Giáo trình phun dầu điện tử

- 1 -

TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC

KHOA CƠ KHÍ Ô TÔ

GIÁO TRÌNH

HỌC PHẦN: PHUN DẦU ĐIỆN TỬ

NGÀNH: BẢO TRÌ VÀ SỬA CHỮA Ô TÔ, TRÌNH ĐỘ: TC

TP. Hồ Chí Minh, năm 2017

(Lƣu hành nội bộ)

- 2 -

ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HỒ CHÍ MINH

TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC

KHOA CƠ KHÍ Ô TÔ

GIÁO TRÌNH

HỌC PHẦN PHUN DẦU ĐIỆN TỬ

NGÀNH/ NGHỀ: BẢO TRÌ VÀ SỬA CHỮA Ô TÔ

TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP

Ban hành kèm theo Quyết định số: …/QĐ-CNTĐ-CN

ngày..…..tháng…. năm của……

TP. Hồ Chí Minh, năm 2017

- 3 -

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể

đƣợc phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo, tham

khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh

doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình “Phun dầu điện tử” đƣợc biên soạn dựa theo chƣơng trình chi

tiết môn Phun dầu điện tử, giảng dạy cho HS hệ Trung cấp. Tất cả các chƣơng

trong giáo trình đều đƣợc biên soạn dựa theo phƣơng pháp tiếp cận năng lực và

tuân theo bố cục lý thuyết và thực hành . Cấu trúc giáo trình “Phun dầu điện tử”

chia thành 3 chƣơng trình bày có hệ thống và cập nhật kiến thức mới nhất. Giúp

HSSV có thể vận dụng các kỹ thuật an toàn vào trong thực hành khi thực hành

tại xƣởng.

Giáo trình “Phun dầu điện tử” đƣợc biên soạn theo nguyên tắc: tính định

hƣớng ; Có hệ thống, logic và sát với thực tế.

Do điều kiện về thời gian, các yếu tố khách quan, mặt khác đây là lần đầu

tiên tổ biên soạn giáo trình dựa trên năng lực thực hiện, nên không tránh khỏi

những thiếu sót nhất định. Rất mong những ý kiến đóng góp để giáo trình “Phun

dầu điện tử” tô đƣợc hoàn thiện hơn, đáp ứng đƣợc yêu cầu của thực tế sản xuất

của các doanh nghiệp hiện tại và trong tƣơng lai.

Chân thành cảm ơn các thành viên biên soạn và tập thể Khoa Cơ khí Ô tô đã

góp ý chân tình để biên soạn thành công giáo trình “Phun dầu điện tử”

Tp. HCM, ngày tháng năm 2017

Tham gia biên soạn

Quãng Minh Đằng

- 4 -

PHUN DẦU ĐIỆN TỬ

- Mã học phần: TNT414080

- Trình độ: Trung cấp

- Áp dụng cho chuyên ngành: Bảo trì và sửa chữa Ô tô.

- Số tín chỉ: 3 (Lý thuyết: 2; Thực hành:1)

- Loại học phần: Bắt buộc.

- 5 -

MỤC LỤC

MỤC LỤC............................................................................................................. 2

PHẦN 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ............................................................................ 3

I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN BẰNG

ĐIỆN TỬ........................................................................................................... 3

1. Đặc điểm làm việc của các động cơ DIESEL........................................... 6

2. Lịch sử phát triển của hệ thống Diesel và diesel điện tử. ......................... 9

3. Phân loại đặc điểm hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử........................... 11

II. CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ............................... 13

1. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với bơm cao áp................................ 13

2: Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối ........................... 27

3. Hệ thống nhiên liệu Diesel với bơm - vòi phun kết hợp......................... 37

4. Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu Disel

điện tử.......................................................................................................... 45

5: Mạch điện điều khiển.............................................................................. 71

PHẦN 2: THỰC HÀNH .................................................................................... 73

KIỂM TRA VÀ CHẨN ĐOÁN BẢO DƢỠNG HỆ THỐNG .......................... 73

I. CÁC HIỆN TƢỢNG HƢ HỎNG – NGUYÊN NHÂN .............................. 74

II. SỬA CHỮA VÀ LẮP ĐẶT BƠM CAO ÁP (HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI BƠM CAO ÁP )...................................................... 77

1. Lắp đặt bơm cao áp ................................................................................. 77

2. Kiểm tra van điều khiển phun ( SPV ).................................................... 78

3. Kiểm tra van điều khiển phun sớm (TCV) ............................................. 78

III. CHẨN ĐOÁN VÀ SỬA LỖI HỆ THỐNG DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI ỐNG

PHÂN PHỐI.................................................................................................... 79

1. Chẩn đoán kim phun cơ bản.................................................................... 79

2. Quy trình chẩn đoán kim phun theo biểu hiện trên xe............................ 80

3. Quy trình kiểm tra bơm cao áp ............................................................... 83

4. Quy trình kiểm tra van PCV ................................................................... 85

5. Chuẩn đoán bằng thiết bị COMMONRAIL TESTER............................ 85

IV. KIỂM TRA MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN................................................ 96

1. Kiểm tra các cảm biến, thiết bị chấp hành:............................................. 96

2.Tìm Pan với hệ thống tự chuẩn đoán ..................................................... 101

PHẦN III: PHỤ LỤC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN, VÀ MẠCH ĐIỆN ................... 104

1. Sơ đồ điều khiển:....................................................................................... 104

2. Sơ đồ mạch điện:....................................................................................... 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 125

- 6 -

PHẦN 1: LÝ THUYẾT CƠ SỞ

I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN

BẰNG ĐIỆN TỬ

1. Đặc điểm làm việc của các động cơ DIESEL.

Động cơ Diesel cũng là một loại động cơ đốt trong kiểu piston, trong quá

trình cấp nhiên liệu hòa trộn hỗn hợp và cháy đƣợc thực hiện chủ yếu trong thể

tích buồng cháy động cơ.

Động cơ Diesel

Nguyên lý hoạt động của động cơ Diesel:

- Kỳ thứ nhất ( kỳ nạp): Piston chuyển

động từ ĐCT đến ĐCD. Không khí có

áp suất thấp Pk = 130 ÷ 390 kPa đƣợc

máy nén cấp vào xylanh qua xupap nạp

1. Để đảm bảo lƣợng không khí nạp

vào xylanh lớn nhất với tổn thất áp

suất nhỏ xupap nạp đƣợc mở trƣớc khi

piston đến ĐCT với góc mở sớm

xupap nạp φns và đóng muộn với góc

đóng muộn sau ĐCD φnm. Góc toàn

bộ ứng với xupap nạp ở trạng thái mở

φn= 250÷ 2800 TK (góc quay trục

khuỷu). Trên đồ thị (Hình 02) hành

trình nạp đƣợc ứng với đƣờng r – a. Ở

- 7 -

cuối hành trình nạp, không khí trong

xylanh đạt trị số Pa= 130÷ 390 KPa, ta

= 40÷ 1300 C.

- Kỳ thứ 2 ( kỳ nén) : Piston chuyển

động từ ĐCD đến ĐCT, nén không khí

trong xylanh. hành trình nén đƣợc tính

toán sao cho các thông số khí nén đƣợc

nén đến giá trị đảm bảo bốc cháy nhiên

liệu. Áp suất và nhiệt độ không khí

cuối hành trình nén tăng lên đến giá trị

Pc= 4500÷8000 KPa, tc= 530÷ 7300C.

Khi đó nhiệt độ của khí nén cao hơn

nhiệt độ tự bốc cháy của nhiên liệu từ

160÷ 2000C. Hành trình nén đƣợc biểu

thị bằng đƣờng cong a – c trên đồ thị

chỉ thị (Hình 02).

- Kỳ thứ 3 (kỳ cháy và giãn nở):

Nhiên liệu đƣợc phun sớm vào xylanh

trƣớc khi piston đến ĐCT. Góc phun

sớm đƣợc tính toán, lựa chọn để các

phản ứng lý hóa của nhiên liệu đƣợc

diễn ra sao cho hỗn hợp bốc cháy khi

piston ở ĐCT. Đoạn đồ thị c – z ứng

với thời kỳ cháy nhiên liệu (Hình 02).

Do cháy nhiên liệu tại ĐCT, áp suất

môi chất tăng lên tới Pz= 6000÷ 14000

KPa và nhiệt độ là tz= 1450÷ 17300C.

Đƣờng z’ – b trên đồ thị(Hình 02) ứng

với hành trình giãn nở. Cuối hành trình

giãn nở ( điểm b, áp suất và nhiệt độ

khí cháy giảm : Pb= 350÷ 800 KPa

nhiệt độ là tb= 630÷ 9300C.

- 8 -

- Kỳ thứ 4 ( kỳ xả): Piston dịch chuyển

từ ĐCT đến ĐCD. Hành trình xả đƣợc

bắt đầu từ thời điểm mở xupap xả 2.

Xupap xả đƣợc mở trƣớc khi piston

đến ĐCD gọi là góc mở sớm φms nhờ

vậy làm sạch sản vật cháy trong xylanh

tốt hơn. Khí xả tiếp tục xả ra trong suốt

quá trình xả và kết thúc khi đóng

xupap xả sau ĐCT. Góc đóng muộn

hơn so với điểm chết trên khoảng 40 ÷

700TK. hành trình xả khí trong xylanh

đƣợc ứng với đoạn b- r. Trên đồ thị

(Hình 02) khí xả đƣợc giãn nở, sinh

công trong tuabin và năng lƣợng của

chúng đƣợc sử dụng để dẫn động máy

nén, nén không khí trƣớc khi nạp vào

xylanh.

Sơ đồ chu trình công tác của động cơ 4 kỳ a, hành trình nạp; b, hành

trình nén; c, hành trình cháy và giãn nở; d, hành trình xả 1, xupap hút; 2, xupap

xả.

- 9 -

Đồ thị chỉ thị mở (a) và đồ thị pha phối khí (b) của động cơ 4 kỳ.

r’a’- quá trình nạp; a’c- quá trình nén; czz’b’- quá trình cháy và giãn nở;

b’r”- quá trình xả; rr’- quá trình trùng điệp; hc’- góc phun sớm; cc’- góc bắt đầu

cháy; hc- góc cháy trì hoãn; fx, fn- tiết diện lƣu thông cửa xả và cửa nạp; ra￾hành trình nạp; ac- hành trình nén; czz’b- hành trình cháy và giãn nở; br- hành

trình xả. Trên hình vẽ 03 trình bày toàn bộ đồ thị chỉ thị hành trình làm việc của

động cơ 4 kỳ có tăng áp gồm các hành trình: r – a ( nạp), a- c ( nén), c- b ( cháy

nhiên liệu và giãn nở sản phẩm cháy), b- r ( xả sản vật cháy).

2. Lịch sử phát triển của hệ thống Diesel và diesel điện tử.

Ra đời sớm nhƣng động cơ Diesel không phát triển nhƣ 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 đƣợc giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổ biến và

hữu dụng hơn.

Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi

trƣờng. Động cơ Diesel với tính hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuy nhiên

vấn đề về tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ

Diesel.

- 10 -

Động cơ Diesel đƣợc phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt

động theo nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu đƣợc phun

vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy.

Đến năm 1927 Robert Bosch mới phát triểnbơm cao áp ( bơm phun Bosch

lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ô tô khách vào năm 1936). Hệ

thống nhiên liệu Diesel không ngừng đƣợc cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối

ƣu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu.

Các Nhà chế tạo động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ

thuật phun và điều khiển quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các

biện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấn đề:

-Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên

liệu không khí.

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hƣớng kết thúc nhanh quá

trình phun để làm giảm HC.

- Biện pháp hồi lƣu một bộ phận khí xả. Hiện nay các nhƣợc điểm đó đã

đƣợc khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu

Diesel điện tử nhƣ:

- Bơm cao áp điều khiển điện tử.

- Vòi phun điện tử.

- Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (ống Rail). Năm 1986 Bosh đã đƣa ra

thị trƣờng việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel đƣợc

gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail. Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp

- 11 -

nhiên liệu Common Rail đã đƣợc hoàn thiện. Trong động cơ Diesel hiện đại áp

suất phun đƣợc thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất

cao đƣợc chứa trong ống chứa ( Rail) hay còn gọi là “ắc quy thủy lực” và đƣợc

phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ thống cung cấp nhiên

liệu Diesel thông thƣờng thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết đƣợc

những vấn đề:

- Giảm tối đa mức độ tiếng ồn.

- Nhiên liệu đƣợc phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện

tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian phun cực ngắn và tốc độ

phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms).

- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc

của động cơ.

- Tiết kiệm nhiên liệu.

- Giảm mức ô nhiễm môi trƣờng.

3. Phân loại đặc điểm hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử.

3.1. Phân loại hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử.

Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử:

* Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm cao áp

- Bơm PE Điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ

- Bơm VE Điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ

- Bơm VE Điện tử điều khiển bằng van xả áp:

+ Bơm VE 1 Piston hƣớng trục

+ Bơm VE nhiều Piston hƣớng kính

* Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối – Common Rail

System (CRS) (Có thể phân loại theo bơm áp cao)

+ Loại 2 Piston

+ Loại 3 Piston

+ Loại 4 Piston

* Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử BơmVòi phun kết hợp:

+ Loại EUI

+ Loại HEUI

3.2. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử

3.2.1. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử loại bơm dãy ( PE) điện tử

điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ :

- 12 -

- Điều chỉnh lƣợng nhiên liệu phun bằng điều khiển hành trình thanh răng

nhờ cơ cấu điều ga điện từ.

- Điều chỉnh góc phun sớm hay muộn bằng cảm biến tốc độ động cơ.

3.2.2. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử loại bơm phân phối (VE)

điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ:

- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa.

- Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thƣờng. - Điều chỉnh lƣợng phun

nhiên liệu bằng cơ cấu điều ga điện từ ( không dùng bộ điều tốc nhƣ bơm VE

thông thƣờng).

- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm

phun.

3.2.3. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm VE điện tử điều

khiển bằng van xả áp loại 1 Piston hƣớng trục:

- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 130 MPa.

- Vẫn phải có bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam đĩa, vành con lăn,

cam đĩa, piston, van tắt máy, cơ cấu điều khiển phun sớm.

- Không có quả ga, piston không có lỗ ngang.

- Điều chỉnh lƣợng phun nhiên liệu bằng van xả áp thông khoang xylanh

với khoang bơm.

- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm

phun.

3.2.4. Đặc điểm Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Bơm VE điện

tử điều khiển bằng van xả áp loại nhiều Piston hƣớng kính:

- Vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong

khoang bơm.

÷- Áp suất cao hơn với loại piston hƣớng trục.

- Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu và phân phối nhiên liệu khác so với loại

hƣớng trục.

- Điều khiển lƣợng phun bằng một van xả áp loại trực tiếp.

3.2.5. Hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với Ống phân phối –

Common Rail System ( CRS):

- Áp suất phun rất cao (1300 ÷ 2200kg/cm2

).

- Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh (1,1 ms = 1 lần phun

mồi + 1 lần phun chính thức ).

- Các chi tiết trong hệ thống cao áp đƣợc chế tạo một cách rất chính xác (

khe hở giữa kim phun và xylanh phun là: 0,5÷ 2 μm ).