NƠI NÓI ĐẦU Trong vài thập niên gần đây nền kinh tế thế giới đã có những dấu hiệu chuyển mình

[daivuu]

NƠI NÓI ĐẦU


Trong vài thập niên gần đây nền kinh tế thế giới đã có những dấu hiệu chuyển mình khá rõ rệt, các nghành kinh tế của các nước có nhửng đột phá mới mẻ.
. Các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có nền công nghiệp tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều. Công nghiệp ô tô nước ta tuy còn rất non trẻ nhưng đã bắt đầu có những bước đi triển vọng.
Nhưng năm gần đây xe ô tô ở Việt Nam bắt đầu được sử dụng rộng rãi, số lượng ô tô hiện đại sử dụng công nghệ đánh lửa điện tử ngày càng nhiều. Nhờ vào hệ thống phun xăng, đánh lửa điện tử và hoạt dộng của các cảm biến dẫn tới việc điều khiển xe ngày càng dễ dàng hơn. Mặt khác nó cũng đề ra thách thức khi xử lý sự cố hỏng hóc của các dòng xe này, một mặt nữa là các trang thiết bị sửa chữa còn nghèo nàn, lạc hậu, trình độ của người kỹ thuật chưa cao và có nhiều hạn chế về ngoại ngữ trong vấn đề tiếp thu trình độ khoa học kỹ thuật nước ngoài.
Qua quá trình học tập chúng em nhận thấy rằng hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng trên ô tô có nhiều ưu điểm vượt trội so với các hệ thống thông thường trước đó như: công suất được nâng cao, khí thải ra sạch sẽ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn…
Sau một thời gian tìm tòi nghiên cứu thực hiện bài tập lớn chúng em đã hoàn thành. Nhưng do thời gian không có nhiều và sự hạn chế về trình độ chuyên môn nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong nhà trường cùng các thầy cô và các bạn góp ý để bài tập lớn được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn nhà trường, thầy giáo Nguyễn Mạnh Dũng đã dạy dỗ chỉ bảo hướng dẫn tận tình tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường và giúp em hoàn thành đồ án này!
XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY



PHỤ LỤC
NƠI NÓI ĐẦU I
PHỤ LỤC 1
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ 4
BÀI 1 : LỊCH SỬ CỦA CƠ ĐIỆN TỬ 4
1.Lịch sử phát triển 4
BÀI 2 TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU 10
1.Cấu trúc mạng truyền thông (Network topology) 10
2.Cấu trúc bus (Bus topology) 11
3.Cấu trúc hình sao (Star topology) 11
4.Cấu trúc vòng (Ring topology) 12
5.Cấu trúc lưới (Mesh topology) 13
BÀI 3 CẢM BIÉN 11
1.Tổng quan vê cảm biến 11
2. phân loại cảm biến 11
3.Các đặc trưng cơ bản của cảm biến 12
BÀI 4 BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 14
1. Tín hiệu đầu vào (Input signals) 14
2. Biến đổi tín hiệu (Signal conditioning) [1] 15
3.Xử lý tín hiệu (Signal processing) [1] 15
4.Tín hiệu đầu ra (Output signals) [1] 15
BÀI 5 CƠ CẤU CHẤP HÀNH 16
1.Khái niệm về cơ cấu chấp hành 16
2.Cơ cấu chấp hành dạng máy điện (Electrical machines actuators) 16
3.Máy điện ba pha (Three-phase machines) 18
4.Máy điện không đồng bộ (Asynchronous machines): 19
BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 21
1.Khái quát về điều khiển lập trình động cơ: 21
2.Cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình động cơ 22
3.Thuật toán điều khiển 22
CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEl ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 23
2.1Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel) 23
2.1.1. Một số nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí 23
2.1.2. Hệ thống EFI-diesel 23
2.3. Phân loại EFI-diesel 24
2.4. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử 25
2.4.1.Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ 25
2.4.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ 25
2.4.3. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hướng trục 26
2.4.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hướng kính 26
2.4.5. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với ống phân phối (Common Rail System) 27
2.4.6. Hệ thống nhiên liệu diesel UI (Unit Injection) và UP (Unit Pump) 27
2.4.7. Hệ thống nhiên liệu diesel HEUI 28
CHƯƠNG 3: CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ 29
3.1Hệ thống EFI-diesel với bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ 29
3.1.1Cấu tạo 29
3.2. Hệ thống EFI-diesel với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ 30
3.2.1. Cấu tạo 30
3.3. Hệ thống EFI diesel dùng van xả áp 31
3.3.1. Cấu tạo 31
3.4. EFI – diesel ống phân phối 36
3.4.1. Cấu tạo 37
3.5. Hệ thống EFI-diesel UI 38
3.5.1.Cấu tạo 39
3.5.2. Các bộ phận chính của hệ thống EFI-diesel UI 39
3.6. Hệ thống EFI-diesel UP 52
3.6.1. Sơ đồ hệ thống 53
3.6. Hệ thống nhiên liệu HEUI 55
3.6.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu HEUI 55
3.6.2. Cấu tạo hệ thống nhiên liệu HEUI 57
Chương 4 Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong EFI-diesel 66
4.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển EFI-diesel 66
4.1.1.Điều khiển điện tử EFI-diesel thông thường 66
4.2.2.Điều khiển điện tử EFI-diesel ống phân phối 67
4.2 Các cảm biến 67
4.2.1. Cảm biến bàn đạp ga 69
4.2.2. Cảm biến tốc độ động cơ 70
4.2.3. Cảm biến vị trí trục khuỷu 71
4.2.4. Cảm biến vị trí trục cam 72
4.2.5. Cảm biến áp suất nhiên liệu 72
4.2.6. Cảm biến áp suất tua bin 73
4.2.7. Cảm biến nhiệt độ nước/khí hút/nhiên liệu 74
4.2.8. Cảm biến lưu lượng khí nạp 76
4.3.Bộ điều khiển điện tử (Electric Control Unit -ECU) 76
4.3.1. Khái quát về ECU 76
4.3.2. EDU ( Electronic Driver Unit ) 90
Chương 5 Kiểm tra và chẩn đoán hệ thóng nhiên liệu diesel điều khiển điện tử 91
5.1Các chiệu chứng hư hỏng và nguyên nhân 91

 
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
BÀI 1 : LỊCH SỬ CỦA CƠ ĐIỆN TỬ
1.Lịch sử phát triển
Những nỗ lực nhằm xây dựng các hệ cơ khí tự động có một lịch sử thú vị. Trên thực tế, thuật ngữ “tự động hoá” không được phổ biến cho tới thập niên 1940 khi công ty Ford Motor sử dụng thuật ngữ này để biểu thị một quá trình trong đó một cỗ máy chuyển một cụm lắp ráp từ vị trí này sang vị trí khác sau đó định vị chúng một cách chính xác cho các hoạt động lắp ráp phụ (Hình 1.1).

HÌNH 1.1. Máy chuyển cụm lắp ráp
Điển hình là việc phát minh ra đồng hồ nước sử dụng phao điều chỉnh của Ktesibios và việc phát minh ra đèn dầu sử dụng phao điều chỉnh của Philon để duy trì lượng dầu liên tục có trong đèn. Sau đó, vào thế kỷ thứ nhất sau công nguyên dưới triều đại Alexandria, Heron đã cho xuất bản một cuốn sách mang tựa đề Pneumatica trong đó miêu tả những cách thức khác nhau trong việc sử dụng phao để điều chỉnh mực nước.

HÌNH 1.2. Đong ho nước sử dụng phao điều chỉnh của Ktesibios
Vào khoảng giữa thế kỷ 17 và 19 ở châu Âu và Nga, có rất nhiều phát minh quan trọng đóng góp cho sự phát triển của Cơ điện tử. Ở Hà Lan, Cornelis Drebbel (1572-1633) đã phát minh ra máy điều chỉnh nhiệt độ được xem là một trong những hệ thống có phản hồi đầu tiên của kỷ nguyên.
Vào những năm 1960 đã xuất hiện những tiến bộ hơn nữa trong việc lập công thức miền thời gian bằng cách dùng hệ thống biến trạng thái. Những tiến bộ này đã dẫn đến những quy trình thiết kế và phân tích mà giờ đây được xem là “điều khiển hiện đại”.
Điển hình là sự ra đời của máy dệt máy in và máy khâu Việc sản xuất với độ chính xác cao về khối lượng đã trở thành hiện thực.


HÌNH 1.3. Máy khâu


HÌNH 1.4. Bộ vi xử lý
Sự phát triển của bộ vi xử lý (Hình 1.4) trong những năm cuối thập niên 1960 đã dẫn đến sự ra đời những phương thức điều khiển bằng máy tính ban đầu để xử lý và thiết kế sản phẩm. Ví dụ như máy điều khiển số NC và các hệ thống điều khiển máy bay. Tuy nhiên, các quy trình sản xuất về bản chất vẫn hoàn toàn là cơ khí. Các hệ tự động và điều khiển chỉ được áp dụng với như là một biện pháp sau cùng.

Thuật ngữ Cơ điện tử do Yasakawa Electric đưa ra vào năm 1969 để mô tả những hệ thống như thế. Yasakawa đăng ký độc quyền thuật ngữ này vào năm 1972, nhưng sau đó khi thuật ngữ này được sử dụng rộng rãi trên thế giới, Yasakawa đã từ bỏ bản quyền của mình vào năm 1982. Ban đầu, Cơ điện tử dùng để chỉ các hệ thống chỉ có các thành phần cơ khí và điện tử - không yêu cầu sự tính toán. Ví dụ như cửa trượt tự động, máy bán hàng tự động, hệ thống mở cửa ga-ra.
Vào những năm cuối thập niên 70, Hiệp hội xúc tiến ngành công nghiệp máy móc của Nhật (the Japan Society for the Promotion of Machine Industry - JSPMI) đã phân chia sản phẩm Cơ điện tử thành 4 loại:
Loại I: Các sản phẩm cơ khí là chính với sự kết hợp của điện tử để nâng cao tính năng của chúng. Ví dụ như các công cụ máy được điều khiển số hoá và điều chỉnh tốc độ biến thiên trong máy sản xuất
Loại II: Các hệ cơ khí truyền thống với sự hiện đại hoá đáng kể các thiết bị bên trong bằng việc kết hợp điện tử. Giao diện người dùng bên ngoài không đổi. Ví dụ như máy khâu hiện đại và các hệ thống sản xuất tự động.

Loại III: Các hệ thống giữ lại chức năng của hệ cơ khí truyền thống nhưng máy móc bên trong được thay thế bằng điện tử. Ví dụ như đồng hồ số hoá (Hình 1.38).

Loại IV: Các sản phẩm được thiết kế nhờ các công nghệ cơ khí và điện tử tích hợp hỗ trợ nhau. Ví dụ như máy photocopy (Hình 1.39), máy làm khô và máy giặt thông minh, nồi cơm điện, và lò tự động
Các công nghệ được ứng dụng trong mỗi loại sản phẩm Cơ điện tử đã cho thấy sự tiến bộ của các sản phẩm cơ điện cùng với sự phát triển của lý thuyết điều khiển, các công nghệ tính toán, và các bộ vi xử lý.
Các sản phẩm loại I ứng dụng công nghệ servo, điện tử công suất, lý thuyết điều khiển.
Các sản phẩm loại II ứng dụng khả năng của các thiết bị nhớ và tính toán, khả năng thiết kế mạch theo đơn đặt hàng.
Các sản phẩm loại III dựa vào bộ vi xử lý và các mạch tích hợp để thay thế cho các hệ cơ khí.
Cuối cùng, các sản phẩm loại IV đánh dấu sự khởi đầu thực sự của hệ Cơ điện tử, thông qua sự tích hợp của các hệ cơ khí và điện tử.
Đến tận thập niên 70, sự phát triển bộ vi xử lý của tập đoàn Intel đã khiến cho việc kết hợp hệ máy tính với hệ cơ khí trở nên khả thi.
Sang thập niên 80, với sự ra đời của lý thuyết “điều khiển bền vững”, ranh giới phân chia giữa lý thuyết điều khiển cổ điển và hiện đại không còn nữa.
Ngày nay, nhìn chung người ta đều thừa nhận rằng kỹ thuật điều khiển phải có sự kết hợp đồng bộ giữa miền thời gian và miền tần số trong phân tích và thiết kế hệ điều khiển. Cũng trong thập niên 80, việc ứng dụng máy tính số hóa, một bộ phận không thể thiếu của hệ điều khiển đã trở nên khá phổ biếCác khái niệm cơ bản
Khái niệm Cơ điện tử được mở ra từ định nghĩa ban đầu của công ty điện tử Yasakawa. Trong các tài liệu xin bảo hộ thương hiệu của mình, Yasakawa định nghĩa Cơ điện tử như sau:
“Thuật ngữ mechatronics (Cơ điện tử) được tạo thành bởi “mecha” trong mechanism (cơ cấu) và “tronics” trong electronics (điện tử). Nói cách khác, các công nghệ và sản phẩm được phát triển sẽ ngày càng được kết hợp chặt chẽ và hữu cơ thành phần điện tử vào trong các cơ cấu, và rất khó có thể chỉ ra ranh giới giữa chúng”.
Cùng năm đó, Auslander và Kempf cũng đưa ra một định nghĩa khác như sau: “Cơ điện tử là sự ứng dụng các quyết định liên hợp tạo nên hoạt động của các hệ vật lý”.
Năm 1997, Shetty và Kolk lại quan niệm: “Cơ điện tử là một phương pháp luận được dùng để thiết kế tối ưu các sản phẩm cơ điện”.
Và gần đây, Bolton đề xuất định nghĩa: “Một hệ Cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp chặt chẽ các hệ cơ khí, điện và nó cũng không chỉ đơn thuần là một hệ điều khiển; nó là sự tích hợp đầy đủ của tất cả những hệ trên”.
Những tiến bộ mới trong các quy tắc truyền thống đã được áp dụng ngày càng nhiều trong các thiết kế Cơ điện tử. Sự phát triển không ngừng của cuộc cách mạng công nghệ thông tin, những tiến bộ trong truyền thông không dây và thiết kế cảm biến thông minh (được phát triển dựa trên công nghệ MEMS) đã đảm bảo cho sự phát triển của mô hình thiết kế kỹ thuật trong những năm đầu thế kỷ 21.
2. các thành phần chủ yếu của cơ điện tử

- Hệ Cơ điện tử có thể được phân chia thành những lĩnh vực nghiên cứu sau:
• Mô hình hệ vật lý
• Cảm biến và cơ cấu chấp hành
• Tín hiệu và hệ thống
• Máy tính và hệ logic
• Phần mềm và thu thập dữ liệu
Khi lĩnh vực cơ điện tử tiếp tục phát triển, danh sách những vấn đề liên quan đến nó chắc chắn sẽ được mở rộng và phát triển.
3.Sự phát triển của ôtô như một hệ Cơ điện tử

Sự phát triển của Cơ điện tử hiện đại có thể được minh họa bằng sự phát triển của ôtô. Đến tận thập niên 1960, chỉ có rađiô (Hình 1.40) là thiết bị điện tử đáng kể duy nhất trong ô tô. Tất các các chức năng khác thuần túy mang tính cơ khí hoặc điện ví dụ như động cơ khởi động và hệ thống nạp ắc quy.
Hệ thống điều khiển sức kéo (TCS - Traction Control System) được ứng dụng trong các ô tô vào cuối thập niên 1990. Hệ thống TCS hoạt động thông qua việc phát hiện ra sự trượt trong quá trình tăng tốc và sau đó điều chỉnh công suất truyền cho bánh xe đang trượt. Quá trình này đảm bảo cho xe có thể tăng tốc với vận tốc lớn nhất có thể với điều kiện về đường và xe cho trước.
Hệ thống điều khiển động lực ô tô (VDC - Vehicle Dynamics Control) được ứng dụng trong ôtô vào cuối những năm 1990.
Trong các ô tô hiện nay, các CPU 8, 16, hay 32-bit được dùng để vận hành các hệ điều khiển khác nhau.
Bộ vi điều khiển này có bộ nhớ (EEPROM/EPROM), các đầu ra số và tương tự, các bộ biến đổi A/D, bộ điều chế độ rộng xung (PWM), các chức năng thời gian, ví dụ dùng để đếm sự kiện và đo độ rộng xung, các đầu ra ưu tiên, và trong một số trường hợp xử lý tín hiệu số.
Bộ xử lý 32-bit được dùng để quản lý động cơ, điều khiển truyền động, và các túi khí;
Bộ xử lý 16-bit dùng cho ABS, TCS, VDC, cụm thiết bị, và các hệ thống điều hoà không khí;
Bộ xử lý 8-bit dùng cho điều khiển ghế, gương và các hệ thống nâng hạ cửa. Ngày nay, có khoảng 30 - 60 bộ vi điều khiển trong một chiếc ô tô. Điều này sẽ càng tăng lên nhờ việc môđun hóa các hệ cơ điện tử con trong tương lai
Hệ vi cơ điện tử (MEMS - Micro Electromechanical System) là một công nghệ cho phép phát triển các bộ cảm biến và cơ cấu chấp hành có hiệu quả kinh tế nhằm phục vụ cho các ứng dụng Cơ điện tử. Thực tế, đã có một vài thiết bị MEMS được ứng dụng trong ô tô, ví dụ như cảm biến và cơ cấu chấp hành của túi khí, cảm biến áp suất dùng cho việc đo áp suất trong ống phân phối. Việc tích hợp các thiết bị MEMS với các mạch trạng thái tín hiệu CMOS trên cùng một chip bán dẫn là một ví dụ khác về sự phát triển của các công nghệ cho phép cải tiến các sản phẩm Cơ điện tử, chẳng hạn như ôtô.
Công nghệ ra-đa với sóng milimét (mm) gần đây cũng đã được ứng dụng trong ô tô. Ra-đa với sóng mm cho phép phát hiện vị trí của các đối tượng (các ô tô khác) và xác định khoảng cách tới chướng ngại vật cũng như tốc độ theo thời gian thực.
Công nghệ này cho phép điều chỉnh khoảng cách giữa ô tô và chướng ngại vật (hoặc ô tô khác) bằng việc kết hợp cảm biến với hệ thống dẫn hướng và ABS. Người lái có thể đặt vận tốc và khoảng cách mong muốn với những chiếc xe ở phía trước. Hệ thống ABS và hệ thống dẫn hướng được ghép với nhau để đảm bảo thực hiện được những chức năng nói trên một cách an toàn.

BÀI 2 TRUYỀN DẪN TÍN HIỆU
1.Cấu trúc mạng truyền thông (Network topology)
Một mạng được hiểu là một hệ thống trong đó một nhóm các yếu tố có thể trao đổi thông tin thông qua một phương tiện truyền thông.
Trên ô tô gồm nhiều bộ điều khiển như: bộ điều khiển động cơ (ECM hay ECU hay EDU), bộ điều khiển ổn định thân xe (ESP), bộ điều khiển truyền lực tự động, bộ điều khiển phanh ABS, bộ điều khiển hệ thống treo tích cực ...(Hình 2.1). Các bộ điều khiển này có thể là một trạm mạng, tín hiệu từ các cảm biến gửi về các bộ điều khiển riêng lẻ này được xử lý và chia sẻ với các trạm mạng khác trong mạng thông qua mạng truyền thông. Phương thức truyền thông được thực hiện thông qua các bus tín hiệu.

Hình 2.1. Sơ đồ tổng quan hệ thống mạng truyền thông trên ô tô

Cấu trúc liên kết mạng được hiểu là cấu trúc bao gồm các nút và kết nối mạng. Từ đó cho thấy các nút nào được liên kết với nhau, nhưng không mô tả chi tiết. Mỗi trạm mạng phải có ít nhất một kết nối với trạm mạng khác để tham gia vào giao tiếp mạng. Các yêu cầu khác nhau được tạo ra từ cấu trúc liên kết mạng cho nhiều ứng dụng mạng truyền thông, cấu trúc liên kết xác định một số đặc điểm của mạng tổng thể. Tất cả các cấu trúc liên kết mạng dựa trên bốn cấu trúc liên kết cơ bản sau:
- Cấu trúc bus;
- Cấu trúc hình sao;
- Cấu trúc vòng;
- Cấu trúc lưới.
Các cấu trúc khác (cấu trúc hỗn hợp) có thể được tạo bằng cách kết hợp các cấu trúc liên kết cơ bản trên.
2.Cấu trúc bus (Bus topology)
Cấu trúc liên kết mạng này cũng được gọi là truyền thông nối tiếp bus. Phần tử cốt lõi của cấu trúc liên kết bus là một cáp chính duy nhất mà tất cả các nút được kết nối thông qua các cáp kết nối nhánh (Hình 2.2). Cấu trúc liên kết này có thể dễ dàng để thêm các trạm mạng khác vào mạng. Thông tin được truyền từ các trạm mạng riêng lẻ lên đường truyền bus.

Hình 2.2. Truyền thông nối tiếp bus

3.Cấu trúc hình sao (Star topology)
Cấu trúc liên kết sao bao gồm một nút chính (bộ lặp, trung tâm) mà tất cả các nút khác được ghép nối thông qua một kết nối duy nhất (Hình 2.3). Do đó, một mạng với cấu trúc liên kết hình sao rất dễ mở rộng nếu có sẵn dung lượng (kết nối, cáp).

Hình 2.3. Sơ đồ cấu trúc hình sao

Trong cấu trúc liên kết sao, dữ liệu được trao đổi giữa các kết nối nút riêng lẻ và nút chính. Có hai kiểu liên kết sao gồm:
- Cấu trúc liên kết sao chủ động;
- Cấu trúc liên kết sao thụ động.
Trong cấu trúc liên kết sao chủ động: nút chính chứa một máy tính xử lý và chuyển tiếp thông tin. Khả năng hiệu suất của kiểu mạng này về cơ bản phụ thuộc hiệu suất của máy tính này. Tuy nhiên, nút chính không cần phải trang bị tính năng điều khiển chuyên dụng.
Trong các hệ thống sao thụ động: nút chính chỉ làm nhiệm vụ kết nối các các đường truyền bus của các trạm mạng với nhau.
Khi sử dụng cấu trúc sao, nếu trạm mạng bị lỗi hoặc đường truyền đến nút chính bị lỗi thì phần còn lại của mạng tiếp tục hoạt động bình thường. Tuy nhiên, nếu nút chính bị lỗi thì toàn bộ mạng bị vô hiệu hóa.
Trên ô tô, cấu trúc hình sao được sử dụng cho các hệ thống an toàn và an ninh như: hệ thống phanh, hệ thống lái ... Trong trường hợp này, nguy cơ lỗi mạng như đã trình bày ở trên hoàn toàn được ngăn chặn bằng cách thiết kế nút chính dự phòng. Các nút chính dự phòng được sử dụng có thể được kết nối song song để các nút trạm có thông tin cần thiết cho hoạt động an toàn của xe.
Trong cấu trúc liên kết vòng, mỗi nút được kết nối với hai nút lân cận. Các nút mạng tạo ra một vòng khép kín (Hình 2.4). Cấu trúc liên kết gồm:
4.Cấu trúc vòng (Ring topology)
- Cấu trúc vòng đơn;
- Cấu trúc vòng kép.

Hình 2.4. Sơ đồ cấu trúc vòng

Đối với cấu trúc vòng đơn: dữ liệu được truyền từ nút này sang sang nút liền kề. Dữ liệu được nút nhận kiểm tra, nếu dữ liệu không dùng cho nút nhận thì nút này thực hiện việc chuyển tiếp dữ liệu đến nút liền kề tiếp theo. Dữ liệu được chuyển từ nút này sang nút liền kề theo một vòng cho đến khi đến nút cuối hoặc quay trở lại nút xuất phát của dữ liệu, tại nút xuất phát của dữ liệu thì nút thực hiện việc xóa dữ liệu đã gửi.
Khi một nút trong cấu trúc vòng đơn bị lỗi, quá trình truyền dữ liệu bị gián đoạn và mạng bị hỏng hoàn toàn.
Đối với cấu trúc vòng kép: Dữ liệu được truyền hai chiều. Trong cấu trúc này, nếu một nút bị lỗi hoặc kết nối giữa hai nút bị lỗi thì mạng vẫn hoạt động bình thường vì tất cả dữ liệu được được truyền hai chiều đến tất cả các nút vận hành trong vòng mạng.
5.Cấu trúc lưới (Mesh topology)
Trong cấu trúc liên kết lưới, mỗi nút được kết nối với một hoặc nhiều nút khác (Hình 2.5). Trong một mạng cấu trúc lưới hoàn chỉnh, mỗi nút được kết nối với mọi nút khác.

Hình 2.5. Sơ đồ cấu trúc lưới

Nếu tại một chế độ kết nối không thành công, dữ liệu có thể được định tuyến lại. Do đó, loại mạng này có mức độ ổn định hệ thống cao. Tuy nhiên, chi phí kết nối mạng cao.
6.Cấu trúc hỗn hợp (Hybrid topologies)
Cấu trúc liên kết hỗn hợp là sự kết hợp của các cấu trúc liên kết mạng khác
nhau.
Ví dụ:
► Cấu trúc liên kết sao bus (Star bus topology): các trạm trung tâm của một số mạng sao được kết nối với nhau như một mạng truyền thông nối tiếp bus (Hình 2.6).

A r ~
Hình 2.6. Sơ đồ câu trúc hỗn hợp sao bus

► Cấu trúc liên kết sao và vòng (Star ring topology): các trạm trung tâm của một số mạng sao được kết nối với trạm trung tâm chính (Hình 2.7). Các trạm trung tâm của mạng sao được kết nối dưới dạng một vòng với trạm trung tâm chính này.

Hình 2.7. Sơ đồ câu trúc hỗn hợp sao vồng
Cấu trúc liên kết hỗn hợp là sự kết hợp của các cấu trúc liên kết mạng khác nhau
BÀI 3 CẢM BIÉN
1.Tổng quan vê cảm biến
Cảm biến được định nghĩa là cơ cấu cảm nhận sự biến đổi các đại lượng vật lý, hóa học (gọi chung là đại lượng hóa lý) và các đại lượng không có tính chất điện khác thành các đại lượng điện có thể đo và xử lý được.
Hình 3.1. Sơ đồ khối cảm biến


2. phân loại cảm biến
Có nhiều tiêu chí khác nhau để phân loại cảm biến như:
+ Theo nguyên lý biến đổi giữa đầu vào và đầu ra có các kiểu: nhiệt - điện; quang - điện; từ - điện; hóa - điện...
+ Theo dạng kích thích có các kiểu:
- Âm thanh: biên, pha, phân cực; phổ; tốc độ truyền sóng
- Điện: điện tích, dòng điện; điện thế, điện áp; điện trường (biên, pha, phân cực, phổ); điện dan, hang số điện môi...
- Từ: từ trường (biên, pha, phân cực và phổ); từ thông, cường độ từ trường); độ từ thẩm.
- Quang: biên, pha, phân cực, phổ; tốc độ truyền; hệ số phát xạ, khúc xạ; hệ số hấp thụ, hệ số bức xạ.
- Cơ học: vị trí; lực, áp suất; vận tốc, gia tốc; ứng suất, độ cứng; mô men; khối lượng, tỉ trọng; vận tốc lưu chất, độ nhớt.
- Nhiệt: nhiệt độ; thông lượng; nhiệt dung, tỉ nhiệt.
- Bức xạ: kiểu bức xạ; năng lượng bức xạ; cường độ bức xạ.
+ Theo tính năng của các bộ cảm biến có các kiểu: độ nhạy, độ chính xác, độ phân giải, độ chọn lọc, độ tuyến tính, công suất tiêu thụ, dải tần, độ trễ, khả năng quá tải, tốc độ đáp ứng, độ ổn định, tuổi thọ, điều kiện môi trường, kích thước và trọng lượng.



+ Theo phạm vi sử dụng các bộ cảm biến có những loại sau: công nghiệp; nghiên cứu khoa học; môi trường, khí tượng; thông tin, viễn thông; nông nghiệp; dân dụng; giao thông; vũ trụ; quân sự.
+ Theo thông số của mô hình mạch thay thế có:
- Cảm biến tích cực (có nguồn) đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng.
- Cảm biến thụ động (không có nguồn) được đặc trưng bởi các thông số R, L, C, M tuyến tính hoặc phi tuyến.
3.Các đặc trưng cơ bản của cảm biến
+ Hàm truyền
Quan hệ giữa đáp ứng và kích thích của cảm biến có thể dưới dạng bảng giá trị, đồ thị hoặc biểu thức toán học:
Hàm truyền tuyến tính: y = a + bx
Hàm truyền logarit: y = 1 + blnx
Hàm truyền dạng mũ: y = aekx
Hàm truyền dạng lũy thừa: y = a0 + a1xk
Hàm truyền dạng phi tuyến, sử dụng các hàm gần đúng hay phương pháp tuyến tính hóa từng đoạn.
+ Độ lớn của tín hiệu vào
Độ lớn của tín hiệu vào là giá trị lớn nhất của tín hiệu đặt vào bộ cảm biến mà sai số không vượt quá ngưỡng cho phép. Đối với các bộ cảm biến có đáp ứng phi tuyến ngưỡng động của kích thích thường được biểu diễn bằng dexibel, logarit của tỷ số công suất hoặc điện áp của tín hiệu ra và tín hiệu vào.
+ Sai số và độ chính xác
Các bộ cảm biến cũng như các bộ đo lường khác, ngoài đại lượng cần đo còn chịu tác động của nhiều đại lượng vật lý gây nên sai số giữa giá trị đo được và giá trị thực của đại lượng cần đo.
Sai số ngẫu nhiên: là sai số xuất hiện có độ lớn và chiều không xác định. Nguyên nhân gây ra sai số ngẫu nhiên có thể là: do sự thay đổi đặc tính của thiết bị; do tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên; do các đại lượng ảnh hưởng như các thông số môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, điện từ trường, độ rung...) không được tính đến khi chuẩn cảm biến.
+ Độ phân giải: độ phân giải cảm biến được hiểu là khả năng phát hiện sự thay đổi tín hiệu kích thích nhỏ nhất theo thời gian.
+ Băng thông: tất cả các cảm biến đều có giới hạn thời gian đáp ứng đối với sự thay đổi của tín hiệu kích thích. Một số loại cảm biến có thời gian đáp ứng tắt dần, tức là khoảng thời gian đáp ứng giảm dần thay đổi theo tín hiệu kích thích.
+ Độ nhạy S: độ nhạy S xung quanh giá trị mi của kích thích được xác định bởi tỉ số giữa độ biến thiên AS của đáp ứng và biên độ biến thiên Am tương ứng của kích thích.
+ Độ tuyến tính: một cảm biến được gọi là tuyến tính trong một dải đo xác định nếu trong dải đo đó độ nhạy S không phụ thuộc vào giá trị của đại lượng cần đo m.
+ Độ nhanh và thời gian đáp ứng: độ nhanh của cảm biến cho phép đánh giá đại lượng ngõ ra có đáp ứng được về mặt thời gian với độ biến thiên của đại lượng cần đo hay không.
Thời gian đáp ứng là đại lượng xác định giá trị của độ nhanh.
+ Hiện tượng trễ: một số cảm biến không đáp ứng cùng thời điểm với tín hiệu kích thích, độ rộng của sự sai lệch được gọi là hiện tượng trễ.
+ Nhiễu: nhiễu xuất hiện ở ngõ ra của cảm biến, bao gồm nhiễu của cảm biến sinh ra và nhiễu do sự dao động của tín hiệu kích thích. Nhiễu làm hạn chế khả năng hoạt động của cảm biến. Có thể phân loại nhiễu thành hai loại: nhiễu nôi tại phát sinh do sự không hoàn thiện trong việc thiết kế, chế tạo, vật liệu làm cảm biến... đo đó đáp ứng có thể bị méo so với dạng lý tưởng; nhiễu do truyền dẫn.
+ Giới hạn sử dụng cảm biến: trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu ứng lực cơ khí hoặc nhiệt độ tác động lên chúng. Nếu các ứng lực này vượt quá ngưỡng cho phép sẽ làm thay đổi các đặc trưng của cảm biến. Do đó khi sử dụng chúng ta phải biết các giới hạn ngưỡng của cảm biến, cụ thể:
- Vùng làm việc danh định: ứng với điều kiện sử dụng bình thường
- Vùng không gây nên hư hỏng.
- Vùng không phá hủy.
Dải đo của cảm biến được xác định bởi giá trị giới hạn của vùng đại lượng đo mà trong vùng đó cảm biến đáp ứng các yêu cầu đề ra. Thông thường dải đo trùng với vùng danh định.

BÀI 4 BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

Công nghệ kỹ thuật số cung cấp một loạt các tùy chọn để điều khiển vòng kín và hở cho các hệ thống điện tử ô tô. Một số lượng lớn các tham số có thể được đưa vào quy trình để hỗ trợ hoạt động tối ưu của các hệ thống khác nhau. Bộ điều khiển nhận các tín hiệu điện từ các cảm biến, đánh giá chúng, sau đó tính toán các tín hiệu kích hoạt cho các cơ cấu chấp hành. Chương trình điều khiển, "phần mềm", được lưu trữ trong một bộ nhớ đặc biệt và được thực hiện bởi một bộ vi điều khiển. Bộ điều khiển và các thành phần của nó được gọi là phần cứng. Bộ điều khiển động cơ (Engine) chứa tất cả các thuật toán điều khiển vòng hở và vòng kín cần thiết để điều chỉnh các quy trình quản lý động cơ (Engine) (đánh lửa, cảm ứng và hình thành hỗn hợp ...)
Xử lý dữ liệu (Data processing)
1. Tín hiệu đầu vào (Input signals)
Với vai trò là các thành phần ngoại vi, cơ cấu chấp hành và cảm biến thể hiện
giao diện giữa xe và bộ điều khiển với vai trò là đơn vị xử lý. Các tín hiệu điện
của cảm biến được chuyển đến bộ điều khiển thông qua bộ dây và giắc cắm đầu
nối. Các tín hiệu này có thể thuộc loại các sau:
Tín hiệu đầu vào dạng tương tự (Analog input signals):
Trong một phạm vi nhất định, tín hiệu đầu vào tương tự trên thực tế có thể
giả định bất kỳ giá trị điện áp nào. Ví dụ về các đại lượng vật lý có sẵn dưới dạng
các giá trị đo tương tự là khối lượng không khí nạp, điện áp ắc quy và áp suất
đường ống nạp, nhiệt độ nước làm mát và nhiệt độ khí nạp. Chúng được chuyển
đổi thành các giá trị kỹ thuật số bởi một bộ chuyển đổi kỹ thuật số tương tự trong
vi điều khiển của khối điều khiển và được sử dụng để tính toán bởi vi điều khiển.
Độ phân giải tối đa của các tín hiệu tương tự này là 5 mV. Điều này chuyển thành
khoảng 1.000 thang điểm tăng dần dựa trên phạm vi đo tổng thể từ 0 ÷ 5 V.
Tín hiệu đầu vào dạng số (Digital input signals):
Tín hiệu đầu vào kỹ thuật số chỉ có hai trạng thái. Chúng là “cao” hoặc “thấp”
(logic 1 và logic 0 tương ứng). Ví dụ về tín hiệu đầu vào kỹ thuật số là tín hiệu
chuyển mạch bật / tắt, hoặc tín hiệu cảm biến kỹ thuật số như xung tốc độ quay từ
máy phát Hall hoặc cảm biến điện trở từ. Các tín hiệu như vậy được xử lý trực
tiếp bởi vi điều khiển.
Tín hiệu đầu vào dạng xung (Pulse-type input signals):
Các tín hiệu đầu vào dạng xung từ các cảm biến kiểu cảm ứng chứa thông
tin về tốc độ quay và dấu tham chiếu được điều hòa trong giai đoạn đơn vị điều
khiển của riêng chúng. Tại đây, các xung giả bị triệt tiêu và các tín hiệu dạng xung
chuyển thành tín hiệu số hình chữ nhật.
2. Biến đổi tín hiệu (Signal conditioning) [1]
Các mạch bảo vệ giới hạn điện áp của tín hiệu đầu vào ở mức phù hợp để xử
lý. Bộ lọc tách tín hiệu hữu ích khỏi hầu hết các tín hiệu nhiễu. Khi cần thiết, các
tín hiệu sau đó sẽ được khuếch đại đến điện áp đầu vào mà bộ vi điều khiển yêu
cầu (0 ÷ 5 V).
Điều hòa tín hiệu có thể diễn ra hoàn toàn hoặc một phần trong cảm biến tùy
thuộc vào mức độ tích hợp của cảm biến.
3.Xử lý tín hiệu (Signal processing) [1]
Bộ điều khiển là trung tâm chuyển mạch chi phối tất cả các chức năng và
trình tự được quy định bởi hệ thống quản lý động cơ (engine). Các chức năng điều
khiển vòng kín và vòng hở được thực thi trong vi điều khiển. Các tín hiệu đầu vào
được cung cấp bởi các cảm biến và giao diện với các hệ thống khác (chẳng hạn
như bus CAN) được sử dụng làm biến đầu vào. và phải được kiểm tra tính hợp lý
thêm trong máy tính. Chương trình bộ điều khiển hỗ trợ tạo ra các tín hiệu đầu ra
được sử dụng để điều khiển các cơ cấu chấp hành.
4.Tín hiệu đầu ra (Output signals) [1]
Bộ vi điều khiển sử dụng các tín hiệu đầu ra để điều khiển các đầu ra thường
cung cấp đủ năng lượng để kết nối trực tiếp các bộ truyền động. Cũng có thể kích
hoạt một số rơ le đầu ra nhất định cho các tải sử dụng nhiều điện năng (ví dụ:
motor quạt làm mát động cơ).
Các đầu ra có thể chống lại ngắn mạch với mass hoặc điện áp battery, cũng
như chống lại sự phá hủy do quá tải điện hoặc nhiệt. Những trục trặc như vậy,
cùng với đường dây hở mạch hoặc lỗi cảm biến được IC đầu ra xác định là lỗi và
báo cho bộ vi điều khiển.
Tín hiệu chuyển mạch (Switching signals):
Bộ truyền động có thể được bật và tắt bằng cách sử dụng tín hiệu chuyển
mạch (ví dụ: motor dẫn động quạt làm mát động cơ).
Tín hiệu điều chế độ rộng xung (Pulse-Width Modulated signals):
Tín hiệu đầu ra kỹ thuật số có thể ở dạng tín hiệu PWM (Pulse-Width
Modulated). Đây là các tín hiệu hình chữ nhật tần số không đổi với thời gian thay
đổi Các bộ truyền động khác nhau có thể được di chuyển đến các vị
trí hoạt động khác nhau bằng cách sử dụng các tín hiệu này (ví dụ: van luân hồi
khí xả, bộ truyền động tăng áp).


BÀI 5 CƠ CẤU CHẤP HÀNH

1.Khái niệm về cơ cấu chấp hành

Các cơ cấu chấp hành (phần tử điều khiển cuối cùng) tạo thành giao diện giữa bộ xử lý tín hiệu điện tử (xử lý dữ liệu) và quá trình thực tế (chuyển động cơ học). Chúng chuyển đổi các tín hiệu công suất thấp truyền tải thông tin định vị thành các tín hiệu vận hành có mức năng lượng đủ để điều khiển quá trình. Các bộ chuyển tín hiệu được kết hợp với các phần tử khuếch đại để khai thác các nguyên lý biến đổi vật lý chi phối các mối quan hệ giữa các dạng năng lượng (điện
- cơ - lưu - nhiệt).

2.Cơ cấu chấp hành dạng máy điện (Electrical machines actuators)

Máy điện dùng để biến đổi năng lượng điện và cơ học. Động cơ điện chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng và máy phát điện chuyển đổi năng lượng theo hướng ngược lại. Máy điện (Hình 5.1) bao gồm thành phần đứng yên (stator) và thành phần quay (rotor hoặc phần ứng).

Hình 5.1. Layout of an electrical machine [1] 1- Stator; 2- Rotor; 3- Rotor coil; 4- Commutator.
Nam châm vĩnh cửu hoặc một số cuộn dây được sử dụng để tạo ra từ trường trong stator và rotor. Điều này làm cho mô-men xoắn được tạo ra giữa hai thành phần máy. Máy điện có stator và rotor bằng sắt để điều khiển từ trường. Khi từ thông thay đổi theo thời gian, stator và rotor phải bao gồm các lớp riêng lẻ được cách điện với nhau (để giảm thiểu tổn thất dòng điện).
Sự bố trí không gian của các cuộn dây và loại dòng điện được sử dụng (dòng điện một chiều, dòng điện xoay chiều hoặc dòng điện ba pha) cho phép một số thiết kế máy điện khác nhau. Chúng khác nhau về cách hoạt động và do đó có các ứng dụng khác nhau.
6. Máy điện một chiều (Direct-current machines)
Series connection:



Hình 5.2. Series-wound machine [1]

- Mối quan hệ rõ ràng giữa tốc độ và tải.
- Mômen khởi động cao.
- Tốc độ rất cao tại thời điểm giảm tải, do đó yêu cầu cần kết nối với tải.
- Mômen đảo chiều (thay đổi chiều quay) do sự thay đổi chiều dòng điện trong dây quấn phần ứng hoặc dây quấn kích thích.
- Ứng dụng: làm động cơ truyền động xe hoặc bộ khởi động cho động cơ đốt trong.
6.1 Shunt connection:



Hình 5.3. Shunt-wound machine [1]

- Tốc độ chỉ thay đổi ít theo tải.
- Thay đổi chiều quay do thay đổi chiều dòng điện trong cuộn dây phần ứng hoặc kích từ.
- Ứng dụng: làm động cơ truyền động cho máy công cụ hoặc máy phát điện một chiều.
Đặc tính shunt cũng có thể đạt được bằng cách sử dụng nguồn điện riêng cho cuộn dây kích từ (kích từ ngoài) hoặc bằng cách sử dụng kích từ nam châm vĩnh cửu trong stator.
Các ứng dụng cho motor từ trường vĩnh cửu trong xe ô tô: khởi động, gạt nước kính chắn gió và motor công suất thấp cho các điều khiển khác.
6.2 Compound wound motor:

Nếu motor kết hợp cả cuộn dây kích từ nối tiếp và cuộn dây kích từ song song (motor quấn kép), thì có thể thu được các mức trung gian trong đặc tính tốc độ quay / mômen quay.
Áp dụng trên máy khởi động engine.

Tất cả các máy điện một chiều đều có khả năng dễ dàng điều khiển tốc độ trên một phạm vi rộng. Nếu máy điện kết hợp bộ biến đổi tĩnh cho phép điều chỉnh điện áp phần ứng thì mômen quay và tốc độ quay có thể thay đổi vô hạn. Tốc độ quay có thể được tăng thêm bằng cách giảm dòng kích từ (suy yếu từ trường) khi
đạt đến điện áp phần ứng danh định. Nhược điểm của máy điện một chiều là mài mòn chổi than và cổ góp nên cần phải bảo dưỡng thường xuyên.
3.Máy điện ba pha (Three-phase machines)
Cuộn dây ba pha được phân bố giữa các khe của stator trong máy điện ba pha. Ba pha của dòng điện tạo ra từ trường quay

4.Máy điện không đồng bộ (Asynchronous machines):

Rotor nhiều lớp chứa cuộn dây ba pha, như trong stator hoặc cuộn dây thanh. Cuộn dây ba pha được nối với vòng trượt được nối ngắn mạch trực tiếp hoặc qua điện trở nối tiếp Trong trường hợp cuộn dây thanh, các thanh được nối với nhau bằng hai vòng ngắn mạch (rotor lồng sóc). Khi tốc độ quay của rotor lệch khỏi no thì từ trường stator quay tạo ra dòng điện trong các cuộn dây của rotor, do đó sinh ra mô men

Motor điện một chiều chuyển mạch điện tử (electronically commutated direct current motor – EC motor):
Motor điện một chiều chuyển mạch điện tử hoặc motor EC ngày càng trở nên phổ biến (Hình 5.4). Về cơ bản nó là một máy đồng bộ nam châm vĩnh cửu và không chổi than. Motor EC được trang bị cảm biến vị trí rotor và được kết nối với nguồn điện một chiều thông qua điều khiển và điện tử công suất. Mạch chuyển điện tử chuyển dòng điện trong cuộn dây stator theo vị trí của rotor - các nam châm tạo ra dòng điện kích thích được gắn vào rotor - để cung cấp sự phụ thuộc lẫn nhau giữa tốc độ quay và mô men xoắn thường được liên kết với máy
một chiều được kích thích riêng. Các chức năng từ tương ứng của stator và rotor ngược lại với những gì chúng có trong máy điện một chiều cổ điển.


Hình 5.4. Electronically commutated directcurrent motor

1- Electrical machine with rotor-position sensor; 2- Control and power electronics; 3- Input.
Các ứng dụng tiềm năng của motor EC là kết quả của những ưu điểm mà nguyên tắc truyền động này mang lại: cổ góp và chổi than được thay thế bằng thiết bị điện tử, loại bỏ tiếng ồn và mài mòn của chổi than. Motor EC không cần bảo trì (tuổi thọ cao) và có thể được chế tạo để đáp ứng mức độ bảo vệ cao. Tính năng điều khiển điện tử giúp các đơn vị truyền động dùng motor EC dễ dàng kết hợp các chức năng phụ trợ như điều chỉnh tốc độ vô cấp, đảo hướng, khởi động mềm và bảo vệ chống bó cứng.
Các lĩnh vực ứng dụng ô tô chính là trong lĩnh vực HVAC (Hệ thống sưởi / thông gió / Điều hòa không khí), và cho máy bơm và motor servo. Trong lĩnh vực máy móc sản xuất, motor EC chủ yếu được sử dụng làm bộ truyền động chính xác để điều khiển cấp liệu trong máy công cụ. Ở đây, những lợi thế quyết định là không cần bảo trì, đặc tính động lực học thuận lợi và mô men xoắn phù hợp với độ gợn sóng tối thiểu.
-Máy điện xoay chiều một pha (Single-phase alternating-current machines)
Motor vạn năng (Universal motors):

Motor một chiều kích từ nối tiếp có thể hoạt động trên dòng điện xoay chiều nếu sử dụng stator nhiều lớp chứ không phải bằng sắt đặc. Khi đó nó được gọi là motor vạn năng
- Motor không đồng bộ một pha rotor lồng sóc (Single-phase asynchronous motors with squirrel-cage rotor):
Thiết kế đơn giản nhất của motor không đồng bộ một pha là máy điện không đồng bộ ba pha trong đó dòng điện xoay chiều chỉ được cung cấp cho hai pha stator
Máy dành cho hoạt động một pha chỉ có cuộn dây chính một pha trong stator, cũng như các mạch khởi động phụ. Stator cũng chứa một cuộn dây phụ được nối song song với cuộn dây chính cho mục đích này.
Cuộn dây phụ được nối tắt sau khi motor khởi động. Chiều quay của motor được thay đổi bằng cách đảo chiều hai đầu nối dây quấn phụ hoặc chính. Motor có tụ điện mắc nối tiếp với cuộn phụ được gọi là motor có tụ điện. Motor tụ điện có tụ điện khởi động và chạy cũng hoạt động liên tục với tụ điện và dây quấn phụ.

 
BÀI 6: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


1.Khái quát về điều khiển lập trình động cơ:
1.1.Loại CIS (continuous injection system)
Đây là kiểu sử dụng kim phun cơ khí, gồm 4 loại cơ bản:
- Hệ thống K – Jetronic: việc phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí.
- Hệ thống K – Jetronic có cảm biến khí thải: có thêm một cảm biến oxy.
- Hệ thống KE – Jetronic: hệ thống K-Jetronic với mạch điều chỉnh áp lực phun bằng điện tử
- Hệ thống KE – Motronic: kết hợp với việc điều khiển đánh lửa bằng điện tử.
1.2.Loại AFC (air flow controlled fuel injection)
Sử dụng kim phun điều khiển bằng điện. Hệ thống phun xăng với kim phun điện có thể chia làm 2 loại chính:
D-Jetronic (xuất phát từ chữ Druck trong tiếng Đức là áp suất): với lượng xăng phun được xác định bởi áp suất sau cánh bướm ga bằng cảm biến MAP (manifold absolute pressure sensor).
L-Jetronic (xuất phát từ chữ Luft trong tiếng Đức là không khí): với lượng xăng phun được tính toán dựa vào lưu lượng khí nạp lấy từ cảm biến đo gió loại cánh trượt. Sau đó có các phiên bản: LH – Jetronic với cảm biến đo gió dây nhiệt, LU – Jetronic với cảm biến gió kiểu siêu âm…
Nếu phân biệt theo vị trí lắp đặt kim phun, hệ thống phun xăng AFC
được chia làm 2 loại:
Loại TBI (Throttle Body Injection) - phun đơn điểm
Hệ thống này còn có các tên gọi khác như: SPI (single point injection), CI (central injection), Mono – Jetronic. Đây là loại phun trung tâm. Kim phun được bố trí phía trên cánh bướm ga và nhiên liệu được phun bằng một hay hai kim phun. Nhược điểm của hệ thống này là tốc độ dịch chuyển của hòa khí tương đối thấp do nhiên liệu được phun ở vị trí xa supap hút và khả năng thất thoát trên đường ống nạp.
Loại MPI (Multi Point Fuel Injection) - phun đa điểm
Đây là hệ thống phun nhiên liệu đa điểm, với mỗi kim phun cho từng xylanh được bố trí gần supap hút (cách khoảng 10 – 15 mm). Ống góp hút được thiết kế
sao cho đường đi của không khí từ bướm ga đến xylanh khá dài, nhờ vậy, nhiên liệu phun ra được hòa trộn tốt với không khí nhờ xoáy lốc. Nhiên liệu cũng không còn thất thoát trên đường ống nạp. Hệ thống phun xăng đa điểm ra đời đã khắc phục được các nhược điểm cơ bản của hệ thống phun xăng đơn điểm. Tùy theo cách điều khiển kim phun, hệ thống này có thể chia làm 3 loại chính: phun độc lập hay phun từng kim (independent injection), phun nhóm (group injection) hoặc phun đồng loạt (simultaneous injection).
2.Cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình động cơ
Sơ đồ cấu trúc điều khiển

Sơ đồ cấu trúc và các khối chức năng của hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình được mô tả trên hình 6.2 và 6.3. Hệ thống điều khiển bao gồm: ngõ vào (inputs) với chủ yếu là các cảm biến; hộp ECU (electronic control unit) là bộ não của hệ thống có thể có hoặc không có bộ vi xử lý; ngõ ra (outputs) là các cơ cấu chấp hành (actuators) như kim phun, bobine, van điều khiển cầm chừng…
3.Thuật toán điều khiển
2.1 Lý thuyết điều khiển
Các hệ thống điều khiển kiểu cổ điển trên ô tô thường được thiết kế với liên hệ ngược (feedback control). Mặc dù trong một hệ thống điều khiển có nhiều thông số phụ thuộc, đầu tiên ta hãy xem xét hệ thống với một thông số. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống này được trình bày trên hình






CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEl ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
2.1Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI-diesel)
2.1.1. Một số nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel cơ khí
Ra đời sớm nhưng động cơ diesel không phát triển như 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 được giải quyết và động cơ 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 trường. Động cơ Diesel có tính hiệu quả và kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề tiếng ồn lớn và khí thải độc hại, gây ô nhiếm môi trường vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ diesel.
Ngày nay, một nhu cầu cấp thiết là chống ô nhiễm môi trường, trong đó, phải nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu của động cơ đốt trong, ngăn chặn sự ấm dần lên của trái đất và giảm bớt khí thải độc hại thoát ra làm ảnh hưởng sức khỏa con người và động thực vật.
Do các nguyên nhân này mà nhà sản xuất phải cố gắng cải tiến động cơ diesel cơ khí, nghiên cứu và áp dụng những công nghệ mới có khả năng vừa chống phát xạ khí thải độc hại, vừa nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ diesel, với yêu cầu:
- Giảm bớt phát xạ khí thải độc hại như HC, CO, NOx.
- Giảm tiêu hao nhiên liệu
- Giảm tiếng ồn và rung động
- Nâng cao năng suất nhien liệu ra và hiệu suất truyền động.
- Khởi động nhanh
2.1.2. Hệ thống EFI-diesel
Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề:
- Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc độ hòa trộn nhiên liệu và không khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.
- Điều chỉnh quy luật phun theo hướng kết thúc nhanh quá trình phun.
- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả.
Để giải quyết các vấn đề trên người ta
đã trang bị cho động Hình 1-1. Sơ đồ điều khiển EFI diesel
cơ diesel hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử. Hệ thống này gồm 3 khối chính: các cảm biến, bộ điều khiển điện tử (ECU) và các bộ chấp hành.
ECU phát hiện các tình trạng hoạt động của động cơ đưa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau (H1-1). Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun đó đạt đến một mức tối ưu bằng cách dẫn động các bộ chấp hành.
Hệ thống EFI-diesel điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun bằng điện tử đó đạt đến mức tối ưu. Làm nhơ vậy, sẽ đạt được các ích lợi sau đây:
- Công suất của động cơ cao
- Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp
- Các khí thải thấp
- Tiếng ồn thấp
- Giảm lượng xả khói đen và trắng
- Tăng khả năng khởi động
2.3. Phân loại EFI-diesel
Có nhiều cách phân loại EFI-diesel, nếu căn cứ vào kết cấu của hệ thống nhiên liệu, có thể phân loại hệ thống EFI-diesel theo hình 1-2:


Hình 1-2. Phân loại EFI-diesel
2.4. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử
2.4.1.Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ
Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm PE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ thuộc loại EFI-diesel thông thường, sử dụng bơm cao áp dãy và có đặc điểm sau:
- Điều chỉnh lượng 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.
2.4.2. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ
Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ thuộc loại EFI-diesel thông thường, sử dụng bơm cao áp phân phối và có đặc điểm sau:
- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 MPa.
- Cấu tạo gần giống với bơm VE thông thường.
- Điều chỉnh lượng phun nhiên liệu bằng cơ cấu điều ga điện từ ( không dùng bộ điều tốc nhơ bơm VE thông thường).
- Điều khiển góc phun sớm hay muộn bằng van điều khiển thời điểm phun.

2.4.3. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hướng trục
Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả áp loại 1 piston hướng trục thuộc loại EFI-diesel thông thường sử dụng bơm phân phối dùng van xả áp loại gián tiếp và có đặc điểm sau:
- Áp suất phun đạt xấp xỉ là 80 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 lượng 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.


Hình 1-3 . EFI –diesel loại thông thường
1.ECU; 2. Các cảm biến; 3. Bình nhiên liệu; 4. Lọc nhiên liệu;
5. Bơm cao áp; 6. Vòi phun

2.4.4. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hướng kính
Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với bơm VE điều khiển bằng van xả áp loại nhiều piston hướng kính thuộc loại EFI-diesel thông thường sử dụng bơm phân phối dùng van xả áp loại trực tiếp và có đặc điểm sau:
- Vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp hút vào trong khoang bơm.
- Áp suất cao hơn với loại piston hướng trục (130 Mpa)
- Hệ thống tạo áp suất nhiên liệu và phân phối nhiên liệu khác so với loại hướng trục.
- Điều khiển lượng phun bằng một van xả áp loại trực tiếp.
- Thời gian phun cực ngắn, tốc độ phun cực nhanh ( 1,1 ms = 1 lần phun mồi +
1 lần phun chính thức)
2.4.5. Hệ thống nhiên liệu diesel điện tử với ống phân phối (Common Rail System)
Hệ thống Common Rail có đặc điểm sau:
- Các chi tiết trong hệ thống cao áp được chế tạo một cách rất chính xác
- Áp suất phun rất cao và độc lập với tốc độ của động cơ (khe hở giữa kim phun và xylanh phun là: 0,5÷ 2 µm ).

Hình 1-4. Các bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu Common Rail
1. Cảm biến đo gió; 2. ECU; 3. Bơm cao áp; 4. Ống phân phối; 5. Vòi phun; 6. Cảm biến tốc độ trục khuỷu; 7. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 8. Bộ lọc nhiên liệu; 9. Cảm biến bàn đạp ga.
2.4.6. Hệ thống nhiên liệu diesel UI (Unit Injection) và UP (Unit Pump)
Hệ thống nhiên liệu UI và UP là các hệ thống phun dầu diesel được điều khiển bằng điện tử, nhiên liệu được phun vào buồng đốt của động cơ với một lượng chính
xác. Điều này cải tiến được quá trình cháy và giảm mức tiêu hao nhiên liệu..
Hiện nay cả hai hệ thống nhiên liệu diesel UI , UP dược lắp đặt trên các ôtô tải, máy phát điện tỏ ra rất ưu việt về giảm mức tiêu hao nhiên liệu và lượng khí thải độc hại vào môi trường.
Nó có đặc điểm sau:
- Vòi phun với áp suất cao, tạo ra áp suất phun lên tới 207 MPa, ở tốc độ định mức nó phun tới 19 lần/s . Áp suất cao được tạo ra là do trục cam tác động vào vòi phun thông qua vấu cam hoặc có thêm cơ cấu đòn gánh.
- Môđun điều khiển điện tử ECM xác định thời điểm và lượng nhiên liệu cần phun.
2.4.7. Hệ thống nhiên liệu diesel HEUI
Hệ thống nhiên liệu HEUI là một trong những cải tiến lớn của động cơ diesel. Ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiện liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng như tiếng ồn của động cơ.
- HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit) có nghĩa là tác động thủy lực, điều khiển điện tử.
- HEUI cũng được điều khiển bằng Môdun ECM. Phun nhiên liệu bằng áp suất dầu từ 800 đến 3000 Psi được bơm cao áp đưa vào vòi phun . Quá trình phun được điều khiển bằng van điện từ nhận tín hiệu điều khiển từ ECM.
- Áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, mà được điều khiển bằng điện tử. Hệ thống HEUI cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng như tiếng ồn của động cơ.

Hình 1-5. Hệ thống nhiên liệu HEUI
1- Bơm cao áp; 2- Lọc dầu bôi trơn; 3 - Van điều khiển áp suất tác động phun; 4-Bơm dầu bôi trơn; 5- Đường dầu cao áp; 6- Vòi phun; 7- Thùng nhiên liệu; 8- Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu; 9-
ECM; 10- Thiết bị tách nước; 11- Lọc thô; 12- Lọc tinh



CHƯƠNG 3: CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
3.1Hệ thống EFI-diesel với bơm PE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ
3.1.1Cấu tạo
Về cơ bản các chi tiết của bơm PE (bơm dãy điện tử có cấu tạo và hoạt động giống như bơm PE thông thường, chỉ khác là:
- Đối với bơm PE thông thường cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu phun là thanh răng và bộ điều tốc.
- Đối với với bơm PE điện tử, để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thì ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho cơ cấu điều ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng (dể thay đổi tốc độ động cơ).

Hình 3-1. Bơm cao áp PE có cơ cấu điều ga điện

3.2. Hệ thống EFI-diesel với bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ
3.2.1. Cấu tạo
Cấu tạo bơm VE điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ về cơ bản giống bơm VE hướng trục loại thường. Ở đây thay cho hệ đòn dẫn ga và bộ điều tốc ly tâm, người ta bố trí 1 cơ cấu điều ga điện từ. Bộ điều khiển phun sớm cũng giống như loại bơm thường nhưng có thêm van điện từ điều khiển phun sớm. Các bộ phận của bơm VE điều khiển bằng cơ cấu ga điện từ biểu thị trên hính h1-4


3.3. Hệ thống EFI diesel dùng van xả áp
3.3.1. Cấu tạo
Lượng và thời điểm phun nhiên liệu được điều khiển bằng điện tử. Cơ cấu điều khiển dùng trong các quá trình bơm, phân phối và phun dựa trên những cơ cấu sử dụng trong hệ thống diesel kiểu cơ khí.
Điều chỉnh lượng phun: SPV
Điều chỉnh thời điểm phun: TCV
Trong hệ thống này sử dụng một trong 2 kiểu bơm cao áp là: bơm kiểu piston hướng trục và bơm kiểu piston hướng tâm
Chú ý:
Mạch hồi nhiên liệu từ vòi phun hoặc bơm cao áp không được minh họa ở hình 3-3, mà mạch hồi nhiên liệu gắn với hệ thống nhiên liệu thực tế.

Hình 3-3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu của EFI-diesel thông thường


Hình 3-4. Sơ đồ điều khiển của EFI-diesel thông thường
Các cảm biến-ECU-Bộ chấp hành

Nhiên liệu được bơm cấp liệu hút lên từ bình nhiên liệu, đi qua bộ lọc nhiên liệu rồi được dẫn vào bơm đó tạo áp suất rồi được bơm đi bằng piston cao áp ở bên trong máy bơm cao áp. Quá trình này cũng tương tự như trong máy bơm động cơ diesel thông thường. Nhiên liệu ở trong buồng bơm được bơm cấp liệu tạo áp suất đạt mức 1.5 và 2.0 Mpa. Tương ứng với những tín hiệu phát ra từ ECU, SPV sẽ điều khiển lượng phun (khoảng thời gian phun) và TCV điều khiển thời điểm phun nhiên liệu
(thời gian bắt đầu phun).
1.Bơm VE điện tử một piston hướng trục
Cấu tạo:


Loại bơm VE này gồm các bộ phận sau:
- Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành cam lăn, cơ cấu điều khiển phun sớm.
- Không có quả ga và piston không có lỗ ngang.
- Có thêm van xả áp và van điều khiển phun sớm, cảm biến tốc độ, các điện trở hiệu chỉnh
Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hướng trục do không có quả ga nên để điều khiển lượng nhiên liệu phun (tức là muốn thay đổi tốc độ động cơ, công suất của động cơ) thì bơm sử dụng một van xả áp thông với khoang xylanh.
- Các bộ phận cơ bản của bơm hướng trục
2. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính
cấu tạo :

Loại bơm VE nhiều piston hướng kính trước hết vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp hút vào trong khoang bơm. Trục bơm được nối với Roto chia và ở Roto chia bố trí 4 piston hướng kính chịu tác động của các con lăn thông qua đế con lăn, ở giữa là một lỗ khoan dọc tâm, lỗ khoan này thông với cửa hút dầu và cửa chia dầu. Phía ngoài Roto chia là một vành cam.
Các bộ phận của bơm VF điện tử nhiều piston hướng kính


3.Van điều khiển lượng phun (SPV)
a,SPV thông thường :
Cấu tạo
SPV loại thông thường (hình 3-8) bao gồm 2 van: Van chính và van điều khiển. Ngoài ra còn có thêm một cuộn dây, lò xo chính và lò xo điều khiển.




b,SPV hoạt động trực tiếp (hình 3-10)
Cấu tạo
SPV loại trực tiếp gồm có: Một cuộn dây, một van điện từ và một lò xo.














4.Hoạt động của bơm hướng trục và SPV
- Hành trình hút: SPV
đóng lại, piston chuyển động sang trái và nhiên liệu được hút vào buồng bơm
- Phun: SPV đóng lại, piston chuyển động sang phải, áp suất nhiên liệu tăng và nhiên liệu được bơm đi
- Kết thúc phun: SPV mở ra, áp suất nhiên liệu giảm, quá trình phun kết thúc.
Khi các điều kiện để ngắt nhiên liệu được thực hiện, áp suất không tăng lên do
SPV vẫn đang trong trạng thái mở

5. Điều chỉnh lượng phun
Lượng phun được điều chỉnh bằng việc vận hành SPV, tương ứng với các tín hiệu từ ECU để thay đổi thời điểm kết thúc phun



3.4. EFI – diesel ống phân phối
Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Common Rail. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ động cơ và lượng nhiên liệu phun ra.
Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suất cao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun. Lượng nhiên liệu phun ra được quyết định bởi người lái xe, và thời điểm phun cũng như áp lực phun được tính toán bằng ECU và các biểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó. Sau đó ECU sẽ điều khiển các kim phun phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu.
Chức năng chính của hệ thống Common Rail là điều khiển phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lưu lượng, đúng áp suất, đảm bảo cho động cơ diesel không chỉ hoạt động êm diu mà còn tiết kiệm nhiên liệu.
So với hệ thống cũ dẫn động bằng cam, hệ thống Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như: - 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 (1350-2000) bar.
- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ.
- Có thể thay đổi thời điểm phun.
- Phun chia làm ba giai đoạn: Phun mồi, phun chính và phun kết thúc. Hệ thống Common Rail Diesel có các ưu điểm sau:
- Tính năng động cơ và hiệu suất phun nhiên liệu cao
+ Nhiên liệu được điều khiển bằng điện tử
+ Hệ thống phun tạo sự cháy tối ưu
- Tiếng ồn và ô nhiếm môi trường thấp
+ Thân thiện môi trường và phù hợp với các quy định về ô nhiễm khí xả trên toàn thế giới
+ Vòi phun đặt thẳng đứng ở trung tâm
+ Có giai đoạn phun mồi góp phần tăng công suất đông cơ
3.4.1. Cấu tạo
Hệ thống Common Rail (hình 3-11) gồm các khối sau:
- Khối cấp dầu thấp áp: Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu và đường dầu hồi.



Hình 3-11.các khối của common rail bosch

- Khối cấp dầu cao áp: Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun (ống rail, ống chia chung), các ống cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun. - Khối cơ-điện tử: các cảm biến và tín hiệu, ECU (ECM) và EDU (nếu có), vòi
phun, các van điều khiển hút (còn gọi là van điều khiển áp suất rail )
3.5. Hệ thống EFI-diesel UI


Hệ thống UI là hệ thống các bơm cao áp riêng được điều khiển phun nhiên liệu bằng các van solenoid, được thiết kế theo từng đơn vị riêng nên đem lại tính linh hoạt cao thích hợp với các động cơ sẵn có và bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng.
Cũng giống như các hệ thống phun nhiên liệu khác, hệ thống UI thực hiện được các chức năng sau:
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ Diesel.
- Tạo ra áp suất cao cần thiết cho việc phun nhiên liệu.
- Phun một lượng nhiên liệu chính xác vào thời điểm chính xác.
Trái với các hệ thống phun nhiên liệu khác, hệ thống UI được thiết kế theo từng đơn vị riêng và sử dụng bơm vòi phun kết hợp. Mỗi xilanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một bơm vòi phun.
Sau đây, lấy động cơ 1.9 lít với bơm vòi phun kết hợp của hãng Volkswagen để nghiên cứu.
3.5.1.Cấu tạo
Hệ thống nhiên liệu EFI-diesel dùng bơm vòi phun kết hợp (UI) gồm các bộ phận chính sau: 1.Thùng nhiên liệu; 2. Bầu lọc; 3. Van 1 chiều; 4. Van áp suất; 5. Bơm cấp liệu; 6. Bộ lọc bóng hơi nhiên liệu; 7. Giclơ (cho hơi nhiên liệu trở về); 8. Nắp máy; 9. Van giới hạn áp suất nhiên liệu hồi (14,5 psi); 10. Giclơ cho hơi nhiên liệu về thùng (khi thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng); 11. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 12. Bộ lảm mát nhiên liệu.
3.5.2. Các bộ phận chính của hệ thống EFI-diesel UI
1, Bơm cấp liệu


Hình 3-14. Sơ đồ cấu tạo bơm cấp liệu kiểu rôto
Bơm cấp liệu được đặt trục tiếp dưới bơm chân không ở nắp máy. Nó hút nhiên liệu từ thùng và cấp cho bơm vòi phun. Trên bơm nhiên liệu có lắp bộ đo áp suất để kiểm tra áp suất trên đường cấp nhiên liệu. Vị trí của bơm cấp nhiên liệu và bơm vòi phun như hình 3-14.

2. Ống phân phối
Một ống phân phối được tích hợp trong đường cấp nhiên liệu trên nắp máy. Nó cung cấp nhiên liệu đều đặn lên bơm vòi phun tại nhiệt độ đồng đều.
Trên đường cấp nhiên liệu, nhiên liệu chảy dọc theo đường tâm ống phân phối về phía đầu xa nhất là xilanh số 1. Nhiên liệu cũng chảy qua các lỗ xuyên qua thành ống phân phối đi vào khe hở hình vòng giữa ống phân phối và thành nắp máy, hỗn hợp với nhiên liệu dư từ bơm vòi phun trở về. Kết quả là nhiên liệu cấp đến tất cả các xi lanh có nhiệt độ đồng đều. Tất cả các bơm vòi phun đều cấp một lượng nhiên liệu như nhau đến các xi lanh nên động cơ chạy rất êm.


3. Hệ thống làm mát nhiên liệu
Nhiên liệu trở về từ bơm vòi phun có nhiệt độ cao, cần phải làm mát trước khi đưa nó trở về thùng nhiên liệu. Sơ đồ hệ thống làm mát như hình hình 3-17.
Nhiên liệu có nhiêt độ cao trở về bơm cấp liệu sẽ chảy qua dàn ống làm mát. Tại đây, nhiệt của nhiên liệu nóng truyền qua dàn ống làm mát vào chất lỏng làm mát của hệ thống làm mát và trở nên mát hơn.

Hình 3-17. Sơ đồ hệ thống làm mát nhiên liệu
Hệ thống làm mát nhiên liệu gồm bơm điện, két nước làm mát, thùng giãn nở và được nối với hệ thống làm mát động cơ. Chất lỏng làm mát của hệ thống làm mát nhiên liệu trong quá trình luân chuyển sẽ nóng lên khi nhận nhiệt của nhiên liệu nhưng sẽ được làm mát két làm mát của hệ thống.
4. Bộ phun nhiên liệu (bơm cao áp và vòi phun)

Hình 3-18. Sơ đồ cấu tạo chung và hoạt động của bộ phun nhiên liệu UI
1. Cam; 2. Piston bơm; 3. Lò xo; 4. Buồng áp suất cao; 5. Van điện tù 6. Buồng van điện từ;
7. Đường cấp nhiên liệu; 8. Đường nhiên liệu hồi; 9. Cuộn dây; 10. Đế van điện từ; 11.
Thân kim phun
a) Cấu tạo chung

Hình 3-19. Hình dạng bên ngoài của
bộ bơm phun nhiên liệu (UI)



Hình 3- 20. Vị trí bơm vòi phun trên nắp máy

Bộ phun nhiên liệu gồm các bộ phận chính sau:
- Phần bơm tạo áp suất nhiên liệu: dùng để hút và nén nhiên liệu. ở hành trình hút, lò xo 3 giãn ra đẩy piston 2 đi lên, nhiên liệu theo đường 7 đi vào buồng 4. Khi vấu cam đi xuống sẽ nén piston 2 đi xuống làm giảm thể tích bên dưới piston để nén nhiên liệu
- Phần vòi phun: dùng để phun nhiên liệu khi áp suất nâng kim phun thắng lực lò xo đóng kim phun, các bộ phận được mô tả trên hình 3-19.
- Bộ van điện từ: dùng để đóng mở van điện từ 5 với đế van 10, do đó làm thay đổi áp suất nhiên liệu để điều khiển thời điểm và lượng phun nhiên liệu.
b) Nguyên lý hoạt động

Hình 3-21. Thiết kế bơm vòi phun

Dẫn động cơ khí
Cam dẫn động bơm vòi phun thông qua cò mổ kiểu con lăn. Độ dốc 2 bên sống cam dẫn động khác nhau: một bên rất dốc còn bên kia ít dốc hơn. Theo chiều quay của cam, khi con lăn của cò mổ tiếp xúc với bên rất dốc của cam, piston đi xuống với tốc độ cao và tạo áp xuất cao cho nhiên liệu. Khi con lăn cò mổ tiếp xúc với bên sườn cam ít dốc hơn, piston đi lên từ từ nên nhiên liệu được hút vào buồng cao áp không có bọt. Sự hình thành hỗn hợp và yêu cầu của sự cháy
Sự tạo thành hỗn hợp tốt là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả cháy. Vì vậy, nhiên liệu phải được phun với một lượng chính xác, đúng thời điểm với áp suất cao. Một sai lệch nhỏ có thể dẫn tới sự phát sinh ô nhiễm môi trường, tiêu hao nhiên liệu và cháy ồn. Giai đoạn cháy trễ ngắn rất quan trọng đối với quá trình cháy của động cơ diesel.



Hình 3-22. Dẫn động cơ khí bơm vòi phun
Cháy trễ là giai đoạn tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu đến khi áp suất tăng cao trong buồng cháy. Nếu phun nhiều nhiên liệu trong thời kì này, áp suất có thể tăng đột ngột và tạo nên tiếng ồn.
Yêu cầu quá trình phun của bơm vòi phun


- Phun trước
Để làm dịu quá trình cháy, một lượng nhỏ nhiên liệu được phun với áp suất thấp trước khi bắt đầu giai đoạn phun chính- Đây là pha phun trước. Sự cháy của một lượng nhỏ nhiên liệu gây nên sự tăng nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy. Điều này đảm bảo cho lượng nhiên liệu phun chính cháy nhanh và giảm giai đoạn cháy trễ. Sự phun trước và khoảng thời gian giữa pha phun trước với phun chính tạo ra sự tăng từ từ của áp suất trong buồng cháy thay vì sự tăng đột ngột của nó, dẫn tới độ ồn của sự cháy thấp và phát sinh NOx ở mức thấp.
- Phun chính
Yêu cầu cơ bản của giai đoạn phun chính là hình thành một hỗn hợp cháy tốt để cháy kiệt nếu có thể. Sự phun với áp suất cao với hạt nhiên liệu nhỏ tạo điều kiện để nhiên liệu hỗn hợp với không khí tốt, dẫn tới cháy hoàn toàn, giảm sự ô nhiễm của khí xả và tăng hiệu suất của động cơ.
- Kết thúc phun
Khi kết thúc quá trình phun, điều quan trọng là áp suất phun phải giảm nhanh và kim phun đóng nhanh, ngăn chặn phun ở áp suất thấp với sự nhỏ giọt nhiên liệu vào buồng cháy vì nhiên liệu không cháy hoàn toàn ở trạng thái này, gây phát sinh ô nhiễm môi trường.
Chu kỳ phun của bơm vòi phun

Hình 3-24. Hút nhiên liệu vào buồng áp suất cao
1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Piston bơm; 4. Lò xo piston; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đường nhiên liệu hồi; 8. Đường cấp nhiên liệu; 9. Kim phun; 10. Buồng áp suất cao

- Hút nhiên liệu vào buồng áp suất cao
Trong giai đoạn hút, piston di chuyển đi lên nhờ lực lò xo làm tăng thể tích của buồng áp suất cao. Lúc này, van điện từ của bơm vòi phun không hoạt động. Kim van điện từ ở vị trí tận cùng bên phải (Hình 3-24), nối thông buồng áp suất cao với đường cấp nhiên liệu. Do chênh lệch áp suất, nhiên liệu từ đường cấp liệu được hút vào buồng áp suất cao.

(8)
Hình 3-25. Pha phun trước
1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đường nhiên liệu hồi; 8. Đường cấp nhiên liệu;; 9.
Lò xo ; 10. Kim phun; 11. Piston phản lực; 12. Buồng cao áp

Pha phun trước
Cam phun đẩy piston của bơm vòi phun đi xuống thông qua cò mổ kiểu con lăn, làm một ít nhiên liệu ở buồng áp suất cao chảy ngược về đường cấp liệu. Lúc này, ECM sẽ bắt đầu chu kỳ hoạt động, kích hoạt bộ điện từ làm kim van dịch chuyển ép vào đế van để đóng đường thông giữa đường cấp liệu và buồng áp suất cao. Kết quả là áp suất trong buồng cao áp tăng. Khi áp suất nâng kim phun (khoảng 18.000 Kpa) lớn hơn lực lò xo sẽ làm kim phun nâng lên khỏi đế của nó và bắt đầu chu kỳ phun trước.

- Giới hạn hành trình kim phun bằng nêm thủy lực

Hình 3-26. Quá trình tạo thành nêm thủy lực
1. Buồng lò xo vòi phun; 2. Lò xo; 3. Thân vòi phun; 4. Hành trình không bị chặn; 5. Khe rò; 6. Đệm thủy lực; 7. Piston giảm chấn.



Hình 3-27. Pha phun chính
1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Van điện từ bơm vòi phun; 6. Đường nhiên liệu hồi; 7. Đường cấp nhiên liệu;; 8. Lò xo ;
9. Kim phun; 10. Piston phản lực; 11. Buồng cao áp

Trong pha phun trước, hành trình của kim phun bị khống chế bởi một nêm thủy lực. Vì vậy có thể định lượng chính xác lượng phun trước.
Khoảng 1/3 hành trình toàn bộ, kim phun mở mà không bị khống chế, một lượng phun trước được phun vào buồng cháy. Ngay khi piston giảm chấn đi vào xi lanh của nó trong buồng vòi phun, nhiên liệu phía trên kim phun chỉ có thể đi vào buồng lò xo thông qua khe hở rò (giữa piston giảm chấn và xi lanh của nó), tạo nên một nêm thủy lực giới hạn hành trình của kim phun trong pha phun trước.
- Kết thúc pha phun trước
Pha phun trước kết thúc ngay sau khi kim phun mở. Do piston bơm đi vẫn đang đi xuống làm tăng áp suất trong buồng cao áp và đẩy piston phản lực xuống làm tăng thể tích ở buồng áp suất cao. Kết quả làm giảm áp suất và làm đóng kim phun, kết thúc pha phun trước.


Hình 3-28. Kết thúc pha phun chính
1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đường nhiên liệu hồi; 8. Đường cấp
nhiên liệu;; 9. Lò xo ; 10. Kim phun; 11. Piston phản lực; 12. Kim van

Pha phun chính
Áp suất buồng cao áp lại tăng ngay sau khi kim phun đóng do van bộ điện từ vẫn đóng và piston bơm vẫn đi xuống. Khi áp suất nhiên liệu tăng (khoảng 30.000 kPa) lớn hơn lực đóng kim phun ứng với giai đoạn phun trước thì kim phun lại năng lên khỏi đế và một lượng phun chính được phun vào xi lanh động cơ. Kết thúc pha phun chính
Khi ECM thôi kích hoạt bộ điện tử của bơm vòi phun, kim van bộ điện từ trở về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị , nối thông buồng áp suất cao với đường cấp liệu. Nhiên liệu trong buồng áp suất cao có thể hồi về đường cấp liệu làm áp suất nhiên liệu giảm xuống. Kim phun đóng lại kết thúc pha phun chính.
Sự trở về của nhiên liệu bơm vòi phun

Hình 3-29. Sơ đồ đường về của nhiên liệu
1.Nhiên liệu rò 2. Piston bơm; 3. Đường nhiên liệu hồi; 4. Đường cấp nhiên liệu; 5. Ziclơ.

Đường nhiên liệu hồi trong bơm vòi phun có tác dụng sau:
- Làm mát bơm vòi phun bằng dòng nhiên liệu từ đường cấp liệu chảy qua bơm vòi phun rồi trở về theo đường nhiên liệu về.
- Xả nhiên liệu rò rỉ qua khe hở piston bơm về thùng chứa
- Tách phần bóng hơi nhiên liệu ở đường cấp liệu cho bơm vòi phun bằng bộ tách bóng hơi nhiên liệu trên đường nhiên liệu về.
3.6. Hệ thống EFI-diesel UP


Hình 3-30. Tổng quan về EFI-diesel UP

Với hệ thống UP, nhiên liệu có áp suất cao được cung cấp bởi một bơm cao áp đơn (mỗi xylanh 1 bơm cao áp đơn). Nhiên liệu trong bơm cao áp được nén bởi piston bơm cao áp, piston được dẫn động bằng trục cam động cơ . Nhiên liệu được nén có áp suất cao cung cấp đến vòi phun thông qua các đường ống cao áp.
3.6.1. Sơ đồ hệ thống
Hình 3-31. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UP
1. Cảm biến áp suất đường ống nạp; 2. Vòi phun; 3. Bơm cao áp đơn
4. Bộ điều khiển điện tử (ECU); 5. Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 6. Cảm biến trục cam; 7. Cảm biến tốc độ động cơ; 8. Cảm biến nhiệt độ động cơ

Hệ thống nhiên liệu UP được điều khiển bởi ECU. Nó nhận tín hiệu từ các cảm biến vị trí bàn đạp ga, tốc độ động cơ, nhiệt độ động cơ...sử lý và điều khiển sự hoạt động của bơm cao áp đơn như hình 2-31.
Các bộ phận chính của hệ thống như hỉnh 3-32.


Hình 3- 32. Các bộ phận của hệ thống nhiên liệu UP
1. Trục cam; 2. Bơm đơn; 3. Đường nhiên liệu hồi; 4. Đường nhiên liệu cao áp; 5. Vòi phun; 6. Cung cấp nhiên liệu áp suất thấp; 7. Ống dẫn
nhiên liệu; 8. Đường cấp nhiên liệu

Cấu tạo và hoạt động của bơm cao áp
1. Cấu tạo
Bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu EFI-diesel UP có các bộ phận chính sau:
1. Cam; 2. Con lăn; 3. Xi lanh cao áp; 4. Buồng hút; 5. Thân van; 6. Đầu bơm phun; 7. Bộ điện từ bơm phun; 8
Buồng áp suất cao; 9. Piston bơm; 10. Lò xo hồi vị; 11. ống cao áp; 12. Vòi phun
Ngoài ra, ở Hình 3-33. Hình dạng bên ngoài của thân bơm còn có cửa bơm cao áp UP
nhiên liệu vào và ra.


Hình 3-34. Các bộ phận cơ bản của bơm cao áp và vòi phun UP
1. Cam; 2. Con lăn; 3. Xi lanh cao áp; 4. Buồng hút; 5. Thân van; 6. Đầu bơm phun; 7. Bộ điện từ bơm phun; 8 Buồng áp suất cao; 9. Piston bơm; 10.
Lò xo hồi vị; 11. ống cao áp; 12. Vòi phun

3.6. Hệ thống nhiên liệu HEUI
3.6.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu HEUI
Hệ thống nhiên liệu HEUI
(Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector-Tác động thủy lực, điều khiển điện tử) là một trong những cải tiến lớn của động cơ Diesel. Nó cũng là một bộ phận trong công nghệ ACERT (Công nghệ ACERT là một cải tiến mới dựa trên nguyên tắc xây dựng động cơ
thành các cụm chi tiết làm việc phối hợp Hình 3-35 bơm vòi phun HEUI
với nhau để điều khiển các quá trình làm
việc của động cơ. Động cơ ứng dụng công nghệ ACERT nâng cao tuổi thọ, hiệu quả sử dụng nhiên liệu và hiệu suất động cơ.


Hình3.36.. Sự khác nhau giữa hệ thống HEUI và hệ thống nhiên liệu thông thường

Công nghệ này là sự kết hợp của những tiến bộ về phun nhiên liệu, điều khiển điện tử và những cải tiến của hệ thống phối khí.) của hãng Carterpillar. Sự ra của đời của HEUI đã thiết lập những tiêu chuẩn mới đối với động cơ về tiêu hao nhiên liệu, độ bền cũng như các tiêu chuẩn về khí thải.
Công nghệ nhiên liệu HEUI đang thay đổi cách nghĩ của nhà kỹ thuật lẫn người vận hành về hiệu suất động cơ Diesel. Vượt trội hơn hẳn công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây, HEUI cho phép điều chỉnh chính xác nhiên liệu phun vào buồng cháy cả về thời gian, áp suất và lượng nhiên liệu phun, mang lại hiệu suất cao cho động cơ.
HEUI có các ưu điểm sau:
- Áp suất phun nhiên liệu độc lập với tôc độ động cơ
Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây phụ thuộc vào tốc độ động cơ, khi tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hưởng đến độ bền của động cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu. áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ mà được điều khiển bằng điện. Vì vậy, động cơ trang bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và khí xả sạch hơn.

Hình 3-37.. Áp suất phun nhiên liệu cao sẽ tán nhiên liệu thành hạt nhỏ, cho phép cháy hoàn toàn và giảm phát xạ ô nhiễm

- Áp suất phun nhiên liệu rất cao: 22.000÷33.000 Psi
+ Tán nhiễn nhiên liệu
+ Cải thiện sự tạo thành và phân phối hòa khí trong buồng cháy
+ Giảm giai đoạn cháy trễ và thời gian cháy
+ Tạo điều kiện tốt hơn cho hệ thống tái tuần hoàn khí xả
- Có giai đọan phun trước góp phần cải thiện quá trình cháy, giảm tiến ồn, giảm ô nhiếm và tăng công suất động cơ.



3.6.2. Cấu tạo hệ thống nhiên liệu HEUI


Bộ bơm thủy lực 8 là bơm piston hướng trục thay đổi lưu lượng. Nhiên liệu diesel từ thùng chứa được hút qua các thiết bị lọc vào bơm, hoạt động của bơm sẽ làm cho áp suất dầu tăng lên đến áp suất yêu cầu và bơm đến bộ bơm vòi phun HEUI. Bộ bơm thủy lực ở hệ thống HEUI còn có nhiệm vụ tạo ra áp suất cao cho dầu thủy lực (chính là dầu bôi trơn) tác động phun để đấy xylanh ép. ECM sẽ điều khiển dầu cao áp này vào khoang ép của xylanh ép trong bơm vòi phun để tác động phun.
Môđun điều khiển điện tử ECM 15 (Electronic Control Module ) hoạt động như một máy tính điều khiển toàn bộ động cơ. ECM nhận tín hiệu điều khiển từ các cảm biến và công tắc khác nhau, phân tích xử lý nhờ phần mềm đã cài đặt trong bộ nhớ và đưa tín hiệu điều khiển đến van điện từ của bơm vòi phun để điều khiển thời điểm và lượng nhiên liệu phun. Đồng thời ECM cũng gửi tín hiệu đến van điều khiển áp suất tác động phun để điều khiển áp suất dầu chuyển đến bơm vòi phun. Do đó áp suất này tỷ lệ với áp suất phun, nên qua đó ECM sẽ điều khiển được áp suất phun. Như vậy ECM sẽ điều khiển được toàn bộ quá trình phun nhiên liệu phù hợp với các tín hiệu do các cảm biến gửi về.
Van điều khiển áp suất tác động phun (đầu nối 7): Thông thường, áp suất do bơm cao áp tạo ra sẽ cao hơn áp suất phun, van điều khiển áp suất tác động phun sẽ xả một phần dầu trở về thùng để ổn định áp suất dầu bằng áp suất yêu cầu do tín hiệu ECM quy định.
Bơm vòi phun HEUI là một thiết bị độc lập được điều khiển trực tiếp bởi ECM. Dầu Diesel có áp suất từ 800 đến 3000 psi được bơm cấp chuyển đến bơm vòi phun. Bộ phận piston trong bơm vòi phun hoạt động tương tự như xylanh thủy lực có tác dụng nâng áp suất dầu vào phun lên đến áp suất phun (từ 3000 đến 21000 psi). Van điện từ ở phía trên bơm vòi phun nhận tín hiệu điều khiển từ ECM, qua đó điều khiển dầu bôi trơn tác động vào piston để điều khiển thời điểm và lượng nhiên liệu phun.
-Các thành phần cơ bản của hệ thống nhiên liệu HEUI
Hệ thống nhiên liệu HEUI gồm 4 thành phần cơ bản: bộ bơm vòi phun điệnthủy lực; ECM; Bơm thủy lực cao áp; Bơm chuyển nhiên liệu
1. Bộ bơm vòi phun điện-thủy lực
Tất cả các hệ thống nhiên liệu diesel đều sử dụng cặp piston-xi lanh bơm cao áp để bơm dầu diesel vào buống cháy động cơ. Trong hệ thống HEUI, dầu bôi trơn động cơ được tạo áp suất cao làm nguồn lực cho piston bơm cao áp.


Hình 3-40. Các kiểu bơm vòi phun HEUI

HEUI sử dụng áp suất dầu bôi trơn từ 6÷28 Mpa để bơm nhiên liệu từ bộ bơm vòi phun. áp suất cao của dầu bôi trơn được gọi là áp suất tác động phun. HEUI hoạt động giống như một xi lanh thủy lực cường hóa lực dầu áp suất cao (Diện tích mặt tiếp xúc với dầu bôi trơn lớn hơn mặt tiếp xúc với nhiên liệu diesel của piston bơm cao áp khoảng 6÷7 lần). áp suất tác động phun do dầu bôi trơn tạo ra tác động vào piston bơm cao áp sinh ra áp suất phun nhưng áp suất phun này được khuếch đại nên lớn gấp 6÷7 lần áp suất tác dụng phun.
Áp suất phun của nhiên liệu tỉ lệ với áp suất tác động phun của dầu bôi trơn. Khi áp suất tác động phun lớn thì áp suất phun cũng lớn và ngược lại.


Hình 3-41. Vị trí các bộ phận của hệ thống nhiên liệu HEUI
1.Bộ bơm vòi phun; 2. Ống dầu cao áp; 3. Bơm dầu áp suất cao; 4. Bình chứa dầu; 5. Ống nhiên liệu


Hình 3-42. Vị trí lắp ghép của bơm vòi phun HEUI trên nắp máy
1. Ống lắp bộ bơm vòi phun; 2. Nắp xy lanh; 3. Đường cấp dầu áp suất cao; 4. Đường cấp dầu áp suất thấp; 5. Đệm chữ 0 bộ bơm vòi phun.

a) Cấu tạo chung

Hình 3-43. Cấu tạo bơm vòi phun HEUI

Bộ bơm vòi phun HEUI gồm các bộ phận chính sau:
- Bộ điện từ điều khiền van dầu bôi trơn
- Van dầu bôi trơn
- Lò xo hồi vị van dầu bôi trơn
- Piston bơm cao áp cường hóa
- Lò xo hồi vị piston bơm cao áp cường hóa
- Bộ kim phun nhiên liệu
- Các đường dầu bôi trơn vào và ra - Các đường nhiên liệu diesel vào và ra
- Vỏ bộ bơm vòi phun.



2. Bơm thủy lực
a) Cấu tạo
Bơm thủy lực có nhiệm vụ có nhiệm vụ tạo áp suất cao cho dầu bôi trơn để tác động phun cho bơm vòi phun HEUI. Nó gồm phần bơm dầu bôi trơn và phần bơm chuyển nhiên liệu diesel
Các bộ phận của bơm thủy lực trong HEUI được trình bày trên hình 2-90.


Hình 3-44. Sơ đồ cấu tạo bơm thủy lực
1.Van điện từ; 2. Van nhỏ; 3. Lò xo; 4. Piston bộ tác động; 5. Bộ nối; 6. Cửa ra của bơm; 7. Van kiểm tra; 8. Piston; 9. Bánh răng chủ động; 10. Cửa tràn; 11. Đĩa lệch tâm chủ động; 12. Ống trượt ngoài; 13. Phần ứng


3. Bơm chuyển nhiên liệu
Bơm chuyển nhiên liệu được lắp đằng sau bơm thủy lực. Bơm chuyển nhiên liệu chỉ là một phần nằm trong bơm thủy lực. Bơm chuyển nhiên liệu có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu và tăng áp suất của nhiên liệu lên áp suất quy định (450 kPa-65 psi). Bơm chuyển nhiên liệu có một van giảm áp bên trong để bảo vệ hệ thống. Nhiên liệu tăng áp được cung cấp tới các vòi phun.
4. Hệ thống dầu bôi trơn cao áp
a) Sơ đồ hệ thống

Hình 3-45. Bơm chuyển nhiên liệu



Hình 3-46. Sơ đồ hệ thống dầu bôi trơn áp suất cao
1.Bơm dầu; 2. Két làm mát dầu; 3. Lọc dầu; 4. Bình chứa của bơm thủy lực cao áp; 5. Bơm thủy lực cao áp; 6. Cảm biến áp suất dầu cao áp (ICP); 7. Tiết chế áp suất điều khiển sự phun (ICPR); 8. Rãnh tới hộp trục khuỷu; 9. Van kiểm soát; 10. Ống dẫn dầu cao áp; 11. Bộ bơm vòi phun HEUI.

b) Bộ tiết chế điều khiển áp suất phun (ICPR)
Bộ tiết chế điều khiển áp suất phun nhận tín hiệu từ ECM để điều khiển áp suất dầu cao áp từ bơm đến. Bề rộng của xung điều khiển càng dài thì áp suất dầu cao áp trong hệ thống càng cao. Khi không có tín hiệu, tất cả dầu qua van về bình chứa.


(2)
Hình 3-47. Bộ tiết chế điều khiển áp suất phun
1.Dầu cao áp vào; 2. Tới bình chứa dầu; 3. Tính hiệu điện từ ECM




điều khiển áp suất phun
1.Đến bộ bơm vòi phun; 2. Dầu từ bơm thủy lực cao áp; 3. Tính hiệu điện từ ECM; 4. Rãnh về thùng chứa dầu của bơm thủy lực cao áp

5. Hệ thống HEUI của Caterpillar
a) Sơ đồ hệ thống
Hình 3-49. Sơ đồ HEUI Caterpillar 3126B Engines
1.Thùng chứa; 2. Bầu lọc; 3. Bơm dầu cao áp; 4. Bầu lọc nhiên liệu; 5. Van điều khiển áp suất tác động phun; 6. ECM; 7. Ống chứa dầu cao áp; 8. Bộ bơm vòi phun. 9. Thùng nhiên liệu





Hình 3-50. Các giai đoạn hoạt động của bộ bơm vòi phun

Chương 4 Hệ thống điều khiển và các cảm biến trong EFI-diesel
4.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển EFI-diesel
4.1.1.Điều khiển điện tử EFI-diesel thông thường
Trên hình 4-1 và hình 4-2 là sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI -
Diesel. Máy tính (ECU) sẽ nhận các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến và các công tắc sau đó các tín hiệu sẽ được xử lý và máy tính đưa ra tín hiệu đầu ra đến EDU tới bộ chấp hành. Đồng thời cũng đưa ra các tín hiệu chẩn đoán độ an toàn hoạt động của các cảm biến và các công tắc.

Hình 4-1. Điều khiển điện tử EFI-diesel thông thường
4.2.2.Điều khiển điện tử EFI-diesel ống phân phối

Hình 4-2. Điều khiển điện tử EFI-diesel ống phân phối
4.2 Các cảm biến
Cảm biến bàn đạp ga, cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ nước, áp suất tăng áp tua bin, cảm biến nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nhiên liệu, áp suất nhiên liệu, lưu lượng khí nạp gửi tín hiệu tới ECU động cơ để sử lý và phát tín hiệu điều khiển bộ chấp hành được thể hiện trong hình 4-2.

Hình 4-3. Sơ đồ hoạt động chung của các cảm biến
Vị trí các cảm biến của EFI-diesel thông thường

Hình 4-4. Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu
EFI- diesel thông thường
1. Cảm biến tốc độ; 2. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 3. Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 6. Cảm biến áp suất tuabin; 7. Cảm biến vị trí trục khuỷu

Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel thông thường được biểu thị trên hình 4-4 và vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel ống phân phối được biểu thị trên hình 4-5.
Vị trí các cảm biến của EFI-diesel ống phân phối

Hình 4-5. Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu
EFI- diesel ống phân phối
1. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 2. Cảm biến áp suất nhiên liệu; 3. Cảm biến lưu lượng không khí nạp; 4. Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 6. Cảm biến vị trí trục cam; 7. Cảm biến nhiệt độ nước;
8. Cảm biến áp suất tuabin; 9. Cảm biến vị trí trục khuỷu
4.2.1. Cảm biến bàn đạp ga

Hình 4-6. Cảm biến vị trí bàn đạp ga
Có hai kiểu cảm biến bàn đạp. Một là cảm biến vị trí bàn đạp ga, nó tạo thành một cụm cùng với bàn đạp ga. Cảm biến này là loại có một phần tử Hall, nó phát hiện góc mở của bàn bàn đạp ga. Một điện áp tương ứng với góc mở của bàn đạp ga có thể phát hiện được tại cực tín hiện ra.
Một cảm biến khác là cảm biến vị trí bướm ga, nó được đặt tại cổ họng gió và là loại sử dụng một biến trở


4.2.2. Cảm biến tốc độ động cơ
Cảm biến tốc độ động cơ được lắp trong bơm cao áp. Nó gồm có một rôto được lắp ép lên một trục dẫn động và một cảm biến. Các tín hiệu điện được tạo ra trong cảm biến (cuộn dây) phù hợp với sự quay của rôto


Đây là quan hệ giữa sự quay của rôto và dạng sóng sinh ra:
- ECU sẽ đếm số lượng xung để phát hiện ra tốc độ động cơ.
- Rôto tạo nửa vòng quay đối với mỗi vòng quay của động cơ.
- ECU sẽ phát hiện góc tham khảo này từ phần răng sóng bị mất, mà răng này được bố trí trên chu vi của rôto.
Động cơ EFI-diesel kiểu ống phân phối 1CD-FTV dùng cảm biến vị trí trục khuỷu để phát hiện tốc độ động cơ tương tự như hệ thống EFI của động cơ xăng, thay cho cảm biến tốc độ động cơ dùng trong động cơ EFI- diesel thông thường.
Cảm biến vị trí trục khuỷu của một động cơ EFI- diesel kiểu
Hình 4-10. Cảm biến tốc độ động cơ
ống phân phối cũng phát ra tín (cho kiểu ống phân phối) hiệu đầu ra NE hệt như tín hiệu ra của cảm biến tốc độ động cơ trong một động cơ EFI-diesel thông thường.
4.2.3. Cảm biến vị trí trục khuỷu
Cảm biến vị trí trục khuỷu được lắp lên thân máy. Nó phát hiện vị trí tham khảo của góc trục khuỷu dưới dạng tín hiệu TDC
Cảm biến vị trí trục khuỷu kiểu ống phân phối tạo ra các tín hiệu tốc độ động cơ (NE). Nó phát hiện góc trục khuỷu trên cơ sở các tín hiệu NE đó.
Một xung được tạo ra khi phần nhô ra lắp trên trục khuỷu đi đến gần cảm biến do sự quay của trục khuỷu. Một xung được tạo ra đối với mỗi vòng quay của trục khuỷu và nó được phát hiện dưới dạng một tín hiệu vị trí tham khảo của góc trục khuỷu.



Hình 4-11. Cảm biến vị trí trục khuỷu
4.2.4. Cảm biến vị trí trục cam
Một cảm biến vị trí trục cam sử dụng trên một số động cơ (1CD-FTV) thay cho vị trí tham khảo góc quay của trục khuỷu được phát hiện dưới dạng một tín hiệu G.



Hình 4-12. Cảm biến vị trí trục cam Hình 4-13. Cảm biến vị trí trục cam
(1CD-FTV) (1ND-TV)


Đối với động cơ 1ND-TV người ta dùng cảm biến vị trí trục cam loại có một phần từ Hall. Trigơ định giờ trên bánh răng phối khí sẽ phát hiện vị trí của trục cam bằng việc phát ra một tín hiệu đối với hai vòng quay của trục khuỷu
4.2.5. Cảm biến áp suất nhiên liệu
Cảm biến áp suất nhiên liệu phát hiện áp suất trong ống phân phối và truyền tín hiệu tới ECU
Trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu, ECU sẽ điều khiển SCV
( van điều khiển hút) để tạo ra áp suất quy định phù hợp với các điều kiện lái xe.



Hình 4-14. Cảm biến áp suất nhiên liệu

4.2.6. Cảm biến áp suất tua bin
Cảm biến áp suất tăng áp tua-bin được nối với đường ống hút qua một ống mềm dẫn không khí và một VSV, và phát hiện áp suất đường ống hút (lượng không khí hút vào).
VSV hoạt động phù hợp với các tín hiệu từ ECU và đóng ngắt áp suất tác động lên bộ chấp hành giữa khí quyển và chân không


Hình 4-15. Cảm biến áp suất tua bin
4.2.7. Cảm biến nhiệt độ nước/khí hút/nhiên liệu
Cảm biến nhiệt độ nước được lắp trên thân máy để phát hiện nhiệt độ của nước làm mát động cơ.
Cảm biến nhiệt độ khí hút được lắp lên ống hút của động cơ để phát hiện nhiệt độ của không khí hút vào
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được lắp lên bơm và phát hiện nhiệt độ của nhiên liệu
Hình 4-16. Cảm biến nhiệt độ nước, nhiên liệu, khí nạp

Mỗi kiểu cảm biến nhiệt độ đều có một nhiệt điện trở lắp bên trong, giá trị điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ và đặc tính của nó được mô tả trên Hình 4-17.


Hình 4-17. Cấu tạo và đặc tính của cảm biến nhiệt độ
4.2.8. Cảm biến lưu lượng khí nạp
Một cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy được sử dụng trong diesel EFI kiểu ống phân phối để phát hiện lượng không khí nạp vào.


Hình 4-18. Cảm biến lưu lượng khí nạp
4.3.Bộ điều khiển điện tử (Electric Control Unit -ECU)
4.3.1. Khái quát về ECU
Về mặt điều khiển điện tử, vai trò của ECU là xác định lượng phun nhiên liệu, định thời điểm phun nhiên liệu và lượng không khí nạp vào phù hợp với các điều kiện lái xe, dựa trên các tín hiện nhận được từ các cảm biến và công tắc khác nhau.

Hình 4-19. Khái quát về ECU
Ngoài ra, ECU chuyển các tín hiệu để vận hành các bộ chấp hành. Đối với hệ thống EFI-diesel thông thường và hệ thống EFI-diesel ống phân phối.
Điều khiển phun nhiên liệu bởi ECU được thực hiện như sau:

Hình 4-20. Điều khiển phun nhiên liệu bởi ECU

a) Xác định lượng phun và thời gian phun với EFI-diesel thông thường
Cảm biến bàn đạp ga, cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước, áp suất tăng áp tua bin, cảm biến nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nhiên liệu, áp suất nhiên liệu, tín hiệu tốc độ xe, tín hiệu máy khởi động gửi tín hiệu tới ECU động cơ để sử lý và phát tín hiệu điều khiển các van SPV (thông qua EDU) và van TCV


Hình 4-21. Khi động cơ chưa làm việc (EFI -diesel thông thường)
- Điều khiển lượng phun
ECU nhận các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu, xử lý và điều khiển van TCV để điều khiển lượng phun.

Hình 4-22. Điều khiển lượng phun (EFI -disel thông thường) - Điều khiển thời điểm phun
ECU tiếp nhận các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, tín hiệu tốc độ xe và xử lý để điều khiển van SPV thông qua EDU để điều khiển thời điểm phun.

Hình 4-23. Điều khiển thời điểm phun (EFI-disel thông thường)

b) Điều khiển lượng phun và thời điểm phun với EFI-Diesel ống phân phối
ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến bàn đạp ga, cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến nhiệt độ nước, áp suất tăng áp tua bin, cảm biến nhiệt độ khí nạp, nhiệt độ nhiên liệu, áp suất nhiên liệu, cảm biến tốc độ xe, tín hiệu máy khởi động để sử lý và thông quạ EDU phát tín hiệu điều khiển vòi phun.

Hình 4-24. Khi động cơ chưa làm việc (EFI-disel ống phân phối)

- Điều khiển lượng phun

Hình 4-25. Điều khiển lượng phun (EFI-disel ống phân phối)
ECU nhận các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu và xử lý để điều khiển lượng phun thông qua EDU và vòi phun - Điều khiển thời điểm phun
ECU tiếp nhận các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến áp suất nhiên liệu và xử lý để để điều khiển thời điểm phun thông qua EDU và vòi phun.



Hình 4-26. Điều khiển thời điểm phun (EFI-disel ống phân phối)
2. Xác định lượng phun
ECU thực hiện 3 chức năng sau để xác định lượng phun: - Tính toán lượng phun cơ bản.
- Tính toán lượng phun tối đa.
- So sánh lượng phun cơ bản và lượng phun tối đa.
a) Tính toán lượng phun cơ bản

Hình 4-27. Sơ đồ tính toán lượng phun cơ bản
Việc tính toán lượng phun cơ bản được thực hiện trên cơ sở các tín hiệu tốc độ động cơ và lực bàn đạp tác dụng lên bàn đạp ga.
b) Tính toán lượng phun tối đa
Việc tính toán lượng phun tối đa được thực hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến tốc độ động cơ (Cảm biến NE), cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến nhiệt độ khí hút, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu và áp suất tua-bin. Đối với EFI-diesel kiểu ống phân phối, các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu cũng được sử dụng.

Điều chỉnh lượng phun

Hình 4-29. ECU điều chỉnh áp suất và nhiệt độ khí nạp

- Điều chỉnh áp suất không khí nạp vào:
Lượng phun được điều chỉnh phù hợp với áp suất không khí nạp vào (lưu lượng).
- Điều chỉnh nhiệt độ không khí nạp vào
Tỉ trọng của không khí nạp vào (lượng không khí) thay đổi phù hợp với nhiệt độ không khí nạp vào. (Nhiệt độ không khí nạp vào thấp → điều chỉnh tăng lượng phun)


Hình4-30. ECU hiệ u chỉnh nhiệt độ nhiên liệu

- Điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu:
Nhiệt độ nhiên liệu cao → điều chỉnh tăng lượng phun.
Nhiệt độ nước làm mát thấp → điều chỉnh tăng lượng phun (hình 4-30).
- Điều chỉnh áp suất nhiên liệu:
Trong hệ thống nhiên liệu diesel kiểu ống phân phối, những thay đổi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối được phát hiện trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu. Nếu áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất dự định thì thời gian mở vòi phun sẽ được kéo dài.
c) So sánh lượng phun cơ bản và tối đa
ECU so sánh lượng phun cơ bản đã tính toán và lượng phun tối đa và xác định lượng nhỏ hơn làm lượng phun.
3. Xác định thời điểm phun
ECU thực hiện các chức năng sau đây để xác định thời điểm phun Đối với EFI – Diesel thông thường:
- Xác định thời điểm phun mong muốn
- Xác định thời điểm phun thực tế
- So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế Đối với EFI – Diesel ống phân phối:
- So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế
a) EFI-diesel thông thường
Xác định thời điểm phun mong muốn


Hình 4-31. Sơ đồ xác định thời điểm phun mong muốn

Thời điểm phun mong muốn được xác định bằng cách tính thời điểm phun cơ bản thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm giá trị điều chỉnh trên cơ sở nhiệt độ nước, áp suất không khí hút và nhiệt độ không khí hút vào.
Phát hiện thời điểm phun thực tế
Việc phát hiện thời điểm phun thực tế được thực hiện thông qua tính toán trên cơ sở các tín hiêụ tốc độ động cơ và vị trí trục khuỷu. Đối với việc điều khiển lượng phun nhưng sự không trong điều khiển thời điểm phun giữa các bơm sẽ được điều chỉnh thông qua sử dụng một điện trở hiệu chỉnh.


Hình 4-33. So sánh thời điểm phun mong muốn và thực tế
So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế
ECU so sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế và chuyển các tín hiệu thời điểm phun sớm và thời điểm phun muộn tới van điều khiển thời điểm phun sao cho thời điểm phun thực tế và thời điểm phun mong muốn khớp với nhau.
b) EFI-ống phân phối
So sánh thời điểm phun mong muốn và thời điểm phun thực tế
Như đối với EFI- diesel thông thường, thời điểm phun phun cơ bản của EFIdiesel kiểu ống phân phối được xác định thông qua tốc độ động cơ và góc mở bàn đạp ga và bằng cách thêm một giá trị điều chỉnh dựa trên cơ sở nhiệt độ nước và áp suất không khí hút (lưu lượng).
ECU sẽ gửi các tín hiệu phun tới EDU và làm sớm hoặc làm muộn thời điểm phun để điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun.
EDU

Hình 4-34. So sánh thời điểm phun mong muốn và thực tế
với EFI-diesel ống phân phối

4. Điều khiển phun trong khi khởi động


Hình 4-35. Điều khiển phun khi khởi động

Lượng phun khi khởi động được xác định bằng việc điều chỉnh lượng phun cơ bản phù hợp với các tín hiệu ON của máy khởi động (thời gian ON) và các tín hiệu của cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Khi động cơ nguội, nhiệt độ nước làm mát sẽ thấp hơn và lượng phun sẽ lớn hơn
Để xác định rằng thời điểm bắt đầu phun đã được điều chỉnh phù hợp với tín hiệu của máy khởi động, nhiệt độ nước và tốc độ động cơ.
Khi nhiệt độ nước thấp, nếu tốc độ động cơ cao thì điều chỉnh thời điểm phun sẽ sớm lên


Hình 4-36. Điều khiển thời điểm phun khi khởi động với nđc thấp, tn cao
5. Điều khiển tốc độ phun
Phun ngắt quãng
Một bơm piston hướng kích thực hiện việc phun ngắt quãng (phun hai lần) khi khởi động cơ ở nhiệt độ quá thấp (dưới -100) để cải thiện khả năng khởi động và giảm sự sinh ra khói đen và khói trắng.

Hình 4-37. Điều khiển phun ngắt quãng

Phun trước
EFI-diesel kiểu ống phân phối có sử dụng phun trước. Trong hệ thống phun trước một lượng nhỏ nhiên liệu được phun đầu tiên trước khi việc phun chính được thực hiện. Khi việc phun chính bắt đầu thì lượng nhiên liệu được bắt lửa làm cho nhiên liệu của quá trình phun chính được đốt đều và êm


Hình 4-38. Điều khiển phun trước

6. Điều khiển tốc độ không tải

Hình 4-39. Điều khiển tốc độ không tải

Dựa trên các tín hiệu từ các cảm biến, ECU tính tốc độ mong muốn phù hợp với tình trạng lái xe. Sau đó, ECU so sánh gíá trị mong muốn với tín hiệu (tốc độ động cơ) từ cảm biến tốc độ động cơ và điều khiển bộ chấp hành (SPV/ vòi phun) để điều khiển lượng phun nhằm điều chỉnh tốc độ không tải.
ECU thực hiện điều khiển chạy không tải (để cải thiện hoạt động làm ấm động cơ) trong quá trình chạy không tải nhanh khi động cơ lạnh, hoặc trong quá trình hoạt động của điều hòa nhiệt độ/ bộ gia nhiệt. Ngoài ra, để ngăn ngừa sự giao động tốc độ không tải sinh ra do sự giảm tải động cơ khi công tắc A/C được tắt, và lượng phun được tự động điều chỉnh trước khi tốc độ động cơ dao động.
- Điều khiển giảm rung động khi chạy không tải
Điều khiển này phát hiện các dao động về tốc độ động cơ khi chạy không tải sinh ra do các khác biệt trong bơm hoặc vòi phun và điều chỉnh lượng phun đối với từng xi lanh. Do đó, sự rung động và tiếng ồn không tải được giảm xuống
7. Các điều khiển khác
a) Điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ
Triệu chứng:
Lượng phun tăng lên do tăng áp suất

trong bơm
Mô tả điều khiển:
Lượng phun giảm theo tốc độ động cơ.

b) Điều khiển ECT
Triệu chứng:
Va đập xuất hiện trong quá trình sang số.
Mô tả điều khiển:
Lượng phun giảm xuống trong quá trình sang số.

c) Điều khiển bugi sấy
Triệu chứng:
Bật công tắc bugi sấy lên vị trí “ON” khi khởi động động cơ đang lạnh Mô tả điều khiển:
Điều khiển tình trạng của bugi sấy phù
hợp với nhiệt độ nước làm mát



Hình 4-40. Điều khiển ECT

Hình 4-41. Điều khiển bugi sấy

d) Điều khiển bộ sấy hút vào (bơm pisotn hướng kính)
Triệu chứng:
Bộ sấy hút vào bật lên “ON” để làm ấm không khí hút vào khi khởi động động cơ đang lạnh
Mô tả điều khiển:
Điều khiển tình trạng của bộ gia nhiệt mạp vào theo nhiệt độ nước
làm mát
Hình 4-42. Điều khiển bộ sấy nạp vào

e) Điều khiển ngắt điều hòa nhiệt độ
Triệu chứng:
Bộ sấy hút bật lên “ON” để làm ấm không khí hút vào khi khởi động động cơ đang lạnh.
Mô tả điều khiển:
Điều khiển tình trạng của bugi sấy theo nhiệt độ nước làm mát động cơ.
Hình 4-43. Điều khiển ngắt điều hòa nhiệt độ f) Điều khiển sức ì
Triệu chứng:
Dao động mômen quay do sự thay đổi lượng phun trong quá trình tăng tốc Mô tả điều khiển:
Lượng phun được thay đổi dần và ngay sau khi bàn đạp ga được mở hoặc đóng


Hình 4-44. Điều khiển sức ì

g) Điều khiển áp suất nhiên liệu
Một áp suất nhiên liệu đáp ứng các tình trạng vận hành của động cơ được tính toán phù hợp với lượng phun thực tế đã được xác định trên cơ sở tín hiệu từ các cảm biến và tốc độ động cơ. ECU sẽ phát các tín hiệu đến SCV để điều chỉnh áp suất nhiên liệu sinh ra bởi bơm cao áp.

Hình 4-45. Điều khiển áp suất nhiên liệu

4.3.2. EDU ( Electronic Driver Unit )
EDU là một thiết bị phát điện cao áp. Được lắp giữa ECU và một bộ chấp hành, EDU khuếch đại điện áp của ắc quy và trên cơ sở các tín hiệu từ ECU sẽ kích hoạt SPV kiểu tác động trực tiếp trong EFI-diesel thông thường, hoặc vòi phun trong hệ thống kiểu EFI-diesel có ống phân phối.
EDU cũng tạo ra điện áp cao trong trường hợp khác khi van bị đóng. Hoạt động của EDU (hình 2-146):
- ECU → (Tín hiệu) → mạch điều khiển EDU
- Mạch điều khiển EDU → (tín hiệu) → mạch tạo cao áp (khuếch đại)
- Mạch tạo cao áp (khuếch đại) → (Điện áp cao) → SPV → EDU → Tiếp mát - SPV → (tín hiệu kiểm tra) → ECU



Hình 4-46 Tổng quan về EDU A. Mạch tạo ra điện áp cao; B. Mạch điều khiển

Chương 5 Kiểm tra và chẩn đoán hệ thóng nhiên liệu diesel điều khiển điện tử
5.1Các chiệu chứng hư hỏng và nguyên nhân
Stt Triệu chứng hư hỏng Khu vực nghi ngờ (EFI-Diesel thông thường) Khu vực nghi ngờ
( EFI-Diesel với ống phân phối )
1. Không quay khởi động được (khó khởi động ) - Máy khởi động
- Rơle máy khởi động
-Mạch của công tắc khởi động trung gian ( A/T) - Máy khởi động
- Rơle máy khởi động
- Cảm biến nhiệt độ nước
2. Khó khởi động khi động cơ lạnh - Mạch tín hiệu STA
- ECU
- Vòi phun - Mạch tín hiệu STA
- ECU
-Vòi phun

- Bơm cao áp
- Bộ lọc nhiên liệu
- Mạch điều khiển bộ sấy không khí nạp
- Mạch công tắc tăng tốc độ chạy không tải để sấy - Bơm cao áp
- Bộ lọc nhiên liệu - Cảm biến áp suất
nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
3. Khó khởi động
khi động cơ nóng
- Mạch tín hiệu STA - Vòi phun
- Bộ lọc nhiên liệu
- Áp suất nén - ECU
- Bơm cao áp - Mạch tín hiệu STA - Vòi phun
- Bộ lọc nhiên liệu
- Áp suất nén - ECU
- Bơm cao áp
- Cảm biến áp suất nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
4. Động cơ bị chết máy ngay sau khi khởi động - Bộ lọc nhiên liệu
- Mạch nguồn điện của ECU
- ECU
- Bơm cao áp - Bộ lọc nhiên liệu
- Mạch tín hiệu STA
- ECU
- Bơm cao áp
- Vòi phun
- Cảm biến áp suất nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
5. Các sự cố khác
(Động cơ chết máy ) - Mạch điện nguồn của ECU
- ECU
- Bơm cao áp
- Mạch role của van chảy tràn
- Mạch điện của ECU
- ECU
- Bơm cao áp - Vòi phun
- Cảm biến áp suất
nhiên liệu
6. Chế độ chạy không tải ban đầu không chính xác - Bộ lọc nhiên liệu - ECU
- Bơm cao áp - Bộ lọc nhiên liệu - ECU
- Bơm cao áp
- Vòi phun
- Cảm biến áp suất nhiên liệu
7. Tốc độ chạy không tải của - Mạch tín hiệu A/C
- Mạch tín hiệu STA - Mạch tín hiệu A/C
- Mạch tín hiệu STA

động cơ cao
- ECU
- Bơm cao áp - ECU
- Bơm cao áp - Vòi phun
- Cảm biến áp suất
nhiên liệu
8. Tốc độ chạy không tải của
động cơ thấp - Mạch tín hiệu A/C - Vòi phun
- Mạch điều khiển ERG
- Áp suất nén
- Khe hở xuppáp
- Đường ống nhiên liệu (xả không khí) - ECU
- Bơm cao áp - Mạch tín hiệu A/C - Vòi phun
- Mạch điều khiển ERG
- Áp suất nén
- Khe hở xuppáp
- Đường ống nhiên liệu
( xả không khí) - ECU
- Bơm cao áp
- Cảm biến áp suất nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
9. Chạy không tải không êm
- Vòi phun
- Đường ống nhiên liệu
(xả không khí)
- Mạch điều khiển ERG
- Áp suất nén
- Khe hở xuppáp - ECU
- Bơm cao áp
- Mạch điều khiển bộ sấy
nóng không khí nạp
- Vòi phun
- Đường ống nhiên liệu
( xả không khí)
- Mạch điều khiển ERG
- Áp suất nén
- Khe hở xuppáp - ECU
- Bơm cao áp
- Cảm biến áp suất nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
10. Rung khi động cơ nóng (chạy không tải kém ) - Vòi phun
- Mạch nguồn điện ECU
- Áp suất nén
- Đường ống nhiên liệu (xả không khí)
- Khe hở xuppáp - ECU
- Bơm cao áp - Vòi phun
- Mạch nguồn điện ECU
- Áp suất nén
- Đường ống nhiên liệu
( xả không khí)
- Khe hở xuppáp - ECU
- Bơm cao áp
- Cảm biến áp suất nhiên

liệu
- Bướm ga Diesel
11. Rung khi động cơ nguội (chạy
không tải kém ) - Vòi phun
- Mạch nguồn điện ECU
- Áp suất nén
- Đường ống nhiên liệu (xả không khí)
- Khe hở xuppáp - ECU
- Bơm cao áp
- Mạch điều khiển bộ sấy
nóng không khí nạp
- Vòi phun
- Mạch nguồn điện ECU
- Áp suất nén
- Đường ống nhiên liệu (xả không khí)
- Khe hở xuppáp - ECU
- Bơm cao áp - Cảm biến áp suất nhiên liệu
-Bướm ga Diesel
12. Tăng tốc yếu
( khả năng chạy kém ) - Vòi phun
- Bộ lọc nhiên liệu
- Mạch điều khiển ERG
- Áp suất nén - ECU
- Bơm cao áp - Vòi phun
- Bộ lọc nhiên liệu
- Mạch điều khiển ERG
- Áp suất nén - ECU
- Bơm cao áp
- Cảm biến áp suất nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
13. Có tiếng gõ ( Khả năng chạy kém ) - Vòi phun
- Mạch điều khiển ERG
- ECU - Vòi phun
- Mạch điều khiển ERG - ECU
- Cảm biến áp suất nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
14. Khói đen ( Khả năng chạy kém ) - Vòi phun
- Mạch điều khiển ERG
- ECU
- Bơm cao áp - Vòi phun
- Mạch điều khiển ERG
- ECU
- Bơm cao áp - Cảm biến áp suất nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
15. Khói trắng ( Khả năng chạy kém ) - Mạch điều khiển ERG
- Vòi phun - Mạch điều khiển ERG
- Vòi phun
- Bộ lọc nhiên liệu - ECU
- Bơm cao áp
- Mạch điều khiển bộ sấy nóng không khí nạp - Bộ lọc nhiên liệu - ECU
- Bơm cao áp
- Cảm biến áp suất nhiên liệu
- Bướm ga Diesel
16. Dao động/ rung
(Khả năng chạy kém ) - Vòi phun - ECU
- Bơm cao áp
- Vòi phun - Vòi phun - ECU
- Bơm cao áp
- Cảm biến áp suất nhiên liệu

 

[minhtra]

ngồi cả buổi mà chưa đọc xong bài của sư huynh nữa