KHAI THÁC KỸ THUẬT XE TOYOTA FORTUNER 2008 PHẦN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU COMMON RAIL ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI, HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU COMMON RAIL, bản vẽ nguyên lý HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU COMMON RAIL, Thiết kế kết cấu HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU COMMON RAIL
KHAI THÁC KỸ THUẬT XE TOYOTA FORTUNER 2008 “PHẦN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU COMMON RAIL” ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI, 500 MB Bao gồm tất cả file CAD, thiết kế 2D. 3D..... , file DOC (DOCX), thuyết minh, quy trình sản xuất, bản vẽ nguyên lý, bản vẽ thiết kế, tập bản vẽ các chi tiết trong máy, Thiết kế kết
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với việc phát triển của giao thông vận tải thì ngành sản xuất ô tô cũng phát triển rất mạnh. Hiện nay, ô tô là một trong những phương tiện giao thông không thể thiếu trong việc đi lại và vận chuyển hàng hóa.
Trong thời gian học tập tại trường, em đã được các thầy cô truyền đạt những kiến thức cả về lý thuyết và thực hành để em áp dụng những kiến thức đó vào thực tế và làm quen với một công việc cụ thể. Chính vì lý do đó mà khi được nhận đề tài tốt nghiệp, em đã chọn một đề tài tốt về một công nghệ rất thực tế và đang được sử dụng trong ngành ô tô hiện nay “Khai thác kỹ thuật hệ thống phun nhiên liệu common rail trên xe TOYOTA FORTUNER 2008 ’’
Việc nghiên cứu để bảo dưỡng, chẩn đoán, sửa chữa, thay thế trên các hệ thống cung cấp nhiên liệu bằng phương pháp phun dầu điện tử là một trong những công việc rất cần thiết. Qua đây, có thể giúp một phần nào đó cho mọi người áp dụng vào việc sử dụng và sửa chữa cho xe FORTUNER 2008 nói riêng và các loại xe có sử dụng hệ thống phun dầu điện tử nói chung khi gặp sự cố sảy ra với hệ thống phun nhiên liệu.
Sau 3 tháng thực hiện đề tài, được sự tận tình hướng dẫn của thầy ThS. Nguyễn Đức Trung em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao. Mặc dù em đã cố gắng nhưng do khả năng còn hạn chế nên đề tài có thể có nhiều sai sót, rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU
1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1.1. Công dụng………………………………………………………....………..01
1.1.2. Phân loại………………………………………………….…………..…….01
1.1.3. Yêu cầu………………………………………………………...…………….02
1.2. Giới thiệu về xe Fortuner 2008
1.2.1. Giới thiệu về xe Fortuner 2008…..…………………………………...….03
1.2.2. Một số thông số kỹ thuật và trang bị chính trên xe…………………….03
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU (HTNL) COMMONRAIL XE FORTUNER 2008
2.1. Giới thiệu về hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail trên Xe
2.2. Phần cung cấp khí nạp
2.2.1. Sơ đồ bố trí của hệ thống cung cấp khí nạp trên xe…………………...06
2.2.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động phần cung cấp khí nạp…………………....07
2.2.3. Một số bộ phận của phần cung cấp khí nạp…………………………….08
2.3. Phần cung cấp nhiên liệu
2.3.1. Sơ đồ bố trí của phần cung cấp nhiên liệu……………………………...09
2.3.2. Nguyên lý làm việc của phần cung cấp nhiên liệu………..……….….10
2.3.3. Kết cấu các phần tử của hệ thống nhiên liệu common rail xe..……..11
2.3.3.1. Lọc nhiên liệu……………………………………………………..11
2.3.3.2. Bơm thấp áp……………………………………………………....13
2.3.3.3. Bơm cao áp……………………….……………………………….14
2.3.3.4. Van SCV……………………………………….……….………….17
2.3.3.5. Ông trữ nhiên liệu áp suất cao……………………….…………...18
2.3.3.6. Van giới hạn áp suất……………………………………………..19
2.3.3.7. Vòi phun………………………………………………..……………20
2.4. Phần điều khiển phun nhiên liệu
2.4.1. Bố trí phần điều khiển
2.4.1.1. Sơ đồ cấu trúc phần điều khiển phun nhiên liệu……..………22
2.4.1.2. Bố trí các chi tiết phần điều khiển………………………..……23
2.4.1.3. Sơ đồ mạch điện điều khiển điều khiển động cơ……….…….24
2.4.2. Các cảm biến (tín hiệu ngõ vào)………………………….…...…………24
2.4.3. Bộ điều khiển ECU và EDU………………………………………………25
2.4.4. Một số chức năng điều khiển chính của ECM
2.4.4.1. Điều khiển khí nạp………………………………….…..………..25
2.4.4.2. Điều khiển phun nhiên liệu………………….…………………..25
a. Điều khiển lượng phun………………………....………………25
b. Điều chỉnh lượng phun trong chế độ khởi động….….……...26
c. Điều khiển lượng phun khi chạy không tải…..….….…..……27
d. Điều khiển thời gian phun phụ…………………….……..……28
e. Điều khiển áp suất nhiên liệu…………...………….….………29
2.4.4.3. Điều khiển một số chức năng khác
a. Điều khiển tín hiệu van SCV…………….………….….………30
b. Điều khiển bugi sấy…………………………..…………………31
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU COMMON RAIL XE FORTUNER 2008
3.1. Nguyên nhân hư hỏng, biện pháp khắc phục………………….…..…....…33
3.2. Chế độ bảo dưỡng, sửa chữa xe Fortuner 2008…………….……....…..…33
3.3. Quy trình chẩn đoán hư hỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu ….....………34
3.3.1. Quy trình chẩn đoán một sự cố bất kỳ của hệ thống nhiên liệu…..….34
3.3.2. Hỏng hóc không hiển thị mã DTC……………………………………….36
3.3.3. Hỏng hóc có hiển thị mã DTC…………………………….………..…….36
3.3.3.1. Đọc, xóa mã lỗi…………………...………………………………36
3.3.3.2. Bảng mã lỗi chẩn đoán……………....………………………….38
3.3.3. Hỏng hóc sảy ra với tần xuất không có định………..………………….38
3.4. Một số thao tác cơ bản trong bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail
3.4.1. Một số thao tác trong bảo dưỡng
3.4.1.1. Thay lọc, xả nước, cặn bẩn hệ thống nhiên liệu…….………..38
3.4.1.2. Thay thế bơm cao áp, vòi phun dầu………………….….……..39
3.4.1.3. Thay ống phân phối……………………………………..……….39
3.4.2. Thao tác kiểm tra một số cụm chi tiết trên hệ thống nhiên liệu
3.4.2.1. Kiểm tra bơm vòi phun………..…………………………………40
3.4.2.2. Kiểm tra bơm bơm cao áp..…..…………………………………42
3.4.2.3. Kiểm tra các van điều khiển chân không…………….………..43
3.4.2.4. Kiểm tra rò rỉ hệ thống nhiên liệu…………………..…………43
3.4.2.5. Kiểm tra cảm biến trục khuỷu………………………..…………44
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠCH ĐO CẢM BIẾN ÁP SUẤT TURBÔ
4.1. Ý nghĩa……………………………………..……...…………………………45
4.2. Một số bộ phận chính trên thiết bị đo……….……..………………………45
4.3. Lắp ráp thiết bị……...……………….………..…...………………………..47
4.4. Lập trình…………...……………………......…...…………….…………….48
4.5. Sử dụng thiết bị, đọc giá trị đo trên máy tính….……………...…………..49
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU
1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu.
1.1.1. Công dụng.
Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ hút dầu từ thùng chứa, lọc sạch và tạo áp lực cao phun vào buồng đốt của động cơ dưới dạng sương mù đúng thời điểm và lượng.
1.1.2. Phân loại.
* Theo đặc điểm kết cấu có thể phân thành 4 nhóm chính:
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu bơm cao áp thẳng hàng (píttông hướng trục).
+ Bơm cao áp một tổ bơm (PF).
+ Bơm cao áp nhiều tổ bơm (PE).
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu bơm cao áp phân phối (bít tông hướng kính).
+ Bơm cao áp nhiều tổ bơm (VE).
+ Một số kiểu bơm cao áp phân phối: PSV, CAV, DPA, ROOSA MASTER, PENKING, EP-VA, EP-VM, VE…
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu bơm – vòi phun kết hợp:
+ EUI (electronic unit injector).
+ HEUI (hydraulically actuated electronically controlled unit injector).
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail điều khiển điện tử.
+Loại 2 pít tông hướng kính (HP3, CP1…)
+Loại 3 pít tông hướng kính (HP4, CP2…)
+Loại 2 pít tông hướng kính song song (HP0, CP0…)
* Theo phương pháp điều khiển, ta chia làm 4 loại:
+ Điều khiển cơ khí.
+ Điều khiển điện-cơ khí.
+ Điều khiển thủy lực.
+ Điều khiển điện tử.
* Theo phương pháp điều chỉnh lượng nhiên liệu cho một hành trình, ta có 2 loại hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp:
+ Thay đổi hành trình pít tông.
+ Không thay đổi hành trình pít tông.
* Theo phương pháp kiểm soát lượng nhiên liệu phun cho một hành trình, ta chia làm 2 loại hệ thống sử dụng bơm cao áp có điều khiển lưu lượng kiểu:
+ Dùng rãnh soắn (He-lix-controller) hoặc của nạp cửa xả (port-controller)
+ Dùng van điện từ (solenoid valve-controller)
1.1.3. Yêu cầu.
Đảm bảo lượng nhiên liệu dự trữ cho xe hoạt động trong một thời gian dài theo quy định của nhà sản xuất.
Hệ thống lọc phải lọc được nước và các tạp chất cơ học có hại lẫn trong nhiên liệu để đảm bảo tuổi thọ các cụm chi tiết.
Các cụm chi tiết phải được lắp ráp chắc chắn trên xe, có độ chính xác cao, dễ chế tạo, giá thành hợp lý.
Thuận lợi trong việc bảo dưỡng, sửa chữa, thay mới.
1.2. Giới thiệu về xe Fortuner.
1.2.1. Giới thiệu chung về xe Fortuner.
Hình 1.1 - Xe Fortuner 2008 và động cơ 1KD-FTV 3.0
Fortuner ra đời năm 2008 thuộc dòng xe đa dụng toàn cầu của Toyota, với 2 phiên bản G và V. Phiên bản G là dòng xe 4x4 trang bị động cơ Diesel 3.0 l, hộp số sàn 5 cấp. Phiên bản V là dòng xe dẫn động 4 bánh (4WD), trang bị động cơ xăng 4 xilanh thẳng hàng 2TR-FE dung tích 2.7l.
Phiên bản G, với việc trang bị động cơ Diesel 1KD-FTV loại DOHC, 16valve, 3.0l, sử dụng turbô tăng áp, làm mát khí nạp bằng intercooler, điều khiển phun nhiên liệu điện tử giúp xe đạt công xuất 120kW/3400rpm, và momen soắn cực đại đạt 343N.m/1400-3200rpm.
1.2.2. Một số thông số kỹ thuật trên xe Toyota Fortuner 2008 phiên bản G.
Hình 1.2 - Kích thước xe Frotuner 2008
|
Loại xe |
Fortuner 3.0G(4x4)MT |
||
|
Hộp số |
5 số sàn |
||
|
Kích thước tổng thể(dài x rộng x cao) |
(mm) |
4694x1840x1850 |
|
|
Chiều dài cơ sở(7) |
(mm) |
2750 |
|
|
Chiều rộng cơ sở(4)(trước x sau) |
(mm) |
1540 x 1540 |
|
|
Khoảng sang gầm xe |
(mm) |
220 |
|
|
Bán kính quay vòng tối thiểu |
(m) |
5,9 |
|
|
Trọng lượng |
Không tải |
(kg) |
1790-1810 |
|
Toàn tải |
(kg) |
2380 |
|
|
Kiểu động cơ |
1KD-FTV |
||
|
Loại động cơ |
DOHC, 3.0l, common rail, tăng áp, EGR, 4 xylanh thẳng hàng, |
||
|
Dung tích công tác |
(cc) |
2982 |
|
|
Công suất tối đa(SAE-net) |
Kw/rpm |
120/3400 |
|
|
Mô men soắn tối đa(SAE-net) |
N.m/rpm |
343/1400-3200 |
|
|
Tỉ số nén |
|
17,9:1 |
|
|
Hệ thống treo |
Trước |
|
Độc lập, tay đòn kép,lò xe cuộn, thanh cân bằng |
|
Sau |
|
Liên kết 4 điểm, tay đòn bên, lò xo cuộn |
|
|
Tốc độ tối đa |
Km/h |
172 |
|
|
Phanh |
Trước/sau |
|
Đĩa thông gió 16’, tang trống |
|
Trợ lực tay lái |
|
Thủy lực |
|
|
Lốp xe |
|
267/65R17 |
|
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU (HTNL) COMMONRAIL XE FORTUNER 2008.
2.1. Giới thiệu về hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail trên xe.
Hình 2.1 - Hệ thống Common rail
Trên xe Fortuner 2008 sử dụng hệ thống nhiên liệu Diesel Common rail, nhiên liệu được nén dưới áp suất cao và được ECU kiểm soát thời gian và lưu lượng phun chính xác nhờ các cảm biến trên động cơ giúp tiết kiệm nhiên liệu, tăng công suất động cơ đồng thời giảm rung động và tiếng ồn.
Dòng dầu diesel được nén với áp suất cao nhờ bơm bittông và tích trong cụm ống phân phối. Bằng cách tích nhiên liệu ở áp suất cao hệ thống Common rail có thể cung cấp nhiên liệu ở áp suất ổn định không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Khi ECU nhận biết được thời điểm và lưu lượng phun sẽ cung cấp một dòng điện với cường độ và thời gian nhất định tới cuộn van điện từ trên đầu vòi phun.
Với ưu điểm kiểm soát chính xác thời gian và lưu lượng phun nên hệ thống phun nhiên liệu common rail tạo ra 2 thời điểm phun khác nhau trong cùng một hành trình nổ. Bằng việc phun mồi này giúp làm giảm chấn động của quá trình cháy giúp giảm rung động và tiếng ồn động cơ cũng được cải thiện.
Về cơ bản, (HTNL) common rail trên xe Fortuner 2008 được chia làm 3 phần chính:
- Phần cung cấp khí nạp.
- Phần cung cấp nhiên liệu.
- Phần điều khiển khí nạp và phun nhiên liệu.
2.2. Phần cung cấp khí nạp.
2.2.1. Sơ đồ bố trí của hệ thống cung cấp khí nạp trên xe.
Hình 2.2 - Sơ đồ bố trí của hệ thống khí nạp
1 - Lọc gió; 2 - turbo tăng áp; 3 - Cụm ống nạp; 4 - Cụm ống xả; 5 - Két làm mát gió; 6 - Van EGR; 7 - Van kiểm soát khí nạp; 8 - Bộ chuyển đổi khí thải; 9 - cụm ống xả.
2.2.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động phần cung cấp khí nạp.
Hình 2.3 - Nguyên lý hoạt động của phần cung cấp khí nạp
1 – Lọc gió; 2 - Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 3 – Cảm biến lưu lượng khí nạp; 4 – Mô tơ; 5 – Kết làm mát khí nạp; 6 – Cảm biến vị trí chân ga; 7 – Cảm biến áp suất khí nạp; 8 – Mạch điều khiển turbô.
2.2.3. Một số bộ bộ phận chính của phần cung cấp khí nạp.
- Lọc gió.
- Tur bô tăng áp.
- Bộ làm mát khí nạp.
- Cụm van EGR.
- Cổ hút.
- Cổ nạp.
(Phần trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các cụm chi tiết trên phần cung cấp khí nạp được trình bày ở phần “Phụ lục 1”
2.3. Phần cung cấp nhiên liệu.
2.3.1. Sơ đồ bố trí của phần cung cấp nhiên liêU
Hình 2.4 - Sơ đồ bố trí phần cung cấp nhiên liệu
1 - Thùng nhiên liệu; 2 - Bộ lọc nhiên liệu; 3 - Bơm cao áp; 4 - Vòi phun dầu; 5 - Cụm tích áp; 6 - Công tắt cảnh báo tắt lọc; 7 - Bộ làm mát nhiên liệu (dùng cho động cơ 1KD-FTV).
2.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu.
Hình 2.5 - Nguyên lý làm việc của phần cung cấp nhiên liệu
1 - Thùng nhiên liệu; 2 - Bộ lọc; 3 - Công tắt cảnh báo; 4 - Tới đèn hiển thị; 5 - Ống hút nhiên liệu; 6 - Bơm cao áp; 7 - Van SCV; 8 - Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 9 - Ống cao áp tới tích áp; 10 - Cụm tích áp; 11 - cảm biến áp suất nhiên liệu; 12 - van giới hạn áp suất; 13 - Ống cao áp tới vòi phun; 14 - vòi phun; 15 - Bộ làm mát nhiên liệu; 16 - Các ống nhiên liệu hồi; 17 - Các loại cảm biến liên quan; 18 - Tới hiển thị mức nhiên liệu.
Động cơ quay làm quay bơm cáo áp (6), bơm cao áp quay tạo lực hút, hút dầu từ thùng chứa (1) vào lọc (2), vào bơm cao áp, bơm cao áp nhồi dầu lên buồng tích áp (10) tới vòi phun (14), và chờ tại các đầu vòi phun ở áp suất rất cao,đồng thời lúc này tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam và cảm biến tốc độ trục cơ, (và một số cảm biến khác trên động cơ như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến áp suất khí nạp, cảm biến áp suất khí tăng áp, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến áp suất dầu diesel trong common rail, cảm biến vị trí chân ga)… được gởi tới ECM động cơ, ECM phân tích tín hiệu, và gửi tín hiệu tới EDU để điều khiển phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ. Lúc này một phần nhiên liệu dư trong bơm và các vòi phun sẽ hồi về đi qua bộ làm mát nhiên liệu (15) và đi trở lại thùng chứa.
2.3.3. Kết cấu các phần tử của hệ thống nhiên liệu.
Kết cấu hệ thống nhiên liệu Common Rail của xe chia thành hai đường: Đường áp suất thấp và đường áp suất cao.
* Đường áp suất thấp.
Đường áp suất thấp có nhiệm vụ lọc nhiên liệu và đưa nhiên liệu lên vùng cao áp, bao gồm các bộ phận: thùng chứa nhiên liệu, các đường ống nhiên liệu áp suất thấp, lọc nhiên liệu, bơm thấp áp.
2.3.3.1. Lọc nhiên liệu.
Sự làm việc lâu dài, hiệu quả của bơm cung cấp nhiên liệu cũng như vòi phun và bơm cao áp phụ thuộc vào chất lượng lọc của lõi lọc nhiên liệu. Dầu Diesel không sạch có lẫn nhiều tạp chất cứng và nước, mặc dù các tạp chất này rất bé nhưng vẫn có thể phá hỏng bơm và vòi phun. Nước lẫn trong nhiên liệu sẽ làm cho nhiên liệu không cháy tốt khi vào buồng đốt. Do đó, nhiên liệu phải được lọc trước khi đưa vào bơm cao áp.
Hình 2.6 - Bộ lọc nhiên liệu
1 - Đường vào; 2 - bơm tay; 3 - công tắc cảnh báo; 4 - Đường ra; 5 - Vành đai ốc; 6 - Lõi lọc nhiên liệu; 7 - Vỏ bộ lọc; 8 - Công tắt cảnh báo nước lắng đọng; 9 - Nút xả cặn.
Bầu lọc này gồm có vỏ làm bằng nhựa, lõi lọc gồm các phiến lọc làm bằng sợi bông, bao lụa và lưới lọc để lọc tạp chất bẩn trong nhiên liệu, bơm tay để bơm xả không khí khi bình chứa nhiên liệu bị cạn, thay lọc nhiên liệu hoặc không khí bị lọt vào trong ống dẫn nhiên liệu, công tắc cảnh báo lọc nhiên liệu để cảnh báo bình lọc nhiên liệu khi có sự cố (như tắc bộ lọc), vành đai ốc dùng để bắt chặt nắp đậy vỏ và lõi lọc với nhau, công tắc cảnh báo mức nước lắng đọng và nút xả nước lắng đọng.
Nhiên liệu từ bình chứa vào bộ lọc từ ống (1) đến đường ống nằm phía dưới nắp đậy được nối thông với khoang A, nhiên liệu từ khoang A đi qua lõi lọc (6) tại đây tạp chất bẩn tách khỏi nhiên liệu và lắng đọng xuống dưới đáy khoang A. Nhiên liệu lọc sạch đi vào khoang B và đi ra đến bơm thấp áp từ đầu nối (4), nhiên liệu bẩn được xả ra từ nút (9) ra khỏi bình lọc.
2.3.3.2. Bơm thấp áp.Hình 2.7 - Cấu tạo bơm thấp áp
1-rô to ngoài; 2-rô to trong; 3-Bộ phận hút; 4-Bộ phận xả.
Bơm thấp áp được lắp trực tiếp sau bơm cao áp và được dẫn động đồng trục với bơm cao áp, là loại bơm kiểu rô to quay có tác dụng hút dầu từ bầu lọc tinh cấp cho bít tông bơm cao áp, lưu lượng dầu cấp sẽ được kiểm soát bằng van SCV được điều khiển từ tín hiệu lấy từ ECM sao cho phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
a. Hoạt động bơm thấp áp: Khi trục bơm quay theo chiều kim đồng hồ, rô to trong quay à kéo theo rô to ngoài quay à thể tích buồng 3 tăng dầnàáp suất buồng (3) giảmà hút nhiên liệu vào buồng (3). Sau đó nhiên liệu được đẩy sang buồng (4), do thể tích buồng (4) giảm dần khi quayà áp suất nhiên liệu tăng lên và thoát ra cửa ra. Để ổn định áp suất cấp khoảng 1.5 bar với bất kỳ tốc độ động cơ, phía đường ra của bơm thấp áp được lắp van điều áp để xả áp suất nhiên liệu cấp khi tốc độ động cơ tăng.
|
Đế chặn |
|
Bơm tiếp vận |
b. Hoạt động van điều áp bơm thấp áp.
Hình 2.8 - Nguyên lý hoạt động van điều áp
Khi tốc độ động cơ tăng à áp suất nhiên liệu bơm thấp áp tăng, nếu áp suất nhiên liệu ngõ ra bơm thấp áp cao hơn 1.5 bar à lực đè lên bít tông 2 thắng lực lò xo 3 à bít tông dịch chuyển xuống, mở cửa xảà nhiên liệu xả về buồng nạp bơm thấp áp à áp suất nhiên liệu giảmàkhi áp suất vừa nhỏ hơn 1.5 bar à lò xo đẩy bít tông 2 đi lên đóng cửa xảà áp suất tăng lên rồi tiếp tục xả. Hoạt động này lặp đi lặp lại liên tục à ổn định áp suất nhiên liệu đầu ra của bơm thấp.
* Đường áp suất cao.
Đường áp suất cao có nhiệm vụ tạo ra một áp nhiên liệu cao không đổi trong đường ống tích áp và phun nhiên liệu vào buồng cháy động cơ, bao gồm :
Bơm cao áp với van điều khiển áp suất, đường ống nhiên liệu áp suất cao, (tức ống phân phối đóng vai trò của bộ tích áp suất cao cùng với cảm biến áp suất nhiên liệu, van giới hạn áp suất), vòi phun.
2.3.3.3. Bơm cao áp.
Loại bơm cao áp lắp trên xe là loại bơm bít tông hướng kính (HP3) có 2 cụm piston đối xứng có tác dụng cung cấp nhiên liệu cao áp lên common rail và một bơm bánh răng ở đầu có tác dụng nhồi dầu diesel cho bơm piston, ngoài ra trên bơm còn có một cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và một van SCV (Suction control valve) có tác dụng điều khiển lưu lượng cấp cho bơm.
|
|
|
Hình 2.9 - Cấu tạo bơm cao áp
1 - Trục bơm; 2 - Cam lệch tâm; 3 - Cam vòng; 4 - Bít tông; 5, 6 - Van một chiều; 7 - Bơm thấp áp.
Tích hợp trên bơm cao áp HP3 bao gồm: Cam lệch tâm, cam vòng, 2 bít tông, 4 van một chiều, một van SCV và một cảm biến nhiệt độ.
- Cấu tạo tổ hợp bơm.
|
|
|
Hình 2.10 - Cấu tạo tổ bơm
1 - Bít tông; 2 - Cam lệch tâm; 3 - trục; 4 - Cam vòng.
Cấu tạo mỗi tổ bơm gồm có: Bít tông (1) trên đó lắp lò xo hồi áp, 2 van một chiều(van bi), phía van bi có cút nối để lắp ống dầu cao áp để đưa nhiên liệu cao áp đến ống phân phối. Piston bơm được dẫn động bởi vành cam (4).
b. Nguyên lý hoạt động.
Hình 2.11 - Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm cao áp
1 - Van SCV; 2 - Cam vòng; 3 - Cam lệch tâm; 4 - Van 1 chiều.
(a):A - Kết thúc nén, B - Kết thúc hút; (b):A - Bắt đầu hút, B - Bắt đầu nén; (c):A -Kết thúc hút, B - Kết thúc nén; (d):A - Bắt đầu nén, B - Bắt đầu hút.
Bơm nạp đưa nhiên liệu từ bình chứa qua bộ lọc đến đường dầu vào bơm cao áp được lắp trực tiếp trên bơm. Nó đẩy nhiên liệu qua van SCV (1) đến hai bít tông của bơm cao áp. Nhiên liệu được đưa vào hai bít tông bơm cao áp ít hay nhiều phụ thuộc vào van SCV dưới sự điều khiển của ECU. Nhiên liệu dư của bơm thấp áp đi qua van và theo đường dầu hồi trở về bình chứa.
Trục của bơm cao áp có các cam lệch tâm (3) làm di chuyển 2 bít tông lên xuống tùy theo hình dạng các vấu cam làm cho 2 bít tông hút nén đối xứng nhau. Van nạp mở ra nhiên liệu từ bơm nạp qua van SCV được hút vào bơm bít tông của bơm cao áp. Tại đây, nhiên liệu được nén dưới áp suất cao khi bít tông lên tới điểm chết trên (DTC), áp suất nhiên liệu thắng lực lò xo của van nén, nhiên liệu thoát ra ngoài đến ống phân phối.
Hình 2.12 - Cam lệch tâm
Bít tông tiếp tục phân phối cho đến khi nó đi đến điểm chết dưới (ĐCD). Sau đó, do áp suất bị giảm xuống nên van nén đóng lại. Khi áp suất trong buồng bơm giảm xuống thì van nạp đóng lại và quá trình lặp lại lần nữa.
2.3.3.4. Van SCV.
Hình 2.13 - Cấu tạo van SCV
Van SCV làm nhiệm vụ định lượng, lượng nhiên liệu đưa vào bơm bít tông của bơm cao áp từ bơm thấp áp dưới sự điều khiển của ECU đồng thời còn làm nhiệm vụ điều khiển áp suất trong ống phân phối. ECU nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu trên ống phân phối, cảm biến trục khuỷu và cảm biến vị trí bàn đạp ga, ECU tính toán áp suất phun tối ưu rồi gửi tín hiệu đến van SCV để điều khiển độ mở của van. Lượng nhiên liệu tăng hay giảm đi vào bơm bít tông phụ thuộc vào áp suất phun tối ưu của động cơ.
2.3.3.5. Ống trữ nhiên liệu áp suất cao.
Hình 2.14 - Cấu tạo ống tích áp
1-Cảm biến áp suất; 2-Thân ống chính; 3-Van giới hạn áp; 4-Ống vào; 5-Ống ra
Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao dùng để chứa nhiên liệu áp suất cao. Đồng thời, sự dao động của áp suất cao do bơm cao áp tạo ra sẽ được giảm chấn bởi thể tích của ống.
Ống tích trữ áp suất cao này dùng chung cho tất cả các xi lanh. Do đó tên nó là “ đường ống chung” (Common Rail). Ngay cả khi một lượng nhiên liệu mất đi khi phun, ống vẫn duy trì áp suất thực tế bên trong không đổi. Điều này đảm bảo cho áp suất phun của vòi phun không đổi từ khi vòi phun mở.
Trên ống Rail có lắp cảm biến áp suất theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống đồng thời làm tín hiệu gửi về ECU tính toán và một van giới hạn áp suất nhiên liệu trong ống, khi áp suất nhiên liệu vượt qua giới hạn cho phép trong ống, van giới hạn áp suất sẽ mở cho nhiên liệu chảy về bình chứa theo đường dầu hồi.
2.3.3.6. Van giới hạn áp suất.
Hình 2.15 - cấu tạo van giới hạn áp suất
Van giới hạn áp suất là một thiết bị cơ khí gồm các thiết bị sau: Phần có ren ngoài để lắp vào ống, một piston di chuyển và một lò xo.
Tại phần cuối chỗ nối với ống có một buồng với một đường dẫn dầu có phần đuôi hình côn mà bít tông đi xuống sẽ làm kín bên trong buồng. Ở áp suất hoạt động bình thường (tối đa là 190MPa), lò xo đẩy bít tông xuống làm kín ống. Khi áp suất của hệ thống vượt quá mức, bít tông bị đẩy lên trên do áp suất của dầu trong ống thắng lực căng của lò xo. Nhiên liệu có áp suất cao được thoát ra thông qua van và đi vào đường dầu trở lại bình chứa. Khi van mở, nhiên liệu rời khỏi ống vì vậy áp suất trong ống giảm xuống, van sẽ đóng lại khi áp suất trở lại mức thấp hơn áp lực lò xo .
2.3.3.7. Vòi phun.
a. Cấu tạo.
Cấu tạo chính của vòi phun bao gồm cuộn điện điều khiển, thân vòi phun và đầu phun và mã thông tin QR.
|
1 - Lỗ phun; 2 - Ống dẫn; 3 - Ty đầu phun; 4 - Vỏ đầu vòi phun;5 - Đệm; 6 - Ty lò xo; 7 - ron; 8 - Lò xo áp; 9 - Đệm lò xo; 10 - Ty phun; 11 - Thân vòi phun; 12 - Van điều khiển hồi; 13 - Đai ốc giữ van hồi; 14 - Van xả ; 15 - Cuộn dây solenoid; 16 - Lò xo van solenoid; 17 - Đầu giắc; 18 - Đệm; 19 - Vỏ cuộn dây.
|
Hình 2.16 - Cấu tạo vòi phun
Vòi phun với mã QR: Được dùng để hiệu chỉnh chính xác hơn. Mã QR chưa những dữ liệu của vòi phun sẽ được cài vào ECU động cơ. Mã QR là một mã mới do hãng Denso phát triển. Ngoài những dữ liệu điều chỉnh lượng phun mà còn có những thông tin về sản phẩm.
Vòi phun của động cơ 1KD-FTV sử dụng vòi phun kín, thời điểm phun và lượng phun được điều khiển bằng van điện từ dưới sự điều khiển của ECU.
b. Nguyên lý hoạt động.
Hoạt động của vòi phun có thể chia làm 5 giai đoạn chính khi động cơ làm việc và bơm cao áp tạo ra áp suất cao:
Các giai đoạn hoạt động là kết quả của sự phân phối lực tác dụng lên các thành phần của vòi phun. Khi động cơ dừng lại và không có tín hiệu điện áp cấp cho vòi phun, lò xo vòi phun đóng vòi phun.
(Nguyên lý hoạt động của 5 giai đoạn và hình vẽ minh họa được trình bày cụ thể ở bản vẽ nguyên lý hoạt động vòi phun.)
2.4. Phần điều khiển phun nhiên liệu.
- Phần điều khiển phun nhiên liệu bao gồm:
+ Các cảm biến (tín hiệu ngõ vào).
+ Bộ điều khiển động cơ ECU.
+ Bộ điều khiển EDU.
+ Các tín hiệu điều khiển chính từ ECU (tín hiệu ra).
+ Các bộ công tác (cơ cấu chấp hành).
2.4.1. Bố trí phần điều khiển.
2.4.1.1. Sơ đồ cấu trúc phần điều khiển phun nhiên liệu.
Hình 2.17 - Sơ đồ khối hệ thống điều khiển
2.4.1.2. Bố trí các chi tiết phần điều khiển.
Hình 2.18 - Bố trí phần điều khiển
1 – Cảm biến vị trí trục khuỷu; 2 – Cảm biến vị trí trục cam; 3 – Vòi phun; 4 – Mạch điều khiển turbô ; 5 – Cảm biến cánh turbô; 6 – Mô tơ điều khiển cánh turbô; 7 – Van E-VRV; 8 – Cảm biến lưu lượng khí nạp; 9 – Cảm biến áp suất nhiên liệu; 10 – Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 11 – Cụm tích áp; 12 – Cảm biến áp suất khí trời; 13 – ECU; 14 – Tín hiệu tốc độ xe; 15 – Tín hiệu lốc điều hòa; 16 – Tín hiệu Stop; 17 – Tín hiệu nổ; 18 – Cảm biến vị trí chân ga; 19 – Rơ le sấy; 20 – Van SCV; 21 – Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 22 – Bơm cao áp; 23 – Van SCV; 24 – Rơ le EDU; 25 – EDU; 26 – Mô tơ điều khiển khí nạp; 27 – Cảm biến áp suất turbô; 28 – Bu gi sấy; 29 – Cảm biến nhiệt độ khí nạp két làm mát; 30 – Cảm biến nhiệt độ nước; 31 – Van điều khiển lốc soáy.
2.4.1.3. Sơ đồ mạch điện điều khiển điều khiển.
(Sơ đồ hệ thống điện được trình bày cụ thể tham khảo ở phần “Phụ lục 2”)
2.4.2. Các cảm biến (tín hiệu ngõ vào).
Cảm biến trên động cơ có chức năng gửi 1 tín hiệu điện áp (dạng tín hiệu tượng tự về ECU động cơ sau đó sẽ ECU phân tích, so sánh để đưa ra các tín hiệu điều khiển phun nhiên liệu một cách chính xác cũng như điều khiển các bộ công tác, bao gồm một số tín hiệu sau:
.............................................................
Chương 4: Thiết kế mạch đo cảm biến áp suất turbô tăng áp
4.1. Ý nghĩa.
Tín hiệu cảm biến áp suất turbô tăng áp là tín hiệu quan trọng đối với động cơ diesel common rail, nó giúp ECU tính toán chính xác lượng khí nạp vào động cơ ở giai đoạn cuối cùng trước khi vào buồng đốt, giúp cho việc điều khiển các van khí nạp chính xác hơn, đảm bảo lượng khí cấp cho động cơ luôn phù hợp với lượng nhiên liệu phun. Do đó, việc hiểu cấu trúc, nguyên lý hoạt động, đồ thị đặc tính cảm biến áp suất khí tăng áp cũng như các cảm biến trên động cơ common rail là yếu tố giúp cho việc sửa chữa, sử dụng các động cơ này hiệu quả hơn.
Trong đồ án tốt nghiệp này, cùng với sự đồng ý của thầy hướng dẫn, em chọn thiết kế thiết bị mô phỏng hoạt động của cảm biến áp suất khí tăng áp, thiết bị có thể giúp cho việc kiểm tra các cảm biến áp suất hiệu quả hơn việc sử dụng các thiết bị kiểm tra thông dụng như đồng hồ đo điện, đồng hồ đo áp suất… mà cũng không quá tốn chi phí như dùng máy hiện sóng, máy chẩn đoán mà không phải cơ sở nào cũng có điều kiện trang bị cho kỹ thuật.
4.2. Một số bộ phận chính trên thiết bị đo.
Cảm biến áp suất turbô tăng áp.
|
Hình 4.1 - Cảm biến |
Hình 4.2-Mạch điện trên xe |
Với cảm biến, em tiến hành kiểm tra tìm hiểu nguyên lý làm việc, vị trí lắp đặt thực tế trên xe, sơ đồ giao tiếp với ECU động cơ. Kiểm tra giá trị điện áp ra và giá trị áp suất thực để xây dựng mô hình.
Mạch ổn áp +12VDCà+5VDC cấp cho cảm biến.
|
|
|
|
Hình 4.3 – Mạch ổn áp 12Và5V
Nguồn cấp 12VDC sử dụng 1 pin LI-PO (2200mAh).
Em tiến hành thiết kế mạch ổn áp 5VDC cấp cho cảm biến bằng chương trình orcad 9.2. Vẽ mạch nguyên lý và gia công mạch in, chọn linh kiện điện tử lắp ráp cho mạch như (ốn áp LM7805; tụ điện 33uF; 0,1uF; đầu nối dây…
Một adaptor kết nối với mạch giao tiếp máy tính.
|
|
|
Hình 4.4 – Mạch adaptor kết nối với mạch giao tiếp
Adaptor là một bo mạch thiết kế thay thế chân ra của cổng máy in trên máy tính bằng các chân đơn giúp cho việc kết nối với thiết bị đo dễ dàng hơn.
- Mạch giao tiếp với máy tính.
|
|
|
Hình 4.5 – Mạch giao tiếp máy tính
Là một thiết bị tích hợp sẵn để giao tiếp với máy tính qua cổng USB.
Phần cơ khí gá lắp cảm biến, tạo áp suất: hai xi lanh khí nén sẽ được mô tơ giảm tốc nén tạo áp suất mô phỏng theo giá trị áp suất trên xe thực tế, toàn bộ mô hình được lắp trên một giá bằng kim loại được sơn tĩnh điện.
4.3. Lắp ráp thiết bị.
Hình 4.6 – Sơ đồ cấu trúc mạch đo
Sau khi lắp ráp thiết bị hoàn chỉnh, em có mô hình như sau:
|
|
|
Hình 4.7 – Mô hình sau khi lắp ráp
1 – Cảm biến áp suất; 2 – Mạch ổn áp cho cảm biến; 3 – Mạch nắn điện ACà24VDC; 4 – Xi lanh khí nén; 5 – Chiết áp 10K; 5 – Nút nhấn tạo áp; 7 – Nút nhấn đảo chiều.
Toàn bộ mô hình được tích hợp trong một khối hình hộp 200x200x120(mm)
4.4. Lập trình.
Chương trình được thực hiện bằng phần mềm Labview, tính toán xây dựng đồ thị tương quan giữa điện áp ra và áp suất khí nạp theo thiết bị mô phỏng.
Hình 4.8 – Màn hình giao diện phần mềm Labview
4.5. Sử dụng thiết bị, đọc giá trị đo trên máy tính.
- Cấp nguồn cho mạch ổn áp, khởi động mô hình.
- Nút nhấn đỏ điều khiển mô tơ giảm tốc tạo áp từ 2 xi lanh khí nén.
- Nút nhấn vàng quay đảo chiều mô tơ.
- Biến trở giúp điều chỉnh tốc độ mô tơ nén xilanh tạo áp suất.
- Kết nối thiết bị với máy tính.
Hình 4.9 – Kết nối thiết bị với máy tính
- Chạy chương trình Labview đã lập trình sẵn.
-Nhấn nút điều khiển mô tơ tạo áp suất.
- Đọc giá trị đo trên máy tính.
Hình 4.10 – Giá trị đo trên màn hình
- Giá trị áp suất đo được trên màn hình sẽ được hiển thị bằng 2 dạng:
+ Giá trị số ở ô bên trái màn hình.
+ Giá trị dạng đồ thị trên màn hình chính.
