cao aùp, ñöôøng oáng cao aùp, ñeán kim phun. 5. AÙp suaát dö yeáu: Ñöôøng hoài veà, van xöû lyù nhieät nhieân lieäu sô boä, thuøng chöùa. 3.1.2. Caáu taïo vaø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa moät soá boä phaän trong heä thoáng. 3.1.2.1. Bôm tieáp vaän. Laø loaïi bôm baùnh raêng, ñöôïc daãn ñoäng baèng truïc cam. Coù moät phaàn aùp suaát chaân khoâng (-0.2 ñeán -0.4 bar) treân ñöôøng oáng nhieân lieäu vaøo, vaø aùp suaát thaáp treân ñöôøng nhieân lieäu thoaùt ra. Taïi thôøi ñieåm khoâng taûi coù aùp suaát saün laø 2.5 bar vaø giôùi haïn ôû moät giaù trò lôùn nhaát laø 3.5 bar bôûi van an toaøn. Neáu thuøng chöùa nhieân lieäu heát baùnh raêng vaãn quay. Do ñoù coù moät lôùp nhieân lieäu bao phuû cho ñeán khi huùt nhieân lieäu trôû laïi. 3.1.2.2. Bôm cao aùp. Bôm cao aùp taïo aùp löïc cho nhieân lieäu ñeán moät aùp suaát leân ñeán 1350 bar. Nhieân lieäu ñöôïc taêng aùp naøy sau ñoù di chuyeån ñeán ñöôøng oáng aùp suaát cao vaø ñöôïc ñöa vaøo oáng phaân phoái coù aùp suaát cao. Beân trong bôm cao aùp (hình 2.9), nhieân lieäu ñöïôc neùn baèng 3 piston bôm ñöôïc boá trí höôùng kính vaø caùc piston caùch nhau 120o. Do 3 piston bôm hoaït ñoäng luaân phieân trong 1 voøng quay neân chæ laøm taêng nheï löïc caûn cuûa bôm, öùng suaát treân heä thoáng daãn ñoäng vaãn giöõ ñoàng boä, neân hoaït ñoäng nheï nhaøng, linh hoaït vaø naêng suaát cao, giaûm taûi troïng ñoäng treân ñoäng . Hình 3.3: Caáu taïo bôm cao aùp. Hình 3.4: Maïch nhieân lieäu trong bôm cao aùp. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 9
16. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ *. Hoaït ñoäng.  Naïp nhieân lieäu. Truïc leäch taâm quay ñóa leäch taâm vaø piston truï ñöôïc ñaåy xuoáng nhôø löïc neùn loø xo taïo aùp thaáp trong loøng xi lanh bôm. AÙp suaát nhieân lieäu thaáp ôû ñöôøng caáp nhieân lieäu môû van naïp vaø nhieân lieäu ñöôïc huùt vaøo loøng xi lanh bôm. Ñoàng thôøi cao aùp ôû phía ñaåy bò ñoùng laïi do aùp suaát cao trong ñöôøng oáng cao aùp taùc ñoäng, do ñoù ngaên khoâng cho nhieân lieäu töø oáng cao aùp traøn vaøo xi lanh bôm.  Neùn nhieân lieäu. Truïc leäch taâm tieáp tuïc quay ñóa leäch taâm vaø piston truï ñöôïc ñaåy leân trong xi lanh bôm. Van naïp ñoùng laïi, nhieân lieäu bò neùn neân aùp suaát taêng leân, luùc naøy aùp suaát chöa ñuû lôùn neân van cao aùp chöa môû ngaên khoâng cho nhieân lieäu thoaùt vaøo ñöôøng oáng cao aùp, aùp suaát tieáp tuïc taêng leân. Ñaây laø quaù trình neùn cuûa bôm. Khi aùp suaát ñuû lôùn thì van cao aùp seõ môû.  Bôm nhieân lieäu. Chuyeån ñoäng tieáp tuïc ñi leân cuûa truïc leäch taâm di chuyeån piston truï tì leân loø xo truï, van cao aùp tieáp tuïc ñoùng. AÙp suaát nhieân lieäu trong xi lanh bôm tieáp tuïc taêng leân. Khi löïc neùn nhieân lieäu cao hôn aùp suaát trong ñöôøng oáng cao aùp, van cao aùp seõ môû ra vaø nhieân lieäu seõ ñöôïc xaû thaúng vaøo oáng cao aùp. *. Vò trí bôm treân moâ hình. Hình3.5: Vò trí bôm cao aùp treân moâ hình. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 10
17. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ 3.1.2.3. OÁng phaân phoái OÁng tích tröõ nhieân lieäu aùp suaát cao (oáng phaân phoái) duøng ñeå chöùa nhieân lieäu coù aùp suaát cao. Ñoàng thôøi, söï dao ñoäng cuûa aùp suaát do bôm cao aùp taïo ra seõ ñöôïc giaûm chaán bôûi theå tích cuûa oáng (leân tôùi 35 cm3 ). OÁng tích tröõ nhieân lieäu aùp suaát cao naøy duøng chung cho taát caû caùc xylanh. Do ñoù, teân noù laø “oáng chung” (“common rail”). Ngay caû khi moät löôïng nhieân lieäu bò maát ñi khi phun, oáng vaãn duy trì aùp suaát thöïc teá beân trong khoâng ñoåi. Ñieàu naøy baûo ñaûm cho aùp suaát phun cuûa kim khoâng ñoåi ngay töø khi kim môû. Hình 3.6: Caáu taïo oáng phaân phoái. 1. AÙp suaát cao cung caáp töø bôm cao aùp 2. AÙp suaát cao keát noái vôùi kim phun. 3. Ñöôøng noái hoài veà töø bôm cao aùp. 4. Ñöôøng noái hoài veà ñeán heä thoáng laøm maùt nhieân lieäu. 5. Caûm bieán aùp suaát oáng phaân phoái. 6. Van ñieàu chænh aùp suaát. Theå tích beân trong cuûa oáng thöôøng xuyeân ñöôïc ñieàn ñaày baèng nhieân lieäu coù aùp suaát. Khaû naêng neùn cuûa nhieân lieäu döôùi aùp suaát cao ñöôïc taän duïng ñeå taïo hieäu quaû tích tröõ. Khi nhieân lieäu rôøi khoûi oáng ñeå phun ra thì aùp suaát thöïc teá trong boä tích tröõ nhieân lieäu aùp suaát cao vaãn ñöôïc duy trì khoâng ñoåi. Söï thay ñoåi aùp suaát laø do bôm cao aùp thay ñoåi löôïng nhieân lieäu cung caáp ñeå buø vaøo phaàn nhieân lieäu vöøa phun. 3.1.2.4. Van ñieàu chænh aùp suaát oáng phaân phoái. Van ñieàu chænh aùp suaát giöõ cho nhieân lieäu trong oáng phaân phoái coù aùp suaát thích hôïp tuøy theo cheá ñoä hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô, vaø duy trì ôû möùc naøy. Neáu aùp suaát trong oáng quaù cao thì van ñieàu khieån aùp suaát seõ môû ra vaø moät phaàn nhieân lieäu seõ trôû veà bình chöùa thoâng qua ñöôøng oáng daàu veà. Neáu aùp suaát trong oáng quaù thaáp thì van ñieàu khieån aùp suaát seõ ñoùng laïi vaø ngaên khu vöïc aùp suaát cao (high pressure stage) vôùi khu vöïc aùp suaát thaáp (low pressure stage). Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 11
18. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ  Khi van ñieàu chænh aùp suaát chöa ñöôïc cung caáp ñieän: AÙp suaát cao ôû oáng hay taïi ñaàu ra cuûa bôm cao aùp ñöôïc ñaët leân van ñieàu khieån aùp suaát moät aùp suaát cao. Khi chöa coù löïc ñieän töø, löïc cuûa nhieân lieäu aùp suaát cao chöa thaéng ñöôïc löïc taùc duïng leân loø xo vaø löïc töø cuûa nam chaâm laøm cho van ñoùng laïi. Loø xo ñöôïc thieát keá ñeå coù theå chòu ñöôïc aùp suaát khoaûng 100 bar.  Khi van chænh khieån aùp suaát ñöôïc caáp ñieän: Neáu aùp suaát trong oáng phaân phoái cao hôn aùp suaát töông öùng vôùi cheá ñoä hoaït ñoäng, ECU seõ caáp doøng ñieàu khieån vôùi ñoä roäng xung heïp löïc töø khi taùc duïng leân caàn van giaûm neân van bi môû ra vôùi khe môû nhoû cho pheùp nhieân lieäu hoài bôùt veà thuøng nhieân lieäu. Neáu aùp suaát trong oáng phaân phoái quaù cao, ECU seõ göûi tín hieäu xung roäng laøm maát löïc töø cuûa nam chaâm ñieän, khi ñoù aùp suaát nhieân lieäu trong oáng phaân phoái lôùn hôn löïc loø xo nhieàu, van môû lôùn löôïng daàu hoài veà nhieàu. Khi aùp suaát giaûm ñeán giaù trò cho pheùp ECU thoâi göûi tín hieäu xung. Khi ñoù löïc töø cuøng vôùi löïc loø xo seõ ñaåy van ñoùng laïi. 3.1.2.5. Van ngaét nhieân lieäu bôm cao aùp. Van ngaét nhieân lieäu bôm cao aùp ñöôïc ñaët treân bôm cao aùp giöõa bôm tieáp vaän vaø bôm cao aùp. Noù ngaét nhieân lieäu cung caáp neáu: Heä thoáng ñieàu khieån khoâng ñöa ra moät tín hieäu cho pheùp Caûm bieán va chaïm phaùt hieân ra hö hoûng vaø coù phaûn öùng ECU phaùt hieän ra söï suït giaûm ñoät ngoät cuûa aùp suaát trong heä thoáng cao aùp, ñoù coù theå laø moät loãi. Hình 3.7. Caáu taïo van ngaét nhieân lieäu bôm cao aùp. 1. Nhieân lieäu cung caáp. 5. Loø xo hoài . 2. Loái xaû nhieân lieäu . 6. Van bi. 3. Nam chaâm ñieän. 7. Caàn van. 4. Cuoän daây. 8. Voøng chöõ O Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 12
19. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ Khi khoâng coù tín hieäu töø ECU luùc ñoù nam chaâm khoâng coù ñieän, nhieân lieäu cung caáp maø khoâng haïn cheá ñeán bôm cao aùp. Neáu ECU phaùt hieän coù söï coá nhö va chaïm hoaëc suït aùp ñoät ngoät trong heä thoáng cao aùp, ECU seõ caáp doøng cho cuoän daây nam chaâm, khi löïc nam chaâm thaéng löïc loø xo ñaåy van bi ñoùng laïi. Sau ñoù toaøn boä doøng nhieân lieäu qua van an toaøn trong bôm cung caáp nhieân lieäu vaø trôû veà phía naïp vaøo. 3.1.2.6. Loïc nhieân lieäu. Moãi heä thoáng phun nhieân lieäu ñoøi hoûi moät loïc nhieân lieäu rieâng nhö heä thoáng phun aùp suaát cao neáu moät boä loïc nhieân lieäu khoâng thích hôïp coù theå daãn ñeán hö hoûng cho caùc thaønh phaàn cuûa bôm, van phaân phoái vaø kim phun. Boä loïc nhieân lieäu laøm saïch nhieân lieäu tröôùc khi ñöa ñeán bôm cao aùp, vaø do ñoù ngaên ngöøa söï maøi moøn nhanh cuûa caùc chi tieát cuûa bôm. Hình 3.8: caáu taïo loïc nhieân lieäu. 1.Naép baàu loïc. 5.Phaàn chöùa nöôùc coù laãn trong 2.Ñöôøng daàu vaøo. daàu. 3.Loõi loïc baèng giaáy. 6.Van xaû nöôùc. 4.Boïng chöùa daàu sau 7.Ñöôøng daàu ra. khi loïc 3.1.2.6. Hoaït ñoäng. Nhieân lieäu ñöôïc ñöa töø thuøng nhieân lieäu qua loïc nhieân lieäu vôùi aùp suaát thaáp töø -0.2 ñeán -0.4 bar. Taïi ñaây nhieân lieäu seõ thaám qua loïc giaáy ñi ñeán ñöôøng oáng cung caáp coøn caùc caën baån seõ ñöôïc giöõ laïi. do ñoù sau moät thôøi gian caën baån quaù nhieàu seõ laøm ngheõn loïc neân theo ñònh kyø ta phaûi thay loïc nhieân lieäu. 3.1.2.7. Van xöû lyù nhieät nhieân lieäu sô boä. Van xöû lyù nhieät nhieân lieäu sô boä ñöôïc gaén treân loïc nhieân lieäu, nhaèm muïc ñích taùch nhieân lieäu ra laøm hai phaàn. Neáu nhieät ñoä nhieân lieäu lôùn hôn 30oC thì Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 13
20. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ nhieân lieäu seõ ñöôïc ñöôïc ñöa veà thuøng nhieân lieäu. Neáu nhieät ñoä nhoû hôn 30o C thì seõ ñöôïc ñöa qua loïc vaø trôû veà heä thoáng. Hình 3.9. Hoaït ñoäng cuûa van xöû lyù nhieät nhieân lieäu sô boä. 3.2. HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN ÑIEÄN TÖÛ TREÂN ÑOÄNG CÔ 311 CDI.  Sô ñoà toång quaùt. (1). Tín hieäu ñaàu vaøo. (2). Cô caáu chaáp haønh. Hình 3.10: sô ñoà khoái heä thoáng ñieàu khieån ñieän töû. 3.2.1. CAÙC TÍN HIEÄU ÑAÀU VAØO. Goàm caùc caûm bieán nhö: Caûm bieán vò trí truïc khuyûu, caûm bieán vò trí böôùm ga, caûm bieán nhieät ñoä nöôùc laøm maùt, caûm bieán nhieät ñoä khí naïp, caûm bieán aùp suaát ñöôøng oáng naïp Caùc caûm bieán naøy caûm nhaän tín hieäu vaø göûi veà tín hieäu veà ECU baèng xung hoaëc baèng ñieän trôû 3.2.1.1. Caûm bieán aùp suaát khí naïp. a. Caáu Taïo. Caûm bieán aùp suaát khí naïp goàm coù moät maøng coù theå co giaõn theo aùp suaát cuûa khoâng khí vaø moät ñieän trôû aùp ñieän. 1.Voû. 2.Ñöôøng noái aùp suaát. 3.Maøng. 4.Giaéc ñieän (a, b, c). Hình 3.11. Caáu taïo caûm bieán aùp suaát khí naïp. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 14
21. Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät TP.HCM – Khoa CKÑ b. Nhieäm vuï. Caûm bieán aùp suaát khoâng khí naïp xaùc ñònh aùp suaát khoâng khí trong boä phaân phoái khí naïp (charge-air distributor) naèm sau maùy neùn treân tuoác bin taêng aùp khí xaû vaø boä laøm maùt khí naïp. Giaù trò aùp suaát naøy ñöôïc göûi ñeán ECU. c. Hoaït ñoäng. AÙp suaát treân ñöôøng phaân phoái khí ñi qua ñöôøng oáng 2 taùc duïng tröïc tieáp leân maøng, laøm maøng bieán daïng. Söï bieán daïng naøy laøm thay ñoåi giaù trò ñieän trôû cuûa ñieän trôû (piezo resistor) naèm trong caûm bieán aùp suaát. Keát quaû moät giaù trò ñieän aùp töông öùng vôùi aùp suaát khoâng khí naïp vaø ñöôïc göûi veà ECU. 3.2.1.2. Caûm bieán nhieät ñoä nöôùc laøm maùt. a. Caáu taïo. Caûm bieán nhieät ñoä nöôùc laøm maùt coù caáu taïo laø moät ñieän trôû nhieät. Noù ñöôïc laøm baèng vaät lieäu baùn daãn neân coù heä soá nhieät ñieän trôû aâm (NTC- negative temperature coefficient) , nghóa laø nhieät ñoä caøng cao thì giaù trò ñieän trôû caøng thaáp vaø ngöôïc laïi. Hình 3.12. Caáu taïo caûm bieán nhieät ñoä nöôùc laøm maùt. b. Nhieäm vuï. Nhieät ñoä nöôùc laøm maùt coøn ñoùng moät vai troø raát quan troïng trong vieäc khôûi ñoäng ñoäng cô. Döïa vaøo tín hieäu caûm bieán naøy, ECU seõ tính toaùn thôøi gian kích hoaït cho bugi xoâng hoaït ñoäng cho quaù trình xoâng tröôùc khi ñoäng cô ñang trong tình traïng nguoäi. c. Hoaït ñoäng. Hình 3.13: Ñöôøng ñaëc tuyeán cuûa caûm bieán. Heä Thoáng Ñieän Ñieàu Khieån Ñoäng Cô 311CDI 15