Hệ thống nhiên liệu common rail diesel

Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel (News.oto-hui.com) – Khí thải động Diesel thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Động diesel cho hiệu kinh tế động xăng, nhiên cịn hạn chế q trình sử dụng như: Thải khói đen lớn tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu mức cao tiếng ồn lớn… Ngày nay, hầu tiên tiến giới sử dụng hệ thống nhiên liệu (HTNL) Common Rail Diesel lắp cho loại ô tô Hệ thống giải nhược điểm nêu Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Lịch sử đời: Động Diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý Tự cháy Ở gần cuối trình nén, nhiên liệu phun vào buồng cháy động để hình thành hịa khí tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosch phát triển Bơm cao áp (Bơm phun Bosch lắp cho động diesel ôtô thương mại ôtô khách vào năm 1936) Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng cải tiến, với giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà động Diesel đề nhiều biện pháp khác kỹ thuật phun tổ chức trình cháy nhằm giới hạn chất ô nhiễm Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải vấn đề: Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng tăng tốc hịa trộn nhiên liệukhơng khí Tăng áp suất phun, đặc biệt động phun trực tiếp Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh trình phun để làm giảm HC Biện pháp hồi lưu phận khí xả (ERG: Exhaust Gas Recirculation) Hiện nay, nhược điểm HTNL Diesel khắc phục cải tiến phận như: Bơm cao áp, vịi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, ứng dụng điều khiển tự động nhờ phát triển công nghệ (năm 1986 Bosch đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động diesel ) Đó HTNL Common Rail Diesel Giới thiệu hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel: Trong động Diesel đại, áp suất phun thực cho vòi phun cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao chứa hộp chứa (Rail) hay gọi “Ắc quy thủy lực”và phân phối đến vòi phun theo yêu cầu Lợi ích vịi phun Common Rail làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu phun áp suất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm sốt lượng phun, thời điểm phun Do làm hiệu suất động tính kinh tế nhiên liệu cao So với hệ thống cũ dẫn động cam, hệ thống Common Rail Diesel linh hoạt việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động diesel như: Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe lửa tàu thủy) Áp suất phun đạt đến 1500 bar Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động động Có thể thay đổi thời điểm phun Phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun phun kết thúc a Nguyên lý hoạt động hệ thống Common Rail Diesel: Tương tự HTNL diesel thơng thường, hình 1: Nhiên liệu bơm cung cấp đẩy từ thùng nhiên liệu đường ống thấp áp qua bầu lọc (3) đến Bơm cao áp (2) Từ nhiên liệu bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) (ắc quy thủy lực) đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động Việc tạo áp suất phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với hệ thống Common Rail Áp suất phun tạo độc lập với tốc độ lượng nhiên liệu phun Nhiên liệu trữ với áp suất cao ắc quy thủy lực Lượng phun định điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun áp suất phun tính tốn ECU dựa biểu đồ liệu lưu Sau ECU EDU điều khiển kim phun vòi phun xy lanh động để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ cảm biến (10) với áp suất phun đến 1500bar Nhiên liệu thừa vịi phun qua ắc quy thủy lực trở bơm cao áp, van điều khiển áp suất bơm mở để trở thùng nhiên liệu (1) Trên ắc quy thủy lực có gắn cảm biến áp suất đầu cuối có bố trí van an tồn (8), áp suất tích trữ ắc quy thủy lực (7) lớn giới hạn van an toàn mở để nhiên liệu tháo thùng chứa (hình 4) Thùng nhiên liệu; Bơm cao áp Common rail; Lọc nhiên liệu; Đường cấp nhiên liệu cao áp; Đường nối cảm biến áp suất đến ECU; Cảm biến áp suất; Common Rail tích trữ & điều áp nhiên liệu (hay gọi ắc quy thuỷ lực) ; Van an tồn (giới hạn áp suất); Vịi phun; 10 Các cảm biến nối đến ECU Bộ điều khiển thiết bị (EDU); 11 Đường nhiên liệu (thấp áp); EDU: (Electronic Driver Unit) ECU : (Electronic Control Unit) Với phương pháp áp suất phun lên đến 1500 bar thực thời điểm động lúc thấp tốc Trong hệ thống Common Rail trình phun chia thành cách phun: Phun mồi (hay Phun sơ khởi- Pre-injection Pilot- injection) Phun (Main injection) Phun thứ cấp (Post-injection) b Một hệ thống Common Rail Diesel gồm có thành phần bản: Mạch áp suất hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Bơm áp suất cao với van điều chỉnh áp suất van đo lường Các cảm biến ( tốc độ quay trục khuỷu, trục cam, bàn đạp ra, lưu lượng khơng khí nước làm mát, cảm biến áp suất Rail …) Các cấu chấp hành (Vòi phun điều khiển van solenoid, tăng áp, hồi lưu khí xả, đồng hồ đo áp suất…) Bộ điều khiển điện tử (ECU, EDU) kiểm sốt lượng phun xác, điều chỉnh áp suất giám sát điều kiện hoạt động động Các cảm biến cung cấp tín hiệu phục vụ trình điều khiển kim phun c Các chức Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel: Với Common Rail, người ta phải phân biệt ba nhóm chức khác nhau: Mạch áp suất thấp Mạch áp suất cao ECU cảm biến Chức chính: Là điều khiển phun nhiên liệu thời điểm, lượng, áp suất phù hợp chế độ làm việc động Chức phụ: Là điều khiển vịng kín vòng hở điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải, tăng áp, ga tự động,… làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu khí thải độc hại Ưu điểm hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel: Qua phân tích ta kết luận Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel có ưu điểm sau: Tiêu hao nhiên liệu thấp Phát thải ô nhiễm thấp Động làm việc êm dịu, giảm tiếng ồn Cải thiện tính động Thiết kế phù hợp để thay cho động Diesel sử dụng Động Diesel hệ “cũ”, trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu tạo tiếng ồn lớn Khi khởi động tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải lớn.Vì làm tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm cao Ở Hệ thống nhiên liệu Common Rail áp suất phun lên đến 1500 bar, phun thời điểm Mọi chế độ làm việc động lúc thấp tốc mà áp suất phun không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu phun tơi nên trình cháy Động làm việc êm dịu nhờ cải tiến Bơm cao áp (hình 6) Với kiểu bơm pittơng bố trí hình lệch 120 độ Hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt suất cao, giảm tải trọng động động Cấu tạo bơm cao áp HTNL Common Rail Diesel Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trể phun thứ cấp tạo cho q trình cháy hồn thiện Ngồi ra, hệ thống ứng dụng điều khiển điện tử cho động cơ, lắp thêm hồi lưu khí xả (EGR) tăng áp góp phần cải thiện tính động Trong phải kể đến vịi phun Common Rail, thực phun lưu áp suất cao Vòi phun có van trợ lực điện từ: Nó thành phần xác cao, chế tạo chịu độ kín khít cực cao Các van, kim phun cuộn điện từ định vị thân vòi phun Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao qua van tiết lưu vào buồng chứa van điều khiển Có áp suất bên vịi phun áp suất ắcquy thủy lực, ta thấy vòi phun thiết kế làm việc áp suất cao chi tiết lị xo, van bi, kim phun van điện từ làm việc phải xác (hình7) Kim phun nhiên liệu Cấu tạo kim phun cao áp Common Rail Diesel Một ưu điểm Hệ thống nhiên liệu Common Rail hãng Bosch q trình thiết kế nhằm mục đích thay cho Hệ thống nhiên liệu Diesel cũ, tức việc bố trí thành phần lắp đặt chúng động phù hợp với động tồn Tuy nhiên, Hệ thống nhiên liệu Common Rail tồn là: Thiết kế chế tạo phức tạp địi hỏi có ngành cơng nghệ cao Khó xác định lắp đặt chi tiết Common Rail động cũ 4 Kết luận: Hệ thống Common Rail Diesel đời góp phần cải thiện nhiều cho tính động tính kinh tế nhiên liệu mà lâu người sử dụng nhà bảo vệ mơi trường mong đợi Nó tạo nên hướng nghiên cứu cho ngành Cơ khí Động lực, Giao thơng,… nước Hiện nay, bạn đọc tìm hiểu hệ thống dòng xe Transit, Sprinter,… ... (hình7) Kim phun nhiên liệu Cấu tạo kim phun cao áp Common Rail Diesel Một ưu điểm Hệ thống nhiên liệu Common Rail hãng Bosch q trình thiết kế nhằm mục đích thay cho Hệ thống nhiên liệu Diesel cũ,... khiển hệ thống hồi lưu khí thải, tăng áp, ga tự động,… làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu khí thải độc hại Ưu điểm hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel: Qua phân tích ta kết luận Hệ thống nhiên liệu. .. Tuy nhiên, Hệ thống nhiên liệu Common Rail tồn là: Thiết kế chế tạo phức tạp địi hỏi có ngành cơng nghệ cao Khó xác định lắp đặt chi tiết Common Rail động cũ 4 Kết luận: Hệ thống Common Rail Diesel