Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 LỜI NÓI ĐẦU Ngày xu hội nhập mở cửa kinh tế Việt Nam với kinh tế nước giới, ngành công nghiệp sản xuất ôtô đứng trước nhiều hội thách thức Đó hội cải tiến phát triển công nghệ cho ngang tàm với nước giới có nhiều thử thách đặt khả nắm bắt tiếp thu công nghệ mới, cải tiến công nghệ cũ lạc hậu Hiện công nghệ ôtô phát triển dựa tiêu chí: tăng cơng suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hố q trình điều khiển hạn chế mức thấp thành phần ô nhiễm khí xả động nhằm tạo công nghiệp ôtô phát triển thân thiện với môi trường Với phát triển mạnh mẽ tin học hóa, tự động hóa ngành sản xuất sản phẩm ô tô Nhờ giúp đỡ máy tính để cải thiện q trình làm việc động ôtô nhằm đạt hiệu cao chống nhiễm mơi trường, tối ưu hố q trình điều khiển dẫn đến kết cấu động ô tô thay đổi phức tạp, làm cho người sử dụng cán công nhân kỹ thuật ngành ô tơ nước ta cịn nhiều lúng túng sai sót, khó khăn việc nắm bắt cơng nghệ nên cần có nghiên cứu cụ thể hệ thống điện tử động ô tô Là sinh viên ngành động lực trường, em chọn đề tài: "Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41" làm đề tài tốt nghiệp Em mong với đề tài em củng cố tốt kiến thức để trường em đóng góp phần vào phát triển ngành công nghiệp ô tô nước nhà Cuối em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn Trần Văn Nam bảo em tận tình, giúp em vượt qua khó khăn vướng mắc hồn thành đồ án Bên cạnh em cảm ơn thầy giáo khoa khí giao thơng tạo điều kiện để em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực LÊ QUANG CƯỜNG MỤC LỤC Lời nói đầu Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 Mục lục 2 T ài liệu tham khảo Lịch sử vấn đề mục đích ý nghĩa đề tài Khí thải động Diesel thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Động diesel hiệu kinh tế động xăng, nhiên cịn hạn chế q trình sử dụng như: Thải khói đen lớn tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu cao tiếng ồn lớn, vận hành không êm dịu Động Diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý tự cháy Ở gần cuối trình nén, nhiên liệu phun vào buồng cháy động để hình thành hịa khí tự bốc cháy Đen năm 1927 Robert Bosch phát triển Bơm cao áp (Bơm phun Bosch lắp cho động diesel ôtô thương mại ôtô khách vào năm 1936) Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng cải tiến, với giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà sản xuất động Diesel đề nhiều biện pháp khác kỹ thuật phun tổ chức trình cháy nhằm giới hạn chất ô nhiễm Tập trung vào giải vấn đề: - Tăng tốc độ phun để làm giảm độ bồ hóng tăng tốc hịa trộn nhiên liệu-khơng khí - Tăng áp suất phun, đặc biệt động phun trực tiếp - Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh trình phun để làm giảm HC - Biện pháp hồi lưu phận khí xả (ERG: Exhaust Gas Recirculation ) Hiện nay, nhược điểm hệ thống nhiên liệu Diesel khắc phục cải tiến phận như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, ứng dụng điều khiển tự động nhờ phát triển công nghệ (năm 1986 Bosch đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động diesel ) Đó hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Hệ thống Common Rail Diesel đời góp phàn cải thiện nhiều cho tính động tính kinh tế nhiên liệu mà lâu người sử dụng nhà bảo vệ mơi trường mong đợi Nó tạo nên hướng nghiên cứu cho ngành khí động lực, giao thơng, Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 nước Hiện nay, hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel trang bị dòng xe Transit, Sprinter, Những dòng xe sản xuất sử dụng thông dụng Việt Nam mang lại hiệu tích cực tính kinh tế khả bảo vệ mơi trường Vì lý em chọn đề tài "Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel động Duratorq 2.41" để làm đề tài tốt nghiệp Các phương án thiết kế hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.41 2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đặc điểm chung hệ thống nhiên liệu động diesel 2.1.1 Nhiệm vụ hệ thống nhiên liệu động Diesel Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động hoạt động liên tục khoảng thời gian quy định Lọc nước tạp chất học có lẫn nhiên liệu Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho chu trình ứng với chế độ làm việc quy định động Cung cấp nhiên liệu đồng vào xy lanh theo trình tự làm việc quy định động Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động đứng thời điểm theo quy luật định Phun tơi phân bố nhiên liệu vào thể tích mơi chất buồng cháy, cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước phương hướng tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy cường độ vận động môi chất buồng cháy Diễn biến chu trình cơng tác động diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình hình hoạt động thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt nhiên liệu dạng đường cong áp suất mơi chất cơng tác q trình cháy biến thiên theo góc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào yếu tố sau: - Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức góc phun sớm) - Biến thiên tốc độ phun (tức quy luật cấp nhiên liệu ) - Chất lượng phun (thể mức phun nhỏ đều) - Sự hoà trộn nhiên liệu với khí nạp buồng cháy Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 10 Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo dài 20-r45 độ góc quay trục khuỷu (tức khoảng 0,0033-^0,0075 [s]) Trong khoảng thời gian áp suất nhiên liệu từ 0,15-r0,2 [MN/m 2] Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, vòi phun áp suất tăng lên tới chục [MN/m2] Áp suất phun nhiên liệu cao nhằm đảm bảo yêu cầu phun nhỏ đều, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh động với tốc độ cần thiết 11 Áp suất phun nhiên liệu nhỏ càn đảm bảo yêu cầu phun nhỏ nhiên liệu, phụ thuộc vào cấu tạo vịi phun cường độ vận động xốy lốc môi chất buồng cháy phun nhiên liệu Trên thực tế thường không nhỏ 10[MN/m 2] áp suất phun nhiên liệu lớn thường không vượt 40-Ỉ-50 [MN/m 2], lớn gây khó khăn khơng cần thiết mặt cơng nghệ chế tạo, ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ bơm cao áp vòi phun, mặt chất lượng phun có cải thiện chút 2.1.2 u cầu hệ thống nhiên liệu động Diesel - Ben có độ tin cậy cao - Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ - Dễ dàng thuận tiện việc bảo dưỡng sửa chữa 2.1.3 Đặc điểm hình hành hồ khí động diesel 2.1.3.1 Đặc điểm Có hai đặc điểm sau: - Hồ khí hình thành bên xylanh động với thời gian ngắn; tính theo góc quay trục khuỷu, 1/10 đến 1/20 so với trường hợp máy xăng; ngồi nhiên liệu diesel lại khó bay xăng nên phải phun thật tơi hồ trộn khơng gian buồng cháy Vì phải tạo điều kiện để nhiên liệu sấy nóng, bay nhanh hồ trộn với khơng khí buồng cháy nhằm tạo hồ khí, mặt khác phải đảm bảo cho nhiệt độ khơng khí buồng cháy thời gian phun nhiên liệu đủ lớn để hồ khí tự bốc cháy - Q trình hình thành hồ khí q trình bốc cháy nhiên liệu động diesel chồng chéo lên Sau phun nhiên liệu, buồng cháy diễn loạt thay đổi lý hoá nhiên liệu, sau phàn nhiên liệu phun vào trước tạo hồ khí, tự bốc cháy, nhiên liệu phun tiếp, cung cấp cho xylanh động Như sau cháy phần, hồ khí tiếp tục hình thành, thành phần hồ khí thay đổi liên tục khơng gian q trình 2.1.3.2 Những đặc trưng động diesel Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 12 Do thời gian hình thành hồ khí bên ngắn, làm cho chất lượng hồ trộn khó đạt tới mức độ đồng đều, động có đặc trưng sau: - Trong trình nén, bên xylanh khơng khí, tăng tỷ số nén £ , qua làm tăng hiệu suất động cơ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi làm tăng nhiệt độ môi chất giúp hồ khí dễ tự bốc cháy - Đường nạp có khơng khí nén nên khơng càn để ý đến vấn đề sấy nóng, bay nhiên liệu đường nạp máy xăng Có thể dùng đường nạp có kích thước lớn gây cản khơng cần sấy nóng với cấu tạo đơn giản - Có thể dùng hồ khí nhạt buồng cháy (do tính hồ trộn khơng hồ khí) nên sử dụng cách điều chỉnh chất (tức điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình mà khơng điều chỉnh lượng khơng khí) càn thay đổi tải động - Động diezen có mặt bất lợi (do tính chất hồ trộn khơng tạo ) bị hạn chế khả giảm a (tức khơng thể sử dụng hết khơng khí thừa buồng cháy để đốt thêm nhiên liệu ) khả nâng cao tốc độ động ( tốc độ cháy hồ khí khơng chậm ) 13 Những hạn chế làm cho công suất lít (cơng suất đơn vị) động diesel nhỏ so với động xăng 2.2 Hệ thống nhiên liệu động Diesel sử dụng bơm cao áp Bosch 2.2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel 14 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel 15 16 Hình 2-1 Hệ thống nhiên liệu động diesel Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 17 1- Thùng chứa; 2,5,- Ống nhiên liệu thấp áp; 3- Lọc thô; 4- Bơm chuyển; 6- Lọc tinh; 7,12,13- Ống nhiên liệu hồi; 9- Bơm cao áp; 10- Ống nhiên liệu cao áp; 11 Vịi phun 18 Trên hình 2-1 giới thiệu sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel Bơm chuyển nhiên liệu hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bình lọc thơ để cung cấp nhiên liệu qua bầu lọc tinh tới bơm cao áp Ở đây, bơm cao áp tiếp tục đưa nhiên liệu lên vòi phun, với áp suất cao để phun vào buồng cháy hỗn hợp với khơng khí từ bên ngồi qua bình lọc, ống nạp, tạo thành hồ khí tự cháy, khơng khí nén có nhiệt độ cao Hồ khí cháy giãn nở tác dụng vào piston, qua truyền, làm quay, trục khuỷu sinh cơng Khí cháy sau làm việc, khỏi xy lanh ống xả ống tiêu âm hệ thống nhiên liệu động xăng Nhiên liệu rò qua khe hở thân kim phun vòi phun tổ bơm theo ống nhiên liệu hồi 7, 12, 13 trở thùng chứa 2.2.2 Cấu tạo bơm cao áp 2.2.2.1 Cấu tạo bơm cao áp thẳng hàng 19 20 21 Hình 2-2 Bơm cao áp thẳng hàng 1- Bulơng xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vịi phun; 4- Đầu nối ống Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 nhiên liệu vào bơm; 5- vỏ hạn chế nhiên liệu; 6- Khớp nối trục cam; 7- Đĩa chắn dầu; 8- Trục bơm; 9- Ổ bi; 10- vỏ điều tốc; 11- Lò xo van cao áp; 12- Van cao áp; 13Xilanh bơm cao áp; 14- Lỗ xả; 15- Piston bơm cao áp; 16- Vít; 17- Ống xoay, 18- Đĩa trên; 19- Lò xo bơm cao áp; 20- Đĩa dưới; 21- Bulông điều chỉnh; 22- Con đội; 23- Con 22 23 lăn; 24: Cam Nguyên lý hoạt động: Piston xuống nhờ lực đẩy lò xo 19, van cao áp 12 đóng kín, nhờ độ chân khơng tạo khơng gian phía piston, mở lỗ A, B nhiên liệu nạp đầy vào không gian piston nằm vị trí thấp 24 Piston lên nhờ cam 24, lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua lỗ A, B ngồi; đỉnh piston che kín hai lỗ A, B nhiên liệu khơng gian phía piston 15 tăng áp suất, đẩy mở van cao áp 12, nhiên liệu vào đường cao áp tới vòi phun Quá trình cấp nhiên liệu tiếp diễn tới rãnh nghiêng đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc nhiên liệu từ khơng gian phía piston qua rãnh dọc qua lỗ B ngồi khiến áp suất xilanh giảm đột ngột, van cao áp đóng lại Hình 2-2 giới thiệu kết cấu bơm cao áp thẳng hàng 2.22.2 Cấu tạo bơm cao áp phân phối 25 Hình 2-3 giới thiệu kết cấu bơm cao áp phân phối 26 27 Hình 2-3 Bơm cao áp phân phối Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 28 1- Bạc xả; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun; 3- Vành cam; 4- Con lăn; 5- Đĩa truyền động; 6- Trục vào; 7- Bánh bơm chuyển; 8- Trục điều tốc; 9- Bánh điều tốc; 10- Quả văn ; 11- Đòn điều chỉnh; 12- Lò xo điều tốc; 13- Màng chân không; 14- Ống nối đường nạp; 15- Lị xo màng điều chỉnh chân khơng; 16- Đường ống hồi dầu; 17- Vít điều chỉnh; 18- Địn áp lực; 19- Van điện từ ; 20- Piston; 21- Van cao áp; 22Đầu nối với vòi phun 29 Nguyên lý hoạt động: Dẩn động xoay piston 20 trục bơm dẫn động, dẫn động định tiến vành cam trục bơm dẫn động Trên sườn piston có lỗ B, piston xoay lỗ lượt ăn thơng với lỗ khoan chéo A đầu bơm Trong hành trình cơng tác nhiên liệu nén phân phối qua lỗ khoan chéo A, áp suất nhiên liệu nén qua van cao áp 21 đến vòi phun nhiên liệu xylanh tương ứng Trên bơm cịn có bơm chuyển nhiên liệu kiểu phiến gạt nâng lên áp suất ổn định, văng 10 thơng qua quan hệ tay địn, văng tác động vào bạc xả qua làm thay đổi thời điểm mở lỗ xả thực việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc động 30 Loại bơm có kết cấu đơn giản so với bơm cao áp thẳng hàng sử dụng rộng rải hơn, loại bơm cao áp sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail kết cấu đơn giản ta khảo sát sau 2.2.3 Các dạng cấu tạo vòi phun hệ thống nhiên liệu động diesel Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 31 32 33 Hình 2-4 Cấu tạo vịi phun a) Vịi phun hở; b) Vịi phun kín tiêu chuẩn; c) Vịi phun kín loại van lỗ phun; d) Có chốt đầu kim; e) Phàn đầu vịi phun có chốt kim; 1- Thân; 2, 7- Ê cu tròng; 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đế kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9- Đũa đẩy, 10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc 34 Vòi phun thường lắp nắp ừên sườn (trường hợp động piston đối đỉnh) xi lanh động Cơng dụng vịi phun phun tơi phân bố nhiên liệu vào thể tích buồng cháy động 35 Trên động Diesel sử dụng hai loại vòi phun là: Vòi phun hở vòi phun kín Vịi phun kín tức loại vịi phun có van ngăn cách khơng gian vịi phun với khơng gian buồng cháy động 36 Vịi phun kín chia làm loại: 37 + Vịi phun kín tiêu chuẩn 38 + Vịi phun kín loại van 39 + Vịi phun kín có chốt kim phun 40 + Vịi phun kín loại van lỗ phun Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 41 Vòi phun hở: Là loại vịi phun khơng có van ngăn cách khơng gian vịi phun với khơng gian buồng cháy động có nhược điểm sau: 42 - Trong khoảng thời gian lần phun, phần nhiên liệu vòi phun bị chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thể xy lanh vào chiếm đầy khơng gian bị chèn ép - Thời gian đầu thời gian cuối trình phun, chất lượng phun lúc áp suất nhiên liệu vòi phun thấp - Sau lần phun nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lỗ phun gây kết cốc đầu vòi phun - Do khơng có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nên nhiều phần khí thể gây trở ngại cho trình cấp nhiên liệu vào xy lanh động 43 Khắc phục nhược điểm trên, nên vòi phun kín làm cho chất lượng phun nhiên liệu tốt, tăng tiêu công suất hiệu suất động đồng thời làm giảm tượng kết muội than vịi phun xy lanh động Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 5.3.4 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 339 520 521 522 Hình 5-16 Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến vị trí bàn đạp ga biến đổi mức đạp xuống bàn đạp ga (tín hiệu góc) thành tín hiệu điện áp chuyển đến ECU động 523 Ngoài để đảm bảo độ tin cậy, cảm biến truyền tin hiệu từ hai hệ thống cố đặc điểm đầu khác 524 Cỗ loại cảm biến vị trí bàn đạp ga: loại tuyến tính loại phần tử Hall l.Loại tuyến tính: 525 Trong tín hiệu từ haỉ hệ thống này, tín hiệu VPA truyền điện áp theo đường thẳng toàn phạm vỉ bàn đạp ga Tín hiệu khác tín hiệu VPA2, truyền điện áp bù từ tín hiệu VPA Gâm bĩển vị 1Ĩ bán đạp ga 526 tuyến Hình 5-17 Sơ đồ mạch điện đường đặc tính cảm biến vị trí bàn đạp ga loại 527 tính 528 2.Loại phần tử Hall Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCi 1%) 529 Hình 5-18 Sơ đồ mạch điện đường đặc tính cẳm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử 530 531 phần tử Hall Cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall gồm mạch IC Hall làm 532 Hall nam châm quay quanh chúng Các nam châm lắp trục quay bàn đạp ga quay với bàn đạp ga 533 Khi đạp bàn đạp ga, nam châm quay lúc, nam châm thay đổi vị Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCi 1%) trí chúng Vào lúc đó,trên IC Hall phát thay đổi từ thông gây thay đổi vị trí nam châm tạo điện áp hiệu ứng Hall từ cực VPA VPA2 theo mức thay đổi Tín hiệu truyền đến PCM tín hiệu vị trí bàn đạp ga Đe đảm bảo độ tin cậy cao phải cung cấp mạch điện độc lập cho hệ thống 534 Và trình thiết kế cho hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.41 tơi sử dụng cảm biến vị trí bàn đạp ga loại phần tử Hall 5.3.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) 340 535 536 Hình 5-19 Ket cấu cảm biến vị trí trục khuỷu 1- Vỏ cảm biến; 2- Lỗ bắt bu lông; 3- Đầu nối dây điện; 4- Lớp cách điện; 537 538 Cuộn dây, 6- Lõi từ Cảm biến vị trí trục khuỷu loại cảm biến cảm ứng từ Cảm biến trục khuỷu xem máy phát xung từ tính nam châm điện bên cảm biến Cảm biến trục khuỷu nhận biết vị trí trục khuỷu tốc độ quay động vị trí thiếu bánh đà, không xác định điểm chết kỳ nén hay kỳ thải Như vậy, vòng quay trục khuỷu, cảm biến phát xung Phương án làm cho độ xác đo đạc giảm xuống, nhiên lại gọn nhẹ Để đo tốc độ động ta phải dựa vào việc đo thời gian xung liên tiếp Thời gian tỷ lệ nghịch với tốc độ 539 Cảm biến trục khuỷu loại cảm biến từ trở thay đổi Điều xảy di chuyển vật liệu sắt từ (đầu từ trở) ngang qua từ trường cảm biến, cảm biến tạo tín hiệu điện áp dạng sóng hình sin truyền đến xử lý Tín hiệu tạo đầu từ trở chuyển Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCi 1%) động ngang qua cảm biến Khi đầu từ trở (5) chuyển động đến gần cảm biến (cuộn dây), đường sức từ cảm biến thay đổi làm sinh điện áp dương bên cuộn dây cảm biến Từ trường thay đổi nhiều, điện áp sinh lớn Khi chuyển động xa từ trường thay đổi theo xu hướng ngược lại tạo dạng xung âm khoảng hở thẳng hàng với đầu cảm biến lúc điện áp không sinh ra, khơng có thay đổi từ trường 540 Như vật thể sắt từ quét qua, cuộn dây cảm biến phát sóng hình sin có biên độ thay đổi theo tốc độ Đe PCM nhận biết phải nắn tín hiệu thành xung vuông chuẩn V 341 541 542 543 544 Hình 5-20 Sơ đồ mạch điện, dạng sóng tín hiệu 1,4- Bánh trục khuỷu; 2- Lõi từ; 3- Tín hiệu điện PCM xác định khoảng thời gian phun lượng phun dựa vào tín hiệu Khi xa cực nam châm khe hở khơng khí lớn, nên từ trở cao, từ trường yếu Tại vị trí đối diện, khe hở nhỏ, nên từ trường mạnh, tức có nhiều đường sức từ cắt, cuộn dây xuất dòng điện xoay chiều, đường sức qua nhiều, dịng điện phát sinh lớn Tín hiệu sinh thay đổi theo vị trí răng, PCM đọc xung điện sinh ra, nhờ mà PCM nhận biết vị trí trục khuỷu tốc động Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCi 1%) 5.3.6 Cảm biến vị trí trục cam (CMP) 342 545 546 547 Hĩnh 5-21 Kết cấu cảm biến vị trí trục cam 1- Lỗ bắt bu lông; 2- Đầu nối dây điên; 3- Nam châm; 4- Phần tử Hall; 5Dây điện; 6- vỏ cảm biến - Vị trí: Đặt nắp xi lanh phía sau kim phun số - Chức năng: Thông báo tín hệu vị trí trục cam thời điểm phun dầu xi lanh số 548 - Cấu tạo: loại cảm biến Hall 549 Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam đĩa tín hiệu G có Khi trục cam quay khe hở khơng khí vấu nhơ trục cam cảm biến thay đổi Sự thay đổi khe hở tạo điện áp cuộn nhận tín hiệu gắn vào cảm biến này, sinh tín hiệu G Tín hiệu G chuyển thơng tin góc chuẩn trục khuỷu đến PCM động cơ, kết hợp với tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu để xác định thời điểm cuối kỳ nén xylanh phát góc quay trục khuỷu Cứ vịng quay động cơ, cảm biến tạo xung có xung làm tín hiệu điều khiển Dùng để xác định thời điểm phun nhiên liệu Đe PCM nhận biết phải nắn tín hiệu thành xung vuông chuẩn 5V 5.3.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu 550 Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức thời ống phân phối báo PCM với độ xác thích hợp tốc độ đủ nhanh, cấu tạo cảm suấtđược thể hình 23.cơ Duratorq 2.41 TDCi 1%) Tính tốnbến thiếtáp kế hệ thống nhiên liệu Common Rail2-động 343 Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCỈ lắp 551 552 Hình 5-22 cấu tạo cảm biến áp suất ống phân phối 1- Mạch điện; 2- Màng xo; 3- Màng phần tử cảm biến; 4- Ống dẫn áp suất; 5- Ren lắp ghép 553 Nhiên liệu chảy vào cảm biến áp suất đường ống thông qua đầu mở phần cuối bịt kín màng cảm biến Thành phần cảm biến thiết bị bán dẫn gắn màng cảm biến, dừng để chuyển áp suất thành tín hiệu điện Tín hiệu cảm biến tạo đưa vào mạch khuếch đại tín hiệu đưa đến PCM 554 Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc: - Khi màng biến dạng lớp điện trở đặt màng thay đổi giá trị Sự biến dạng (khoảng TNM áp suất 1600 bar ) áp suất tăng lên hệ thống, thay đổi điện trờ dẫn đến thay đổi điện Ở mạch cầu điện trở - Điện áp thay đổi khoảng 0-70 mV (tùy thuộc áp suất tác động) khuếch đại mạch khuếch đại đến 0,5V- 4.5V 555 Việc kiểm sốt cách xác áp suất ống điều bắt buộc để hệ thống hoạt động Đây nguyên nhân cảm biến áp suất ống Rail phải cố sai số nhô ừong trình đo Trong dải hoạt động động cơ, độ xác đo đạt khoảng 2% Nếu cẳm biến áp suất ống bị hỏng van điều khiển áp suất điều khiển theo giá trị định sẵn ừong PCM 556 5.4 Thiết kế hệ thống điều khiển điện tử 5.4.1 Thiết kế hệ thống xử lý thông tin điều khiển hệ thống nhiên liệu động 5.4.1.1 Giới thiệu sơ đồ tổng quan chức điều khiển điện tử 344 Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCỈ lắp 557 558 Hình 5-23 Sơ đồ điều khiển hệ thống nhiên liệu 1- Cảm biến nhiệt độ dầu bơi trơn; 2- Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 3- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 4- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 5- Bộ vòi phun; 6- Van EGR; 7- Cảm biến vị trí chân ga (APP); 8- Relay chính; 9- cầu chì ácquy; 10- Ắcquy; 11- Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP); 12- Cảm biến vị trí trục cam (CMP); 13- Cảm biến áp suất nhiên liệu; 14- Cảm biến áp suất khí nạp; 15- Bộ bugi xông máy; 16- Hộp PCM 559 Hệ thống điều khiển điện tử bao gồm cảm biến cung cấp cho điều khiển động PCM, thông tin số vịng quay trục khuỷu (CKP), vị trí bàn đạp chân ga (APP), nhiệt độ áp suất đường ống nạp, nhiệt độ làm việc động cảm biến làm việc theo nguyên tắc khác Các thông tin từ cảm biến đưa điều khiển PCM dạng tín hiệu điện như: tín hiệu vào dạng số, tín hiệu vào dạng tương tự (analog),tín hiệu điện áp biến đổi, tín hiệu tàn số biến đổi sơ trước vào xử lý 560 Bộ điều khiển động PCM: (Powertrain Control Module) Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCỈ lắp 561 Bộ điều khiển động PCM điều khiển thời điểm lượng nhiên liệu cần phun hệ thống tuần hồn khí thải Bộ điều khiển PCM có 104 chân chia làm ổ giắc nối, ổ Cl= 32 chân, ổ C2= 48 chân, ổ C3 = 32 chân Bộ điều khiển GEM: 562 Bộ điều khiển GEM đặt phía sau hộp cốp tay Bộ điều khiển GEM bao gồm phận phân phối nguồn (đó phàn rơ le cầu chì phân phối nguồn) GEM điều khiển điện tử, điều khiển toàn hệ thống điện tử với tính chất tiện nghi xe Tuỳ theo hệ thống trang bị xe, có đời GEM trang bị cho xe 563 -GEM đời thấp ký hiệu A, mã số 6C1T - 14A073-AX 564 -GEM đời trung ký hiệu B, mã số 6C1T-14A073-BX (BK FVL) 565 -GEM đời cao ký hiệu c, mã số 6C1T-14A073-CX (CK FVL) 566 -GEM theo kênh Service ký hiệu D (GEM theo kênh Service tương ứng với gem đời cao), mã số 6C1T-14A073-DX 567 Tất đời GEM có chức báo động (Alarm) chức báo (Clock) Chức báo chuyển đến điều khiển khác thông qua đường truyền CAN 568 Bộ điều khiển GEM kiểm tea lại tất liệu cài đặt vào lưu lại lỗi (mã báo hư hỏng DTCS) có Chức điều khiển GEM bị giới hạn điều khiển GEM bị lỗi 569 Bộ điều khiển động PCM kết nối với điều khiển GEM qua đường truyền tốc độ HS-CAN Bộ điều khiển GEM đóng vai trị cổng giao tiếp (Gateway) cho việc trao đổi thông tin đường truyền tốc độ cao HS-CAN đường truyền tốc độ trung bình MS- CAN 570 Trong động cơ, mở khố điện hệ thống quản lý động chuyển lượng (tín hiệu) qua PCM rơ-le lượng mở Trong động tắt khố điện PCM đóng dừng động cơ, van đóng ngắt điện lúc bị lượng điện (tín hiệu) cắt rơ-le điện từ nhờ PCM 571 Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCỈ lắp 572 Trong khỉ động chạỵ PCM tiếp tục nhận tín hiệu ừạng thái thực tế động bơm từ cảc cảm biến khoá điện 573 Cấc tần số tượng tự tín hiệu từ khố cho biết q trình tiến triển Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCi 1%) đối chiếu với chương trình lập trình có sẵn ừong nhớ, động PCM so sánh tín hiệu riêng biệt để đưa chênh lệch Từ giả trị để đưa giá trị thích hợp để điều khiển động 5.4.1.2 Hệ thống xử lý 574 Căn vào tín hiệu gởi tử cảm biến cảm biến nhiệt độ môỉ trường, cảm biến áp suất nhiên liệu, cảm biến tốc độ động tới cổng giao tiếp Gateway GEM gửi tởi điều khiển PCM thông qua đường truyền tốc độ cao HS-CAN, hệ thống xử lý so sánh vởỉ thông tin cài đặt sẵn nhớ PCM xác định thông số đầu để điều khiển phận thừa hành, đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu cho động 5.4.1.3 Hệ thống chấp hành: 575 Bao gồm cấu chấp hành điều khiển tín hiệu đầu điều khiển PCM kết nối với điều khiển GEM thông qua đường truyền tốc độ cao HS-CAN Các cấu chấp hành như: vòi phun, bơm cao áp, van EGR điều khiển cho động làm việc phù hợp với tín hiệu đầu vào 5.4.1.4 Bộ xử lí điều khiển góc phun sớm 576 160 577 ỉ 36 578 30 'ẩ 579 580 583 t Ổ 28 581 I 582 ~§ 180 Hình 5-24 Đặc tính điều chỉnh góc phun sớm 584 Cũng tương tự nguyên tắc điều khiển lượng phun, xử lý điều khiển góc phun sớm sở tín hiệu thu từ cảm biến đo số vòng quay động cảm biến xác định trạng thái động cảm biến xác định nhiệt độ nước làm mát, cảm biến vị trí bàn Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCi 1%) trênnạp đạp ga, cảm biến áp suất khí 585 Đe lựa chọn góc phun sớm tốt xác định nhờ thực nghiệm cách xây dựng đặc tính điều chỉnh góc phun sớm động Đặc tính điều chỉnh góc phun sớm thực điều kiện không thay đổi tốc độ n lượng nhiên liệu cấp cho chu trình Thay đổi góc phun sớm, góc phun sớm xác định giá trị N e = GEM tự động bật đèn báo hay có chng báo nguy phát mã hư hỏng hệ thống, báo lỗi động (MIL), cảnh báo động cơ, số khác cần phải qua thủ tục đọc mã hư hỏng đơn giản có sử dụng thiết bị đọc Tuỳ theo hệ thống mà có cách đọc mã hư hỏng phù hợp 604 Trong số hệ thống động có khả tự kiểm tra, điều khiển GEM lập trình theo kiểu Modul Trung Tâm, phương pháp lập trình Modul Trung Tâm dựa sở: tất liệu điều khiển nạp vào điều khiển GEM Từ điều khiển GEM tất liệu truyền đến điều khiển khác thông qua đường truyền CAN Tất liệu không lấy từ máy chuẩn đốn WDS mà lấy từ điều khiển GEM để truyền đến điều khiển liên quan Máy chuẩn Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 TDCi 1%) đốn đóng vai trị nhưtrên thành viên giám sát cho trình lập trình Modul Trung Tâm thực 605 Bộ điều khiển GEM kiểm tra lại tất liệu cài đặt vào lưu lại lỗi (mã báo hư hỏng DTCs) có 5.4.1.9 Bộ nhớ đầu 606 Sau xử lý thực xong phép tính, kết lưu trữ phần nhớ dành riêng để ghi liệu đầu ra, phần nhớ đặt vùng với nhớ đầu vào nhớ RAM Cũng nhớ đầu vào, nhớ đầu lưu trữ số nhị phân để chuyển cho xử lý tín hiệu đầu nhằm tạo nên tín hiệu điều khiển 5.4.1.10 607 Các chức đầu Bộ xử lý không trực tiếp điều khển thiết bị đầu ra, thực phép tính ghi giá trị vào nhớ Kết xử lý tín hiệu đầu sử dụng để tạo nên tín hiệu điều khiển Các dạng tín hiệu điều khiển tạo theo yêu cầu thiết bị đầu Cũng xử lý đầu vào, xử lý đầu gồm có nhiều khối hoạt động riêng rẽ phối hợp với để tạo tín hiệu đầu Chuẩn đốn hư hỏng sửa chữa hệ thống nhiên liệu 608 Khắc phục hư hỏng có nghĩa sửa chữa hư hỏng cách loại trừ nguyên nhân khơng thể Sau xem xét ngun nhân cịn lại để đến kết luận xác Phương pháp nhanh xác nhiều so với việc đoán hay điều chỉnh sửa chữa ngẫu nhiên Động Duratorq 2.41 dùng thiết bị chuẩn đoán máy chuẩn đoán WDS, IDS kết nối qua cổng DLC 609 Phương pháp lập trình Module Trung Tâm dựa sở: Tất liệu điều khiển nạp vào điều khiển GEM tất liệu truyền đến điều khiển khác thông qua đường truyền CAN Phương pháp lập trình Module Trung Tâm khác với phương pháp lập trình truyền thống là:Tất liệu khơng ... Bosch hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel chọn hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel để thiết kế cho hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.41 3 Các thông sổ động cư Duratorq 2.41 166 Động Duratorq. .. thuật động 4 Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.41 4.1 Tính tốn hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.41 4.1.1 Tính tốn nhiệt (tính theo tài liệu [1]) Cơng suất, tính. .. dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail kết cấu đơn giản ta khảo sát sau 2.2.3 Các dạng cấu tạo vòi phun hệ thống nhiên liệu động diesel Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq