MỤC LỤC
MỤC LỤC....................................................................................................................................................1
DANH MỤC HÌNH ẢNH..............................................................................................................................3
DANH MỤC BẢNG.....................................................................................................................................6
KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................................................................7
LỜI NÓI ĐẦU...............................................................................................................................................8
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.........................................................................................9
1.1. Mục đích ý nghĩa đề tài........................................................................................................................ 9
1.2. Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel......................................................... ...... 9
1.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel................................. 9
1.2.2. Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ Diesel................ 16
Chương 2: Hệ thống điều khiển động cơ phun dầu điện tử trên xe Toyota Fortuner G.................. 18
2.1 Giới thiệu chung về động cơ Toyota Fortuner G................................................................................. 18
2.1.1 Đặc điểm chung................................................................................................................................ 18
2.1.2. Đặc điểm các nhóm chi tiết và cơ cấu chính của động cơ Toyota Fortuner G................................ 19
2.1.4. Hệ thống tăng áp............................................................................................................................ 28
2.1.5 Hệ thống xông máy........................................................................................................................... 31
2.2. Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu common rai động cơ Toyota Fortuner G................................32
2.2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu common rail của động cơ...................................................................... 32
2.2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Toyota Fortuner G.........................................................37
2.3. Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu.......................................................................................... ........49
2.3.1. Sơ đồ các tín hiệu điều khiển................................................................................................ ..........49
2.3.2. Các loại cảm biến.................................................................................................................... ....... 50
2.3.4. Các bộ vi xử lý.................................................................................................................. .............. 61
Chương 3: Khai thác và bảo dưỡng hệ thống điều khiển động cơ trên xe Toyota Fortuner G......71
3.1. Kiểm tra các loại cảm biến sử dụng cho động cơ.............................................................................. 71
3.1.1 Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp............................................................................. .................71
3.1.2. Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam...................................................................................... ............ 72
3.1.3. Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu................................................................................................ 72
3.1.4. Kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát.................................................................................... 73
3.1.5. Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga.................................................................................................. 73
3.1.6. Kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga............................................................................................... 73
3.2. Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống cung cấp nhiên liệu......................................................................... 74
3.2.1. Lọc nhiên liệu............................................................................................................................... 74
3.2.2. Lọc gió........................................................................................................................................... 74
3.2.3. Kiểm tra cụm vòi phun................................................................................................................... 75
3.2.4. Kiểm tra bơm nhiên liệu............................................................................................................... 75
3.3. Những hiện tượng hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống nhiên liệu động cơ..........................78
3.3.1. Khói đen........................................................................................................................................ 78
3.3.2. Khói trắng...................................................................................................................................... 79
3.3.3. Bơm cao áp bị hỏng...................................................................................................................... 80
3.3.5. Nhiên liệu rò ra lỗ vòi phun ........................................................................................................... 80
3.3.6. Máy lì ............................................................................................................................................ 80
3.3.7. Máy bị tắt đột ngột :....................................................................................................................... 81
KẾT LUẬN...............................................................................................................................................82
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................................83
LỜI NÓI ĐẦU
Trên nên tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh vẻ kinh tế ngành công nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triển rộng lớn trên hâu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA, SUZUKI.... Một vấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cầu của các loại xe hiện đại của từng hệ thông trên xe đề từ đó khai thác và sử đụng xe một cách có hiệu quả cao, đáp ứng yêu câu giữ tốt, đùng bên, an toàn, tiết kiệm.
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ trong vai trò tự động hóa đã đi sâu vào ngành sản xuất ô tô. Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiểm môi trường, tối ưu hoá quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp, nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ thống điện tử trên động cơ ô tô.
Vì vậy là học viên chuyên ngành Xe - Máy quân sự, tôi đã chọn đề tài: "Nghiên cứu khai thác hệ thống điều khiển động cơ trên Toyota Fortuner G" làm đề tài tốt nghiệp của mình. Rất mong với đề tài này tôi sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường để có thể đóng góp vào công tác kỹ thuật Xe - Máy ở đơn vị sau này và góp phần vào sự phát triển chung của ngành Xe - Máy quân sự
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn đến thầy hướng dẫn : Ths…………….. đã chỉ bảo tận tình, giúp tôi vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó tôi cũng gửi lời cảm ơn các thầy trong khoa Ô tô đã tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này.
TP.Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
……………….
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Mục đích ý nghĩa đề tài.
Khoa học kỹ thuật máy tính đang ngày càng phát triển và những ứng dụng công nghệ tiên tiến đó trên ô tô ngày càng nhiều. Đặc biệt ứng dụng vào để điều khiển động cơ ô tô và các trang thiết bị điện khác để tăng tính tiện nghi trên xe. Khi nhu cầu sử dụng xe hơi ngày càng khắt khe hơn, người ta ngày càng quan tâm đến những chiếc xe được trang bị các hệ thống hiện đại, mà trên đó không thể thiếu được các hệ thống được tự động hóa điều khiển bằng điện tử. Trên những chiếc xe hiện đại ngày nay, việc trang bị hệ thống điều khiển động cơ bằng điện tử đã trở thành tiêu chuẩn để các hãng sản xuất xe phải hướng tới. Các hãng sản xuất xe nổi tiếng trên thế giới như: Toyota, Audi, Mercedes, Kia …
1.2. Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel.
1.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel.
a. Nhiệm vụ.
- Dự trữ nhiên liệu:
Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng trong hệ thống.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo tốt các yêu cầu sau:
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
+ Phun nhiên liệu vào đúng xy lanh thời điểm, đúng quy luật.
c. Phân loại.
Dựa vào các loại bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu ta có thể phân loại sơ bộ hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thành 3 loại sau.
* Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy:
Bơm cao áp là 1 loại bơm gồm nhiều tổ bơm ghép thành 1 khối có vấu cam điều khiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bằng 1 thanh răng.
* Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối.
Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối như hình 1.2.
Nguyên lý hoạt động:
Khi piston chuyển động xuống dưới, nhiên liệu từ bơm tiếp vận qua lỗ A được nạp vào xy lanh.
Khi piston đi lên trên, một phần nhiên liệu thoát qua lỗ A, cho đến khi đỉnh piston bắt đầu đóng lỗ A, áp suất nhiên liệu bắt đầu tăng, áp suất tăng cao và mở van cao áp (9), nhiên liệu theo đường cao áp vào lỗ B, vào xy lanh chứa trong phần hình trụ dưới.
* Hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiệm môi trường và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức tốt quá trình cháy nhằm giới hạn chất ô nhiệm. Các biện pháp được đưa ra nhằm giải quyết các vấn đề sau:
- Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu - không khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp .
Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống:
- ECU
- Cảm biến tốc độ trục khuỷu
- Cảm biến tốc độ trục cam.
- Cảm biến bàn đạp ga.
Nguyên lý làm việc:
Nhiên liệu có áp suất cao được bơm vào ống phân phối để từ đó cung cấp cho các kim phun. Nhiên liệu từ thùng chứa 1 được bơm qua bơm điện và đi vào bộ lọc 3 qua bơm chuyển 5 qua van điều áp 6 vào bơm cao áp 10 nhiên liệu áp suất cao được bơm vào ống dự trữ qua van điều chỉnh áp suất 7. Tại đường ống phân phối sẽ có các đường ống cao áp nối tới kim phun để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ và quá trình phun nhiên liệu được điều khiển bởi ECU.
ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất…) sau khi xử lý các tín hiệu đầu vào này ECU sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển kim phun.
1.2.2. Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ Diesel.
Ở động cơ Diesel hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hình thành bên trong xy lanh động cơ trong 1 khoảng thời gian rất ngắn. Tính theo góc quay của trục khuỷu, chỉ bằng 1/10 đến 1/20 so với trường hợp của động cơ xăng. Ngoài ra nhiên liệu của động cơ Diesel lại khó bay hơi hơn động cơ xăng nên nhiên liệu phải được phun thật tơi và hoà trộn thật đều trong không gian buồng cháy thì quá trình cháy mới đạt hiệu quả. Vì vậy phải tạo điều kiện để nhiên liệu được sấy nóng, bay hơi nhanh và hoà trộn đều với không khí trong buồng cháy nhằm tạo ra hỗn hợp tốt nhất. Mặt khác phải đảm bảo cho nhiệt độ không khí trong buồng cháy tại thời gian phun nhiên liệu phải đủ lớn để hỗn hợp không khí và nhiên liệu tự bốc cháy.
Quá trình hình thành hỗn hợp và quá trình bốc cháy nhiên liệu trong động cơ Diesel chồng chéo lên nhau, xảy ra liên tục. Sau khi phun nhiên liệu thì trong buồng cháy diễn ra một loạt thay đổi về tính chất lý hoá của nhiên liệu, sau đó một phần nhiên liệu được phun vào trước đã tạo thành hoà khí thì tự bốc cháy trong khi nhiên liệu vẫn được tiếp tục phun vào để cung cấp cho xy lanh động cơ.
Khả năng làm việc tối ưu của động cơ Diesel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố điều chỉnh cơ bản là lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểm phun. Cả hai thông số điều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tử trên cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như: Số vòng quay, chế độ tải trọng động cơ, nhiệt độ nước làm mát... Nói chung có nhiều bộ xử lý điều khiển nhiều hệ thống khác nhau lắp trên ôtô. Tuy nhiên bộ xử lý nào cũng hoạt động theo nguyên lý thu thập thông tin vào điều kiện làm việc của hệ thống và trên cơ sở đó điều khiển các cơ cấu chấp hành theo cách mà người thiết kế mong muốn.
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ PHUN DẦU ĐIỆN TỬ TRÊN XE TOYOTA FORTUNER G
2.1 Giới thiệu chung về động cơ Toyota Fortuner G.
2.1.1 Đặc điểm chung.
Động cơ Toyota Fortuner G là động cơ Diesel thế hệ mới sử dụng công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp kiểu CDI. Động cơ Toyota Fortuner G được cải tiến từ động cơ Toyota Fortuner G và là loại động cơ 4 kỳ 4 xy lanh được đặt thẳng hàng và làm việc theo thứ tự nổ 1- 3- 4-2.
2.1.2. Đặc điểm các nhóm chi tiết và cơ cấu chính của động cơ Toyota Fortuner G.
a. Thân máy và nắp xy lanh.
- Thân máy
+ Thân máy là chi tiết máy cố định và có kết cấu phức tạp.
+ Khối lượng và kích thước lớn.
- Nắp xy lanh.
+ Nắp xy lanh kết cấu rất phức tạp vì trên đó vì trên đó phải bố trí rất nhiều cơ cấu và chi tiết. Điều kiện làm việc cũng rất khắc nhiệt do nó chịu nhiệt độ và áp suất cao.
b. Nhóm pít tông, thanh truyền.
Nhóm piston gồm piston, xéc măng, chốt piston, xéc măng khí, xéc măng dầu và các chi tiết hãm chốt piston. Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùng với xy lanh và nắp xy lanh tạo thành buồng cháy.
Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhóm piston có các nhiệm vụ chính sau:
Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháy không lọt xuống cácte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy động cơ.
- Xéc măng.
Để bao kín không gian buồng cháy trong xilanh (dùng xécmăng khí) và ngăn không cho dầu nhờn sục vào buồng cháy (dùng xéc măng dầu).
Với động cơ Toyota Fortuner G thì mỗi pít tông có 3 Xéc măng.
+ Xéc măng khí 3 có chiều dày 3.5 mm.
+ Xéc măng khí 2 có chiều dày 2 mm.
+ Xéc măng dầu 1 có chiều dày 3 mm.
- Chốt piston.
Chốt piston được chế tạo bằng thép hợp kim. Mặt bên trong chốt pittông có dạng hình trụ rỗng. Chốt piston được lắp tự do trên bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền. Sử dụng hai vòng khoá để hãm hai đầu chốt pittông nhằm chống chuyển động dọc trục. Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong bệ chốt piston và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền.
c. Trục khuỷu, bánh đà.
- Trục khuỷu:
Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, có cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ. Có nhiệm vụ tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục để đưa công suất ra ngoài trong chu trình sinh công của động cơ và nhận năng lượng từ bánh đà sau đó truyền qua thanh truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí.
2.1.3. Hệ thống hồi lưu khí xả.
- Sơ đồ hệ thống hồi lưu khi xả.
Mỗi van hồi lưu khí xả thì được dùng cho 2 ống xả. Vai trò của hệ thống EGR là làm giảm lượng NOx trong khí xả của động cơ bằng cách cho một phần khí xả thích hợp quay trở lại đường nạp do đó cho phép làm bẩn hỗn hợp ở một số chế độ công tác nhằm làm giảm nhiệt độ cháy do đó giảm được khí NOx. Khí NOx được sinh ra do sự kết hợp của nitơ và ô xy trong khí nạp của động cơ dưới tác dụng của nhiệt độ cao.
- Các chi tiết chính của hệ thống hồi lưu khí xả:
+ Bộ lọc
Bộ lọc có tác dụng lọc sạch khí nạp trước khi đưa vàn xy lanh động cơ. Trên bộ lọc gắn 1 cảm biến nhiệt độ khí nạp và bộ lọc có lưới lọc rất mỏng để đảm bảo chỉ cho phép 1 lượng khí phù hợp đi qua để vào đường ống nạp.
+ Bơm chân không
Bơm chân không được dẫn động bởi trục cam. Van an toàn tích hợp trên bơm để luôn giữ độ chân không ổn định trong đường ống ngay cả khi động cơ không làm việc.
2.1.4. Hệ thống tăng áp.
- Sơ đồ hệ thống tăng áp.
Van giảm áp 8: Luôn giữ cho động cơ không bị hư hỏng do áp suất khuyếch đại quá dư thừa tạo ra bởi bộ tăng áp, van điều tiết này giữ cho áp lực không tăng vượt quá một mức độ xác định.
Hệ thống tăng áp trên động cơ Toyota Fortuner G là loại tăng áp kiểu tuabin khí. Bộ tăng áp có 2 ngăn, 1 ngăn nối với đường ống thải còn 1 ngăn nối với đường ống nạp. Tuốc bin và máy nén cùng trục.
2.2. Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail động cơ Toyota Fortuner G.
2.2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu common rail của động cơ.
- Sơ đồ hệ thống.
Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Toyota Fortuner G như hình 2.1.8.
- Nguyên lý hoạt động:
Nhiên liệu được bơm cung cấp 1 đẩy đi từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp qua bộ sấy nóng nhiên liệu 3 và bầu lọc (4) đến Bơm cao áp (7), từ đây nhiên liệu được bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (11) hay còn gọi là ống phân phối và được đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động cơ.
Ở hệ thống nhiên liệu này sẽ có 3 mạch áp suất của nhiên liệu khác nhau. Đầu tiên đó là mạch nhiên liệu áp suất thấp. Dòng nhiên liệu này sẽ đi từ thùng chứa nhiên liệu qua bầu lọc 4 và qua bộ sấy nóng nhiên liệu 3 để đưa lên bơm cao áp nhờ bơm chuyển nhiên liệu 1.
Mạch áp suất nhiên liệu thứ 3 đó là mạch dầu hồi. Nhiên liệu sau khi qua bộ lọc nếu nhiều quá thì sẽ về thùng chứa theo đường dầu hồi. Nhiên liệu sau khi đến bơm cao áp nếu lượng nhiên liệu nhiều quá thì 1 phần nhiên liệu sẽ trở về thùng chứa theo đường dầu hồi. Nhiên liệu áp suất cao tích trữ trong ống phân phối và trong vòi phun nếu quá nhiều thì 1 lượng nhiên liệu cũng theo đường dầu hồi về thùng chứa.
Ở động cơ Toyota Fortuner G thì hệ thống cung cấp nhiên liệu được sử dụng công nghệ CDI. Với hệ thống nhiên liệu này nhiên liệu được tích trữ trong ống phân phối chung hay ống (Common rail) tại đó áp suất duy trì ở một cấp độ cao bằng một bơm cao áp riêng. Từ ống phân phối này, nhiên liệu sẽ được phân phối tới các vòi phun cao áp. Với cải tiến mới này, so với các động cơ diesel thế hệ cũ hơn hệ thống Common rail khi đó đã tạo ra một áp suất phun tới 1350 bar ngay cả khi số vòng tua máy thấp.
2.2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Toyota Fortuner G.
a. Bơm chuyển nhiên liệu.
Bơm chuyển nhiên liệu được đặt trong thùng nhiên liệu và có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu chuyển nhiên liệu với một lưu lượng đầy đủ đến bơm cao áp một cách liên tục. Bơm chuyển nhiên liệu là loại bơm con lăn. Đặc điểm của loại bơm này là có các con lăn đặt trong cánh bơm đồng thời cánh bơm được gắn lên một mô tơ điện. Khi cắp điện cho mô tơ thì mo tơ quay và kéo theo cánh bơm quay.
b. Bầu lọc.
Sự làm việc lâu dài làm cho hiệu quả của bơm cung cấp nhiên liệu cũng như vòi phun và bơm phân phối phụ thuộc vào chất lượng lọc của lọc nhiên liệu. Một bộ lọc nhiên liệu không thích hợp có thể dẫn tói hư hỏng các thành phần của bơm, van, kim phun.bộ lọc nhiên liệu sẽ làm sạch nhiên liệu trước khi đưa nhiên liệu tới bơm cao áp. Và ngăn sự mài mòn các chi tiết của hệ thống nhiên liệu.Bộ lọc nhiên liệu của động cơ Toyota Fortuner G làm việc như sau.
d. Ống phân phối.
Nhiên liệu có áp suất cao được dẫn vào ống phân phối thông qua đường ống cao áp. ống phân phối sẽ giữ cho áp suất nhiên liệu có áp suất cao 1 cách ổn định để phân phối đến từng kim phun bằng các đường ống riêng biêt.
Ống phân phối nhiên liệu dùng để chứa nhiên liệu áp suất cao và giảm chấn do sự giao động áp suất của bơm cao áp tạo ra trong thể tích của ống. Khi vòi phun lấy nhiên liệu từ ống phân phối để phun thì áp suất nhiên liệu trong ống phân phối không đổi. Điều này thực hiện được nhờ vào sự co giãn của nhiên liệu.
- Van giới hạn áp suất
Nhằm đảm bảo sự an toàn cho hệ thống nhiên liệu lúc van điều khiển áp suất hoạt động không tốt hay bị hư hỏng .Van giới hạn áp suất được lắp ở một đầu của ống phân phối và có tác dụng tự xả nhiên liệu khi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối tăng cao vượt quá giới hạn cho phép . Như vậy áp suất nhiên liệu trong ống phân phối luôn được giữ ổn định ở mức giới hạn cho phép đảm bảo sự an toàn cho các chi tiết của hệ thống cung cấp nhiên liệu không bị hư hỏng khi áp suất nhiên liệu tăng cao.
e. Vòi phun.
Vòi phun của động cơ Toyota Fortuner G sử dụng vòi phun kín, thời điểm phun và lượng phun được điều khiển bằng van điện từ dưới sự điều khiển của ECU. Vòi phun có van trợ lực điện từ. Nó là một thành phần chính xác cao, được chế tạo chịu được độ kín khít cực cao. Các van, kim phun và cuộn điện từ được định vị trên thân vòi phun. Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao đi qua van tiết lưu đi vào buồng chứa van điều khiển.
Hoạt động của vòi phun có thể chia làm 4 giai đọan chính khi động cơ làm việc và bơm cao áp tạo ra áp suất cao :
+ Kim phun đóng (khi có áp lực dầu tác dụng).
+ Kim phun mở (bắt đầu phun).
+ Kim phun mở hoàn toàn.
+ Kim phun đóng (kết thúc phun).
* Kim phun đóng (ở trạng thái nghỉ).
Nhiên liệu từ ống COMMON RAIL đi đến vòi và theo đường ống dẫn sẽ đi đến buồng điều khiển 8 thông qua tiết lưu 9 buồng điều khiển được nối với đường dầu về thông qua lỗ xả được điều khiển bởi van từ 10 (solenoid).
* Kim phun mở hoàn toàn:
Nhiên liệu qua đầu ra rồi chảy bên dưới ống rò nhiên liệu và piston điều khiển, nâng piston lên và tăng cường phản ứng đóng mở cửa miệng. Khi dòng điện tiếp tục tác dụng lên cuộn dây từ, kim phun lên cao nhất làm cho tốc độ phun đạt mức cao nhất (kim phun mở hoàn toàn)
* Kim phun đóng (kết thúc phun ).
Khi dòng điện qua van điện từ bị ngắt, lò xo đẩy van từ đi xuống và van từ đóng lỗ xả lại. lỗ xả đóng đã làm cho áp suất trong buồng điều khiển van tăng lên thông qua lỗ nạp. Áp suất này tương đương với áp suất trong ống và làm tăng lực tác dụng lên đỉnh piston điều khiển. Lực này cùng với lực của của lò xo bây giờ cao hơn lực tác dụng của buồng chứa và ty kim đóng lại. Tốc độ đóng của ty kim phụ thuộc vào dòng chảy của nhiên liệu qua lỗ nạp.
2.3. Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu.
2.3.1. Sơ đồ các tín hiệu điều khiển.
ECU là trung tâm điều khiển của cả hệ thống nhiên liệu COMMON RAIL. ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến và các bộ phận khác. ECU tổng hợp các giá trị của các tín hiệu nhận được đó để tính toán sau đó gửi tín hiệu đến điều khiển các bộ phận chấp hành.
2.3.2. Các loại cảm biến.
a. Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP).
Cảm biến được bố trí trên ống đường ống nạp hoặc được nối đến đường ống nạp bởi một ống chân không.
Áp suất đường ống nạp có liên quan trực tiếp đến tải động cơ. ECU cần biết áp suất của đường ống nạp để tính toán lượng nhiên liệu cần thiết phun vào xy lanh và góc đánh lửa sớm cơ bản.
b. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT).
- Vị trí: Cảm biến nhiệt độ gió nạp thường được gắn tại ống góp hút hoặc ở vị trí của bộ giải nhiệt gió nạp
- Chức năng: Cảm biến nhiệt độ không khí nạp dùng nhận biết nhiệt độ không khí nạp và kết hợp với cảm biến áp suất, để xác định lượng không khí nạp đi vào động cơ rồi thông báo cho bộ xử lý ECUS.
d. Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP).
Cảm biến vị trí trục khuỷu ghi nhận vị trí góc quay của trục khuỷu đồng thời ghi nhận tốc độ trục khuỷu. Việc xác nhận vị trí của trục khuỷu cũng chính là xác nhận vị trí các pít tông của các xy lanh. Cảm biến vị trí trục khuỷu là loại cảm biến cảm ứng từ. Thông tin ghi nhận được gửi tới ECU bằng tín hiệu điện áp. Cảm biến trục khuỷu được xem như một máy phát xung từ tính ở nam châm điện bên trong cảm biến.
Cảm biến trục khuỷu là loại cảm biến từ trở thay đổi. Điều này chỉ xảy ra khi di chuyển một vật liệu sắt từ (đầu từ trở) ngang qua từ trường cảm biến, cảm biến tạo ra tín hiệu điện áp dạng sóng hình sin truyền đến bộ xử lý. Tín hiệu tạo ra khi đầu từ trở chuyển động ngang qua cảm biến. Khi một răng trên đầu từ trở (5) chuyển động đến gần cảm biến (cuộn dây), đường sức từ của cảm biến thay đổi làm sinh ra một điện áp dương bên trong cuộn dây của cảm biến. Từ trường thay đổi càng nhiều, điện áp sinh ra càng lớn.
f. Cảm biến áp suất nhiên liệu.
Cảm biến áp suất nhiên liệu được gắn trên ống phân phối để ghi nhận tình trạng áp suất nhiên liệu trong ống phân phối. Gửi thông tin về áp suất nhiên liệu về ECU bằng tín hiệu điện để ECU vận hành van điều khiển áp suất nhằm làm cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối năm trong giới hạn cho phép. Cảm biến áp suất ống đo áp suất tức thời trong ống phân phối và báo về PCM với độ chính xác thích hợp và tốc độ đủ nhanh. Nhiên liệu chảy vào cảm biến áp suất đường ống thông qua một đầu mở và phần cuối được bịt kín bởi màng cảm biến.
Cảm biến hoạt động theo nguyên tắc:
- Khi màng biến dạng thì lớp điện trở đặt trên màng sẽ thay đổi giá trị. Sự biến dạng (khoảng 1 mm ở áp suất 1600 bar ) là do áp suất tăng lên trong hệ thống, sự thay đổi điện trở dẫn đến sự thay đổi điện thế ở mạch cầu điện trở.
- Điện áp thay đổi trong khoảng 0-70 mV (tùy thuộc áp suất tác động) và được khuếch đại bởi mạch khuếch đại đến 0,5V- 4.5V.
h. Cảm biến lưu lượng khí nạp.
Cảm biến lưu lượng khí nạp được đặt trên đường ống nạp để đo lưu lượng khí nạp đi qua đường ống nạp. Cảm biến dùng một hệ thống dây nhiệt để đo trực tiếp lượng khí nạp. Ngoài ra còn có thêm cảm biến nhiệt độ khí nạp gắn kèm để ghi nhận nhiệt độ khí nạp.
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TRÊN XE TOYOTA FORTUNER G
3.1. Kiểm tra các loại cảm biến sử dụng cho động cơ.
3.1.1 Kiểm tra cảm biến lưu lượng khí nạp
- Nối máy chẩn đoán với giắc DLC3.
- Bật khoá điện ON. Bật máy chẩn đoán ON.
- Xoá các mã DTC (xem phần xóa mã chẫn đoán trong Chương IV).
- Khởi động động cơ và hâm nóng nó với tất cả các thiết bị điện tắt OFF (cho đến khi nhiệt độ nước làm mát động cơ là 750C trở lên).
- Lái xe với tốc độ 50 km/h hay cao hơn trong 3 đến 5 phút (1 ).
- Cho phép động cơ chạy không tải trong 2 phút (2 ).
- Thực hiện các bước (1 ) và (2 ) ít nhất 3 lần.
Hãy đọc giá trị bằng cách dùng máy chẩn đoán (LONG FT#1 ):
- Chọn các mục sau: DIAGNOSIS / ENHANCED OBD II / DATA LIST / PRIMARY / LONG FT#1.
3.1.2. Kiểm tra cảm biến vị trí trục cam
+ Chú ý: trong bảng ở trên đây, khái niệm “lạnh” và “nóng” là nhiệt độ của cảm biến. “Lạnh” có nghĩa là khoảng -100C đến 500C (140F to 1220F). “Nóng” có nghĩa là khoảng 500C đến 1000C (1220F đến 2120F).
+ Nếu điện trở không như tiêu chuẩn, hãy thay thế cảm biến.
3.1.3. Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu
Đo điện trở giữa các cực 1 và 2. Điện trở tiêu chuẩn
3.1.5. Kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga
- Nối máy chẩn đoán với giắc DLC3, Bật khoá điện ON.
- Dưới dữ liệu hiện thời, hãy kiểm tra rằng số phần trăm góc mở bướm ga (Throttle Pos) là nằm trong tiêu chuẩn.
- Phần trăm mở bướm ga tiêu chuẩn : 60% trở lên
- Nếu phần trăm nhỏ hơn 60%, hãy thay thế cổ họng gió.
3.2. Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống cung cấp nhiên liệu
3.2.1. Lọc nhiên liệu
- Lọc nhiên liệu tách các tạp chất ra khỏi nhiên liệu và tránh không để xảy ra những hư hỏng kể trên. Tuy nhiên, nếu các chất bẩn tích tụ trong lọc nhiên liệu, tính năng lọc của bộ lọc sẽ giảm. Vì vậy, lọc nhiên liệu phải được thay thế định kỳ theo quy định của nhà sản xuất.
- Các thao tác chính:
+ Đặt khay hứng phía dưới lọc nhiêu liệu.
+ Tháo lọc nhiên liệu
+ Lắp lọc dầu mới.
3.2.2. Lọc gió
- Không khí hút vào động cơ có chứa bụi và các hạt khác vào động cơ có thể tạo ra tạp chất bẩn bám thành cylinder gây mòn và dầu máy nhanh biến chất. Lọc gió giữ lại bụi và các hạt bẩn trong không khí, không cho chúng lọt vào buồng động cơ.
- Nếu lọc gió bị tắc bởi bụi bẩn, luồng khí sẽ bị ngăn cả, làm giảm tính năng của động cơ. Vì vậy, phải kiểm tra lại lọc gió thường xuyên.
3.2.4. Kiểm tra bơm nhiên liệu
- Mục đích: Kiểm tra được bơm nhiên liệu, rờ le bơm, kiểm tra mạch điện và kiểm tra áp suất nhiên liệu, giúp phát hiện hư hỏng của bơm dầu, rờ le bơm, trên cơ sở đó, tìm hướng khắc phục.
- An toàn: Trong quá trình kiểm tra bơm, không được đặt gần những nơi dễ phát sinh ra tia lửa. Không được để sai các đầu dây cáp accuy. Khi dùng đồng hồ đo, thì không được để sai thang đo.
- Chuẩn bị:
+ Các thiết bị cần thiết như kềm, tua vít, bình accuy, chìa khóa….
+ 1 đồng hồ đo áp suất nhiên liệu.
+ Kiếm tra áp suất nhiên liệu:
* Kiểm tra điện áp accu phải lớn hơn 12V.
* Tháo dây cáp ra khỏi cực âm ác quy.
* Tháo giắc nối kim phun khởi động lạnh.
* Để khay chứa xuống dưới kim phun khởi động lạnh.
* Tháo kim phun khởi động lạnh.
3.3. Những hiện tượng hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống nhiên liệu động cơ.
Khắc phục hư hỏng có nghĩa là sửa chữa các hư hỏng bằng cách loại trừ lần lượt từng nguyên nhân không thể. Sau đó xem xét những nguyên nhân còn lại để đi đến kết luận chính xác. Phương pháp này nhanh và chính xác hơn rất nhiều so với việc phỏng đoán hay điều chỉnh sửa chữa ngẫu nhiên. Động cơ dùng thiết bị chuẩn đoán là máy chuẩn đoán WDS, IDS kết nối qua cổng DLC.
3.3.1. Khói đen.
Khói đen là do chứa cacbon trong nhiên liệu không cháy, kết quả của sự cháy không hoàn toàn do hệ số a quá nhỏ (tức hỗn hợp quá đậm), từ bản chất của hiện tượng này có thể do các nguyên nhân sau.
a. Phun nhiên liệu quá nhiều.
Đây là kết quả của việc cháy không hoàn toàn, tức là có quá nhiều nhiên liệu được phun vào xy lanh, không có đủ khí để cháy hết, nên nhiên liệu còn lại thải ra cùng khí xả làm khí có màu đen.
Khắc phục: Cảm biến trục phân phối bị sai, lò xo điều khiển trục phân phối bị yếu.
c. Áp suất phun thấp (do vòi phun).
Khi làm việc nếu áp suất phun nhiên liệu thấp thì không thể hình thành tia phun tốt và chất lượng hóa sương của nhiên liệu cũng không tơi làm cho hỗn hợp hòa trộn không đồng đều dẫn đến cháy không triệt để, khí thải có màu đen, khi đó công suất của động cơ giảm và động cơ làm việc rất xấu ở số vòng quay thấp.
3.3.2. Khói trắng.
Khói trắng thường xảy ra khi động cơ khởi động. Do nhiệt độ bên ngoài thấp, nhiên liệu phun ra trong điều kiện này sẽ cháy ở nhiệt độ tương đối thấp, nhiệt độ buồng cháy không tăng cao đủ để cháy hoàn toàn. Vì vậy, nhiên liệu không cháy (hiđrocacbon) được xã ra ngoài dưới dạng hơi, gây ra khói trắng hay xanh da trời. Hiện tượng này có thể do nguyên nhân sau:
a. Thời điểm phun quá trễ.
Nếu thời điểm phun quá trễ, nhiên liệu sẽ được phun sau khi piston qua điểm chết trên. Kết quả là áp suất trong buồng cháy sẽ giảm và một phần nhiên liệu không cháy sẽ được xã ra ngoài, sinh ra khói trắng.
b. Hệ thống sấy nhiên liệu liệu hỏng.
Nếu như hệ thống sấy nhiên liệu hỏng, nhiệt độ trong buồng cháy sẽ không thể tăng đủ cao để cháy nhiên liệu. Vì vậy, một phần nhiên liệu phun vào sẽ không cháy mà thải ra ngoài, sinh ra khói trắng. Hiện tượng này xẩy ra kèm với động cơ khó khởi động.
3.3.6. Máy lì.
a. Nguyên nhân là do áp suất dầu trong ống phân phối không đủ lớn.
Cần kiểm tra lọc dầu.
Kiểm tra bơm điện.
Kiểm tra đường ống.
Kiểm tra van điều áp.
Kiểm tra cảm biến áp suất nhiên liệu.
b. Áp suất khí nạp không đủ lớn.
Kiểm tra đường ống nạp.
Kiểm tra turbo tăng áp.
Kiểm tra bộ đo gió.
3.3.7. Máy bị tắt đột ngột:
Kiểm tra kim phun.
Kiểm tra van điều áp.
Kiểm tra cảm biến áp suất nhiên liệu trên ống phân phối.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu, thu thập tài liệu và vận dụng những kiến thức đã được trang bị để thực hiện nhiệm vụ đồ án cùng với sự hướng dẫn tận tình và tâm huyết của thầy giáo : Thạc sĩ …………….. cùng với sự giúp đỡ của các thầy trong Khoa Ôtô và với sự nỗ lực của bản thân, đến nay đồ án của tôi đã hoàn thành được các nội dung đã được giao trong nhiệm vụ đồ án.
Sau khi nghiên cứu, hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu khai thác hệ thống điều khiển động cơ trên Toyota Fortuner G” đã giúp tôi thấy được khả năng làm việc của và làm rõ được các ưu, nhược điểm của nó. Mặt khác, đã giúp bản thân củng cố lại được nhiều kiến thức và nâng cao sự hiểu biết về một số kiến thức chuyên ngành tạo thuận lợi trong công việc sau này tại đơn vị bản thân công tác, cũng như làm tiền đề cho việc tìm hiểu sâu hơn về kết cấu của các hệ thống phanh khác và trên các dòng xe khác nhau.
Mặc dù trong quá trình thực hiện nhiệm vụ đồ án bản thân đã nỗ lực và cố gắng rất nhiều nhưng do kiến thức còn hạn hẹp cũng như kinh nghiệm thực tế còn nhiều hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những sai sót nhất định, do vậy tôi rất mong nhận được sự đóng góp và chỉ dạy tận tình của các thầy giáo trong Khoa Ôtô để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo : Thạc sĩ …………….., cùng các thầy trong Khoa Ôtô, cùng toàn thể các đồng chí trong đơn vị đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm đồ án.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên lý Động cơ đốt trong”. Nhà xuất bản giáo dục, năm 1994.
[2]. Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 1”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979.
[3]. Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 2”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979.
[4]. Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, Tập 3”. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, năm 1979.
[5]. Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng. “Ôtô và ô nhiễm môi trường”. Nhà xuất bản giáo dục, năm 1999.
[6]. Đỗ Văn Dũng, Điện động cơ và điều khiển động cơ, Nhà xuất bản giáo dục, năm 2013.
[7]. Toyota service trainning.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"