Bài giảng Toyota common rail diesel

Ư U ĐIỂM EFI DIESEL Công suất động cơ cao. Suất tiêu hao nhiên liệu thấp. Giảm ô nhiễm. Giảm tiếng ồn. Giảm lượng khói. Động cơ làm việc ổn định. PHÂN LOẠI Có hai kiểu EFI Diesel: 1. Conventional EFI-Diesel. Lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun được điều khiển bằng điện tử. Sự cung cấp và phân phối nhiên liệu dựa vào hệ thống cơ khí (Bơm cao áp). 2. Common-Rail Diesel. Dùng một bơm nhiên liệu để cung cấp nhiên liệu vào ống phân phối với một áp suất cần thiết. ECU điều khiển sự mở và đóng của kim phun để định lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun. COMMON-RAIL DIESEL Gồm: Hệ thống nhiên liệu. Các cảm biến. Các bộ chấp hành. ECU và các thành phần khác. CẤU TRÚC TỔNG QUÁT BƠM CAO ÁP LỌC NHIÊN LiỆU HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU MÔ TẢ Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm tiếp vận cung cấp đến bơm cao áp với một áp suất cần thiết. Bơm cao áp cung cấp nhiên liệu đến ống phân phối. Áp suất phun thay đổi theo tải và tốc độ của động cơ. Ở tốc độ cầm chừng khoảng 20Mpa, tải lớn khoảng 160Mpa. ECU điều khiển van nạp SCV (Suction Control Valve) để điều chỉnh áp suất nhiên liệu bằng cách điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp tới bơm cao áp. ECU xác định áp suất nhiên liệu trong ống phân phối nhờ cảm biến áp suất nhiên liệu và điều khiển sự đóng mở của SCV. 1. B Ơ M TIẾP VẬN Bơm tiếp vận là kiểu bơm bánh răng ăn khớp trong. Nó bố trí bên trong bơm cao áp. 2. SUCTION CONTROL VALVE SCV bố trí ở bơm cao áp. Van nạp SCV là kiểu van điện. ECU điều khiển SCV theo hệ số tác dụng để điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp đến bơm cao áp. SUCTION CONTROL VALVE SCV dùng để hiệu chỉnh áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp. R = 1.5 – 1.7 Ω ở nhiệt độ 200  C. ĐIỀU KHIỂN SCV 3. B Ơ M CAO ÁP BƠM CAO ÁP 2KD-FTV & 1ND-TV CẤU TRÚC BƠM CAO ÁP NGUYÊN LÝ BƠM CAO ÁP 2KD-FTV 1ND - TV 4. ỐNG PHÂN PHỐI Ống phân phối chứa nhiên liệu có áp suất cao từ bơm cao áp và phân phối nhiên liệu đến các kim phun. Cảm biến P nhiên liệu Bộ hạn chế P CẢM BIẾN ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU Cảm biến áp suất nhiên liệu Cảm biến áp suất nhiên liệu Cảm biến áp suất nhiên liệu Bộ giới hạn áp suất Van xã nhiên liệu Van xã nhiên liệu Bộ giới hạn áp suất 5. BỘ GIỚI HẠN ÁP SUẤT Bộ hạn chế P dùng để xã nhiên liệu trong ống phân phối khi áp suất trong ống khoảng 2000 bar và đóng khi áp suất khoảng 1500 bar. Không hoạt động Hoạt động 6. VAN XÃ ÁP SUẤT ỐNG PHÂN PHỐI 1ND - TV Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu làm việc giống như van xả áp suất ở động cơ 2KD-FTV. Khi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối cao hơn mong muốn, ECU điều khiển van xã áp suất mở để đạt áp suất cần thiết. VAN XÃ ÁP SUẤT 2KD-FTV 6. KIM PHUN EDU khuếch đại tín hiệu từ ECU để điều khiển lưu lượng phun và thời điểm phun của kim phun. CẤU TRÚC KIM PHUN Số lỗ phun từ 6 đến 8. Điện áp 150 vôn. Áp suất phun: 135 – 180 Mpa. HOẠT ĐỘNG CỦA KIM PHUN HOẠT ĐỘNG CỦA KIM PHUN Van điện mở Kim phun mở Van điện đóng Kim phun đóng ĐIỆN TRỞ HIỆU CHỈNH KIM PHUN 1KD-FTV CÁC CẢM BIẾN. ECM - EDU CÁC BỘ CHẤP HÀNH. 1CD - FTV Crankshaft position Sensor (Ne) Accelerator Pedal Position Sensor (VPA) Basic Parameters Intake Air Temp. sensor (THA) Water Temp. Sensor (THW) Fuel Temp. sensor (THF) Air Flow Metre (VG) Turbo Pressure Sensor (PIM) Vehicle Speed Sensor (SPD) Fuel Pressure Sensor (PCR) Correction Parameters Ignition Switch (STA) Blower Switch (BLW) A/C Amplifier (A/C) Alternator (ALT) ENGINE ECU Actuators 1. CẢM BIẾN TỐC ĐỘ ĐỘNG C Ơ Cảm biến tốc độ động cơ được bố trí ở trục khuỷu. NE dạng cảm biến điện từ, có 34 răng. Xác định lưu lượng phun và thời điểm phun. CỰC ĐO ĐIỀU KiỆN ĐIỆN TRỞ NE+ & NE- Lạnh 1.630 – 2.740 Ω Nóng 2.065 – 3.225 Ω 2. CẢM BIẾN BÀN ĐẠP GA Lắp trên bàn đạp ga. Cảm biến dạng biến trở hoặc phần tử Hall. Tín hiệu VPA được để xác định góc mở bàn đạp ga thực tế để điều khiển motor điều khiển bướm ga và điều khiển lượng phun trong một chu kỳ. Tín hiệu VPA2 được dùng để báo thông tin về góc mở bàn đạp ga nhằm phát hiện hư hỏng. BÀN ĐẠP GA VPA VPA2 NHẢ 0,6 – 1,0 1,4 – 1,8 ĐẠP 2,9 – 4,2V 3,7 – 5,0V 3. CẢM BIẾN L Ư U L Ư ỢNG KHÍ NẠP Dùng để điều khiển hệ thống tuần hoàn khí thải. 4. CẢM BIẾN P Đ Ư ỜNG ỐNG NẠP Kiểm tra áp suất trong đường ống nạp. Chuẩn làm việc là 0mmHg. ECU dùng tín hiệu này để điều khiển lượng phun, hệ thống nạp không khí và điều khiển hệ thống EGR. KIỂM TRA CỰC ĐO ĐIỀU KiỆN ĐIỆN ÁP VC – E2 Contact On 4,5 – 5,5 V PIM – E2 300 mmHg 1,3 – 1,9 V Áp suất môi trường 2,4 – 3,1 V 1.275 mmHg 3,7 – 4,3 V 5. CẢM BIẾN ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU Cảm biến P nhiên liệu được bố trí trên ống phân phối. ECU theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất nhiên liệu và điều khiển van hút SCV để điều chỉnh P bên trong ống phân phối theo đúng chế độ làm việc của động cơ. Cảm biến P nhiên liệu là một chất bán dẫn, điện trở của chip silicon sẽ thay đổi khi áp suất nhiên liệu thay đổi và được IC chuyển thành tín hiệu điện áp gởi về ECU. KIỂM TRA ĐIỆN ÁP CỰC ĐIỀU KIỆN ĐIỆN ÁP ÁP SUẤT PR – E2 CẦM CHỪNG 1,3 – 1,8 V 25 – 35 MPa 2000RPM 25 – 35Mpa 3000 RPM 35 – 55 Mpa KIỂM TRA ĐIỆN TRỞ CẢM BIẾN CỰC ĐO ĐiỆN TRỞ PR – E2 3 K Ω hay nhỏ hơn PR – VC 1,64 K Ω hay nhỏ hơn 6. CẢM BIẾN T ˚ KHÍ NẠP TURBIN Được bố trí sau turbine tăng áp. Cảm biến THIA là một chất bán dẫn có trị số nhiệt điện trở âm. ECU dùng tín hiệu này để hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun. KIỂM TRA THIA CỰC ĐO ĐIỀU KIỆN ĐIỆN TRỞ ĐIỆN ÁP THIA – E2 20 C 2,16 – 2,17 K Ω 0,5 – 3,4 V CỰC ĐO ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ THIA – E2 NGẮN MẠCH - 40 C HỞ MẠCH 140C 7. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ KHÍ NẠP Cảm biến nhiệt độ khí nạp THA được bố trí sau lọc gió. Cảm biến là một chất bán dẫn có trị số nhiệt điện trở âm. ECU dùng tín hiệu này để hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun, thời điểm phun và hệ thống EGR. KIỂM TRA THA CỰC ĐO ĐIỀU KIỆN ĐIỆN TRỞ ĐIỆN ÁP THA – E2 20 C 2,21 – 2,69 K Ω 0,5 – 3,4 V CỰC ĐO ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ THA – E2 NGẮN MẠCH - 40 C HỞ MẠCH 140C 8. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ N Ư ỚC Là chất bán dẫn có trị số nhiệt điện trở âm. Tín hiệu THW để hiệu chỉnh lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun, điều khiển phun khi khởi động, điều khiển ISC và EGR. KIỂM TRA THW CỰC ĐO ĐIỀU KIỆN ĐIỆN TRỞ ĐIỆN ÁP THW – E2 20 C 2,32 – 2,59 K Ω 80 C 0,31 – 0,326 K Ω 60 - 120 C 0,2 – 1,0 V CỰC ĐO ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ THW – E2 NGẮN MẠCH - 40 C HỞ MẠCH 140C 9. CẢM BIẾN VỊ TRÍ B Ư ỚM GA Được bố trí ở thân bướm ga. Cảm biến dạng biến trở hoặc phần tử Hall. Cảm biến xác định độ mở của bướm ga. KIỂM TRA ĐIỆN ÁP CỰC ĐIỀU KIỆN ĐIỆN ÁP VLU – E2 Bướm ga đóng 0,69 V 70% 3,49 V VC – E2 Contact On 4,5 – 5,5 V 10. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NHIÊN LIỆU Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NHIÊN LIỆU Động cơ 1CD-FTV, 1KD-FTV, 2KD-FTV cảm biến được bố trí ở bơm cao áp. Nó kiểm tra nhiệt độ nhiên liệu trong mạch áp suất thấp nhằm tránh sự quá nhiệt trong hệ thống nhiên liệu (90  C.) Chuẩn làm việc của cảm biến là 39  C. Nếu cảm biến hở mạch hoặc ngắn mạch, ECU xem hệ thống bị quá nhiệt và động cơ không thể chạy được. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu là một chất bán dẫn có trị số nhiệt điện trở âm. KIỂM TRA THF CỰC ĐO ĐIỀU KIỆN ĐIỆN TRỞ ĐIỆN ÁP THF – E2 20 C 2,21 – 2,69 K Ω 0,5 – 3,4 V 80 C 287 - 349 Ω 11. CẢM BIẾN VỊ TRÍ TRỤC CAM Cảm biến vị trí trục cam dạng cảm biến điện từ hoặc cảm biến Hall. Đĩa tín hiệu G có 1 răng. Dùng để xác định thời điểm phun. CỰC ĐO ĐIỀU KiỆN ĐIỆN TRỞ G1 & G- Lạnh 835 – 1.400 Ω Nóng 1.060 – 1.645 Ω 12. CẢM BIẾN VỊ TRÍ VAN EGR Cảm biến dạng biến trở. Dùng để xác định độ mở của van EGR. KIỂM TRA CỰC ĐO ĐiỀU KiỆN ĐiỆN TRỞ ĐiỆN ÁP VC – E2 Contact On 4,5 – 5,5 V 20 C 4 – 6K Ω EGLS – E2 Mở hoàn toản 20 C 3,9 K Ω Đóng hoàn toàn 20 C 1,0 K Ω 0,3 – 1,3V 13. CẢM BIẾN TỐC ĐỘ XE Cảm biến SPD được bố trí ở hộp số. Trong một vòng quay nó phát ra 4 xung vuông gởi về tableau điện, sau đó tín hiệu này được chuyển thành 4 xung vuông có độ chính xác cao gởi về ECU. 14. CẢM BIẾN ÁP SUẤT NẠP Cảm biến được bố trí bên trong ECU. Dùng để theo dõi áp suất của môi trưởng. ECU dùng tín hiệu này để hiệu chỉnh thời điểm phun, thời gian phun và điều chỉnh áp suất nhiên liệu trong ống phân phối để tối ưu hóa quá trình cháy của động cơ. 15. CONTACT ĐÈN PHANH ECU sử dụng tín hiệu này để kiểm tra sự hư hỏng của contact đèn phanh. Tín hiệu Bàn đạp phanh nhả Khi đang đạp Bàn đạp phanh đạp STP OFF ON ON ST1- ON ON OFF 16.TÍN HIỆU KHỞI ĐỘÏNG STA 17. TÍN HIỆU TẢI ĐỊÊN A. ĐIỀU KHIỂN L Ư U L Ư ỢNG PHUN ECU thực hiện 3 chức n ă ng sau đ ể xác đ ịnh l ư u l ư ợng phun. Tính toán l ư ợng phun c ơ bản. Tính toán l ư ợng phun tối đ a. So sánh l ư ợng phun c ơ bản và l ư ợng phun tối đ a và chọn l ư ợng phun nhỏ h ơ n. 1. XÁC ĐỊNH L Ư ỢNG PHUN C Ơ BẢN + + Basic Injection Volume (Map Data in ECM) Basic Injection Volume Correction Engine ECU Cranshaft Position Sensor (Ne) Accerelator Pedal Position Sensor (VPA) Water Temp. Sensor (THW) Clutch Switch (CLSW) Vehicle Speed Sensor (SPD) A/C Switch ISC Correction 2. XÁC ĐỊNH L Ư ỢNG PHUN TỐI ĐA Overheating Protection Intake Air Mass Engine ECU Basic/Maximum Injection Volume(Map Data in ECU) Maximum Injection Volume Correction Crankshaft Position Sensor (Ne) Air Flow Meter (VG) Water Temp. Sensor (THW) Turbo Pressure Sensor (PIM) Intake Air Temp. Sensor (THA) Fuel Temp. Sensor (THF) Fuel Pressure Sensor(PC, VPC) L Ư ỢNG PHUN TỐI ĐA Khi nhiệt độ nước vượt quá 110 ˚C, ECU điều khiển giảm lượng nhiên liệu phun để tránh động cơ bị quá nhiệt. Khối lượng không khí nạp ảnh hưởng đến quá trình cháy. Khi A/F < 14,7/1 → động cơ nhả khói đen. Lượng nhiên liệu phun sẽ thay đổi theo mật độ của nhiên liệu. 3. XÁC ĐỊNH L Ư ỢNG PHUN CUỐI CÙNG Trường hợp VPA 30% → Lựa chọn lượng phun cơ bản. Engine Speed Injection Volume 30% VPA : Basic Injection Volume: Maximum Injection Volume Selects lowest [Determining Injection Volume] 4. ĐIỀU KHIỂN L Ư ỢNG PHUN NHIÊN LIỆU Pressure Limiter Engine ECU NE Signal G Signal Various Signals Common-rail Injector EDU Fuel Pressure Sensor FromSupply Pump Decides opening time of injector by final injection volume Controls opening timing of injector 5. ĐIÊU KHIỂN PHUN KHI KHỞI ĐỘNG B. ĐIỀU KHIỂN THỜI ĐIỂM PHUN Engine ECU Accelerator Pedal Position Sensor (VPA) Crankshaft Position Sensor (Ne) + EDU Injector Injection Timing Correction Basic Injection Timing Turbo Pressure Sensor (PIM) Water Temp. Sensor (THW) Intake Air Temp. Sensor (THA) TRONG QUÁ TRÌNH KHỞI ĐỘNG THỜI ĐIỂM PHUN = ThỜI ĐIỂM PHUN CƠ BẢN + HIỆU CHỈNH C. ĐIỀU KHIỂN GIAI ĐOẠN PHUN Phun trước một lượng nhỏ nhiên liệu. Phun chính xảy ra khi nhiên liệu đã bốc cháy để động cơ nổ êm D. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CẦM CHỪNG Engine ECU Crankshaft Position Sensor (Ne) Injector Volume Correction Target Engine Speed Calculation Actual Engine Speed Comparison Ignition Switch (STA) Vehicle Speed Sensor (SPD) Water Temp. Sensor (THW) A/C Amp. [Idle-up Signal] (ACT) Electric Load Accelerator Pedal Position Sensor (VPA) F. ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT NHIÊN LIỆU Controls SCV opening Common-rail pressure (Feedback) Accelerator Pedal Position Sensor SCV Engine ECU Fuel Pressure Sensor Crankshaft Position Sensor Calculation of target injection pressure [Fuel Pressure Control] G. CHẨN ĐOÁN 1. NGUỒN CUNG CẤP CHO ECU 2. ĐIỀU KHIỂN EDU 3. ĐIỀU KHIỂN KIM PHUN 4. HỆ THỐNG XÔNG MÁY THW KIỂM TRA KIỂM TRA HỆ THỐNG Điện trở cuộn dây rơ le xông Khoảng 10 Ω Điện trở bu gi xông 0,95 Ω ở 20 C Nhiệt độ nước C S 120 1 30 40 5. ĐÈN KIỂM TRA ĐỒNG HỒ TABLEAU 5. ĐIỀU KHIỂN SCV 5. ĐIỀU KHIỂN B Ư ỚM GA 6. ĐIỀU KHIỂN VAN EGR Intake Restrictor Valve Intake Restrictor Valve Position Sensor Intake Restrictor Valve Control Motor Engine ECU E-VRV(for EGR valve control) VacuumDamper EGR Valve EGR Valve Position Sensor Engine VacuumPump Crankshaft Position Sensor Accelerator Pedal Position Sensor Turbo Pressure Sensor Water Temp. Sensor Intake Air Temp. Sensor Atmospheric Pressure Sensor 7. ĐIỀU KHIỂN Đ Ư ỜNG NẠP Intake Restrictor Valve Intake Restrictor Valve Position Sensor Intake Restrictor Valve Control Motor Engine ECU Accelerator Pedal Position Sensor (VPA) Crankshaft Position Sensor (Ne) Water Temp. Sensor (THW) Intake Air Temp. Sensor (THA) Turbo Pressure Sensor (PIM) Ignition Switch (STA) AIR Hall IC Magnet Magnet Steel Layer Magnet Intake Restrictor Valve Position Sensor Rotary Solenoid Type Torque Motor Khi khởi động: Bướm ga mở hoàn toàn để giảm lượng khói. Khi động cơ chạy: Độ mở bướm ga được điều chỉnh tối ưu theo tốc độ, tải và lượng EGR. Khi động cơ dừng: Bướm ga đóng hoàn toàn cắt không khí nạp, lượng khí trong xy lanh bé → động cơ dừng êm dịu. 8. ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TĂNG ÁP Actual Nozzle Vane Position Nozzle Vane Position Control Nozzle Vane Position Sensor DC Motor Turbo Pressure Sensor Target Nozzle Vane Position Signal Turbocharger Control Status Crankshaft Position Sensor Water Temp. Sensor Intake Air Temp. Sensor Turbo Motor Drive Engine ECU Atmospheric Pressure Sensor 9. ĐIỀU KHIỂN QUẠT LÀM MÁT 10. ĐẦU CHẨN ĐOÁN