Hệ thống common rail trên động cơ 4m41 dòng xe mitsubishi pajero
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.13 MB, 107 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
HỆ THỐNG COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ 4M41
DÒNG XE MITSUBISHI PAJERO
GVHD: Ths. CHÂU QUANG HẢI
SVTH: NGUYỄN THANH LÂM
MSSV: 16145430
SVTH: TRẦN KIM HUY
MSSV: 16145401
TP. Hồ Chính Minh, tháng 08 năm 2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên nghành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Tên đề tài:
HỆ THỐNG COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ 4M41
DÒNG XE MITSUBISHI PAJERO
GVHD: Ths. CHÂU QUANG HẢI
SVTH: NGUYỄN THANH LÂM
MSSV: 16145430
SVTH: TRẦN KIM HUY
MSSV: 16145401
TP. Hồ Chính Minh, tháng 08 năm 2020
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TP. HỒ CHÍ MINH
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày......tháng 08 năm 2020
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Lâm
Trần Kim Huy
MSSV: 16145430
MSSV: 16145401
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Mã ngành đào tạo: 52510205
Hệ đào tạo: Chính quy
Mã hệ đào tạo: D510205
Khóa: 2016 - 2020
Lớp: 161451A
1. Tên đề tài:
Hệ thống Common Rail trên động cơ 4M41 dòng xe Mitsubishi Pajero.
2. Nhiệm vụ đề tài:
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
3. Sản phẩm của đề tài:
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: .. ............................................................
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ............................................................ ............................
TRƯỞNG BỘ MÔN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: Hệ thống Common Rail trên động cơ 4M41 dòng xe Mitsubishi Pajero.
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Thanh Lâm
Trần Kim Huy
MSSV: 16145430
MSSV: 16145401
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn):
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): .. ..............................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): .... ..............................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…..tháng 08 năm 2020
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: Hệ thống Common Rail trên động cơ 4M41 dòng xe Mitsubishi Pajero
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Thanh Lâm
Trần Kim Huy
MSSV: 16145430
MSSV: 16145401
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (Cho phép bảo vệ hay không): . ..............................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): .... ..............................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…..tháng 08 năm 2020
Giảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Hệ thống Common Rail trên động cơ 4M41 dòng xe Mitsubishi Pajero
Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Thanh Lâm
Trần Kim Huy
MSSV: 16145430
MSSV: 16145401
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tơ
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh
đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫn:
Giảng viên phản biện:
TP. Hồ Chí Minh, ngày.….tháng 08 năm 2020
LỜI CẢM ƠN
Đồ án tốt nghiệp là phần rất quan trọng đối với các sinh viên năm cuối để tốt nghiệp
ra trường, trong thời gian làm đồ án chúng em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của rất
nhiều bạn bè và thầy cơ trong khoa Cơ khí Động lực trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
TP.HCM đã giúp chúng em hoàn thành đồ án theo đúng kế hoạch đề tài tốt nghiệp.
Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến tồn thể thầy cơ trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật nói chung và thầy cơ trong khoa Cơ khí Động lực nói riêng đã tận tình giảng dạy và
truyền đạt để chúng em có được những kiến thức cần thiết để hoàn thành đồ án.
Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ths. Châu Quang Hải là giảng
viên bộ môn động cơ của khoa Cơ khí Động lực, đã có những chỉ dẫn chính xác, định
hướng và những kiến thức chuyên sâu để chúng em có thể hồn thành đồ án.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và bạn bè đã động viên, giúp
đỡ và tiếp tinh thần cho chúng em trong suốt q trình để hồn thành nhiệm vụ được giao.
Trong quá trình làm đồ án chúng em đã cố gắng vận dụng tối đa những kiến thức
đã được truyền dạy, do một số yếu tố khách quan về thời gian cũng như kiến thức chưa sâu
rộng và hạn chế về tài liệu tìm kiếm nên khơng thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng
em rất mong được sự góp ý của thầy cơ để đồ án hồn thành chính xác hơn.
Cuối cùng chúng em xin kính chúc trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM
ngày càng phát triển, kính chúc tất cả các thầy cơ nhiều sức khỏe để có thể tiếp tục cống
hiến cho nước nhà bằng những kiến thức và kinh nghiệm quý báu của mình.
TP. Hồ Chí Minh ngày 22 tháng 08 năm 2020
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Lâm
MSSV: 16145430
Trần Kim Huy
MSSV: 16145401
1
TĨM TẮT
Vấn đề ơ nhiễm mơi trường là một vấn đề không phải là mới đây nhưng chưa bao
giờ là nguội, để hạn chế về ô nhiễm môi trường các yêu cầu về khí thải động cơ được đặt
ra và ngày càng khắc khe hơn. Để đáp ứng điều này các nhà sản xuất ô tô đã không ngừng
chạy đua cải tiến các hệ thống trên ô tô đặc biệt là hệ thống nhiên liệu và xử lý khí thải.
Sự ra đời của hệ thống Common Rail đã góp phần đáng kể vào việc xử lý khí thải
trên động cơ Diesel. Chúng em thực hiện đề tài nghiên cứu về hệ thống Common Rail
trên động cơ 4M41 dòng Mitsubishi Pajero để làm rõ hơn về sự cải tiến cũng như hạn
chế tối đa khí thải và ổn định cơng suất của động cơ hơn.
Đề tài tập trung vào nghiên cứu các bộ phận, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của từng
chi tiết và các chẩn đoán hư hỏng, lưu ý khi sửa chửa và kiểm tra, lắp ráp. Đề tài khơng tập
trung vào tính tốn, thiết kế các chi tiết hay mô phỏng hệ thống.
Đề tài đi nghiên cứu từ các hệ thống hệ thống nhiên liệu trên động cơ Diesel trước
đây để thấy được các nhược điểm từ đó phân tích được các cải tiến và đi sâu tìm hiểu về
hệ thống Common Rail, cách thức hoạt động của các bộ chấp hành và các tín hiệu để ECU
điều khiển chính xác hơn. Các lưu ý khi sửa chửa, tháo lắp và chẩn đoán cần phải chú ý để
đảm bảo độ an tồn cho người và giữ độ chính xác của các thiết bị trên hệ thống khỏi các
yếu tố do con người và môi trường gây ra.
Các kết quả đạt được:
•
Biết được bản chất của nhiên liệu Diesel và các nhược điểm trong q trình
cháy.
•
Nắm được lịch sử hình thành của động cơ Diesel và quá trình cải tiến các hệ
thống nhiên liệu trên động cơ Diesel.
•
Hiểu được cấu tạo chung, nguyên lý hoạt động và ưu điểm của hệ thống
Common Rail.
•
Biết được các chi tiết và nguyên lý hoạt động, cách sửa chữa của các chi tiết cụ
thể của hệ thống Common Rail trên động cơ 4M41.
•
Hiểu được sự tối ưu của việc phun nhiên liệu thông qua các cách điều chỉnh
nhiên liệu của ECU.
2
•
Biêt cách khoanh vùng các khu để kiểm tra thông qua hiện tượng của xe và sử
dụng máy chẩn đốn.
•
Nắm được các yêu cầu cần thiết khi sửa chữa và tháo lắp, kiểm tra.
3
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………………….1
TÓM TẮT………………………………………………………………………………...2
MỤC LỤC………………………………………………………………………………...4
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU……………………………………7
DANH MỤC CÁC HÌNH………………………………………………………………..8
DANH MỤC CÁC BẢNG………………………………………………………………11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN……………………………………………………………12
1.1. Lý do chọn đề tài………………………………………………………………….12
1.2. Phạm vi đề tài……………………………………………………………………..12
1.3. Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………...12
1.4. Ý nghĩa đề tài……………………………………………………………………...13
CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ
DIESEL………………………………………………………………………………….14
2.1. Nhiên liệu Diesel và nhược điểm trong quá trình cháy ở động cơ Diesel……….14
2.2. Sự phát triển của hệ thống nhiên liệu trên động cơ Diesel……………………...15
2.3. Hệ thống nhiên liệu Common Rail……………………………………………….17
2.3.1. Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của hệ thống Common Rail……………17
2.3.2. Hệ thống điều khiển của hệ thống Common Rail………………………………19
2.4. Ưu điểm của hệ thống Common Rail……………………………………………19
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ 4M41 CỦA DỊNG
XE MITSUBISHI PAJERO……………………………………………………………21
3.1. Giới thiệu về dịng xe Mitsubishi Pajero và động cơ 4M41……………………21
3.1.1. Giới thiệu về dòng xe Mitsubishi Pajero…………………………………….....21
3.1.2. Giới thiệu về động cơ 4M41…………………………………………………...24
3.2. Hệ thống Common Rail trên động cơ 4M41……………………………………25
3.2.1. Hệ thống nhiên liệu…………………………………………………………….25
3.2.1.1. Bơm cao áp HP3…………………………………………………………...26
3.2.1.2. Bơm tiếp vận……………………………………………………………….30
3.2.1.3. Van điều chỉnh……………………………………………………………..30
3.2.1.4. Van phân phối……………………………………………………………...31
4
3.2.1.5. Ống phân phối (rail)……………………………………………………….31
3.2.1.6. Bộ giới hạn áp suất………………………………………………………...32
3.2.2. Các cảm biến…………………………………………………………………..32
3.2.2.1. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát…………………………………………...32
3.2.2.2. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu………………………………………………34
3.2.2.3. Cảm biến áp suất nhiên liệu (Pc sensor)…………………………………...35
3.2.2.4. Cảm biến vị trí trục cam (TDC)……………………………………………35
3.2.2.5. Cảm biến tốc độ động cơ Ne……………………………………………….36
3.2.2.6. Cảm biến áp suất tuyệt đối (MAP)………………………………………....37
3.2.2.7. Cảm biến khối lượng khí nạp………………………………………………38
3.2.2.8. Cảm biến bàn đạp ga………………………………………………………40
3.2.2.9. Cảm biến vị trí bướm ga……………………………………………………41
3.2.3. Cơ cấu chấp hành và hệ thống điều khiển………………………………………43
3.2.3.1. Van SCV (Suction Control Valve)…………………………………………45
3.2.3.2. Kim phun…………………………………………………………………..47
3.2.3.3. Bướm ga…………………………………………………………………...51
3.3. Hệ thống EGR (Exhaust Gas Recirculation)……………………………………52
3.4. Bộ lọc DPF (Diesel Particular Filter)……………………………………………54
3.5. Bộ lọc DOC (Diesel Oxidation Catalyst)………………………………………...55
3.6. Turbo tăng áp…………………………………………………………………….56
3.7. Điều khiển phun nhiên liệu………………………………………………………57
3.7.1. Điều khiển lượng phun………………………………………………………...58
3.7.1.1. Điều khiển lượng phun cơ bản……………………………………………..58
3.7.1.2. Điều khiển lượng phun tối đa………………………………………………60
3.7.1.3. Điều khiển lượng phun tốc độ cầm chừng ISC (Idle Speed Control)………62
3.7.1.4. Điều khiển vi lượng phun………………………………………………….63
3.7.1.5. Điều khiển ổn định khi động cơ cầm chừng……………………………......64
3.7.2. Điều khiển tỉ lệ phun…………………………………………………………...64
3.7.3. Điều khiển thời điểm phun……………………………………………………..65
3.7.4. Điều khiển áp suất phun………………………………………………………..68
5
CHƯƠNG 4: SƠ ĐỒ MẠCH ECU VÀ CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG, BẢNG MÃ LỖI.69
4.1. Sơ đồ mạch ECU…………………………………………………………………69
4.2. Các hư hỏng thường gặp trên hệ thống Common Rail và một số lưu ý khi sửa
chữa……………………………………………………………………………………...77
4.3. Bảng mã lỗi chẩn đoán……………………………………………………………82
CHƯƠNG 5: LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA MỘT SỐ BỘ PHẬN TRÊN HỆ THỐNG
COMMON RAIL CỦA ĐỘNG CƠ 4M41……………………………………………..88
5.1. Tháo lắp cụm ống nạp và kiểm tra một số bộ phận……………………………...88
5.2. Tháo lắp và kiểm tra cụm bugi xông……………………………………………90
5.3. Tháo lắp cụm EGR và kiểm tra một số bộ phận………………………………...91
5.4. Tháo lắp và kiểm tra cụm turbo tăng áp………………………………………...93
5.5. Tháo lắp và kiểm tra cụm ống thải………………………………………………95
5.6. Tháo lắp và kiểm tra kim phun………………………………………………….96
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ…………………………………………….100
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………...101
6
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
ABS: Anti-lock Braking System
BA: Brake Assistant
EBD: Electronic Brake-force Distribution
ECU: Electronic Control Unit
EDU: Electronic Drive Unit
EGR: Exhaust Gas Recirculation
DOC: Diesel Oxidation Catalyst
DPF: Diesel Particular Filter
IC: Intergrated Circuit
ISC: Idle Speed Control
LCD: Liquid-Crystal Display
MAF: Mass Air Flow
MAP: Manifold Absolute Pressure
QR: Quick Response
SCV: Suction Control Valve
TDC: Top Dead Center
TWV: Two-Way Valve
7
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Cấu tạo chung của hệ thống Common Rail…………………………………......17
Hình 2.2. Sơ đồ dịng nhiên liệu trong hệ thống Common Rail…………………………...18
Hình 2.3. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Common Rail…………………………………19
Hình 3.1. Mitsubishi Pajero thế hệ thứ nhất………………………………………………21
Hình 3.2. Mitsubishi Pajero thế hệ thứ hai ……………………………………………….22
Hình 3.3. Mitsubishi Pajero thế hệ thứ ba ……………………………………………….22
Hình 3.4. Mitsubishi Pajero thế hệ thứ tư ………………………………………………...23
Hình 3.5. Mitsubishi Pajero 2016………………………………………………………...24
Hình 3.6. Động cơ 4M41…………………………………………………………………24
Hình 3.7. Đường đi của nhiên liệu………………………………………………………..25
Hình 3.8. Hình dáng bên ngồi của bơm cao cáp HP3……………………………………26
Hình 3.9. Mặt cắt của bơm cao áp HP3…………………………………………………...27
Hình 3.10. Cam lệch tâm và con đội……………………………………………………...27
Hình 3.11. Chi tiết các bộ phận bên trong bơm cao áp HP3………………………………28
Hình 3.12. Hoạt động của bơm cao áp HP3………………………………………………29
Hình 3.13. Hoạt động của bơm tiếp vận…………………………………………………..30
Hình 3.14. Hoạt động của van điều chỉnh………………………………………………...30
Hình 3.15. Van phân phối………………………………………………………………...31
Hình 3.16. Ống phân phối (rail)…………………………………………………………..31
Hình 3.17. Hoạt động của bộ giới hạn áp suất……………………………………………32
Hình 3.18. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát……………………………………………..32
Hình 3.19. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu………………………………………………….34
Hình 3.20. Cảm biến áp suất ống phân phối……………………………………………...35
Hình 3.21. Cấu tạo và xung của cảm biến vị trí trục cam (TDC)…………………………35
Hình 3.22. Xung cảm biến vị trí trục cam (TDC) và tốc độ động cơ (Ne) ở chế độ cầm
chừng…………………………………………………………………………………….36
Hình 3.23. Cảm biến áp suất đường ống nạp……………………………………………..37
Hình 3.24. Nguyên lý hoạt động của MAP……………………………………………….37
Hình 3.25. Cảm biến khối lượng khí nạp…………………………………………………38
8
Hình 3.26. Sơ đồ mạch cảm biến khối lượng khí nạp MAF……………………………….39
Hình 3.27. Cảm biến bàn đạp ga………………………………………………………….40
Hình 3.28. Cảm biến vị trí bướm ga………………………………………………………41
Hình 3.29. Sơ đồ hệ thống điều khiển Common Rail trên động cơ 4M41…………….......43
Hình 3.30. Hình dạng bên ngồi và mặt cắt của van SCV………………………………...45
Hình 3.31. Xung và dịng điện điều khiển van SCV……………………………………...45
Hình 3.32. Van SCV khi thời gian kích hoạt ngắn……………………………………….46
Hình 3.33. Van SCV khi thời gian kích hoạt dài………………………………………….46
Hình 3.34. Hình dạng và mặt cắt của kim phun trên động cơ 4M41…………………........47
Hình 3.35. Các điểm điều khiển lưu lượng phun theo mã QR…………………………….48
Hình 3.36. Kim phun chưa phun………………………………………………………….48
Hình 3.37. Kim phun phun nhiên liệu…………………………………………………….49
Hình 3.38. Kim phun kết thúc phun………………………………………………………50
Hình 3.39. Mạch kim phun……………………………………………………………….50
Hình 3.40. Bướm ga trên động cơ 4M41………………………………………………….51
Hình 3.41. Nguyên lý hoạt động của bướm ga…………………………………………....51
Hình 3.42. Hệ thống EGR………………………………………………………………...52
Hình 3.43. Hoạt động của van E-VRV……………………………………………………53
Hình 3.44. Hệ thống DPF………………………………………………………………...54
Hình 3.45. Bộ lọc DOC…………………………………………………………………..55
Hình 3.46. Turbo tăng áp trên động cơ 4M41……………………………………………56
Hình 3.47. Sơ đồ đường khí trong turbo tăng áp…………………………………………56
Hình 3.48. Điều khiển lượng phun……………………………………………………….58
Hình 3.49. Điều khiển lượng phun cơ bản……………………………………………….59
Hình 3.50. Sự biến đổi của lượng phun khi động cơ khởi động………………………….59
Hình 3.51. Sự biến đổi của lượng phun khi tốc độ động cơ quá cao…………………….60
Hình 3.52. Điều chỉnh lượng phun tối đa…………………………………………………60
Hình 3.53. Điều chỉnh lượng nhiên liệu khi nhiệt độ nước làm mát thấp…………………61
Hình 3.54. Điều chỉnh lượng nhiên liệu theo áp suất khí nạp…………………………….61
Hình 3.55. Điều chỉnh lượng nhiên liệu theo áp suất môi trường…………………………61
9
Hình 3.56. Điều chỉnh lượng nhiên liệu khi góc bàn đạp ga tăng đột ngột…………….......62
Hình 3.57. Sơ đồ tính tốn lượng phun cho tốc độ cầm chừng…………………………....62
Hình 3.58. Tốc độ cầm chừng theo nhiệt độ nước làm mát và máy điều hịa………….......63
Hình 3.59. Tính tốn giá trị tinh chỉnh của lượng phun nhiên liệu…………………….......63
Hình 3.60. Điều chỉnh tốc độ các piston ở tốc độ cầm chừng…………………………….64
Hình 3.61. Điều khiển tỉ lệ phun nhiên liệu……………………………………………….64
Hình 3.62. Giảm tiếng ồn động cơ khi thực hiện phun sơ khởi………………………........65
Hình 3.63. Mơ tả phun sơ khởi……………………………………………………………66
Hình 3.64. Phương pháp điều chỉnh thời điểm phun……………………………………...66
Hình 3.65. Điều chỉnh thời điểm phun……………………………………………………67
Hình 3.66. Phun thứ cấp………………………………………………………………….67
Hình 3.67. Điều khiển áp suất phun nhiên liệu……………………………………………68
Hình 4.1. Sơ đồ mạch ECU của hệ thống Common Rail trên động cơ 4M41…………….69
Hình 4.2. Sơ đồ mạch ECU của hệ thống Common Rail trên động cơ 4M41…………….70
Hình 4.3. Giắc cắm ECU trên động cơ 4M41…………………………………………….71
Hình 4.4. Cháy kích nổ…………………………………………………………………...77
Hình 5.1. Tháo lắp cụm ống nạp………………………………………………………….88
Hình 5.2. Kiểm tra bướm ga……………………………………………………………...89
Hình 5.3. Tháo lắp cụm bugi xơng………………………………………………………..90
Hình 5.4. Kiểm tra bugi xơng…………………………………………………………….91
Hình 5.5. Tháo lắp cụm EGR……………………………………………………………..91
Hình 5.6. Kiểm tra bộ làm mát EGR……………………………………………………...92
Hình 5.7. Tháo lắp cụm turbo tăng áp…………………………………………………....93
Hình 5.8. Kiểm tra turbo tăng áp………………………………………………………....94
Hình 5.9. Tháo lắp cụm ống xả…………………………………………………………...95
Hình 5.10. Tháo lắp cụm kim phun……………………………………………………….96
Hình 5.11. Kiểm tra tia phun……………………………………………………………...97
Hình 5.12. Kiểm tra đầu kim phun………………………………………………………..98
Hình 5.13. Làm sạch kim và đót kim phun………………………………………………98
Hình 5.14. Kiểm tra van kim phun………………………………………………………..99
10
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật của động cơ 4m41……………………………………..25
Bảng 3.2. Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ nước làm mát …………….33
Bảng 3.3. Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ nhiên liệu…………………34
Bảng 3.4. Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ không khí nạp.....................39
Bảng 3.5. Giá trị điện áp theo góc mở bàn đạp ga………………………………………....40
Bảng 3.6. Giá trị điện áp theo góc mở bướm ga..................................................................42
Bảng 3.7. Các dạng điều khiển nhiên liệu của hệ thống Common Rail………………….57
Bảng 4.1. Chú thích tên và tín hiệu các cực nối trên giắc cắm ECU…………………......76
Bảng 4.2. Nguyên nhân cơ bản của cháy kích nổ………………………………………....77
Bảng 4.3. Các triệu chứng và bộ phận chẩn đoán trên hệ thống Common Rail…………...80
Bảng 4.4. Bảng mã lỗi động cơ 4M41…………………………………………………….87
Bảng 5.1. Chú thích tên các chi tiết của cụm ống nạp…………………………………....89
Bảng 5.2. Bảng giá trị điện trở của bướm ga……………………………………………...90
Bảng 5.3. Chú thích tên các chi tiết cụm bugi xơng……………………………………….90
Bảng 5.4. Chú thích tên các chi tiết cụm EGR……………………………………………92
Bảng 5.5. Chú thích tên các chi tiết cụm turbo tăng áp………………………………........94
Bảng 5.6. Chú thích tên các chi tiết cụm ống thải………………………………………...95
Bảng 5.7. Chú thích tên các chi tiết cụm kim phun…………………………………….....97
11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài.
Ngày nay ơ nhiễm mơi trường và biến đổi khí hậu tồn cầu đang rất được quan tâm,
ô nhiễm môi trường bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân do rác thải sinh hoạt, do khí thải độc
hại từ các nhà máy, khí thải từ các phương tiện giao thơng…. Chính vì thế nên các tiêu
chuẩn về khí thải đặt ra trên các dịng xe ô tô hiện nay là vô cùng nghiêm ngặt, bên cạnh
đó các u cầu về cơng suất của động cơ cũng được quan tâm hơn, kết hợp với sự phát
triển mạnh mẽ của điện tử đã áp dụng vào việc xử lý thông tin rất tốt trên xe.
Để tối ưu các yêu cầu về động cơ và thời gian xử lý thì hệ thống nhiên liệu đã được
cải tiến rất nhiều, hệ thống Common Rail ra đời đã đáp ứng được các yêu cầu đó và được
sử dụng rộng rãi trên các dịng xe hiện nay. Hệ thống có nhiều ưu điểm nỗi bật về cải tiến
công suất động cơ, giảm lượng khí thải, đáp ứng được các yêu cầu đột ngột từ người lái
thông qua hệ thống xử lý thơng tin nhanh.
Chính vì vậy nhóm chúng em chọn đề tài: “Hệ thống Common Rail trên động cơ
4M41 dòng xe Mitsubishi Pajero” làm đề tài tốt nghiệp của nhóm. Với đề tài này nhóm em
mong muốn sẽ củng cố được những kiến thức mà chúng em được học, thấy được tầm quan
trọng của hệ thống nhiên liệu trên xe, là tài liệu tham khảo cần cho các bạn sau này khi tìm
hiểu về hệ thống này.
1.2. Phạm vi đề tài.
Đề tài tập trung về nghiên cứu sự phát triển của hệ thống nhiên liệu, nguyên lý hoạt
động của hệ thống Common Rail, phân tích cấu tạo và hoạt động của từng chi tiết trong hệ
thống. Đề tài thực hiện nghiên cứu trên động cơ 4M41 dòng xe Misubishi Pajero và tháo
lắp một số cụm trên động cơ, mã lỗi trên hệ thống Common Rail động cơ 4M41.
1.3. Phương pháp nghiên cứu.
Đề tài được hoàn thành chủ yếu dựa trên tham khảo và dịch từ tài liệu, tìm hiểu
thêm thơng tin trên mạng, coi các video về hệ thống để có cái nhìn rõ ràng hơn để hồn
thành chính các nội dung của đề tài, đặc biệt tham khảo thêm kiến thức chuyên ngành từ
giáo viên hướng dẫn và các giáo viên có liên quan.
12
1.4. Ý nghĩa đề tài.
Đề tài giúp chúng em hiểu rõ hơn và có cái nhìn tổng quan về hệ thống nhiên liệu
Diesel điều khiển bằng ECU, biết được các điểm mạnh được cải tiến được áp dụng trên
động cơ và dòng xe đang nghiên cứu. Đồng thời đề tài là tài liệu, là cơ sở khi đọc các tài
liệu khác có liên quan giúp chúng ta hiểu rõ hơn về mối quan hệ của chúng, vì trên các xe
hiện nay đa số các hệ thống đều có liên kết với nhau.
13
CHƯƠNG 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG COMMON RAIL
TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL
2.1. Nhiên liệu Diesel và nhược điểm trong quá trình cháy ở động cơ Diesel.
Dầu mỏ đã được lồi người tìm thấy hàng ngàn năm trước Cơng Ngun, tuy nhiên
đến thế kỷ 19 người ta mới bắt đầu khai thác, chế biến theo quy mô công nghiệp. Ngày nay
dầu mỏ là một trong những nhiên liệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại dùng để sản xuất
nhiên liệu cho các phương tiện giao thông, nguyên liệu cho ngành tổng hợp hữu cơ hóa
dầu… Dầu mỏ hầu như phân bố khắp mọi nơi trên thế giới và thành phần của chúng cũng
khác nhau. Để sử dụng được dầu mỏ ta phải qua các phân đoạn chế biến, dầu thô khi khai
thác lên phải trải qua quá trình làm sạch tạp chất sau đó đưa vào q trình chưng cất phân
đoạn với các khoảng nhiệt độ khác nhau để thu được những sản phẩm nhất định, pha thêm
phụ gia để thu được các sản phẩm có giá trị thương mại. Mỗi phân đoạn sản phẩm thu được
có thành phần và tính chất khác nhau.
Thành phần chủ yếu của nhiên liệu Diesel là các hợp chất hydrocacbon có trong các
phân đoạn gasoil nhẹ, trung bình và nặng trong quá trình chưng cất trực tiếp dầu mỏ. Về
bản chất hóa học, nhiên liệu Diesel là hỗn hợp hydrocacbon có nhiệt độ sơi phù hợp với
phạm vi nhiệt độ sôi của phân đoạn gasoil nhẹ.
Nhiên liệu Diesel có các cấu trúc phân tử trái ngược với các hydrocacbon trong
xăng, nguyên nhân sự khác nhau này là do sự khác nhau về nguyên lý hoạt động của 2 loại
động cơ. Trong nhiên liệu Diesel cịn có chứa 1 số phụ gia nhằm nâng cao chất lượng nhiên
liệu như phụ gia cải thiện trị số xetan, phụ gia chống đông….
Đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu Diesel người ta sử dụng trị số
xetan. Trị số xetan là đơn vị đo quy ước đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nguyên
liệu Diesel, là một số nguyên có giá trị đúng bằng giá trị của hỗn hợp chuẩn có cùng khả
năng tự bốc cháy, hỗn hợp này gồm 2 hydrocacbon:
•
n-xetan (n − C16 H34 ) : công thức cấu tạo mạch thẳng dễ tự cháy được quy định
có trị số xetan là 100
•
𝛼-metyl naphtalen (C11 H10 ): là chất rất khó tự bốc cháy, nhiệt cháy cao, quy định
có trị số xetan là 0
14
Hỗn hợp hai chất này sẽ có trị số xetan bằng số phần trăm thể tích của n-xetan trong
hỗn hợp. Để động cơ Diesel hoạt động ổn định, đòi hỏi nhiên liệu Diesel phải đảm bảo các
chỉ tiêu chất lượng về:
•
Tính cháy của nhiên liệu Diesel phải phù hợp, đặc điểm này biểu thị khả năng tự
cháy thông qua chỉ tiêu chất lượng và chỉ số xetan.
•
Độ bay hơi hợp lý, bởi tính bay hơi của nhiên liệu Diesel ảnh hưởng rất lớn đến
chất lượng hỗn hợp.
•
Tính lưu chuyển tốt trong mọi điều kiện thời tiết, tính chất này rất quan trọng khi
động cơ Diesel làm việc ở các vùng có nhiệt độ mơi trường thấp. Chất lượng này
được đánh giá thông qua chỉ tiêu độ nhớt và nhiệt độ đơng đặc.
•
Khơng gây hiện tượng oxy hóa và ăn mịn các bề mặt chi tiết của động cơ.
•
Bảo đảm tính an toàn cháy nổ khi vận chuyển, lưu trữ và vận hành động cơ.
Khác với động cơ xăng, động cơ Diesel sau khi nén khơng khí ở áp suất cao thì nhiên
liệu được phun dưới dạng sương để tự bốc cháy, do đó hỗn hợp hịa khí khó đồng đều làm
cho q trình cháy khơng thuận lợi như lý thuyết, diễn ra các quá trình cháy sớm, cháy
rớt…. làm giảm cơng suất của động cơ, khí thải có các thành phần độc hại như NOx, HC,
COx…. tác động đến môi trường và sức khỏe của con người.
2.2. Sự phát triển của hệ thống nhiên liệu trên động cơ Diesel.
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 đã được giải quyết và động cơ Diesel ngày càng trở nên phổ biến và thông dụng
hơn. Khí thải động cơ Diesel là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.
Động cơ Diesel với tính hiệu quả kinh tế cao hơn động cơ xăng tuy nhiên vấn đề về tiếng
ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel.
Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo
nguyên lý tự cháy. Ở cuối quá trình nén nhiên liệu được phun vào buồng đốt của động cơ
để hình thành hỗn hộp rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927 Robert Bosch mới phát triển bơm
cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ Diesel trên ô tô thương mại và ô tô khách vào
15
năm 1936). Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ
thuật 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 ô nhiễm. Các biện pháp này chủ
yếu tập trung giải quyết các vấn đề:
•
Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hịa trộn nhiên liệu
và khơng khí.
•
Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với buồng đốt thống nhất.
•
Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun
để làm giảm HC.
•
Biện pháp tuần hồn một phần khí xả.
Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phận
của hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử như:
•
Bơm cao áp điều khiển điện tử.
•
Vịi phun điện tử.
•
Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (Rail).
Với các ứng dụng mạnh mẽ để điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu năm
1982 Denso đưa ra hệ thống nhiên liệu ECD (Electronically Controlled Distributor).
Năm 1986 Bosch đã đưa ra thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung
cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail.
Năm 1999: Động cơ Diesel đầu tiên của Common Rail trên dòng xe tải của hãng
Renaul đạt tiêu chuẩn Euro 3 với áp suất phun lên đến 1400 bar.
Năm 2002: Hệ thống Common Rail thế hệ thứ 2 cho xe tải được nâng cấp với lượng
khí thải thấp hơn, tiêu thụ nhiên liệu được cải thiện và tăng công suất hơn, áp suất phun lên
đến 1600 bar, được sử dụng lần đầu tiên trên dòng xe của Man. Cũng trong năm này, Denso
tung ra hệ thống Common Rail với áp suất phun lên đến 1800 bar, với số lần phun lên đến
5 lần giúp hệ thống đáp ứng được yêu cầu khí thải Euro 4 mà không cần bộ lọc Diesel. Cho
16
đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail đã được hoàn thiện với các giải
pháp kỹ thuật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu.
2.3. Hệ thống nhiên liệu Common Rail.
2.3.1. Cấu tạo chung và nguyên lý hoạt động của hệ thống Common Rail.
Hình 2.1. Cấu tạo chung của hệ thống Common Rail
Chú thích:
•
Fuel temperature: nhiệt độ nhiên liệu
•
Engine speed: tốc độ động cơ
•
Accelerator opening: góc mở bướm ga
•
Turbo pressure: áp suất bộ tăng áp
•
Atmospheric air pressure: áp suất khí quyển
•
Intake air temperature: nhiệt độ khí nạp
•
Coolant temperature: nhiệt độ nước làm mát
17
•
Crankshaft position: vị trí trục khuỷu
•
Intake air rate: tỷ lệ khí nạp
•
Engine ECU: ECU động cơ
•
Rail pressure sensor: cảm biến áp suất ống chứa
•
Pressure limiter: giới hạn áp suất
•
Cylinder recognition positon: nhận biết vị trí piston
•
Fuel temperature sensor: cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
•
Supply pump: bơm cao áp
•
Suction control valve: van điều khiển hút nhiên liệu
•
Injector: kim phun
•
Fuel tank: thùng chứa nhiên liệu
Nguyên lý hoạt động: nhiên liệu được hút từ thùng chứa nhiên liệu thông qua bơm tiếp
vận và gửi tới bơm cao áp thông qua van SCV, lúc này áp suất trong bơm tiếp vận được
giới hạn bởi một van điều chỉnh. Lượng nhiên liệu được gửi tới bơm cao áp được điều
chỉnh bằng thời gian đóng mở van SCV, sau khi được nén với áp suất cao nhiên liệu được
đưa tới ống chứa (rail) thông qua van điều phối (delivery valve). Tại ống chứa, áp suất
nhiên liệu được trữ và được theo dõi và điều chỉnh thông qua cảm biến áp suất nhiên liệu
và bộ giới hạn áp suất. Nhiên liệu được truyền tới kim phun, nhiên liệu được phun vào mỗi
xy lanh do ECU điều khiển thông qua kim phun (điều khiển áp suất phun, thời gian phun,
tỷ lệ nhiên liệu, lượng phun).
Van điều tiết
Bên trong bơm cao áp
áp
Van SCV
Van cao áp
Van hút
Piston bơm
Ống chứa
Bơm tiếp vận
Thùng nhiên liệu
Hình 2.2. Sơ đồ dịng nhiên liệu trong hệ thống Common Rail.
18
2.3.2. Hệ thống điều khiển của hệ thống Common Rail.
ECU liên tục nhận các tín hiệu từ các cảm biến và công tắc để xác định trạng thái
của động cơ từ đó tính tốn điều khiển lượng phun nhiên liệu, thời gian phụn nhiên liệu.
Các kim phun được kích hoạt bởi EDU hoặc mạch tăng điện áp trong ECU động cơ để đáp
ứng yêu cầu phun, ECU cũng có chức năng chẩn đoán các sự cố của hệ thống.
Cảm lưu lượng khí nạp
Kim phun
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến bàn đạp ga
EDU
Điều khiển lượng
phun
Điều khiển thời gian
phun
Cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
ECU
Cảm biến tốc độ động cơ (Ne)…
SCV (áp suất nhiên liệu)
Công tắc A/C
EGR, điều khiển
lượng khí nạp, các
điều khiển khác…
Cơng tắc chính
Cơng tắc khởi động
Cơng tắc bàn đạp ga…..
Chẩn đốn, mã lỗi
Hình 2.3. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Common Rail
2.4. Ưu điểm của hệ thống Common Rail.
Với hệ thống được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử các chức năng như: áp suất
phun, thời điểm phun, số lần phun trong một chu kỳ động cơ sẽ cải tiến rất nhiều đến tính
kinh tế nhiên liệu, đến chất lượng khí thải và đặc biệt hơn cả là tính êm dịu của động cơ
nhờ vào sự điều khiển số lần phun trong một chu kỳ động cơ làm cho quá trình cháy diễn
ra êm dịu.
So với các hệ thống nhiên liệu trên động cơ Diesel trước đây thì hệ thống Common
Rail đã đáp ứng và giải quyết được những vấn đề:
•
Giảm tối đa mức độ tiếng ồn do áp dụng công nghệ phun nhiều giai đoạn.
19
