mô phỏng hệ thống nhiên liệu dộng cơ diesel trên matlab

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.15 MB, 55 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ</b>

<b>BÀI TẬP LỚNHỌC PHẦN: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ</b>

<b>ĐỀ TÀI: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL</b>

Lớp: AT6048.2Khóa: 15

GVDH: Lê Hữu ChúcSVTH: Nhóm 19ST

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>MỤC LỤC...0</b>

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH...2</b>

<b>LỜI NÓI ĐẦU...4</b>

<b>CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL...5</b>

1.1. Khái quát chung về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel...5

1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển động cơ diesel...5

1.1.2 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel...5

<b>CHƯƠNG 2. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL TRÊN Ô TÔ...7</b>

<b>2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diezel...7</b>

<b>2.2. Các bộ phận của hệ thống common rail...8</b>

2.2.8. Hệ thống điều khiển động cơ common rail...24

<b>CHƯƠNG 3. NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL...35</b>

<b>3.1. Những hư hỏng của hệ thống động cơ diesel...35</b>

<b>3.2. Bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu diesel...36</b>

<b>CHƯƠNG 4. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MATLAB...37</b>

<b>4.1. Phần mềm Matlab...37</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>4.2. Hướng dẫn cài đặt Matlab...374.3. Cách khởi tạo và sử dụng Simulink...44CHƯƠNG 5. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL...47KẾT LUẬN...53TÀI LIỆU THAM KHẢO...53</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Diezel...7

Hình 2.2. Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu...8

Hình 2.3. Cấu tạo bơm cung cấp...9

Hình 2.4.Cấu tạo lọc nhiên liệu...9

Hình 2. 5. Bơm cao áp...10

Hình 2.6. Cấu tạo bơm cao áp...11

Hình 2.7. Ống phân phối...12

Hình 2.8. Cấu tạo van giới hạn áp suất...13

Hình 2.9. Mơ tả hoạt động của van giới hạn áp suất...13

Hình 2.10. Cấu tạo kim phun...14

Hình 2.11. Kết cấu bơm cao áp loại điều khiển cơ khí...17

Hình 2.12. Kết cấu bơm cao áp...18

Hình 2.13. Ngun lý hoạt động của bơm cao áp...19

Hình 2.14. Kết cấu Mơ tơ GE...20

Hình 2.15. Van TCV điều khiển thời điểm phun...21

Hình 2.16. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ Diesel ( điều khiển bằng điện)...22

Hình 2.17. Hệ thống điều khiển Common Rail...23

Hình 2.18. ECU...24

Hình 2.19. Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu...25

<i>Hình 2.20. Các xung được tạo ra từ cảm biến...26</i>

Hình 2.21. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát...26

<i>Hình 2.22. Cảm biến đo khối lượng khí nạp...27</i>

Hình 2.23. Cảm biến nhiệt độ khí nạp...28

Hình 2.24. Đường đặc tính...29

<i>Hình 2.25. Vị trí đặt cảm biến...29</i>

<i>Hình 2.26. Cấu tạo cảm biến áp suất nhiên liệu...30</i>

Hình 2.27. Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nhiên liệu...30

Hình 2.28. Đường đặc tính...31

<i>Hình 2.29. ECM...32</i>

<i>Hình 2.30. Xử lý thơng tin ở ECM...33</i>

Hình 2.31. Cấu tạo ACV...33

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Hình 2.32. Nắp bướm ga...34Y

Hình 3.1. Màn hình chính Matlab...44Hình 3.2. Cách khởi tạo Simulink...45Hình 3.3. Màn hình cửa sổ thư viện SIMULINK...46

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Ngành cơng nghệ ơ tơ là một ngành khoa học kỹ thuật phát triển nhanhchóng trên tồn cầu. Với sự đột phá trong thiết kế, vật liệu và kỹ thuật sản xuất đãgóp phần tạo ra những chiếc xe ô tô hiện đại với đầy đủ tiện nghi, tính an tồn cao,và đáp ứng được các u cầu về tiêu chuẩn môi trường. Trong xu thế phát triển ấy,nhiều hệ thống và trang thiết bị trên ô tô ngày nay được điều khiển bằng điện tử, đặcbiệt là các hệ thống an toàn như hệ thống phanh, hệ thống điều khiển ổn định ô tô…

Trong bối cảnh đó khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gâynên ô nhiễm môi trường. Động cơ diesel hiệu quả kinh tế hơn động cơ xăng, tuynhiên nó vẫn cịn những hạn chế trong q trình sử dụng như: Thải khói đen khá lớnkhi tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu còn cao và tiếng ồn lớn. Trải qua các thời kỳ HTNLDiesel không ngừng được cải tiến, với các giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mứcđộ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu.Các nhà động cơ Diesel đã đề ranhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giớihạn các chất ơ nhiễm. Vì vậy để đảm bảo đạt tiêu chuẩn về ô nhiểm môi trường, vềtính năng hoạt động, các cải tiến liên quan đến động cơ cũng khơng kém phần quantrọng, đó là các hệ thống điều khiển động cơ bằng điện tử cho động cơ diesel đangđược ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới.

Vì vậy là một học viên ngành ơ tơ chúng em quyết định chon đề tài “Nghiêncứu hệ thống điều khiển hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel” làm đề bài tập lớn mơnCơ Điện Tử Ơ Tơ của mình. Rất mong với đề tài này chúng em sẽ củng cố thêmđược kiến thức của mình, góp phần vào sự phát triển chung của ngành Cơng NghệƠ Tơ của đất nước ta.

Bên cạnh đó em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo: Lê Hữu Chúc,người đã trực tiếp hướng dẫn nhóm tận tình chu đáo trong q trình hồn thiện bàitập lớn này. Ngồi ra chúng em xin cảm ơn tất cả các thầy giáo trong khoa đã tạođiều kiện giúp nhóm em hồn thành tốt nội dung bài tập lớn này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b> CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠDIESEL </b>

<b>1.1. Khái quát chung về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển động cơ diesel</b>

Động cơ Diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theonguyên lý Tự cháy.Động cơ Diesel là một loại động cơ đốt trong, khác với động cơxăng (hay động cơ Otto). Sự cháy của nhiên liệu, tức dầu diesel, xảy ra trong buồngđốt khi piston đi tới gần điểm chết trên trong kỳ nén, là sự tự cháy dưới tác độngcủa nhiệt độ và áp suất cao của khơng khí nén.

Mặc dù có khá nhiều ưu điểm hơn động cơ xăng nhưng động cơ dielsel cũngcó rất nhiều nhược điểm.

Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹthật 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 vềkỹthuật phun và điều khiển quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm.

Năm 1986 Bosch đã đưa ra thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thốngcung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail. Cho đếnnay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail đã được hoàn thiện

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>1.1.2 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel1.1.2.1 Nhiệm vụ</b>

<i>- Dự trữ nhiên liệu:</i>

Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất địnhmà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trongnhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng trong hệ thống.

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ: Đảm bảo tốt các yêu cầu sau.

+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làmviệc của động cơ.

+ Phun nhiên liệu vào đúng xylanh thời điểm, đúng quy luật.

+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào cácxylanh phải đồng đều trong một chu trình cơng tác.

- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữasố lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạngbuồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất trong buồngcháy để hoà khí được hình thành nhanh và đều.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>CHƯƠNG 2. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG NHIÊNLIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL TRÊN Ô TÔ</b>

<b>2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diezel</b>

<i><b>Hệ thống Common rail có thể được phân ra làm 3 phần:</b></i>

 Bơm cao áp với van điều khiển áp suất Các đường ống áp suất cao

 Ống phân phối với cảm biến áp suất trên đường ống

<i>Hình 2.1.</i>

<i> Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Diezel</i>

6. Cảm biến vị trí trục khuỷu7. Cảm biến nhiệt độ nước

làm mát8. Lọc nhiên liệu

9. Cảm biến vị trí bàn đạp ga1. Cảm biến lưu lượng khí nạp

2. ECM

3. Bơm cao áp4. Ống phân phối5. Các kim phun

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

 Van giới hạn áp suất

 <b>ECM (Engine Control Modul) và các cảm biến (Sensor)</b>

<b>2.2. Các bộ phận của hệ thống common rail</b>

<i>Hình 2.2. Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu</i>

Các bộ phận chính đó là Thùng nhiên liệu, bơm cung cấp nhiên liệu, lọcnhiên liệu, bơm cao áp , ống phân phối , van giới hạn áp suất nhiên liệu, kim phun.

<b>2.2.1. Thùng nhiên liệu </b>

Dùng để chứa và dự trữ nhiên liệu đủ để cho động cơ hoạt động trong thờigian nhất định. Thùng nhiên liệu được làm từ vật liệu chống ăn mịn, khơng bị rị rỉở áp suất gấp đơi ở áp suất hoạt động bình thường và khi xe bị rung xóc nhỏ, cũngnhư khi xe vào cua hoặc dừng hay chạy trên đường dốc.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>2.2.2. Bơm cung cấp nhiên liệu</b>

Bơm cung cấp được đặt trong thùng nhiên liệu hoặc đặt giữa thùng nhiên liệuvà lọc nhiên liệu. Bơm cung cấp hút nhiên liệu từ thùng chứa, đưa qua lọc thô rồichuyển đến bơm cao áp một cách liên tục, không phụ thuộc tốc độ động cơ. Phầnnhiên liệu thừa sẽ được hồi về thùng chứa.

Rotor bơm được kích hoạt và quay khi có dịng điện chạy qua cuộn dây tạotừ. Đĩa quay được đặt lệch tâm với rotor bơm. Trên đĩa có khắc nhiều rãnh, trongmỗi rãnh có lắp một con lăn (con lăn dịch chuyển tự do được). Nhiên liệu được hútthông qua việc mở khe hở đường nạp vào buồng bơm, buồng bơm được tạo từ khehở giữa vỏ đĩa bơm, đĩa quay và các con lăn. Khi rotor bơm quay kéo theo đĩa bơmquay, nhờ lực quán tính làm cho các con lăn bị văng ra áp sát vào vỏ đĩa ép và đẩynhiên liệu ra ngồi.

<i>Hình 2.3.</i>

7. Van giới hạn áp suất8. Đường nhiên liệu ra9. Van một chiều 10. Đĩa bơm

11.

Vỏ đĩa1 Vỏ

1. Đường nhiên liệu vào2. Con lăn

3. Cuộn dây tạo từ4. Chổi than

5.

Rơ to

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<i>Hình 2.4.Cấu tạo lọc nhiên liệu</i>

<i>Hình 2. 5. Bơm cao áp</i>

<b>2.2.3. Lọc nhiên liệu</b>

1. Nắp bầu lọc2. Đường dầu vào3. Phần giấy lọc

4. Bọng chứa dầu sau khi lọc5. Phần chứa nước có lẫn trong dầu6. Thiết bị báo mực nứơc trong bầu lọc

khi vựơt mức cho phép7. Đường dầu ra

Những cặn bẩn lẫn trong nhiên liệu có thể làm hư hỏng các chi tiết của bơm,van phân phối và kim phun. Do đó cần thiết phải trang bị bộ lọc nhiên liệu để gạnlọc nước, các tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp các chi tiết hoạt động tốt vàkéo dài tuổi thọ. Nhiên liệu phải được lọc sạch tối đa trước khi đến bơm cao áp vàkim phun vì hai bộ phận này có các chi tiết được chế tạo có độ chính xác rất cao.

1. Cam lệch tâm 2. Trục dẫn động 3.Piston bơm

3

21

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Nhận nhiên liệu từ bơm cung cấp chuyển đến, bơm cao áp nén nhiên liệu đểtạo ra nhiên liệu có áp suất cao, chuyển nhiên liệu có áp suất cao đó đến kim phunthơng qua hệ thống ống cao áp và ống phân phối chung.

Nhiên liệu đựơc nén bằng 3 piston bơm được bố trí hướng kính và các pistoncách nhau 120<small>o</small>. Do 3 piston bơm hoạt động luân phiên trong 1 vòng quay nên chỉlàm tăng nhẹ lực cản của bơm. Do đó, ứng suất trên hệ thống dẫn động vẫn giữđồng bộ. Điều này có nghĩa là hệ thống Common Rail đặt ít tải trọng lên hệ thốngtruyền động hơn so với hệ thống cũ. Công suất yêu cầu để dẫn động bơm rất nhỏ vàtỉ lệ với áp suất trong ống phân phối và tốc độ bơm.

Khi trục dẫn động quay làm cho cam gắn trên nó quay theo, làm cho cácpiston bơm di chuyển lên xuống nhịp nhàng có thứ tự thơng qua vịng cam. Khipiston bơm đi xuống thì nhiên liệu được hút vào buồng ép thông qua van nạp. Khipiston đi lên nhiên liệu trong buồng ép bị piston bơm nén ép tạo ra nhiên liệu có ápsuất cao, nhiên liệu có áp suất cao này được đẩy đến ống cao áp.

<i>Hình 2.6.</i>

1 Van nạp 2 Xy lanh bơm

3 Piston bơm4 Trục dẫn động5 Cam lệch tâm

6. Khoang ép nhiên liệu7. Đường nhiên liệu cao áp ra8. Van an toàn

9.

Van điều khiển áp suất

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Việc bố trí 3 piston bơm giúp cho dịng nhiên liệu có áp suất cao được tạo raliên tục, ổn định.

Nhiên liệu có áp suất cao từ bơm cao áp được dẫn tới ống phân phối thôngqua đường ống cao áp. Ống phân phối sẽ giữ nhiên liệu có áp suất cao đó một cáchổn định để phân phối đến các kim phun bằng các đường ống riêng biệt.

Ưu điểm lớn khi sử dụng ống phân phối là nó có đảm bảo áp suất của nhiênliệu khi phân phối đến các kim phun là bằng nhau.

Ngay cả khi một lượng nhiên liệu bị mất đi khi phun, ống vẫn duy trì áp suấtthực tế bên trong không đổi. Điều này bảo đảm cho áp suất phun của kim khơng đổingay từ khi kim mở.

Thể tích bên trong của ống thường xuyên được điền đầy bằng nhiên liệu cóáp suất. Khả năng nén của nhiên liệu dưới áp suất cao được tận dụng để tạo hiệuquả tích trữ. Khi nhiên liệu rời khỏi ống để phun ra thì áp suất thực tế trong bộ tíchtrữ nhiên liệu áp suất cao vẫn được duy trì khơng đổi. Sự thay đổi áp suất là do bơmcao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để bù vào phần nhiên liệu vừa phun.

1. Ống phân phối

2. Đường nhiên liệu từ bơm cao áp đến3. Cảm biến áp suất trên đường ống4. Đường nhiên liệu hồi về thùng chứa

5.

Các đường phân phối đến từng kim phun

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

<i>Hình 2.9.</i>

<b>2.2.6. Van giới hạn áp suất nhiên liệu</b>

Nhằm mục đích đảm bảo tính an tồn cho hệ thống Common rail lúc vanđiều khiển áp suất nhiên liệu hoạt động không tốt hoặc hư hỏng. Nếu có sự trục trặctrong việc điều khiển áp suất nhiên liệu thì áp suất nhiên liệu có thể tăng cao quágiới hạn cho phép. Do đó trên ống phân phối còn được trang bị van giới hạn áp suất.

Van giới hạn áp suất được lắp ở một đầu của ống phân phối có tác dụng tựđộng xả nhiên liệu có áp suất cao về thùng chứa khi áp suất nhiên liệu trong ốngphân phối tăng cao vượt giới hạn cho phép. Nhờ vậy áp suất nhiên liệu trong ốngphân phối

được giới hạn ở một mức ổn định, tránh được sự hỏng hóc của một số bộphận do áp suất nhiên liệu quá cao gây ra.

Một đầu của van kim chịu tác dụng của nhiên liệu có áp suất cao, đầu còn lạichịu lực ép của lò xo. Hai lực này tác động vào van kim ngược chiều nhau.

Bình thường khi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối ở mức cho phép thìáp lực nhiên liệu tác dụng vào một đầu của van kim không đủ lực để thắng lực đẩy

4. Đường hồi nhiên liệu5. Thân van

<i>Hình 2.8.</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

của lị xo, van bị lị xo ép sang trái đóng đường thơng giữa ống phân phối chứanhiên liệu có áp suất cao với đai ốc xả nhiên liệu về thùng chứa.

Khi nhiên liệu trong ống phân phối tăng cao vượt quá giới hạn áp suất chophép thì áp lực của nhiên liệu có áp suất cao tác dụng lên van thắng được lực đẩycủa lò xo, đẩy van dịch chuyển sang phải mở, đường thơng giữa buồng có áp suấtcao và đai ốc xả dầu về, nhiên liệu trong ống phân phối được xả về thùng chứa. Dođó áp suất nhiên liệu được giảm xuống tới mức cho phép. Lúc áp suất nhiên liệu đãgiảm xuống thấp, qua mức giới hạn thì áp lực của nhiên liệu tác dụng lên van trởnên yếu hơn lực tác dụng của lò xo. Vì vậy thân van bị lị xo đẩy sang trái đóngđường thơng giữa ống phân phối và đường nhiên liệu hồi về thùng chứa.

Thời điểm phun và lượng nhiên liệu phun vào xylanh được điều khiển bởicác kim phun điều khiển điện.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Nhận tín hiệu từ ECM gởi tới, kim phun nhấc lên để phun nhiên liệu vàobuồng đốt động cơ. Nhiên liệu được phun vào buồng đốt của động cơ dưới dạng hơisương, gặp môi trường trong buồng đốt có nhiệt độ và áp suất cao nên hạn chế đượcmột số tia nhiên liệu trực tiếp va chạm vào thành xi lanh và đỉnh piston.

Phối hợp với dạng đặc biệt của buồng đốt để hơi nhiên liệu hòa trộn vớikhơng khí có áp suất và nhiệt độ cao tạo thành một hỗn hợp tự bốc cháy.

Nhiên liệu được chuyển vào trong kim phun từ ống cao áp thông qua đườngnối với ống cao áp. Khi vào trong kim phun thì đường dẫn nhiên liệu chia ra làm hailối. Một lối đi vào mặt dưới của đót kim, lối cịn lại đi vào buồng điều khiển vanthông qua lỗ tiết lưu.

Quá trình phun được chia thành 3 giai đoạn

Khi khơng có dịng điện cung cấp từ ECM đến solenoid, van 2 chiều đóng lỗthốt bởi lực lị xo. Lúc này áp suất của đầu cuối đót kim cân bằng với áp suất trongbuồng điều khiển, áp suất trên bề mặt đỉnh piston chính cộng với lực lị xo kim phunsẽ cân bằng với áp suất ở đầu đót kim làm cho đót kim bị đẩy xuống đóng kín lỗ tia.

<b>2. Phun nhiên liệu:</b>

Van solenoid được cung cấp dịng điện kích lớn để đảm bảo nó mở nhanh.Lực tác dụng bởi van solenoid lớn hơn lực lò xo lỗ xả và làm mở lỗ xả ra. Gần nhưtức thời, dòng điện cao được giảm xuống thành dòng nhỏ hơn chỉ đủ để tạo ra lựcđiện từ để giữ ty. Điều này thực hiện được là nhờ khe hở mạch từ bây giờ đã nhỏhơn. Khi lỗ xả mở ra, nhiên liệu có thể chảy vào buồng điều khiển van vào khoanbên trên nó và từ đó trở về bình chứa thơng qua đường dầu về. Lỗ xả làm mất cânbằng áp suất nên áp suất trong buồng điều khiển van giảm xuống. Điều này dẫn đếnáp suất trong buồng điều khiển van thấp hơn áp suất trong buồng chứa ty kim (vẫn

1. Lỗ tiết lưu

2. Lỗ cấp nhiên liệu3. Buồng điều khiển van4. Piston điều khiển van5. Nhiên liệu cấp đến lỗ tia6. Đót kim

7. Nhiên liệu hồi về8. Giắc nối điện9. Van solenoid

10. Vị trí nhiên liệu được cấp đếntừ ống phân phối

11. Van bi

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

cịn bằng với áp suất của ống). Áp suất giảm đi trong buồng điều khiển van làmgiảm lực tác dụng lên piston điều khiển ty kim mở ra và nhiên liệu bắt đầu phun.

Tốc độ mở ty kim được quyết định bởi sự khác biệt tốc độ dịng chảy giữa lỗnạp và lỗ xả. Piston điều khiển tiến đến vị trí vùng phía trên mà nĩ vẫn cịn chịu tácdụng của đệm dầu được tạo ra bởi dịng chảy của nhiên liệu giữa lỗ nạp và lỗ xả.Kim phun giờ đây đã mở hồn tồn, và nhiên liệu được phun vào buồng đốt ở ápsuất gần bằng áp suất trong ống.

Khi dịng qua van solenoid bị ngắt, lị xo đẩy van 2 chiều xuống và van 2chiều đĩng lỗ xả lại. Lỗ xả đĩng làm áp suất trong buồng điều khiển van tăng lênthơng qua lỗ nạp. Áp suất này tương đương với áp suất trong ống và làm tăng lựctác dụng lên đỉnh piston điều khiển. Lực này cùng với lực của lị xo bây giờ cao hơnlực tác dụng của buồng chứa và ty kim đĩng lại, quá trình phun kết thúc. Tốc độđĩng của ty kim phụ thuộc vào dịng chảy của nhiên liệu qua lỗ nạp.

Ty kim mở khi van solenoid được kích hoạt để nhiên liệu chảy qua. Chúngphun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy. Lượng nhiên liệu dư cần để mở ty kim sẽđược đưa trở lại bình chứa thơng qua đường ống dầu về. Nhiên liệu hồi về từ vanđiều áp và từ vùng áp suất thấp cũng được dẫn theo đường dầu về cùng với nhiênliệu được dùng như để bơi trơn cho bơm cao áp. Thiết kế đầu kim phun được quyếtđịnh bởi:

Việc kiểm sốt nhiên liệu phun raViệc điều khiển nhiên liệu

Lỗ tia phun được định vị dựa vào hình nĩn phun, số lượng lỗ tia, và đườngkính của chúng dựa vào:

Lượng nhiên liệu phun raHình dạng buồng cháy

Sự xốy lốc trong buồng cháy

<b>2.2.7.2.Phân loại điều khiển phun 1.Bơm cao áp điều khiển bằng cơ khí</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Trục dẫn động bơm cao áp dẫn động bơm chuyển nhiên liệu để cấp nhiênliệu vào trong bơm. Chuyển động quay của trục dẫn động bơm cao áp biến thànhchuyển động tịnh tiến qua lại của piston bơm cao áp thơng qua đĩa cam và vịng lăn.Piston chuyển động bên trong xi lanh bơm cao áp nằm ở đầu phân phối được gắnvào bơm cao áp bằng bu lông. Cơ cấu điều chỉnh định vị vị trí của vịng điều chỉnhtrên piston bơm cao áp. Cơ cấu điều chỉnh nằm ở phía trên của thân bơm có lị xođược nối với cần điều khiển bên ngoài. Cần điều khiển được nối với chân ga. Cơcấu định thời điểm phun được lắp bên dưới bơm cao áp và vng góc với trục củabơm. Sự hoạt động của cơ cấu định thời điểm phun được quyết định bởi áp suấtnhiên liệu do bơm chuyển nhiên liệu và van điều chỉnh.

<i>Hình 2.11. Kết cấu bơm cao áp loại điều khiển cơ khí</i>

Nhiên liệu dưới áp suất cao được tạo ra từ bơm cao áp. Chuyển động quaycủa trục dẫn động bơm được truyền đến piston của bơm cao áp thông qua một cơcấu khớp nối đặc biệt. Hai vấu lồi trên đĩa cam ăn khớp vào hai rãnh trên khớp nốichữ thập, hai rãnh còn lại trên khớp nối chữ thập nối với hai vấu lồi ở cuối trục dẫnđộng. Đĩa cam được tì sát vào vịng lăn bằng lực đẩy của các lị xo. Khi đĩa camquay, các vấu cam sẽ tì lên vòng lăn làm cho đĩa cam vừa quay vừa chuyển độngtịnh tiến. Piston được gắn vào đĩa cam bằng chốt và chuyển động tịnh tiến qua lạinhờ lực hồi của lò xo và lực đẩy của đĩa cam. Lò xo hồi cịn đảm bảo đĩa cam khơng

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

bị rời ra khỏi vòng lăn khi gia tốc nhanh. Hai lị xo hồi phải có chiều dài bằng nhauđể piston khơng bị đẩy ra khỏi vị trí trung tâm.

Đĩa cam và đường cong mũi cam ảnh hưởng đến áp suất nhiên liệu đượcphun và thời gian phun. Vì vậy, mỗi loại động cơ được thiết kế một loại đĩa camriêng và không thể thay thế hai loại đĩa cam của hai loại động cơ khác nhau chonhau.

Nhiên liệu được bơm từ bơm cao áp để cấp cho các vòi phun được hoạt độnggồm nhiều giai đoạn khác nhau. Mỗi chu kỳ hoạt động của piston (chuyển động qualại một lần) sẽ cung cấp nhiên liệu cho một xi lanh. Với động cơ 4 kỳ, 4 xilanh,piston chuyển động từ BDC đến TDC và ngược lại đồng thời quay một góc 90° sẽkết thúc một chu kỳ cấp nhiên liệu cho 1 xi lanh.

- Tại BDC, chuyển động quay của piston sẽ đóng đường cấp nhiên liệu vàobơm cao áp và mở đường cấp nhiên liệu đến vòi phun tương ứng, chuyển động tịnhtiến của piston sẽ đảo chiều đi vào trong và chu kỳ làm việc bắt đầu.

- Áp suất trong bơm cao áp sẽ được nâng cao do piston đi vào, đến khi ápsuất thắng được lực ép của lò xo của van phân phối và mở van phân phối, nhiên liệudưới áp suất cao được bơm qua đường ống đến các vòi phun và phun trực tiếp vàobuồng đốt.

- Chu kỳ làm việc sẽ chấm dứt ngay khí đường rãnh ngang trên piston đi rakhỏi ống điều khiển, áp suất trong bơm cao áp sẽ ngay lập tức hạ xuống. Tại thờiđiểm này, nhiên liệu khơng được đưa đến vịi phun nữa, van phân phối đóng lại,piston tiếp tục chuyển động đến BDC, nhiên liệu trong bơm cao áp sẽ theo đườngống nằm trong piston đi ra rãnh ngang và đi vào thân bơm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

- Khi piston chuyển động trở lại TDC, rãnh ngang bị vòng điều khiển đónglại do chuyển động tịnh tiến, cửa đường cấp nhiên liệu tiếp tục mở lại, nhiên liệu lạiđược hút vào trong bơm để chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo.

<i>Hình 2.13. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp</i>

1. Cửa hút; 2. Cửa phân phối; 3.Buồng áp suất;4. Ống phân phối; 5. Vòng điều khiển; 6. Cửa tràn

<b>2.Bơm cao áp điều khiển bằng điện</b>

Với việc phát triển động cơ diesel, bơm cao áp được phát triển lên thế hệđiều khiển bằng điện. Hệ thống sử dụng các thiết bị điện tử để đo tín hiệu, xử lý dữliệu và cấp tín hiệu đến các cơ cấu chấp hành và tạo thành một vòng điều khiển kín.

So với động cơ Diesel điều khiển cơ khí, hệ thống này có ưu điểm:

- Tăng cơng suất động cơ: do lượng nhiên liệu được phun phù hợp với từngđiều kiện hoạt động của động cơ.

- Loại bỏ được các cơ cấu cơ khí: cần điều khiển, quả văng, cơ cấu định thờiđiểm phun,.. làm tăng độ nhạy của hệ thống

- Giảm lượng khí thải gây ơ nhiễm mơi trường.- Kết cấu đơn giản, chính xác, tuổi thọ cao.

Động cơ Diesel điều khiển bằng điện bao gồm các bộ phận sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

- Hệ thống bơm chuyển nhiên liệu (bơm rôto - cánh gạt) và hệ thống bơmcao áp tương tự như bơm thường.

- Mô tơ GE: thay thế cho cơ cấu cần điều khiển, quả văng và ống trượt trongbơm thường. Việc điều khiển được ECM chuyển tín hiệu đến và kích hoạt mơ tơGE.

- Cảm biến Np: Cảm biến tốc độ vòng quay của trục bơm, bánh cảm biến cósố răng bằng với số xi lanh trong động cơ.

- Van TCV: được lắp đặt bên dưới bơm để điều khiển áp suất các khoangtrong cơ cấu định thời điểm phun.

- Cảm biến TSP: Cảm biến vị trí của cơ cấu định thời điểm phun.

- ECM: Mô đung điều khiển: nhận thông tin từ các cảm biến, xử lý thơng tin,đưa ra tín hiệu điều khiển đến các cơ cấu chấp hành.

Mô tơ GE: được đặt trong khoang điều khiển ở phía trên của bơm và thôngvới khoang bơm bằng lọc từ trường. Nhiên liệu từ khoang bơm đi qua lọc sẽ làmmát cuộn dây và lọc từ trường sẽ giữ lại các mạt sắt để không làm hỏng mô tơ.

Trục điều khiển được gắn vào mơ tơ và đầu cịn lại có một chốt cầu lệch tâm,chốt này nằm trong rãnh trên vòng điều khiển. Mơ tơ GE quay để thay đổi vị trí củavịng điều khiển. Vị trí của vịng điều khiển được cảm biến bởi cảm biến CSP (cảmnhận vị trí vịng điều khiển) và gửi thông tin phản hồi về ECM. Khi cuộn dây đượccấp nguồn, từ trường trong cuộn dây sinh ra sẽ làm quay mô tơ. Mô tơ sẽ quay chođến khi lực quay cân bằng với lực lò xo thì dừng lại.

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

Van TCV: được lắp ở phía dưới bơm cao áp. Van TCV được lắp giữa haiđường nhiên liệu A và B, đường A thông với khoang cao áp bên trái của cơ cấu,đường B thông với khoang thấp áp bên phải của cơ cấu. Khi chưa có dịng điện, vanTCV đóng chặt giữa hai đường A và B, khi có dịng điện, van TCV mở, nhiên liệp suất cao được đưa sang khoang áp suất thấp, piston sẽ đi sang trái do lực đẩy củalò xo từ đó thay đổi thời điểm phun nhiên liệu

Cảm biến vị trí của cơ cấu thay đổi thời điểm phun (TPS) dùng để phát hiệnvị trí thực của cơ cấu để gửi thơng tin phản hồi về ECM. Từ đó ECM điều khiểnthời điểm phun phù hợp.

<i>Hình 2.16. Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ Diesel ( điều khiển bằng điện)</i>

1. Bộ điều khiển; 2. Cảm biến tốc độ bơm chuyển nhiên liệu;

<i>Hình 2.15. Van TCV điều khiển thời điểm phun</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

3. Cảm biến vị trí vịng điều khiển; 4. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu5. Điện trở bù; 6. Van điều khiển cơ cấu định thời điểm phun;7. Cảm biến cơ cấu định thời điểm phun

<b>3.Hệ thống điều khiển Common Rail (CRD)</b>

Hệ thống điều khiển Common Rail là hệ thống điều khiển nhiên liệu bằngđiện tử. Bộ điều khiển điện tử ECU sẽ thu thập tín hiệu từ các cảm biến, từ đó tínhtốn và gửi tín hiệu đến điều khiển trực tiếp vịi phun. Đây là hệ thống điều khiểnđộng cơ Diesel hiện đại nhất hiện nay.

<i>Hình 2.17. Hệ thống điều khiển Common Rail</i>

<b>2.2.8. Hệ thống điều khiển động cơ common rail</b>

Điều khiển phun dầu bằng điện tử trên hệ thống Common rail bao gồm 3cụm hệ thống chính:

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

Những cảm biến và bộ phát tín hiệu ghi nhận các giá trị, thông số và điềukiện hoạt động của xe. Những đại lượng đo được sẽ được chuyển đổi thành các tínhiệu số.

ECM phát những tín hiệu điện điều khiển các cơ cấu chấp hành theo từngđiều kiện hoạt động của động cơ.

Các cơ cấu chấp hành chuyển các tín hiệu điện phát ra từ ECM sang các hoạtđộng cơ khí.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

<i>Hình 2.19. Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu</i>

Cảm biến vị trí trục khuỷu ghi nhận vị trí góc quay của trục khuỷu đồng thờighi nhận tốc độ (số vịng quay) của động cơ. Thơng tin ghi nhận được gởi tới ECMbằng tín hiệu điện áp. ECM dựa vào thơng tin đó và các tín hiệu khác để điều khiểnthời điểm phun nhiên liệu hợp lý.

Cảm biến có một nam châm vĩnh cửu tạo từ trường, cuộn dây quấn quanh lõisắt non được gắn trên một bánh răng tạo xung. Các răng được chia đều nhau, riêngcó một vị trí khoảng cách giữa 2 răng lớn hơn những vị trí khác (bỏ trống 2 răng).Vì vậy khi cảm biến qt qua vị trí này thì tín hiệu phát ra sẽ thay đổi, dựa vào đóECM sẽ nhận biết vị trí xylanh số 1.

Khi bánh răng tạo xung quay, gây ra sự thay đổi từ thông gởi qua cuộn dâydo sự thay đổi khe hở giữa bánh răng tạo xung và lõi từ. Lúc vị trí răng đứng đốidiện với lõi từ thì từ thơng gởi qua cuộn dây là lớn nhất. Lúc vị trí khe hở giữa 2răng đối diện với lõi từ thì từ thông gởi qua cuộn dây là nhỏ nhất. Sự thay đổi từthông làm cho cuộn dây xuất hiện một sức điện động cảm ứng, sức điện động cảmứng là các xung mà mỗi xung tương ứng với một răng.

Bánh răng bộ tạo xung với xung khoảng cách 10 độ, gồm 34 răng và 2 răngthiếu (cho 2 xung ). Cứ mỗi 360 độ thì cảm biến sẽ tạo ra 34 xung.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

Cảm biến vị trí trục cam để xác định piston số 1 đang ở điểm chết trên khibắt đầu kỳ nạp, tín hiệu từ cảm biến trục cam này sẽ giúp ECM kích hoạt kim phunở xylanh số 1. Sau đó ECM sẽ dựa vào cảm biến trục khuỷu để kích hoạt cho cáckim phun ở các xylanh còn lại bằng cách dị tìm ở các vị trí 180<small>0 </small> quay của trụckhuỷu.

Nếu thứ tự phun của động cơ là 1-3-4-2 thì sau khi kim phun ở xylanh số 1được kích hoạt, cứ mỗi 180<small>0</small> góc quay của trục khuỷu thì kim phun ở xylanh số 3,xylanh số 4 và xylanh số 2 sẽ hoạt động theo thứ tự trên. Vậy sau khi các kim phunở các xylanh đều phun thì trục khuỷu của động cơ sẽ quay 180<small>0</small> * 4 = 720 <small>0</small> (2vòng).

<b>3.CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT</b>

<i>Hình 2.21. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát</i>

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ghi nhận nhiệt độ của nước làm mát (nhiệtđộ động cơ) gởi thông tin nhiệt độ nước làm mát về ECM bằng tín hiệu điện. Dựavào thơng tin này kết hợp với tín hiệu khác, ECM sẽ tính tốn và điều chỉnh lượngphun nhiên liệu phù hợp với điều kiện làm việc của động cơ.

Cảm biến có cấu tạo là một điện trở nhiệt, là phần tử cảm nhận thay đổi điệntrở theo nhiệt độ. Nó làm bằng vật liệu bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm NTC(negative temperature coefficient). Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngược lại.Sự thay đổi giá trị điện trở làm thay đổi giá trị điện áp gởi đến ECM. Điện áp 5Vqua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ, tới cảm biến vềECM về mass. Điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu

1. Nhiệt điện trở2. Vỏ

3.

Giắc nối

</div>