Giáo án hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail

NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH CHƯƠNG TÊN BÀI GIẢNG SỐ TIẾT TC LT BT KT Động cơ diesel – Hệ thống nhiên liệu – Các hệ thống phụ 7.5T 3T 09 G Buồng đốt và kim phun 07T 2.5T 09 G Bơm cao áp cá nhân PF 07T 2.5T 09 G Bơm cao áp thẳng hàng PE 09T 4.5T 18 G Bơm cao áp phân phối EP/VE –KE/VE 13T 04T 18 G Hệ thống nhiên liệu kim bơm liên hợp GM 6.5T 02T 09 G Hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail 13T 04T 18 G Tổng Cộng: 67.5T 22.5T 90G Vị trí của bài giảng thuộc: Chương VII: Hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail 2. Giáo án: Thời gian thực hiện: 45 phút Lớp: 04105 Số tiết đã giảng: 2 Thực hiện ngày: 29 – 04 - 2008 Giáo án số: 07 Tên bài: Hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail trên động cơ Diesel Mục tiêu: Sau khi học xong bài học này các sinh viên có khả năng: Giải thích được nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ Diesel Giải thích được cấu tạo các bộ phận của hệ thống Common Rail Giải thích được nguyên lý hoạt động của kim phun điều khiển bằng điện tử. Yêu cầu: Sinh viên nắm vững nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển bằng điện tử trên động cơ Sinh viên đã học xong hệ thống nhiên liệu điều khiển bằng cơ khí trên động cơ Diesel Sinh viên có khả năng vận hành hoạt động một động cơ Diesel Đồ dùng và phương tiện dạy học: Bảng đen, phấn, màn chiếu, projector, máy vi tính, mô hình cắt bơm cao áp, kim phun ống phân phối Common Rail … ỔN ĐỊNH LỚP Thời gian: 02 phút Số SV vắng: Tên sinh viên: KIỂM TRA BÀI CŨ Thời gian: 05 phút Câu hỏi kiểm tra: Trình bày nguyên lý hoạt động của van SPV và TCV trên hệ thống EDC? Điều khiển phun sớm và lưu lượng nhiên liệu EDC trên động cơ Diesel ? Dự kiến SV được kiểm tra(Điểm số): 3 sinh viên Họ và tên SV Các ý đã trả lời đúng Điểm số Nguyễn Văn An Trần Minh Hải Trần Ngọc Anh Dự kiến SV bổ sung câu trả lời: 2 sinh viên GIẢNG BÀI MỚI Thời gian: 31 phút Mục tiêu, nội dung bài học mới: 01 phút Gây động cơ học tập: Khác với các hệ thống nhiên liệu điều khiển bằng cơ khí, hệ thống nhiên liệu Common Rail điều khiển phun nhiên liệu bằng điện tử cho nên khắc phục các nhược điểm mà một động cơ Diesel hay có đó là: giảm tiếng ồn, khả năng khởi động và tăng tốc nhanh. Ngoài ra do hệ thống dựa vào các cảm biến đầu vào, ECU sẽ tính toán điều khiển lượng phun tối ưu phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ nên giảm đáng kể lượng khí thải độc hại, tiết kiệm suất tiêu hao nhiên liệu … Tên bài: Hệ thống nhiên liệu EDC và Common Rail trên động cơ Diesel Trọng tâm buổi học: Giúp người học trình bày được cấu tạo của hệ thống Common Rail Giúp người học giải thích được nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ Diesel Giúp người học trình bày nguyên lý hoạt động của kim phun của hệ thống Common Rail Vấn đề cần giải quyết: Cấu tạo các bộ phận của hệ thống nhiên liệu Common Rail. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Comon Rail Áp dụng phát triển vấn đề: Thực hành kiểm tra, chẩn đoán hệ thống Common Rail Nguời học có thể tìm hiểu thêm về các loại hệ thống Common Rail của các động cơ khác Trình bày bài: Nội dung, phương pháp: Nội dung giảng dạy Thời gian (phút) Phương pháp giảng dạy Đồ dùng và phương tiện dạy học Hoạt động GV Hoạt động SV I. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail 3 GV thuyết trình, đặt câu hỏi SV lắng nghe ghi chép và trả lời câu hỏi Máy tính, máy chiếu II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận 1. Bơm cao áp a. Bơm cấp liệu và van điều áp b. Van điều khiển hút SCV c. Piston tạo cao áp 2 GV thuyết trình SV lắng nghe vàquan sát Máy chiếu, mô hình cắt 2 GV thuyết trình, đặt câu hỏi SV lắng nghe ghi chép và trả lời câu hỏi Máy tính, máy chiếu 3 GV thuyết trình SV lắng nghe và ghi chép Máy tính, máy chiếu 4 GV thuyết trình, đặt câu hỏi SV lắng nghe ghi chép và trả lời câu hỏi Máy chiếu, mô hình cắt 2. Ống phân phối a. Bộ giới hạn áp suất b. Cảm biến áp suất nhiên liệu c. Van xả áp 1 GV thuyết trình SV lắng nghe vàquan sát Máy chiếu, mô hình cắt 2 GV thuyết trình SV lắng nghe và ghi chép Máy tính, máy chiếu 3 GV thuyết trình SV lắng nghe và ghi chép Máy tính, máy chiếu 4 GV thuyết trình SV lắng nghe và ghi chép Máy tính, máy chiếu 3. Kim phun a. Cấu tạo b. Nguyên lý hoạt động 3 GV thuyết trình, đặt câu hỏi SV lắng nghe và ghi chép Máy chiếu, mô hình cắt 4 GV thuyết trình SV lắng nghe và ghi chép Máy tính, máy chiếu TỔNG KẾT BÀI: Thời gian: 05 phút Nội dung giảng dạy Thời gian (phút) Phương pháp giảng dạy Đồ dùng và phương tiện dạy học Hoạt động GV Hoạt động SV 1 . Công dụng của các bộ phận bơm cao áp 2 Thuyết trình có minh họa Lắng nghe, quan sát vật thật và đặt câu hỏi. Máy tính, màn chiếu, vật thật 2. Ống phân phối 1 Thuyết trình có minh họa 3. Nguyên lý hoạt động của kim phun 2 Thuyết trình có minh họa CÂU HỎI, BÀI TẬP VỀ NHÀ: Thời gian: 02 phút Nội dung Thời gian (phút) Phương pháp giảng dạy Đồ dùng và phương tiện dạy học Hoạt động GV Hoạt động SV 1. Tại sao bộ giới hạn áp suất mở ở áp suất 180 Mpa nhưng đóng lại ở 30 Mpa 2 Thuyết trình Lắng nghe và ghi chép Máy tính, màn chiếu 2. Xem trước sơ đồ điều khiển của hệ thống Common Rail TỰ RÚT KINH NGHIỆM (chuẩn bị, tổ chức, thực hiện…) GIẢNG VIÊN Lý Vĩnh Đạt TRƯỞNG BỘ MÔN Nguyễn Tấn Lộc TRƯỞNG KHOA Đỗ Văn Dũng HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU EDC VÀ COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm tiếp vận chuyển vào trong bơm cao áp. Tại đây áp suất nhiên liệu được tạo ra và được bơm liên tục vào trong ống phân phối. Bơm cao áp chỉ có nhiệm vụ duy nhất là tạo cho nhiên liệu có một áp suất cao và đưa nó vào trong ống phân phối. Tại ống phân phối có các đường ống cao áp nối đến các kim phun. Các kim phun này được lắp trên nắp máy, nó có nhiệm vụ là phun nhiên liệu vào trong buồng đốt động cơ và được điều khiển bởi ECU. ECU sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến đầu vào ( cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí cốt cam, nhiệt độ nhiên liệu, vị trí bàn đạp ga, nhiệt độ không khí, nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến lượng khí nạp….) sẽ xử lí các tín hiệu này và sau đó đưa sẽ ra các xung vuông qua EDU khuếch đại dòng điện lên điện áp cao để điều khiển kim phun. Khi ECU phát ra xung OFF( hiệu điện thế bằng không ), lúc này dòng điện không còn chạy trong cuộn dây của kim phun. Lực điện từ của cuộn dây không còn nữa, van kim sẽ bị lò xo đóng lại, nhiên liệu không còn phun vào động cơ nữa, quá trình phun chấm dứt. Nếu chiều dài của xung ON càng dài thì van kim mở càng lâu, do đó lượng nhiên liệu phun vào trong buồng đốt càng nhiều. Nếu xung ON từ ECU gởi đến kim phun càng sớm thì kim sẽ phun càng sớm. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các bộ phận trên hệ thống Common Rail Hệ thống nhiên liệu trong một hệ thống Common Rail, bao gồm hai vùng: vùng nhiên liệu áp suất thấp và vùng nhiên áp suất cao. 1. Bình nhiên liệu 2. Phin lọc dầu 3. Bơm cấp liệu 4. Ống phân phối 5. Vòi phun Vùng áp suất thấp Vùng áp suất bao gồm các bộ phận: Bình chứa nhiên liệu: Bình chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mòn và phải giữ không cho bị rò rỉ ở áp suất gấp đôi hoạt động bình thường. Van an toàn phải được lắp để áp suất quá cao có thể tự thoát ra ngoài. Nhiên liệu cũng không được rò rỉ ở cổ nối với bình lọc nhiên liệu hay ở thiết bị bù áp suất khi xe bị rung xóc nhỏ, cũng như khi xe vào cua hoặc dừng hay chạy trên đường dốc. Bình nhiên liệu và động cơ phải nằm cách xa nhau để trong trường hợp tai nạn xảy ra sẽ không có nguy cơ bị cháy. Đường ống nhiên liệu : mềm được bọc thép thay thế cho đường ống bằng thép và được dùng trong ống áp suất thấp. Tất cả các bộ phận mang nhiên liệu phải được bảo vệ một lần nữa khỏi tác dụng của nhiệt độ. Đối với xe buýt, đường ống nhiên liệu không được đặt trong không gian của hành khách hay trong cabin xe. Bộ lọc nhiên liệu : không thích hợp có thể dẫn đến hư hỏng cho các thành phần của bơm, van phân phối và kim phun. Bộ lọc nhiên liệu làm sạch nhiên liệu trước khi đưa đến van cao áp, và do đó ngăn ngừa sự mài mòn nhanh của các chi tiết của bơm. 1. Nắp bầu lọc 2. Đường dầu vào 3. Phần giấy lọc 4. Bọng chưa dầu sau khi loc 5. Phần chứa nước có lẫn trong dầu 6. Thiết bị báo mực nước trong bầu lọc khi vượt mức cho phép Vùng áp suất cao Vùng áp suất cao của hệ thống common rail bao gồm: Bơm cao áp Ống phân phối Kim phun Bơm cao áp: Ống nhiên liệu vào Cảm biến nhiệt độ NL Bơm cao áp tạo áp lực cho nhiên liệu đến một áp suất đến 1800 kg/cm2. Nhiên liệu được tăng áp này sau đó di chuyển đến đường áp suất cao và được đưa vào ống phân phối Bơm cao áp chủ yếu gồm 1 bơm (cam không đồng trục, cam vòng và 2 piston), van SCV( van điều khiển hút), cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và 1 bơm nạp. Hai piston của bơm được đặt đối diện nhau phía bên ngoài cam vòng. 1. Van hút 2. Piston cao áp 3.Cam lệch tâm 4. Van điều khiển hút SCV 5.Van phân phối 6. Bơm tiếp vận 7. Cảm biến nhiệt độ Bơm nạp: Cấu tạo: Roto ngoài Roto trong Cửa hút Cửa xả Nguyên lý: Bơm loại bánh răng ăn khớp trong lệch tâm sẽ hút nhiên liệu từ bình nhiên liệu đến hai piston thông qua phin lọc và van SCV(van điều khiển hút). Trục điều khiển quay roto trong và ngoài của bơm nạp. Khi roto quay làm thay đổi thể tích buồng hút và buồng xả do đó bơm hút nhiên liệu từ bình chứa, qua lọc và đẩy nhiên liệu đến buồng bơm của bơm cao áp. Van điều áp: Cấu tạo: Ống lót Piston Lò xo Núi chặn Bơm nạp SCV Vỏ bơm Hoạt động: Van điều áp giữ cho áp suất nạp nhiên liệu (áp suất ra của bơm cung cấp nhiên liệu) ở mức độ nhất định. Nếu tốc độ của bơm tăng và áp suất bơm tăng cao hơn mức van điều khiển cho phép, van sẽ sử dụng lò xo để mở và đưa nhiên liệu về phía hút. SCV (van điều khiển hút): Cấu tạo: Bơmnạp Van điều khiển SCV Nguyên lý: Nếu dòng điện từ ECU gởi đến SCV xung ON trong 1 thời gian dài thì cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dây tăng sinh ra từ trường nhấc van kim lâu hơn làm cho SCV mở rộng hơn, do đó lượng nhiên liệu được hút vào tăng. Nếu dòng từ ECU gởi đến SCV xung ON trong 1 thời gian ngắn. Cường độ trung bình của dòng điện đến cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ đẩy van kim đóng vào, SCV mở hẹp đi, do đó lượng nhiên liệu được hút vào giảm. Mối tương quan giữa độ mở của SCV và lượng nhiên liệu hút vào có thể ngược với mô tả ở trên đây tuỳ thuộc vào loại xe. Piston tạo cao áp Cấu tạo: Cam lệch tâm được gắn vào trục quay và cam vòng. Cụm piston bơm và van hút được gắn liên kết vào cam vòng. Khi trục quay thì bánh xe cam sẽ quay không đồng trục, vòng cam sẽ di chuyển lên và xuống làm cho piston cũng di chuyển lên và xuống. Cam không lệch tâm Cam vòng Piston Trục quay Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp: Khi cam lệch tâm quay, cam vòng cũng quay không đồng trục. Cam vòng quay đồng thời đẩy 1 piston lên, 1 piston xuống. Khi piston lên hoặc xuống, bơm cao áp sẽ hút nhiên liệu ra vàbơm nhiên liệu đến ống phân phối. SCV (van điều khiển) Van kiểm tra Cam không lệch tâm Cam vòng Nhiên liệu qua bơm tiếp vận di chuyển vào van SCV và được nén lại bởi piston bơm sau đó nhiên liệu có áp suất cao qua van phân phối đến ống phân phối. Việc điều chỉnh áp suất và lưu lượng nhiên liệu trong bơm thông qua việc điều khiển việc đóng mở van SCV, thời gian dòng điện chạy qua cuộn dây van SCV có giới hạn để bảo vệ cuộn dây không bị hư hỏng. Ống phân phối Cấu tạo Ống phân phối Van xả áp Cảm biến áp suất nhiên liệu Bộ giới hạn áp suất Ống phân phối chứa nhiên liệu được nén từ (0 đến 180MPa) từ bơm cao áp đưa đến các vòi phun của xy lanh. Cảm biến áp suất ống phân phối (cảm biến Pc ), bộ giới hạn áp suất và một van xả áp suất được gắn trên ống phân phối. Bộ giới hạn áp suất: Cấu tạo: Bộ giới hạn áp suất Đến bình chứa Nguyên lý hoạt động: Nếu áp suất trong ống phân phối tăng cao bất thường, bộ giơí hạn áp suất sẽ mở 1 van để xả áp suất. Van mở khi áp suất trong ống đạt xấp xỉ 180 MPa và đóng khi áp suất trở lại áp suất xấp xỉ 30MPa. Nhiên liệu chạy qua bộ giới hạn áp suất sẽ quay trở lại bình nhiên liệu. Cảm biến áp suất ống phân phối: Cảm biến áp suất ống phân phối kiểm tra áp suất nhiên liệu trong ống phân phối và truyền tín hiệu đến ECU động cơ. Đây là một loại cảm biến áp suất bán dẫn với những đặc điểm của Silicon, điện trở của cảm biến sẽ thay đổi khi có áp suất tác dụng lên nó. Vị trí của cảm biến Pc trong sơ đồ điện: Đặc tuyến điện thế ra và áp suất của ống phân phối Van xả áp: Van xả điều chỉnh áp suất trong ống phân phối. Nếu áp suất trong ống cao hơn áp suất phun, ECU động cơ sẽ truyền tín hiệu để van xả đầy nhiên liệu trở lại bình cho áp suất nhiên liệu phù hợp với áp suất phun. :(đỏ) từ ống phân phối :xanh) đến bình chứa Vòi phun Cấu tạo (đỏ): nhiên liệu được nén(từ ống) (xanh) : đến bình nhiên liệu Rắc nối Van điện từ Piston điều khiển Lò xo cao áp Cây đẩy Ty kim Bệ van điều khiển Đường hồi Nguyên tắc hoạt động: Khi không có dòng điện chạy đến cuộn dây từ, lực lò xo lớn hơn áp suất trong buồng điều khiển đẩy van từ xuống dưới và đóng lỗ dầu ra. Do đó, áp suất tác dụng lên piston điều khiển nén lò xo cao áp, lò xo sẽ đóng ty kim do đó nhiên liệu không phun vào buồng đốt. Khi có dòng điện chạy đến cuộn dây từ, lực hút của cuộn dây kéo van lên nén lò xo điều khiển, van dầu ra sẽ mở và cho nhiên liệu chảy ra ngoài. Khi nhiên liệu chảy ra, áp suất trong buồng điều khiển giảm, lò xo cao áp sẽ đẩy piston điều khiển lên cùng lúc đó nhiên liệu có áp suất cao sẽ nhấc ty kim lên và nhiên liệu được phun và buồng đốt quá trình phun bắt đầu. Khi dòng điện tiếp tục tác dụng lên cuộn dây từ, ty kim được nhấc lên cao nhất làm cho tốc độ phun cũng đạt mức cao nhất. Khi ngắt dòng điện đến cuộn dây từ, van từ đi xuống làm ty kim đóng đột ngột và ngừng phun.