- KÈM BẢN VẼ CAD (nếu giao dịch qua zalo 0985655837) ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL TRÊN Ô TÔ TOYOTA FORTUNER 2.5G MT 4X2 2010Thông qua đề tài giúp sinh viên nắm được cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệthống phun diesel điện tử, phương pháp kiểm tra sửa chữa hệ thống nhiên liệuCommon Rail của động cơ diesel trên ô tô Toyota Fortuner 2.5G MT 4X2 2010.Hiện nay, các nhược điểm của HTNL Diesel đã được khắc phục bằng cảitiến các bộ phận như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao,các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ (năm 1986Bosch đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động cơ diesel). Đó là Hệthống nhiên liệu Common Rail Diesel.
Tổng quan về hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel trên ô tô 11 1.1 Khái quát chung về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel
Sơ lược lịch sử phát triển động cơ diesel
Động cơ Diesel, được phát triển vào năm 1897 bởi Rudolf Diesel, hoạt động theo nguyên lý tự cháy, trong đó nhiên liệu được phun vào buồng cháy và tự bốc cháy gần cuối quá trình nén Năm 1927, Robert Bosch đã cải tiến công nghệ với việc phát triển bơm cao áp, và vào năm 1936, bơm phun Bosch được lắp cho động cơ diesel ôtô thương mại và ôtô khách Hệ thống nhiên liệu Diesel đã không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm ô nhiễm và tiêu hao nhiên liệu Các nhà nghiên cứu động cơ Diesel đã đề xuất nhiều biện pháp kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy để hạn chế phát thải ô nhiễm, tập trung vào việc giải quyết các vấn đề liên quan đến môi trường.
- Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ P.M 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 hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm Hidrocacbon
Biện pháp hồi lưu khí xả (ERG) đã giúp khắc phục các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel thông qua việc cải tiến các bộ phận như bơm cao áp, vòi phun và ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao Sự phát triển công nghệ, đặc biệt là việc Bosch giới thiệu hệ thống điều khiển điện tử cho động cơ Diesel vào năm 1986, đã đóng góp vào sự ra đời của hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel.
Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel
Động cơ Diesel là loại động cơ đốt trong, khác với động cơ xăng, trong đó nhiên liệu diesel tự cháy nhờ nhiệt độ và áp suất cao khi piston gần điểm chết trên trong kỳ nén Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel.
Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ diesel
Dự trữ nhiên liệu là yếu tố quan trọng giúp động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian mà không cần bổ sung thêm nhiên liệu Nó cũng giúp lọc sạch nước và tạp chất cơ học có trong nhiên liệu, đảm bảo nhiên liệu được luân chuyển dễ dàng trong hệ thống.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ: Đảm bảo tốt các yêu cầu sau
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ
+ Phun nhiên liệu vào đúng xylanh thời điểm, đúng quy luật
+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các xylanh phải đồng đều trong một chu trình công tác
Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ cần phải kết hợp hiệu quả giữa số lượng, phương hướng, hình dạng và kích thước của tia phun với cấu trúc buồng cháy Điều này nhằm đảm bảo rằng quá trình hòa khí diễn ra nhanh chóng và đồng đều, tối ưu hóa hiệu suất động cơ.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao
- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa
- Dễ chế tạo, giá thành hạ
Hình 1.2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel
Chứa nhiên liệu và cung cấp nhiên liệu cho động cơ
Hình 1.3: Sơ đồ lọc nhiên liệu
1- Bình nhiên liệu 2- Bơm xả khí 3- Bơm phun nhiên liệu 4- Lọc nhiên liệu
5- Bộ lắng đọng nước 6- Dòng nhiên liệu
Nhiên liệu từ bình được bơm qua lọc thô và lọc tinh trước khi đến bơm phun Lọc nhiên liệu có vai trò quan trọng trong việc làm sạch nhiên liệu và tách nước, giúp tối ưu hóa công suất cho động cơ.
Hình 1.4: Cấu tạo vòi phun 1- Thân đỡ vòi phun 2- ống tràn
3- Tấm đệm điều chỉnh 4- Lò xo nén
5- Chốt ép 6- Miếng ngăn 7- Kim phun 8- Thân vòi phun 9- Đai ốc hãm
Nhiên liệu nén ở áp suất cao được phun thành dạng sương vào buồng đốt của động cơ Diesel, giúp cải thiện quá trình bắt lửa Việc phun nhiên liệu trực tiếp với áp suất và tốc độ cao tạo ra màn sương dễ dàng trộn lẫn với không khí, từ đó tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của động cơ.
Hiện nay có rất nhiều cách để phân loại các loại vòi phun
Bơm phun nhiên liệu bao gồm nhiều thành phần quan trọng như trục dẫn động, cần điều chỉnh, và quả văng, cùng với cần điều khiển bộ điều tốc Hệ thống này còn có van điều khiển điện từ để cắt nhiên liệu, pít tông, và van phân phối Đường phân phối và đầu phân phối cũng là những phần không thể thiếu, bên cạnh vành tròn, bộ định thời, và đĩa cam Cuối cùng, bơm cấp nhiên liệu đảm bảo cung cấp nhiên liệu cho toàn bộ hệ thống hoạt động hiệu quả.
Bơm phun bơm nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun Bơm phun có chức năng kiểm soát lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu
Phân loại bơm phun nhiên liệu :
+ Bơm cao áp vạn năng
Hình 1.6: Bơm cao áp vạn năng
Trục cam của bơm cao áp được dẫn động từ trục khuỷu, với số phân bơm tương ứng với số xy-lanh Các phân bơm có thể được sắp xếp theo một dãy hoặc hai dãy theo hình chữ V Bơm cao áp kiểu vạn năng thường được sử dụng cho các động cơ V-2.
Bơm cao áp bao gồm các chi tiết quan trọng như piston, xilanh, trục cam, con đội, lo xo và van cao áp Loại bơm này có khả năng phục vụ cho nhiều động cơ với công suất khác nhau Trên cùng một thân bơm, có thể lắp đặt các cặp piston xilanh với đường kính khác nhau, miễn là chúng có chung hành trình piston.
Ngoài ra, nhờ cấu tạo linh hoạt của thân bơm, cho phép thay đổi thứ tự làm việc của xi-lanh
+ Bơm cao áp phân phối
Hình 1.7: Bơm cao áp phân phối
Bơm cao áp thực hiện đồng thời hai chức năng quan trọng: bơm và phân phối nhiên liệu cho các xilanh, nhờ vào chuyển động tịnh tiến của piston kết hợp với chuyển động quay Các loại bơm cao áp phân phối hiện có rất đa dạng.
Kiểu dùng đôi plunger là một hệ thống hiệu quả, trong đó plunger hoạt động như bộ phân phối cho các xy-lanh Nó thực hiện chức năng bơm nhiên liệu thông qua chuyển động tịnh tiến, đồng thời quay để phân phối nhiên liệu một cách đồng đều.
Roto đóng vai trò là bộ phân phối cho các xy-lanh, với plunger bên trong roto di chuyển tịnh tiến để bơm nhiên liệu Roto quay giúp phân phối nhiên liệu một cách hiệu quả Việc điều chỉnh được thực hiện thông qua thời điểm cắt nhiên liệu và tiết lưu đường nạp.
Thay đổi hành trình plunger Điều chỉnh độ nâng van
+ Bơm cap áp vòi phun kết hợp
Hình 1.8: Bơm cao áp vòi phun kết hợp
1- Thùng nhiên liệu; 2- Bộ giải nhiệt nhiên liệu; 3- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 4- Van giới hạn áp suất; 5- Bộ bơm vòi phun kết hợp; 6- Đầu xi lanh; 7- Lỗ tiết lưu; 8- Lưới lọc; 9- Van giới hạn áp suất; 10- Bơm nhiên liệu; 11- Van một chiều; 12- Bộ lọc nhiên liệu
Hệ thống vòi phun bao gồm hai loại chính: vòi phun kết hợp UIS và bơm cao áp thiết kế liền khối với vòi phun được đặt trên nắp máy Loại bơm cao áp này thường được sử dụng cho các động cơ diesel 2 kỳ và xe tải hạng nặng.
+ Bơm cao áp riêng biệt
Bơm cao áp đơn là thiết bị được sử dụng cho động cơ có công suất từ vài đến hàng trăm mã lực, yêu cầu số bơm phun cao áp tương ứng với số xy-lanh của động cơ Hệ thống có kết cấu riêng biệt, với cấu tạo đơn giản giúp dễ dàng trong việc sửa chữa và bảo dưỡng, đồng thời có giá thành tương đối thấp Tuy nhiên, một nhược điểm của loại bơm này là việc phân phối nhiên liệu tới các xy-lanh không đồng đều.
Hình 1.10: Hệ thống Common Rail
Hệ thống Common Rail lưu trữ nhiên liệu áp suất cao trong ống Rail và điều khiển thời điểm phun vào xilanh động cơ thông qua bộ điều khiển ECU Điều này cho phép phun nhiên liệu áp suất cao không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, giúp giảm thiểu các chất gây hại như oxit nitơ (NOx) và phần tử hạt (PM), đồng thời tăng cường công suất cho động cơ.
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN DIESEL ĐIỆN TỬ
Hệ thống phun diesel điện tử dùng bơm vòi phun kết hợp ( HEUI –
Hệ thống nhiên liệu diesel với bơm vòi phun kết hợp là một cải tiến đáng kể trong động cơ Diesel, đồng thời là một phần quan trọng trong công nghệ ACERT của Caterpillar Sự phát triển này đã thiết lập các tiêu chuẩn mới về hiệu suất nhiên liệu, độ bền và yêu cầu khí thải cho động cơ.
Công nghệ nhiên liệu tác động thủy lực và điều khiển điện tử đang cách mạng hóa hiệu suất động cơ Diesel, mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với công nghệ phun nhiên liệu truyền thống Công nghệ mới này cho phép điều chỉnh chính xác thời gian, áp suất và lượng nhiên liệu phun vào buồng cháy, từ đó nâng cao hiệu suất động cơ Trong khi công nghệ cũ phụ thuộc vào tốc độ động cơ, dẫn đến áp suất phun tăng cao và tiêu hao nhiên liệu lớn, hệ thống mới này không bị ảnh hưởng bởi tốc độ, mà được điều khiển bằng điện Kết quả là động cơ sử dụng công nghệ tác động thủy lực và điều khiển điện tử tiết kiệm nhiên liệu hơn và giảm thiểu khí thải độc hại.
Hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm vòi phun kết hợp bao gồm các thành phần chính như thùng nhiên liệu, bộ giải nhiệt, cảm biến nhiệt độ, và các van giới hạn áp suất Bơm vòi phun kết hợp đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nhiên liệu cho đầu xi lanh thông qua lỗ tiết lưu, được hỗ trợ bởi lưới lọc và van một chiều Hệ thống cũng bao gồm bơm nhiên liệu và bộ lọc nhiên liệu để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Bơm cao áp là loại bơm piston hướng trục với khả năng thay đổi lưu lượng, có nhiệm vụ hút dầu từ thùng qua các thiết bị lọc và tăng áp suất dầu đến mức yêu cầu để phun ra vòi phun Trong hệ thống tác động thủy lực với điều khiển điện tử, bơm cao áp còn tạo ra áp suất cao cho dầu thủy lực, giúp thực hiện quá trình phun để đẩy xylanh ép ECM sẽ điều khiển dòng dầu cao áp vào khoang ép của xylanh trong vòi phun để thực hiện tác động phun hiệu quả.
Mô-đun điều khiển điện tử ECM (Electronic Control Module) đóng vai trò như một máy tính điều khiển toàn bộ động cơ, nhận tín hiệu từ các cảm biến và công tắc khác nhau ECM phân tích và xử lý thông tin nhờ phần mềm trong bộ nhớ, sau đó gửi tín hiệu điều khiển đến van điện từ của vòi phun để điều chỉnh thời điểm và lượng nhiên liệu phun Đồng thời, ECM cũng điều khiển van áp suất để điều chỉnh áp suất dầu đến vòi phun, đảm bảo áp suất này tỷ lệ thuận với áp suất phun Nhờ đó, ECM có khả năng điều khiển toàn bộ quá trình phun nhiên liệu dựa trên các tín hiệu từ cảm biến.
Van điều khiển áp suất tác động phun 3 giúp ổn định áp suất dầu bằng cách xả một phần dầu trở về thùng Áp suất do bơm cao áp tạo ra thường cao hơn áp suất phun, và van này điều chỉnh áp suất dầu theo yêu cầu từ tín hiệu ECM.
Bơm cao áp trong hệ thống cung cấp dầu thủy lực cho van điện từ của vòi phun HEUI, cho phép dầu áp suất cao vào khoang dưới van hình nấm để thực hiện quá trình phun Bên cạnh đó, bơm cấp nhiên liệu (bơm dầu Diesel) cũng cung cấp một lượng dầu nhất định vào cụm kim phun Nhiên liệu sẽ được giữ ở áp suất nhất định trong khoang dưới ti bơm, trong khi một phần được đưa xuống cụm piston tăng cường áp suất Khi van điện từ mở, dầu cao áp vào khoang van hình nấm, tạo áp suất đẩy ti bơm xuống, đồng thời vượt qua sức căng của lò xo trong cụm piston, đẩy nhiên liệu ra ngoài buồng đốt của động cơ.
Khi van điện từ đóng lại, dầu cao áp ngừng cấp vào khoang van hình nấm, dẫn đến việc áp suất trong khoang van giảm và áp suất khoang bên dưới cũng giảm đột ngột Điều này khiến áp suất khoang dưới ti bơm không đủ để thắng sức căng của lò xo trong cụm piston tăng áp, từ đó ngắt quá trình phun nhiên liệu Đối với vòi phun HEUI, quá trình phun còn bao gồm cả phun mồi (Pilot Injection).
Ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI trong động cơ không chỉ nâng cao hiệu suất làm việc mà còn tiết kiệm nhiên liệu và giảm tiếng ồn Tuy nhiên, độ chính xác cao của các thiết bị trong hệ thống HEUI khiến nhiên liệu bẩn trở thành mối nguy hiểm, có thể gây mòn hoặc hư hỏng các chi tiết Ngay cả hạt bẩn có đường kính nhỏ bằng 1/5 sợi tóc cũng có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống Do đó, bộ lọc đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ bền và hiệu suất của hệ thống.
Hình 2.2: Bơm cao áp 1- Bơm pit tông 2- Cam lệch tâm 3- Vỏ bơm
4- Van xả tràn 5- Buồng phun 6- Trục dẫn động 7- Lò xo
Bơm cao áp 1 là loại bơm piston hướng trục với khả năng thay đổi lưu lượng, giúp tăng áp suất dầu từ thùng chứa qua các thiết bị lọc và bơm đến vòi phun Trong hệ thống tác động thủy lực và điều khiển điện tử, bơm này không chỉ tạo ra áp suất cao cho dầu thủy lực mà còn điều khiển dòng dầu vào khoang ép của xylanh ép, đảm bảo quá trình phun diễn ra hiệu quả.
+ Mô đun điều khiển điện tử ECM
Mô-đun điều khiển điện tử ECM 9 hoạt động như một máy tính quản lý toàn bộ động cơ, nhận tín hiệu từ các cảm biến và công tắc, sau đó phân tích và xử lý thông qua phần mềm trong bộ nhớ ECM điều khiển thời điểm và lượng nhiên liệu phun bằng cách gửi tín hiệu đến van điện từ của vòi phun, đồng thời điều chỉnh áp suất dầu qua van điều khiển áp suất tác động phun Qua đó, ECM có khả năng kiểm soát toàn bộ quá trình phun nhiên liệu, đảm bảo phù hợp với các tín hiệu từ cảm biến.
+ Van điều khiển áp suất tác động phun
Bơm cao áp thường tạo ra áp suất cao hơn áp suất phun, và van điều khiển áp suất sẽ xả một phần dầu về thùng để duy trì áp suất ổn định theo yêu cầu của tín hiệu từ ECM.
Hình 2.3: Cấu tạo vòi phun HEUI
2 – Cụm piston tăng cường áp suất
4 – Kim phun; 5 – Ti Bơm ; 6 – Van điện từ
Vòi phun HEUI là thiết bị độc lập, được điều khiển trực tiếp bởi ECM, với dầu Diesel được bơm vào vòi phun với áp suất từ 800 đến 3000 psi Piston trong vòi phun hoạt động như xylanh thủy lực, nâng áp suất dầu lên mức phun từ 3000 đến 21000 psi Van điện từ trên vòi phun nhận tín hiệu từ ECM, điều khiển dầu bôi trơn tác động vào piston để quản lý thời điểm và lượng nhiên liệu phun.
Hệ thống phun diesel điện tử dùng bơm cao áp
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp
1- Bình nhiên liệu 2- Bơm cấp liệu 3- Van điều chỉnh 4- Đĩa cam
5- Bộ định thời 6- Pít tông
7- Van phân phối 8- Vòi phun 9- Buống áp suất 10- Van điện tử cắt nhiên liệu
Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu được kéo vào trong, mở đường thông giữa thân bơm và pít tông Bơm cấp nhiên liệu quay, hút nhiên liệu từ bình qua bộ lắng đọng nước và bộ lọc, vào thân bơm với áp suất điều chỉnh Pít tông hút nhiên liệu vào buồng áp suất trong hành trình hút và nén nhiên liệu ở mức cao để dẫn đến các van phân phối Sau khi qua van phân phối, nhiên liệu được đưa vào vòi phun qua ống dẫn cao áp và phun vào các xi lanh Đồng thời, nhiên liệu làm mát và bôi trơn các bộ phận bên trong bơm, một phần nhiên liệu quay trở về bình từ vít tràn để kiểm soát nhiệt độ.
Bơm cấp nhiên liệu kiểu cánh gạt hoạt động với 4 cánh gạt và 1 rôto, trong đó trục dẫn động quay rôto tạo ra lực ly tâm Lực này giúp các cánh gạt ép nhiên liệu vào buồng áp suất Do trọng tâm của rôto lệch khỏi tâm buồng nén, nhiên liệu giữa các cánh gạt sẽ bị nén và được đẩy ra ngoài.
Van điều chỉnh áp suất xả của bơm cấp nhiên liệu phù hợp với tốc độ của bơm
Bộ định thời kiểm soát thời điểm phun nhiên liệu theo áp suất trong bơm
+ Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp
Bơm cấp nhiên liệu, đĩa cam và piston được điều khiển bằng trục dẫn động và quay theo tỷ lệ bằng 1 nửa tốc độ của động cơ
Hai lò xo piston đẩy piston và đĩa cam lên các con lăn.
Hệ thống phun diesel điện tử dùng ống phân phối Common Rail
Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu common rail
1- Thùng chứa; 2- Ống tản nhiệt; 3- Bộ lọc; 4- Van đóng mở (theo nhiệt độ); 5-Bơm chuyển nhiên liệu; 6- Van điều áp suất thấp; 7- Van điều áp suất cao; 8- Đường ống dự trữ; 9- Cảm biến áp suất nhiên liệu; 10-Bơm cao áp; 11- ECU; 12- Vòi phum; 13- Bơm điện; 14- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 15- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 16- Cảm biến áp suất; 17- Cảm biến vị trí trục cam;18- Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 19- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu
Nhiên liệu áp suất cao được bơm từ thùng chứa qua bơm điện và bộ lọc, sau đó đi qua bơm chuyển và van điều áp vào bơm cao áp Tại đây, nhiên liệu sẽ được bơm vào ống dự trữ qua van điều chỉnh áp suất Từ ống phân phối, các đường ống cao áp kết nối tới vòi phun, nơi nhiên liệu được phun vào buồng đốt của động cơ Quá trình phun nhiên liệu này được điều khiển bởi ECU.
ECU nhận tín hiệu từ nhiều cảm biến như cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến áp suất Sau khi xử lý các tín hiệu đầu vào, ECU sẽ phát tín hiệu điều khiển cho vòi phun.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel đang được cải tiến liên tục với các giải pháp kỹ thuật tối ưu, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đề xuất nhiều biện pháp kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy hiệu quả, nhằm hạn chế phát thải chất ô nhiễm Những biện pháp này tập trung vào việc giải quyết các vấn đề liên quan đến hiệu suất và bảo vệ môi trường.
Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ P.M 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 hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm hidrocacbon
Biện pháp hồi lưu khí xả EGR (Exhaust Gas Recirculation) đang được áp dụng để khắc phục nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel Các bộ phận như bơm cao áp, vòi phun và ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao đã được cải tiến nhờ công nghệ hiện đại Trong động cơ Diesel hiện đại, áp suất phun được điều chỉnh riêng cho từng vòi phun, với nhiên liệu áp suất cao được chứa trong ống phân phối và phân phối theo yêu cầu Hệ thống Common Rail Diesel bao gồm các thành phần chính này, mang lại hiệu suất tối ưu cho động cơ.
- Vòi phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắp máy
- Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao)
- Bơm cao áp (bơm tạo áp suất cao)
Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống :
- Cảm biến tốc độ trục khuỷu
- Cảm biến tốc độ trục cam
- Cảm biến bàn đạp ga
Vòi phun được kết nối với ống tích nhiên liệu áp suất cao thông qua một ống ngắn, kết hợp với đầu phun và van điện từ được cấp điện bởi ECU Khi van solenoid không được cấp điện, vòi ngừng phun, giúp duy trì áp suất phun không đổi và tỷ lệ lượng nhiên liệu phun ra với độ dài xung điều khiển solenoid Để đáp ứng yêu cầu mở nhanh solenoid, hệ thống sử dụng điện áp cao và dòng lớn Thời điểm phun được kiểm soát bởi hệ thống điều khiển góc phun sớm, sử dụng cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ và cảm biến trên trục cam để xác định kỳ hoạt động Lợi ích của vòi phun common rail bao gồm giảm tiếng ồn, phun nhiên liệu với áp suất rất cao và kiểm soát chính xác lượng phun, thời điểm phun thông qua hệ thống điều khiển điện tử, từ đó nâng cao hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu Common Rail mang lại tính linh hoạt vượt trội so với hệ thống cũ dẫn động bằng trục cam, cho phép điều khiển phun nhiên liệu hiệu quả hơn cho động cơ diesel.
- Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe lửa và tàu thủy)
- Áp suất phun đạt đến 1350 bar
- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ
- Có thể thay đổi thời điểm phun
Phun nhiên liệu được chia thành ba giai đoạn: phun sơ khởi, phun chính và phun kết thúc Giai đoạn phun sơ khởi giúp giảm thời gian cháy trễ, trong khi phun thứ cấp hoàn thiện quá trình cháy Phương pháp này cho phép áp suất phun đạt mức cao.
1350 bar có thể thực hiện ở mọi thời điểm ngay cả lúc động cơ đang ở tốc độ thấp
Qua đây ta thấy hệ thống nhiên liệu common rail có những ưu điểm sau:
- Tiêu hao nhiên liệu thấp
- Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn
- Cải thiện tính năng động cơ
Thiết kế mới được tối ưu hóa nhằm thay thế các động cơ Diesel cũ, với việc bố trí và lắp đặt các thành phần phù hợp Động cơ Diesel thế hệ cũ thường tạo ra tiếng ồn lớn trong quá trình hoạt động và thải ra lượng khói đen đáng kể khi khởi động và tăng tốc, dẫn đến tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường cao Hệ thống phun nhiên liệu common rail với áp suất lên đến 1350 bar cho phép phun nhiên liệu ở mọi thời điểm và chế độ làm việc, kể cả khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp mà không thay đổi áp suất Nhờ áp suất cao, nhiên liệu được phun mịn hơn, giúp quá trình cháy diễn ra sạch sẽ hơn.
Ngoài những ưu điểm nổi trội như đã nêu trên thì hệ thống nhiên liệu Common Rail còn tồn tại một số nhược điểm sau:
- Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao
- Khó xác định và lắp đặt các chi tiết common rail trên động cơ cũ
Bơm tiếp vận là kiểu bơm bánh răng ăn khớp trong Nó bố trí bên trong bơm cao áp
Hình 3.1: Bơm chuyển nhiên liệu
1- Lối nhiên liệu vào; 2- Vỏ bơm; 3- Cuộn dây tạo từ; 4- Chổi than; 5- Van một chiều; 6- Lối nhiên liệu ra; 7- Rô to điện; 8- Con lăn; 9- Van an toàn; 10- Vỏ đĩa to; 11- Đĩa bơm
Bơm chuyển nhiên liệu được lắp đặt trong thùng nhiên liệu, có chức năng hút nhiên liệu từ thùng chứa và chuyển tiếp đến bơm cao áp với lưu lượng ổn định Loại bơm này sử dụng công nghệ bơm con lăn, với đặc điểm nổi bật là các con lăn được bố trí trong cánh bơm, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Bơm được gắn lên mô tơ điện, khi cấp điện, mô tơ quay kéo theo cánh bơm Các con lăn trên cánh bơm quay theo, ép nhiên liệu và đẩy lên bơm cao áp Khi áp suất vượt quá 7 bar, van an toàn mở Bơm chuyển nhiên liệu là loại bơm điện với hiệu điện thế 12 volt và sẽ ngắt điện sau 2 đến 3 giây khi động cơ dừng, nhờ vào sự điều chỉnh của ECU.
Là chi tiết tạo nên áp suất dầu cao ( khoảng 2000bar) và đưa nhiên liêu đến ống phân phối (thanh tích áp)
1- Đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận; 2- Trục dẫn động; 3- Pít tông bơm cao áp; 4- Van ngắt; 5- Van an toàn; 6- Ống nối dầu cao áp; 7- Van điều chỉnh áp suất;
8- Đường dầu hồi; 9- Cam lệch tâm
Bơm nạp đưa nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu qua bộ lọc đến đường dầu vào bơm cao áp bằng đường nhiên liệu (1).
Bơm cao áp hoạt động dựa trên trục có cam lệch tâm, điều khiển piston di chuyển lên xuống, giúp quá trình hút nén nhiên liệu diễn ra liên tục Khi van nạp mở, nhiên liệu được đưa vào buồng chứa bơm piston và nén dưới áp suất cao Khi piston đạt điểm chết trên, nhiên liệu sẽ được xả ra ống phân phối Do thiết kế của bơm cho phép phân phối lượng nhiên liệu lớn, nên trong giai đoạn chạy cầm chừng và tải trung bình, sẽ có lượng nhiên liệu thừa, được trả lại bình chứa qua van điều chỉnh áp suất Bài viết sẽ đi sâu vào cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết chính trong bơm cao áp như bơm piston, van điều chỉnh áp suất và van ngắt.
2.3.2.3 Ống phân phối Ống phân phối chứa nhiên liệu có áp suất cao từ bơm cao áp và phân phối nhiên liệu đến các kim phun
Hình 2.8 Ống phân phối 1- Van giới hạn áp suất; 2- Ống nối nhiên liệu cao áp;
3- Vòng siết ống phân phối; 4- Ống phân phối; 5- Cảm biến áp suất nhiên liệu; 6- Cảm biết nhiệt độ nhiên liệu
Nhiên liệu có áp suất cao được dẫn vào ống phân phối qua đường ống cao áp, giúp duy trì áp suất ổn định để phân phối đến từng vòi phun qua các đường ống riêng biệt Ống phân phối không chỉ chứa nhiên liệu áp suất cao mà còn giảm chấn do sự dao động áp suất từ bơm cao áp Khi vòi phun lấy nhiên liệu từ ống phân phối, áp suất trong ống vẫn được giữ ổn định nhờ vào tính co giãn của nhiên liệu Trên ống phân phối còn được trang bị cảm biến áp suất nhiên liệu (FRP) để theo dõi và điều chỉnh áp suất.
Kết cấu và nguyên lý làm việc hệ thống nhiên liệu COMMON
Giới thiệu chung về xe Toyota Fortuner 2.5G MT 4X2 2010
Hình 3.1: Xe Toyota Fortuner 2.5G MT 4X2 2010
Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật xe Toyota Fortuner 2.5G MT 4X2 2010
KÍCH THƯỚC& TRỌNG LƯỢNG/DIMENSIONS&WEIGHTS
Kích thước tổng thể DàixRộngxCao(mm) 4.705x 1.840 x1.850
Chiều dài cơ sở mm 2.750
Chiều rộng cơ sở Trước x sau (mm) 1.540 x 1.540
Khoảng sáng gầm xe mm 220
Bán kính vòng quay tối thiểu m 5.9 ĐỘNG CƠ & VẬN HÀNH /ENGINE &FERFORMMANCE
Mã Động Cơ/Model 2KD-FTV
2.5L, Common Rail, Tăng áp,4 xylanh thẳng hàng, 16 van, DOHC
Dung tích công tác CC 2.494
Công suất tối đa Hp/rpm 145/6.000
Mô men xoắn tối đa N.m/rpm 190/4.000
Dung tích bình nhiên liệu Lít 65
Cụm đèn trước Đèn chiếu gần Kiểu đèn chiếu Đèn chiếu xa Halogen, phản xạ đa chiều
Hệ thống đèn tự động điều chỉnh góc chiếu (ALS) Không/Without
Bộ rửa đèn trước Không/Without
Gương chiếu hậu Điều chỉnh điện Có/With
Tích hợp đèn báo rẽ Có/With Cùng màu thân xe Có/With Đèn báo phanh trên cao Có (LED)/With LED
Kiểu 04 chấu, bọc da, mạ bạc
Nút bấm tích hợp Hệ thống âm thanh,màn hình hiển thị đa thông tin Điều chỉnh- Trợ lực Gật gù, trợ lực thủy lực
Bảng đồng hồ trung tâm Optitron
Màn hình hiển thị đa thông tin Có/With
Chất liệu ghế/Số chỗ ngồi Nỉ/07 chỗ
Hàng ghế trước Trượt, Ngả, điều chỉnh 6 hướng (chỉnh điện)
Hàng ghế thứ 2 Trượt – Gập 60:40
Hàng ghế thứ 3 Trượt – Gập 50:50
Hệ thống điều hòa 02 dàn lạnh độc lập, chỉnh tay
Hệ thống âm thanh CD 1 đĩa, 06 loa, AM/FM,
Hệ thống chống trộm, khóa cửa từ xa Có/With
Cửa sổ điều chỉnh điện Có (01 chạm bên ghế người lái), chức năng chống kẹt
AN TOÀN CHỦ ĐỘNG/ ACTIVE SAFETY
Phanh/ Brakes Trước/Front Đĩa thông gió
Cảm biến lùi/Back Sonar Có/With
AN TOÀN THỤ ĐỘNG/PASSIVE SAFETY
Dây đai an toàn Có/With
Túi khí Người lái và hành khách phía trước
Khóa an toàn cho trẻ em Có/With
Cột lái tự đổ Có/With
Cấu trúc giảm chấn thương cổ Có/With
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống nhiên liệu Common Rail trên xe Toyota Fortuner 2.5G MT 4X2 2010 (Động cơ 2KD- FTV)
1- Bơm chuyển nhiên liệu; 2- Thùng chứa nhiên liệu; 3- Bộ sấy nóng nhiên liệu; 4- Lọc nhiên liệu; 5- Van hạn chế áp suất; 6- Cảm biến vị trí pít tông; 7- Bơm cao áp; 8- Van an toàn; 9- Vòi phun; 10- Cảm biến áp suất; 11- Ắc quy thủy lực; 12- ECU; 13- Bộ làm mát nhiên liệu; 14- Cảm biết nhiệt độ nhiên liệu a- Đường nhiên liệu áp suất thấp; b- Đường nhiên liệu áp suất cao; c- Đường nhiên liệu hồi về thùng chứa; d- Dây điện từ ECU tới các cơ cấu chấp hành; e- Dây điện từ các cảm biến tới ECU
Nhiên liệu được bơm từ thùng chứa qua ống dẫn thấp áp, đi qua bộ sấy nóng và bầu lọc trước khi đến bơm cao áp Tại đây, nhiên liệu được nén và đẩy vào ống tích trữ áp suất cao.
Hình 3.2: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV.
(11) hay còn gọi là ống phân phối và được đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động cơ
Hệ thống Common Rail tách biệt việc tạo áp suất và phun nhiên liệu, với áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu Nhiên liệu được lưu trữ ở áp suất cao trong ống phân phối, và lượng phun được điều chỉnh bởi bàn đạp ga, thời điểm phun, cùng với áp suất phun được tính toán bởi ECU dựa trên dữ liệu đã lưu ECU sẽ điều khiển vòi phun tại mỗi xy lanh để phun nhiên liệu, với áp suất có thể đạt đến 1350 bar Nhiên liệu thừa từ vòi phun và bơm cao áp sẽ quay trở lại thùng chứa Hệ thống cũng trang bị cảm biến áp suất, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và van an toàn để đảm bảo an toàn khi áp suất vượt quá giới hạn Hệ thống nhiên liệu này có ba mạch áp suất khác nhau, bắt đầu từ mạch áp suất thấp, nơi nhiên liệu được bơm từ thùng chứa qua bầu lọc và bộ sấy nóng để đến bơm cao áp.
Hình 3.3: Mạch áp suất thấp
Mạch nhiên liệu áp suất cao là một phần quan trọng trong hệ thống nhiên liệu của động cơ Sau khi đi qua bơm cao áp, nhiên liệu được nén đạt áp suất rất cao và sau đó được phân phối vào ống phân phối, nơi nó được tích trữ trước khi được phun vào xy lanh Sự tạo ra nhiên liệu áp suất cao diễn ra độc lập với lượng nhiên liệu được phun, nhờ vào hoạt động của bơm cao áp, trong khi quá trình phun nhiên liệu được điều khiển bởi ECU.
Mạch dầu hồi là mạch áp suất nhiên liệu thứ 3, có chức năng đưa nhiên liệu thừa trở về thùng chứa sau khi qua bộ lọc Khi nhiên liệu đến bơm cao áp, nếu lượng nhiên liệu quá nhiều, một phần sẽ được hồi về thùng chứa qua đường dầu hồi Tương tự, nếu áp suất cao trong ống phân phối và vòi phun quá lớn, một lượng nhiên liệu cũng sẽ được hồi về thùng chứa.
Hình 3.4: Mạch nhiên liệu áp suất cao
Hệ thống phun nhiên liệu diesel hiện đại, đặc biệt là ở động cơ 2KD-FTV, sử dụng công nghệ CDI (Common rail Direct Injection) thay vì các bơm cao áp độc lập như trước đây Nhiên liệu được tích trữ trong ống phân phối chung với áp suất duy trì cao nhờ bơm cao áp riêng, cho phép phân phối đến các vòi phun cao áp Công nghệ Common rail tạo ra áp suất phun lên đến 1350 bar ngay cả ở vòng tua máy thấp, đảm bảo lượng nhiên liệu được cung cấp đồng đều cho tất cả các vòi phun Quá trình này đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng giữa bơm cao áp, van điều chỉnh áp suất, ống phân phối, cảm biến áp suất nhiên liệu, van hạn chế áp suất và ECU.
Hình 3.5: Mạch nhiên liệu hồi.
Hình 3.6: Các cơ cấu điều khiển phun nhiên liệu
1- Bơm cao áp; 2- Ống phân phối; 3- Cảm biến áp nhiên liệu; 4- ECU;
5- Van điều chỉnh áp suất Đầu tiên cảm biến áp suất được gắn trên ống phân phối sẽ ghi nhận tình trạng áp suất nhiên liệu trong ống phân phối Sau đó sẽ gửi thông tin về áp suất nhiên liệu trong ống phân phối về ECU bằng tín hiệu điện ECU sẽ xử lý tín hiệu đó và ECU sẽ vận hành van điều khiển áp suất làm việc một cách hợp lý để giữ cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối luôn trong một khoảng giới hạn hợp lý Ngoài ra để giữ cho các bộ phận của hệ thống nhiên liệu luôn an toàn thì trên ống phân phối có gắn một van giới hạn áp suất ở cuối ống phân phối
Bơm cao áp có vai trò quan trọng trong việc tạo ra nhiên liệu với áp suất cao cho quá trình phun Bơm này được lắp đặt ở phía trước động cơ và được dẫn động từ trục khuỷu thông qua bánh đai răng Tốc độ quay của trục bơm tương đương với tốc độ động cơ, nhờ vào tỷ lệ 21 răng của bánh răng trục khuỷu và 42 răng của bánh răng trục bơm, với giới hạn tối đa là 3000 vòng/phút Đặc biệt, bơm được bôi trơn bằng chính nhiên liệu mà nó cung cấp.
Bơm cao áp có khả năng tạo ra áp lực nhiên liệu lên đến 1350 bar Sau khi được tăng áp, nhiên liệu sẽ được vận chuyển qua đường ống cao áp chung để chuẩn bị phun vào buồng cháy của các xy lanh.
Bơm cao áp là thiết bị quan trọng trong hệ thống nhiên liệu, bao gồm các thành phần như van ngắt mở, van ngắt đóng, van nạp mở và van nạp đóng Hệ thống này có đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận, trục dẫn động, và pít tông bơm cao áp Ngoài ra, bơm còn được trang bị van an toàn, ống nối dầu cao áp, và van điều chỉnh áp suất để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn.
8- Đường dầu hồi; 9- Cam lệch tâm
Bơm nạp đưa nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu qua bộ lọc đến đường dầu vào bơm cao áp bằng đường nhiên liệu (1)
Trục (2) của bơm cao áp với cam lệch tâm giúp piston (3) di chuyển lên xuống, tạo ra quá trình hút nén liên tục cho nhiên liệu Khi van nạp mở, nhiên liệu được đưa vào buồng chứa của bơm piston, nơi nó được nén dưới áp suất cao Khi piston đạt điểm chết trên, nhiên liệu sẽ thoát ra đến ống phân phối Bơm cao áp được thiết kế để phân phối lượng nhiên liệu lớn, dẫn đến tình trạng thừa nhiên liệu trong giai đoạn chạy cầm chừng và tải trung bình Lượng nhiên liệu thừa này sẽ được trả lại bình chứa thông qua van điều chỉnh áp suất, tạo thành nguyên lý làm việc chung của bơm.
Bơm cao áp là thiết bị quan trọng trong hệ thống thủy lực, bao gồm các chi tiết chính như bơm piston, van điều chỉnh áp suất và van ngắt Trong đó, bơm piston đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo ra áp suất cao, giúp truyền động và điều khiển các thiết bị khác trong hệ thống Việc hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý làm việc của các thành phần này là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo sự hoạt động ổn định của bơm cao áp.
Bơm piston của bơm cao áp có chức năng bơm nhiên liệu với áp suất cao đến ống phân phối Lượng nhiên liệu được bơm sẽ thay đổi tùy thuộc vào van điều chỉnh áp suất.
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm pít tông a- quá trình hút nhiên liệu; b- quá trình đẩy nhiên liệu
Bơm cao áp hoạt động với ba piston được sắp xếp theo hướng kính và cách nhau 120 độ, được đẩy lên nhờ cam lệch tâm Khi piston hạ xuống nhờ lò xo và cam lệch tâm, van nạp mở ra, tạo ra độ chân không để nạp nhiên liệu vào không gian phía trên piston Khi piston lên, nhiên liệu trong không gian này bị nén, làm tăng áp suất và mở van bi 7, cho phép nhiên liệu áp suất cao đi vào ống phân phối, trong khi van nạp đóng lại để ngăn nhiên liệu quay trở lại bơm nạp.
Bơm piston được thiết kế với các piston cách nhau 120 độ, cho phép quá trình nén và hút nhiên liệu diễn ra luân phiên giữa ba piston A, B và C Khi piston A nén và bơm nhiên liệu vào ống phân phối, thì B và C thực hiện quá trình hút, đảm bảo cung cấp nhiên liệu với áp suất cao và ổn định Kiểu bơm piston bố trí hình sao giúp động cơ hoạt động êm ái hơn, trong khi bơm hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt và có năng suất cao, đồng thời giảm tải trọng động lên động cơ.
Hình 3.9: Van điều chỉnh áp suất
1- vỏ; 2- cuộn dây; 3- lò xo; 4- dây ra giắc cắm; 5- đĩa van từ; 6- van bi a- Van điều chỉnh áp suất; b- Van từ đóng; c- Van từ mở
Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu
3.3.1 Sơ đồ các tín hiệu điều khiển
Hình 3.19: Sơ đồ các tín hiệu vào
ECU là bộ phận trung tâm điều khiển trong hệ thống nhiên liệu COMMON RAIL Nó tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến và các thành phần khác, sau đó tổng hợp các giá trị tín hiệu để thực hiện tính toán Cuối cùng, ECU gửi tín hiệu điều khiển đến các bộ phận chấp hành để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.
Hình 3.20: Sơ đồ các tín hiệu ra
Tín hiệu từ các cảm biến
Các cơ cấu chấp hành
ECU là bộ phận quan trọng trong hệ thống điều khiển động cơ, chịu trách nhiệm xử lý dữ liệu từ các cảm biến như cảm biến áp suất thấp nhiên liệu, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến áp suất khí nạp và cảm biến vị trí trục cam Ngoài ra, cảm biến áp suất cao, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến vị trí bàn đạp ga và cảm biến nhiệt độ khí nạp cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc tối ưu hóa hiệu suất động cơ và đảm bảo hoạt động ổn định.
1- ECU; 12- Vòi phun; 13- Van ngắt của bơm cao áp;
14- Van điều chỉnh áp suất cao
3.3.2.1 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP)
Cảm biến áp suất đường ống nạp được lắp đặt trên đường ống nạp để đo áp suất khí nạp, thuộc loại áp kế điện (cảm biến chân không) Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý cầu Wheaston, trong đó mạch cầu tạo ra điện thế tương ứng với sự thay đổi của điện trở.
Hình 3.21 Kết cấu và sơ đồ mạch điện của cảm biến áp suất đường ống nạp
1- Tấm silicon; 2- Buồng chân không; 3- Thân cảm biến; 4- Lọc
Cảm biến được cấu tạo từ một tấm silicon mỏng hai mặt, được phủ thạch anh để hình thành điện trở áp điện Các điện trở này được kết nối với điện trở áp điện, tạo thành một mạch cầu hoàn chỉnh.
Mạch cầu Wheastone cho phép biến đổi sự thay đổi điện trở do áp suất trong đường ống nạp thành sự thay đổi điện áp, giúp truyền tín hiệu về PCM qua chân PIM Điện áp hoạt động trong mạch này là 5V.
3.3.2.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT)
- Vị trí: Cảm biến nhiệt độ gió nạp thường được gắn tại ống góp hút hoặc ở vị trí của bộ giải nhiệt gió nạp
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp ghi nhận nhiệt độ của không khí đi vào ống nạp và gửi thông tin này đến ECU qua tín hiệu điện ECU sử dụng giá trị tín hiệu kết hợp với các tín hiệu khác để tính toán và điều chỉnh lượng nhiên liệu phun, đảm bảo phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ.
- Cấu tạo: Là loại biến trở nhiệt âm NTC tuyến tính
Cảm biến nhiệt độ không khí nạp có chức năng nhận biết nhiệt độ không khí vào động cơ, kết hợp với cảm biến áp suất để xác định lượng không khí nạp Thông tin này sau đó được gửi đến bộ xử lý PCM để điều chỉnh hiệu suất động cơ.
Hình 3.22 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
1- Điện trở; 2- Thân cảm biến; 3- Chất cách điện; 4- Giắc cắm
Cảm biến nhiệt độ khí nạp hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi giá trị điện trở theo nhiệt độ môi trường xung quanh Khi nhiệt độ giảm, điện trở tăng và ngược lại, điện trở giảm khi nhiệt độ tăng Bộ PCM sẽ nhận tín hiệu điện từ cảm biến để điều chỉnh lượng khí nạp, đảm bảo tỷ lệ hoà trộn không khí phù hợp.
Kiểm tra nhiệt độ khí nạp là rất quan trọng trong hệ thống CDI, vì tỉ trọng không khí thay đổi theo nhiệt độ; khi nhiệt độ giảm, tỉ trọng không khí tăng và ngược lại.
Vì vậy PCM cần phải nhận biết điều này để điều chỉnh phun cho hợp lý khi nhiệt độ không khí nạp thay đổi
Cảm biến nhiệt độ khí nạp được nối với PCM như sơ đồ dưới đây
Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Hình 3.23 Sơ đồ nối cảm biến nhiệt độ khí nạp với PCM
Chân E từ cảm biến được kết nối với chân E2 của PCM để cung cấp nguồn Mass cho cảm biến Trước khi tín hiệu từ chân THA được xử lý, nó cần được kéo lên nguồn Vcc (thường là 5V) thông qua một điện trở Do điện trở trong PCM và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ khí nạp được mắc nối tiếp, nên điện áp của tín hiệu THA sẽ thay đổi khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi.
3.3.2.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT)
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát đóng vai trò quan trọng trong việc ghi nhận nhiệt độ của nước làm mát và nhiệt độ động cơ, sau đó gửi thông tin này về ECU thông qua tín hiệu điện ECU sử dụng thông tin từ cảm biến kết hợp với các tín hiệu khác để tính toán và điều chỉnh phun nhiên liệu, đảm bảo phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ Trên động cơ 2KD-FTV, cảm biến nhiệt độ nước làm mát được thiết kế dưới dạng nhiệt điện trở.
Cảm biến này nhận biết nhiệt độ của nước làm mát bằng một nhiệt điện trở bên trong
Hình 3.24 Cảm biến nhệt độ nước làm mát.
1- Điện trở; 2- Thân cảm biến; 3- Chất cách điện;
4- Giắc cắm; 5- Đầu cắm điện
Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát liên tục theo dõi và gửi thông tin về tình trạng nhiệt độ đến PCM Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, động cơ mới khởi động, nhiên liệu sẽ bay hơi kém, do đó cần có hỗn hợp nhiên liệu đậm hơn Lúc này, điện trở của nhiệt điện trở tăng, dẫn đến tín hiệu điện áp ECT cao gửi đến PCM Dựa trên tín hiệu này, PCM điều chỉnh tăng lượng nhiên liệu phun vào, giúp cải thiện khả năng tải khi động cơ hoạt động ở trạng thái lạnh.
5 làm mát cao, một tín hiệu điện áp thấp ECT được gửi đến PCM làm giảm lượng phun nhiên liệu
Bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát không chỉ đo nhiệt độ mà còn điều khiển quạt làm mát động cơ Khi động cơ nguội, quạt không hoạt động, nhưng khi nhiệt độ đạt mức cần thiết, cảm biến sẽ gửi tín hiệu cho PCM để kích hoạt quạt.
Điện trở R trong PCM và nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ nước làm mát được kết nối theo dạng nối tiếp, dẫn đến sự thay đổi điện áp của tín hiệu ECT khi giá trị điện trở của nhiệt điện trở thay đổi.
3.3.2.4 Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP)
Cảm biến vị trí trục khuỷu ghi nhận góc quay và tốc độ của trục khuỷu, đồng thời xác định vị trí các pít tông trong các xy lanh Đây là loại cảm biến cảm ứng từ, truyền thông tin đến ECU qua tín hiệu điện áp Cảm biến hoạt động như một máy phát xung từ tính, nhận biết vị trí và tốc độ quay của động cơ tại vị trí răng thiếu của bánh đà, nhưng không xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải Mỗi vòng quay trục khuỷu, cảm biến chỉ phát ra một xung, dẫn đến độ chính xác trong đo đạc bị giảm.
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
