NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL

Từ ban đầu khi động cơ này ra đời, hầu như tất cả các hệ thống đều được điều khiển bằng cơ khí nên công suất động cơ, tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt động của động cơ chưa được hoàn thiện trong quá trình sử dụng và gây rất nhiều khó khăn cho người sử dụng. Do đó với cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật ra đời vào những năm 50, 60 của thế kỷ XX đã có tác dụng tích cực làm thay đổi khả năng tự động điều khiển của động cơ, với sự trợ giúp chủ yếu của

1 TỔNG QUAN VỀ 1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL

Kỹ sư người Đức có tên là Rodlf Diesel đăng ký bằng sáng chế đầu tiên

về loại động cơ phun dầu, sau này được mang tên ông vào những năm 1892 Từ

đó đến nay loại động cơ này đã có được rất nhiều cải tiến để đến sự hoàn thiệnvào những năm đầu thập niên 70 của thế kỷ XX

Từ ban đầu khi động cơ này ra đời, hầu như tất cả các hệ thống đều đượcđiều khiển bằng cơ khí nên công suất động cơ, tiêu hao nhiên liệu, các chế độhoạt động của động cơ chưa được hoàn thiện trong quá trình sử dụng và gây rấtnhiều khó khăn cho người sử dụng Do đó với cuộc cách mạng khoa học kỹthuật ra đời vào những năm 50, 60 của thế kỷ XX đã có tác dụng tích cực làmthay đổi khả năng tự động điều khiển của động cơ, với sự trợ giúp chủ yếu củacác cảm biến, các bộ xử lý và các bộ thừa hành làm cho quá trình điều khiểnđộng cơ thích ứng với điều kiện làm việc nhanh hơn và chính xác hơn rất nhiều

so với các hệ thống điều khiển cơ khí, thuỷ lực thường dùng trước đây

Trước sự phát triển đó hệ thống nhiên liệu, loại trừ các cơ cấu điều khiển

cơ khí mà thay vào đó hệ thống điều khiển điện tử thuộc thế hệ mới góp phầncải tiến, điện tử hoá các cơ cấu, nâng cao tính kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường

và đơn giản hoá trong quá trình điều khiển

1.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL

1.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

 Nhiệm vụ :

- Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong

một thời gian nhất định, giúp nhiên liệu chuyển động thông thoáng trong hệthống

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : đảm bảo tốt các yêu cầu :

+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ

làm việc của động cơ

+ Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng quy luật mong muốn.

+ Lưu lượng nhiên liêu vào các xylanh phải đồng đều Phải phunnhiên liệu vào xylanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước và lỗ phun,

để nhiên liệu được xé tơi tốt

- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốtgiữa số lượng và phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun vớihình dạng buồng cháy và với cường độ và phương hướng chuyển động của mỗichất trong buồng cháy để hoà khí được hình thành nhanh và đều

 Yêu cầu :

Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau :

- Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao

- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa

- Dễ chế tạo, giá thành hạ

- Nhiên liệu diesel phải rất sạch không chứa tạp chất và nước

- Nhiên liệu phải có trị số Cetanne cao (40 – 55) đốt cháy ngay khi nóđược phun vào buống đốt, không tồn đọng nhiên liệu và kết quả là động cơchạy êm

1.2.2 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

Đặc điểm khác biệt của động cơ diesel so với động cơ xăng là địa điểm

và thời gian hình thành hỗn hợp nổ Trong động cơ xăng, hoà khí bắt đầu hìnhthành ngay từ khi xăng được hút khỏi vòi phun vào đường nạp (động cơ dùng

bộ chế hoà khí) hoặc được phun vào đường ống nạp (động cơ phun xăng) Quátrình trên được còn tiếp diễn trong xy lanh, suốt quá trình nạp và quá trình néncho đến khi được đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện Ở động cơ diesel gầncuối quá trình nén, nhiên liệu mới được phun vào buồng cháy động cơ để hìnhthành hỗn hợp rồi tự bốc cháy Dầu diesel có tính năng đặc biệt về độ bốc hơi,

độ nhớt và chi số cetane

* Hoạt động của hệ thống nhiên liệu:

Bơm chuyển nhiên liệu 9 hút nhiên liệu từ thùng chứa 12, sau đó đẩy tới bầulọc tinh 2 Tại bầu lọc tinh nhiên liệu được lọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệutheo đường ống 3 tới bơm cao áp 8 Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp suất

đủ lớn theo đường ống cao áp 6 đến vòi phun 4 cung cấp cho xylanh động cơ.Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các

tổ bơm cao áp được theo đường ống dẫn 5 và 11 trở về thùng chứa

Nhiên liệu đi vào trong xylanh bơm cao áp không được lẫn không khí vìkhông khí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định, thậm chí có thểlàm gián đoạn quá trình cấp nhiên liệu Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu

có thể là do không khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi độtngột, cũng có thể do khí trời lọt vào do đường ống không kín, đặc biệt là ởnhững khu vực mà áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời Để xả không khí

ra khỏi hệ thống nhiên liệu trên bầu lọc, trên vòi phun và trên bơm cao áp cóbulông xả khí

6 7

8 9

10

11 12

1- Bulông xả khí ; 2- Bầu lọc nhiên liệu ; 3, 5, 6, 10, 11- Ống dẫn nhiên liệu ;

4-Vòi phu ; 7- Van tràn ; 8- Bơm cao áp ; 9- Bơm chuyển ; 12- Thùng chưa nhiên liệu ; 13- Bulông xả nước.

được phun vào dòng xoáy lốc này, được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trộnđều với không khí tạo ra hoà khí rồi tự bốc cháy.

1.2.3 Các dạng cấu tạo bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

1.2.3.1 Bơm cao áp (Bosch)

Hình 1.2 : Bơm cao áp

1- Bulông xả khí ; 2- Vít hãm ; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun ; 4- Đầu nối ống nhiên liệu vào bơm ; 5- Vỏ bộ hạn chế nhiên liệu ; 6- Khớp nối của trục cam ; 7- Đĩa chắn dầu ; 8- Trục bơm ; 9- Ổ bi ; 10- Vỏ bộ điều tốc ; 11- Lò xo van cao áp

; 12- Van cao áp; 13- Xilanh bơm cao áp ; 14- Lỗ xả ; 15- Piston bơm cao áp ; Vít ; 17- Ống xoay ; 18- Đĩa trên ; 19- Lò xo bơm cao áp ; 20- Đĩa dưới ; 21- Bulông điều chỉnh ; 22- Con đội ; 23- Con lăn ; 24- Cam

Nguyên lý hoạt động : Piston đi xuống nhờ lực đẩy lò xo 19, van cao

áp 12 đóng kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trênpiston, khi mở các lỗ A, B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tớikhi piston nằm ở vị trí thấp nhất

Piston đi lên nhờ cam 24, lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua các lỗ A, B rangoài ; khi đỉnh piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phíatrên piston 15 tăng áp suất, đẩy mở van cao áp 12, nhiên liệu đi vào đường cao

áp tới vòi phun Quá trình cấp nhiên liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêngtrên đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc ấy nhiênliệu từ không gian phía trên piston qua rãnh dọc thoát qua lỗ B ra ngoài khiến

áp suất trong xilanh giảm đột ngột, van cao áp được đóng lại

1.2.3.2 Bơm phân phối

Hình 1.3 : Bơm phân phối

Hình 1.3 : Bơm phân phối

1- Bạc xả ; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun ; 3- Vành cam ; 4- Con lăn ;

5-Đĩa truyền động ; 6- Trục vào ; 7- Bánh răng bơm chuyển ; 8- Trục bộ điều tốc ; Bánh răng bộ điều tốc ; 10- Quả văn ; 11- Đòn điều chỉnh ; 12- Lò xo điều tốc ; 13- Màng chân không ; 14- Ống nối đường nạp ; 15- Lò xo màng điều chỉnh chân không

9-; 16- Đường ống hồi dầu 9-; 17- Vít điều chỉnh 9-; 18- Đòn áp lực 9-; 19- Van điện từ 9-; 20- Piston ; 21- Van cao áp ; 22- Đầu nối với vòi phun

A B

Nguyên lý hoạt động: Dẫn động xoay piston 20 được trục bơm 6 dẫn

động, còn dẫn động định tiến do vành cam 3 trên trục bơm 6 dẫn động Trênsườn piston có các lỗ thoát B, khi piston xoay lỗ thoát này sẽ lần lượt ăn thôngvới các lỗ khoan chéo A trên đầu bơm Trong hành trình công tác nhiên liệunén và phân phối lần lượt qua các lỗ khoan chéo A, khi đó áp suất nhiên liệunén đi qua van cao áp 21 rồi đi đến vòi phun nhiên liệu của xylanh tương ứng.Trên bơm còn có bơm chuyển nhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một ápsuất ổn định, quả văng 10 thông qua quan hệ tay đòn, quả văng tác động vàobạc xả 1 qua đó làm thay đổi thời điểm mở lỗ xả và thực hiện việc điều chỉnhlượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ

Loại bơm này có kết cấu đơn giản hơn so với bơm cao áp thẳng hàng kiểuBosch cho nên được sử dụng rộng rãi hơn, nhưng loại bơm cao áp sử dụngtrong hệ thống nhiên liệu Common Rail kết cấu đơn giản hơn ta khảo sát sau

1.2.4 Đặc điểm hình thành hỗn hợp trong động cơ dieselNhiên liệu được phun vào buồng đốt từ 150 - 300 trước ĐCT/ kỳ nén, khidấu phun nhiên liệu “ INJ” ở bánh đà đúng ngay chi thị mà lăng vạch ở ống dẫnhướng ngay dấu chỉ thị ở cử sổ là thời điểm khơi phun Hỗn hợp được hìnhthành bên trong xilanh động cơ với thời gian rất ngắn tính theo góc quay củatrục khuỷu, chỉ bằng 1/10 đến 1/20 so với trường hợp của máy xăng, ngoài ranhiên liệu diesel lại khó bay hơi hơn xăng nên phải được phun thật tơi và hoàtrộn đều trong không gian buồng cháy Vì vậy phải tạo điều kiện để nhiên liệuđược sấy nóng, bay hơi nhanh và hoà trộn đều với không khí trong buồng cháy

nhằm tạo ra hoà khí ; mặt khác phải đảm bảo cho nhiệt độ không khí trongbuồng cháy tại thời gian phun nhiên liệu phải đủ lớn để hoà khí 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 hỗn hợp thì tự bốc cháy trong khi nhiên liệu vẫn được tiếp tục phun vào để cung cấp cho xy lanh động

cơ Chính đặc điểm của quá trình hình thành hỗn hợp và quá trình cháy như vậynên để cho phù hợp thì động cơ diesel có rất nhiều loại buồng cháy khác nhau tuỳ theo cấu tạo của động cơ và mục đích sử dụng động cơ

1.3 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆUĐối với động cơ diesel có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháytrong động cơ, các yếu tố đó có nhiều yếu tố thuộc khâu kết cấu, thiết kế buồngcháy, kết cấu đường ống nạp và có nhiều yếu tố phụ thuộc vào chế độ hoạtđộng của động cơ như : Số vòng quay, thời điểm phun, lượng phun

Khả năng làm việc tối ưu của động cơ phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố điềuchỉnh cơ bản là : Lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểm phun Cả haithông số điều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tửtrên cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như : Số vòng quay, chế độ tải trọngđộng cơ, nhiệt độ nước làm mát Nói chung có nhiều bộ xử lý điều khiểnnhiều hệ thống khác nhau lắp trên ôtô Tuy nhiên bộ xử lý nào cũng hoạt độngtheo 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 mongmuốn.

Như vậy, hệ thống điều khiển điện tử phun nhiên liệu trên động cơ gồm

1.3.2 Hệ thống xử lýCăn cứ vào các tín hiệu gởi về từ các cảm biến, hệ thống xử lý so sánhvới

các thông tin đã được cài đặt sẵn trong bộ nhớ và xác định các thông số đầu ra

để điều khiển các bộ phận thừa hành, đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu chođộng cơ

1.3.3 Hệ thống thừa hành Các cơ cấu chấp hành được điều khiển bằng các tín hiệu đầu ra của bộ

xử lý Các cơ cấu chấp hành như : vòi phun, bơm cao áp được hệ thống thừahành điều khiển sao cho động cơ làm việc phù hợp với các tín hiệu đầu vào

1.3.4 Định lượng hỗn hợp nhiên liệu, không khíLượng O2, dùng để đốt cháy nhiên liệu trong buồng cháy động cơ, làlượng O2 trong không khí Như ta biết không khí gồm hai thành phần là : O2 và

N2 Tính theo thành phần thể tích (thành phần mol) O2 chiếm 21% còn N2

chiếm 79% Do với một thể tích nhất định, khối lượng khí phụ thuộc vào cácthông số trạng thái của nó như : áp suất, nhiệt độ Vì vậy với một dung tíchxilanh nhất định, khối lượng không khí nạp vào là khác nhau nếu ở điều kiện ápsuất và nhiệt độ khác nhau

Khi động cơ đang hoạt động, lượng nhiên liệu phun vào xi lanh thay đổitùy theo điều kiện làm việc Để đảm bảo lượng nhiên liệu phù hợp, bộ điềukhiển cần biết được thông tin về trạng thái của lượng khí nạp

Để xác định chính xác lượng khí nạp, trên động cơ lắp thêm cảm biến đo

áp suất ( cảm biến MAF) và nhiệt độ khí nạp (IAT), chính xác hơn nữa là cảmbiến lưu lượng khí nạp, thể tích khí nạp được xác định thông qua thể tích côngtác và hiệu suất thể tích động cơ Thể tích công tác phụ thuộc đường kính xilanh và hành trình piston, còn hiệu suất thể tích phụ thuộc kết cấu của động cơ

và đường ống nạp Vì mỗi loại động cơ có một kích thước và kết cấu khác nhaunên để đảm bảo cho điều kiện phun nhiên liệu được chính xác, các thông số kếtcấu và hiệu suất thể tích được nạp sẵn vào bộ nhớ ROM của bộ điều khiển điệntử

Lượng nhiên liệu phun không chỉ phụ thuộc vào lượng khí nạp, buồngcháy động cơ mà còn phụ thuộc nhiều yếu tố đặc trưng cho tình trạng làm việccủa động cơ, ví dụ như số vòng quay động cơ, nhiệt độ nước làm mát Bộ xử

lý cũng sử dụng các tín hiệu nhận được từ các cảm biến đo các yếu tố đặctrưng cho tình trạng làm việc của động cơ để điều chỉnh lượng phun sao cho đạtđược tỉ lệ hỗn hợp thích ứng với điều kiện làm việc của động cơ.

1.3.5 Xác định góc phun sớmCũng tương tự như nguyên tắc điều khiển lượng phun, bộ xử lý điềukhiển góc phun sớm trên cơ sở tín hiệu thu được từ cảm biến đo số vòng quayđộng cơ và các cảm biến xác định trạng thái động cơ

Để lựa chọn góc phun sớm tốt nhất được xác định nhờ thực nghiệm bằngcách xây dựng đặc tính điều chỉnh góc phun sớm của động cơ Đặc tính điềuchỉnh góc phun sớm được thực hiện ở điều kiện không thay đổi tốc độ n vàlượng nhiên liệu cấp cho chu trình

Từ những thực nghiệm người ta đưa ra dãy góc phun sớm tuỳ thuộc vàotốc độ động cơ và tải trọng, góc phun sớm nằm trong giới hạn từ 15 ÷ 350 Từ

đó người ta đưa ra bảng giá trị góc phun sớm ứng với từng tốc độ và tải trọngđộng cơ gọi là góc phun sớm cơ sở

Như vậy khi động cơ hoạt động, bộ xử lý nhận tín hiệu từ cảm biến vị trítrục khuỷu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, áp suất trên đường ống nạp để xác định

số vòng quay và tải trọng, động cơ tại thời điểm đó Với hai thông số này, bộ

xử lý đối chiếu vào bảng góc phun sớm cơ sở để lấy ra giá trị góc phun sớm,sau đó bộ xử lý căn cứ vào giá trị thu được từ các cảm biến khác nhau như :cảm biến nước làm mát, cảm biến nhiệt độ khí nạp để hiệu chỉnh và có giá trịgóc phun sớm thích hợp Giá trị được bộ xử lý dùng để điều khiển bộ phận thừahành ở đầu ra : bơm, và vòi phun

1.3.6 Bộ xử lý

Hình 1.4: Sơ đồ khối điều khiển điện tử phun nhiên liệu.

Như đã trình bày trên, căn cứ vào tín hiệu gởi về từ các cảm biến, hệthống xử lý so sánh với các thông tin đã được lập trình sẵn trong bộ nhớ và xácđịnh các thông số đầu ra để điều khiển các bộ phận thừa hành, đảm bảo điềukiện làm việc tối ưu cho động cơ

1.3.6.1 Bộ ổn áp bên trong

Vì bộ xử lý và các cảm biến đòi hỏi một điện áp làm việc rất ổn định, nêntrong bộ điều khiển có lắp một bộ ổn áp Bộ ổn áp điện này cung cấp cho bộ xử

lý một điện áp có giá trị xác định và ổn định

Một trong các bộ biến đổi dùng phổ biến trong bộ điều khiển là bộ biếnđổi tương tự số, viết tắt là A/D(Analog to digital converters) Bộ này dùng đểbiến đổi tín hiệu điện áp một chiều có giá trị thay đổi sang tín hiệu dạng số để

bộ xử lý có thể làm việc được

Các cảm biến mạch tương tự, như cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biếnnhiệt độ, cảm biến vị trí trục bơm cao áp là những ví dụ của cảm biến tạo ratín hiệu điện áp tương tự thay đổi

2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 2KD-FTV

2.1 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ 2KD-FTV

Hãng sản xuất TOYOTA Fortuner

Loại động cơ 2.5L Diesel Common Rail tăng áp

Số xy lanh và cách bố trí 4 xy lanh thẳng hàng, 16 xupap

Cơ cấu xupap dẫn động đai và bánh răng

Hệ thống nhiên liệu Loại ống phân phối

Loại nhiên liệu Diesel

Mức độ tiêu thụ nhiên liệu 8.7lít/100 km

Chiều dài cơ sở (mm) 2750mm

Chiều rộng cơ sở trước/sau 1540/1540mm

Trọng lượng không tải (kg) 1790-1810kg

2.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 2KD-FTVĐộng cơ 2KD-FTV của hãng TOYOTA là loại động cơ 4 kỳ 4 xylanhđược đặt thẳng hàng và làm việc theo thứ tự nổ 1-3-4-2 Động cơ có công suấtlớn 75 KW/3600 v/ph, hệ thống phối khí của các xupap được dẫn động trựctiếp từ trục cam thông qua con đội thuỷ lực, sử dụng con đội thuỷ lực và cách

bố trí 4 xupap trên một xylanh tạo đươc chất lượng nạp và thải (nạp đầy, thảisạch), nhằm tăng công suất động cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây ônhiễm môi trường Với hệ thống phun nhiên liệu diesel bằng hệ thống tích luỹnhiên liệu và điều khiển bằng ECU và hệ thống tuần hoàn khí xả tạo cho động

cơ luôn làm việc ở chế độ an toàn và hiệu quả cao

2.2.1.Các bộ phận chính trong đông cơ

*Nhóm piston: Chốt piston, vòng hãm, xécmăng dầu, xécmăng khí

*Thanh truyền: Đầu nhỏ thanh truyền, đầu to thanh truyền, bạc lót

*Trục khuỷu : Cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu.

*Bánh đà:

*Thân máy và nắp xylanh: Nắp xylanh, gioăng, thân máy của động

cơ

*Cơ cấu phân phối khí: Bánh răng dẫn động cam nạp, bánh răng dẫn

động cam xả, cam nạp, cam xả, lò xò xupap, xupap, đai dẫn động

Hình 2.1 : Sơ đồ tăng áp tuabin khí.

Tuabin tăng áp trên động cơ là loại tuabin tăng áp hướng kính

Hình 2.2 : Kết cấu tuabin - máy nén.

1- Vỏ máy nén ; 2- Vỏ tuabin ; 3- Thân tuabin máy nén; 4- Bánh công tác máynén ; 5- Bánh công tác tuabin; A- Cửa hút không khí vào máy nén; B- Củathoát khí xả ra khỏi tuabin; C- Cửa thông đường khí xả động cơ; D- Cung cấpdầu bôi trơn; E- Đường dầu về

Nguyên lý làm việc: Khí thải động cơ qua đường ống, thổi vào cánh củatuabin, sau khi giãn nở tới áp suất khí trời thì thoát qua cửa thải của tuabin rangoài Máy nén do tuabin dẫn động được quay cùng vận tốc của tuabin nhờ trục,làm tăng áp suất và vận tốc của không khí đi trong bánh công tác của máy nén,sau đó một phần động năng của dòng khí qua vành tăng áp đựơc chuyển thành

áp năng Nhờ đó, sau khi đi qua bộ tuabin tăng áp, không khí đã được nén sơ bộtrước khi đi vào xilanh động cơ

Khí thải từ động cơ qua cửa miệng phun tác động vào bánh công tác làmquay trục rôto Khí thải được thải qua hệ thống thải, đồng thời ở máy nén khitrục rôto quay dẫn động bánh công tác quay, hút không khí từ ngoài môi trường

xung quanh qua bầu lọc, vào máy nén qua cửa nạp Dưới tác dụng quay củabánh công tác không khí nạp lần lượt được nén qua bánh công tác, qua vànhtăng áp, vòng xoắn ốc, sau đó theo đường ống nạp nạp vào xilanh động cơ quacửa nạp.

Máy nén dùng để tăng áp cho động cơ có nhiệm vụ biến đổi cơ năngthành năng lượng của dòng khí tạo ra áp suất nào đó để cung cấp vào xylanhđộng cơ Loại máy nén trên đông cơ 2KD-FTV là loại máy nén ly tâm

Ưu điểm: Tuốc bin tăng áp trong động cơ là loại tuốc bin khí xả nên tiếtkiệm được năng lượng dẫn động máy nén, đồng thời tận dụng được năng lượngkhí xả Do vậy, nâng cao được công suất có ích của động cơ, cải thiện được tínhkinh tế nhiên liệu của động cơ

Nhược điểm: Do tuốc bin tăng áp không có liên hệ động lực với trụckhuỷu động cơ nên ở các chế độ tải bộ phận, do năng lượng khí xả nhỏ, côngsuất tuốc bin giảm, do vậy áp suất tăng áp giảm nhanh, đến một lúc nào đó sẽnhỏ hơn áp suất khí xả nên làm xấu chất lượng quét Mặt khác, hệ số dư lượngkhông khí giảm làm xấu chất lượng cháy Do đó, làm giảm công suất của độngcơ

2.3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 2KD-FTV 2.3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ

7 8

11

4 14

5

Hình 2.3 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD-FTV.

1- Thùng nhiên liệu ; 2- Lọc nhiên liệu ; 3- Bơm cao áp HP3 ; 4- Common Rail tích trữ điều áp ; 5- Vòi phun ; 6- Két làm mát nhiên liệu ; 7- EDU ; 8- ECU ; 9- Đường nhiên liệu cao áp ; 10- Đường dầu hồi ; 11- Các cảm biến ; 12- Van SVC ; 13- Van an toàn áp suất ; 14- Cảm biến áp suất nối với ECU.

Bơm cao áp 3 có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu có áp suất cao cho quá trìnhphun Bơm này được lắp đặt trên một ngăn của hệ thống Thường thì giống như

vị trí đặt bơm phân phối trước đây (của các động cơ cổ truyền) Nhiên liệu saukhi ra khỏi bơm cao áp được vận chuyển vào bộ phận tích luỹ cao áp

Ống Rail 4 này là bộ phận tích luỹ cao áp và luôn được cấp nhiên liệu đểphục vụ cho việc phun nhiên liệu Nhiên liệu trong ống luôn có áp suất180MPa để phun vào xylanh vào đúng thời điểm Một số thành phần của hệthống Common Rail được đặt trực tiếp trên ống này, như cảm biến áp suất, vanđiều áp

Vòi phun 5 có chức năng phun nhiên liệu vào xylanh động cơ ECUquyết định lượng nhiên liệu được phun, thời điểm phun và điều khiển namchâm điện trong vòi phun, thông qua bộ EDU Nam châm điện này mở vòiphun và nhiên liệu được phun vào buồng cháy động cơ khi áp suất tồn tại trongống tích luỹ cao áp

Common Rail là một hệ thống phun được điều khiển bằng ECU EDUđiều khiển và giám sát quá trình phun bằng những giá trị cần thiết được mặcđịnh sẵn cho quá trình phun nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ 2KD-FTV có những đặc tínhsau:

+ Áp suất nhiên liệu, lượng phun, và thời điểm phun được điều khiểnbằng điện tử vì vậy điều khiển tốc độ động cơ đạt độ chính xác cao

+ Áp suất nhiên liệu cao cho nên việc hoà trộn nhiên liệu – không khítrong buồng cháy tốt hơn

+ Tích trữ nhiên liệu áp suất cao, nhiên liệu được phun vào áp suất cao ởmỗi dải tốc độ động cơ.

Với những đặc tính như trên thì động cơ 2KD-FTV có tính hiệu năng,tính kinh tế nhiên liệu tăng cao, tiếng ồn nhỏ ít rung động và khí thải sạch

2.3.2 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD-FTV

Hệ thống nhiên liệu động cơ có những nhiệm vụ sau :

- Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trongmột khoảng thời gian quy định

- Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu

- Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độlàm việc quy định của động cơ

- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việcquy định của động cơ

- Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đãđịnh

- Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu trong thể tích môi chất trong buồngcháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng củacác tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chấttrong buồng cháy

Diễn biến chu trình công tác của động cơ Diesel chủ yếu phụ thuộc vàotình hình hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt của nhiên

liệu và dạng đường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháybiến thiên theo góc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm ϕ1)

- Biến thiên của tốc độ phun (tức là quy luật cấp nhiên liệu )

- Chất lượng phun (thể hiện bằng mức phun nhỏ và đều)

- Sự hoà trộn giữa nhiên liệu với khí nạp trong buồng cháy

- Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo dài 20÷450 độ góc quay trục khuỷu(tức là khoảng 0,0033÷0,0075 [s]) khi n = 100 [vg/ph] Trong khoảng thời gian

đó áp suất nhiên liệu từ 0,15÷0,2 [MN/m2] Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòiphun, trong vòi phun áp suất tăng lên tới mấy chục [MN/m2] Áp suất phunnhiên liệu cao như vậy là nhằm đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều, đồng thờinhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ với một tốc độ cần thiết

2.3.3 Common Rail là một hệ thống phun tích luỹ - chức năng

Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhautrong hệ thống Common Rail Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độđộng 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 Lượngnhiên liệu phun ra được quyết định bởi tài xế, và thời điểm phun cũng như áplực 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 phunnhiên liệu

Động cơ 2KD-FTV với hệ thống nhiên liệu Common Rail có các chức năng sau

tự động và thiết bị chống trộm.

Hệ thống Common Rail thực hiện những chức năng sau :

+ Cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel

+ Tạo ra áp suất sự cần thiết cho quá trình phun nhiên liệu và phân phốinhiên liệu đến những xylanh riêng lẻ

+ Phun một lượng nhiên liệu chính xác tại một thời điểm thích hợp khácvới các hệ thống phun khác Common Rail là một hệ thống phun tích luỹ

2.3.3.3 Chức năng hạn chế ô nhiễm

2.3.3.3.1 Thành phần hỗn hợp và tác động đến quá trình cháy

So với động cơ xăng, động cơ diesel đốt nhiên liệu khó bay hơi hơn(nhiệt độ sôi cao), nên việc tạo hỗn hợp khí không chỉ diễn ra trong giai đoạnphun và bắt đầu cháy, mà còn trong suốt quá trình cháy Kết quả là hỗn hợpkhông đồng nhất Động cơ diesel luôn hoạt động ở chế độ nghèo, mức tiêu hao

nhiên liệu, muội than, CO, HC sẽ tăng lên nếu không đốt cháy ở chế độ nghèohợp lý.

Tỉ lệ hỗn hợp được quyết định bởi các thông số :

- Khối lượng không khí nạp

Tất cả các đại lượng trên đều ảnh hưởng đến mức tiêu hao nhiên liệu vànồng độ khí thải Nhiệt độ quá trình cháy quá cao và lượng ôxy nhiều sẽ làmtăng lượng NOx Muội than sinh ra khi hỗn hợp quá nghèo

2.3.3.3.2 Hệ thống nạp lại khí thải ( EGR )

Khi không có EGR, khí NOx sinh ra vượt mức quy định về khí thái,ngược lại muội than sinh ra sẽ nằm trong giới hạn EGR là một phương pháp

để giảm lượng NOx sinh ra mà không làm tăng nhanh lượng khói đen Điều này

có thể thực hiên rất hiệu quả với hệ thống common rail với tỉ lệ hòa khí mongmuốn đạt được nhờ vào áp suất phun cao Với EGR, một phần của khí thảiđược đưa vào ống nạp ở chế độ tải nhỏ của động cơ Điều này không chỉ làmgiảm lượng Oxy mà còn làm giảm hiệu quả của quá trình cháy và nhiệt độ cựcđại Kết quả là làm giảm lượng NOx Nếu có quá nhiều khí thải được nạp lại(quá 40% thể tích khí nạp), thì khói đen, CO và HC sẽ sinh ra nhiều cũng nhưtiêu hao nhiên liệu sẽ tăng vì thiếu Oxy

2.3.3.3.3 Ảnh hưởng của việc phun nhiên liệu

Thời điểm phun, đường đặc tính phun, sự phun sương tơi của nhiên liệucũng ảnh hưởng đến tiêu hao nhiên liệu và nồng độ khí thải

* Thời điểm phun.

Nhờ vào nhiệt độ quá trình thấp hơn, phun nhiên liệu trễ làm giảm lượng

NOx Nhưng nếu phun quá trễ thì lượng HC sẽ tăng và tiêu hao nhiên liệu sẽnhiều hơn, và khói đen sinh ra ở chế độ tải lớn Nếu thời điểm phun chỉ lệch đi

1o khỏi giá trị lí tưởng thì lượng NOx có thể tăng lên 5% Ngược lại thời điểmphun sai lệch hơn 2o thì có thể làm cho áp suất đỉnh tăng lên 10 bar, trễ đi 2 o

có thể làm tăng nhiệt độ khí thải thêm 20oC Với các yếu tố cực kì nhạy cảmnêu trên, ECU cần phải điều chỉnh thời điểm phun chính xác tối đa

* Đường đặc tính phun.

Đường đặc tính phun quy định sự thay đổi lượng nhiên liệu được phunvào trong suốt một chu kỳ phun (từ lúc bắt đầu phun cho đến lúc kết thúcphun ) Đường đặc tính phun quyết định lượng nhiên liệu phun ra trong suốtgiai đoạn cháy trễ (giữa thời điểm bắt đầu phun và bắt đầu cháy) Hơn nữa nócũng ảnh hưởng đến sự phân phối của nhiên liệu trong buồng đốt và có tácdụng tận dụng hiệu quả của dòng khí nạp Đường đặc tính phun phải có độ dốc

từ từ để nhiên liệu phun ra trong quá trình cháy trễ được giữ thấp nhất, nhiênliệu diesel bốc cháy tức thì, ngay khi quá trình cháy bắt đầu gây ra tiếng ồn và

sự tạo thành NOx Đường đặc tính phun phải có đỉnh không quá nhọn để đềphòng hiện tượng nhiên liệu không được phun sương tơi - yếu tố dẫn đến lượng

HC cao, khói đen vă tăng tiíu hao nhiín liệu suốt giai đoạn cuối cùng của quâtrình chây.

* Sự phun sương tơi nhiín liệu.

Nhiín liệu được phun sương tơi tốt thúc đẩy hiệu quả hòa trộn giữakhông khí vă nhiín liệu Nó đóng góp văo việc giảm HC vă khói đen trong khíthải Với âp suất phun cao vă hình dạng hình học tối ưu của lỗ tia kim phungiúp cho sự phun sương tơi nhiín liệu tốt hơn Để ngăn ngừa muội than, lượngnhiín liệu phun ra phải được tính dựa văo lượng khí nạp Điều năy đòi hỏilượng khí nạp phải nhiều hơn từ 10 - 40 %

2.3.4 Đặc tính phun của hệ thống Common Rail

So với đặc điểm của hệ thống nhiín liệu cũ thì câc yíu cầu sau đê đượcthực hiện dựa văo đường đặc tính phun lý tưởng :

- Lượng nhiín liệu vă âp suất nhiín liệu phun độc lập với nhau trong từngđiều kiện hoạt động của động cơ (cho phĩp dễ đạt được tỉ lệ hỗn hợp A/F lítưởng)

- Lúc bắt đầu phun, lượng nhiín liệu phun ra chỉ cần một lượng nhỏ.Câc yíu cầu trín đê được thỏa mên bởi hệ thống Common Rail Với đặcđiểm phun hai lần : phun sơ khởi vă phun chính

P R (Pm)

Giai đoạn phun sơ khởi

Giai đoạn phun chính.

Hình 2.4 : Đường đặc tính phun của hệ thống Common Rail.

Hệ thống Common Rail là hệ thống thiết kế theo module, có các thànhphần

- Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắpmáy

- Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao)

- Bơm cao áp (bơm tạo áp lực cao)

Các thiết bị sau được sự hoạt động điều khiển của hệ thống :

độ dài của xung điều khiển solenoid Yêu cầu mở nhanh solenoid được đáp ứngbằng việc sử dụng điện áp cao và dòng lớn Thời điểm phun được điều khiểnbằng hệ thống điều khiển góc phun sớm Hệ thống này dùng một cảm biến trêntrục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ, và một cảm biến trên trục cam để nhậnbiết kỳ hoạt động

* Phun sơ khởi ( pilot injection ).

Phun sơ khởi diễn ra sớm đến 90o trước điểm chết trên (ĐCT) Nếu thờiđiểm phun sơ khởi xuất hiện nhỏ hơn 400, nhiên liệu có thể bám vào bề mặt củapiston và thành xi lanh và làm loãng dầu bôi trơn.

Trong giai đoan phun sơ khởi, một lượng nhỏ nhiên liệu (1-4 mm3) đượcphun vào xy lanh để ‘’mồi’’ Kết quả là quá trình cháy được cải thiện và đạtđược một số hiệu quả sau :

Áp suất cuối quá trình nén tăng một ít nhờ vào giai đoạn phun sơ khởi vànhiên liệu cháy một phần Điều này giúp giảm thời gian trễ cháy, sự tăng độtngột của áp suất khí cháy và áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn) Kếtquả là giảm tiếng ồn của động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và trong nhiềutrường hợp giảm được độ độc hại của khí thải Quá trình phun sơ khởi gópphần gián tiếp vào việc tăng công suất động cơ

* Giai đoạn phun chính ( main injection ).

Công suất đầu ra của động cơ phụ thuộc vào giai đoạn phun chính tiếptheo giai đoạn phun sơ khởi Điều này có nghĩa là giai đoạn phun chính giúptăng lực kéo của động cơ Với hệ thống Common Rail, áp suất phun vẫn giữkhông đổi trong suốt quá trình phun

* Giai đoạn phun thứ cấp ( secondary injection ).

Theo quan điểm xử lý khí thải, phun thứ cấp có thể được áp dụng để đốtcháy NOx Nó diễn ra sau ngay giai đoạn phun chính và được xác định để xảy

ra trong quá trình giãn nở Ngược lại so với quá trình phun sơ khởi và phunchính, nhiên liệu phun vào không được đốt cháy mà để bốc hơi nhờ vào sứcnóng của khí thải ở ống thải Trong suốt kỳ thải hỗn hợp khí thải và nhiên liệu

được đẩy ra ngoài hệ thống thoát khí thải thông qua xupap thải Tuy nhiên mộtphần của nhiên liệu được đưa lại buồng đốt thông qua hệ thống luân hồi khíthải EGR và có tác dụng tương tự như chính giai đoạn phun sơ khởi Khi bộhóa khử được lắp để làm giảm NOx, chúng tận dụng nhiên liệu trong khí thảinhư là một nhân tố hóa học để làm giảm nồng độ NOx trong khí thải

2.4 KẾT CẤU HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 2KD-FTV

Kết cấu hệ thống nhiên liệu Common Rail của động cơ 2KD-FTV chiathành hai vùng : Vùng áp suất thấp và vùng áp suất cao

2.4.1 Vùng áp suất thấp

Vùng áp suất thấp có nhiệm vụ đưa nhiên liệu lên vòng cao áp, bao gồmcác bộ phận :

+ Thùng chứa nhiên liệu

+ Các đường ống nhiên liệu áp suất thấp+ Lọc nhiên liệu

2.4.1.1 Bình chứa nhiên liệu

Bình chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mòn và giữ cho không

bị rò rỉ ở áp suất gấp đôi áp suất hoạt động bình thường Van an toàn trong bìnhphải được lắp để khi áp suất quá cao có thể tự thoát ra ngoài Nhiên liệu cũngkhông được rò rỉ ở cổ nối với bình lọc nhiên liệu hay ở thiết bị bù áp suất khi

xe rung xóc nhỏ, cũng như khi xe vào đường vòng hoặc dừng hay chạy trênđường dốc Bình nhiên liệu và động cơ phải đặt xa nhau để khi tai nạn xảy rakhông có nguy cơ cháy nổ

2.4.1.2 Đường nhiên liệu áp suất thấp

Đường ống nhiên liệu mềm được bọc thép thay thế cho đường ống bằngthép và được dùng trong ống áp suất thấp, như đường ống nhiên liệu từ bìnhchứa nhiên liệu tới bơm cao áp Tất cả các bộ phận mang nhiên liệu phải đượcbảo vệ khỏi tác động của nhiệt độ

2.4.1.3 Lọc nhiên liệu

Sự làm việc lâu dài làm cho hiệu quả của bơm cung cấp nhiên liệu cũngnhư vòi phun và bơm phân phối phụ thuộc vào chất lượng lọc của lọc nhiênliệu

* Nhiệm vụ của bầu lọc tinh :

Bầu lọc tinh lọc tạp chất cơ học có kích thước 0,002÷0,003 mm ra khỏinhiên liệu (trong khi đó khe hở xy lanh và piston bơm 0,0025mm) nên bầu lọcđảm bảo cho hệ thống làm việc tốt

5 4

3 10

B

A

Hình 2.5 : Bình lọc nhiên liệu.

Bình lọc này gồm có vỏ 7 làm bằng nhựa, lõi lọc 6 gồm các phiến lọclàm bằng sợi bông, bao lụa và lưới lọc để lọc tạp chất bẩn trong nhiên liệu, bơmtay 2 để bơm xả không khí khi bình chứa nhiên liệu bị cạn, thay lọc nhiên liệuhoặc không khí bị lọt vào trong ống dẫn nhiên liệu, công tắc cảnh báo lọc nhiênliệu 3 để cảnh báo bình lọc nhiên liệu khi có sự cố (như tắc bộ lọc), vành đai ốc

5 dùng để bắt chặt nắp đậy vỏ và lõi lọc với nhau, công tắc cảnh báo mức nướclắng đọng 8 và vít xã nước lắng đọng

Nhiên liệu từ bình chứa vào bình lọc từ ống 1 đến đường ống 10 nằmphía dưới nắp đậy được nối thông với khoang A nhiên liệu từ khoang A đi qualõi lọc 6 tại đây tạp chất bẩn tách khỏi nhiên liệu và lắng đọng xuống dưới đáykhoang A nhiên liệu lọc sạch đi vào khoang B và đi ra đến bơm cao áp từ đầunối 4 , nhiên liệu bẩn được xả ra từ vít 9 ra khỏi bình lọc

1- Đường ống vào ; 2- Bơm tay ; 3- Công tắc cảnh báo bình lọc ; 4- Đường ra ;

5-Vành đai ốc ; 6- Lõi lọc nhiên liệu ; 7- Vỏ ; 8- Công tắc cảnh báo mức nước lắng đọng ; 9- Vít xả khí

Hình.2.6 : Sơ đồ mạch điện công tắc cảnh báo lọc NL

Trong bình lọc nhiên liệu của của hệ thống Common Rail lõi lọc làm sợi

bông Một bộ lọc nhiên liệu không thích hợp có thể dẫn đến hư hỏng cho các

thành phần của bơm, van phân phối và kim phun Bộ lọc nhiên liệu làm sạchnhiên liệu trước khi đưa đến bơm cao áp, và do đó ngăn ngừa sự mài mònnhanh của các chi tiết bơm

Nước xâm nhập vào hệ thống nhiên liệu có thể làm hư hỏng hệ thống ởdạng ăn mòn Vì vậy bình lọc này có gắn công tắc cảnh báo nước lắng đọng đểbáo mức nước quá giới hạn cho phép của bình lọc, để xả nước ra khỏi bình lọc

và bình lọc này cũng có gắng công tắc cảnh báo lọc nhiên liệu, báo khi bình lọctắc nghẽn làm cho hệ thống nhiên liệu làm việc ổn định và an toàn hình 2.6 là

sơ đồ làm việc các công tắc bộ lọc với ECU

2.4.2 Vùng áp suất cao

Vùng áp suất cao của hệ thống Common Rail động cơ 2KD-FTV cónhiệm vụ tạo ra một áp suất cao không đổi trong đường ống tích luỹ áp suất vàphun nhiên liệu vào buồng cháy động cơ, bao gồm :

- Bơm cao áp với van điều khiển áp suất

- Đường ống nhiên liệu áp suất cao, tức ống phân phối đóng vai trò của

bộ tích áp suất cao cùng với cảm biến áp suất nhiên liệu, van giới hạn áp suất,kim phun và đường ống dầu về

2.4.2.1 Bơm cao áp

Bơm cao áp có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu có áp suất cao cho quá trìnhphun Bơm này được lắp đặt trên một ngăn của hệ thống Nhiên liệu sau khi rakhỏi bơm cao áp được vận chuyển vào bộ phận tích luỹ cao áp

Bơm cao áp tạo áp lực nhiên liệu đến một áp suất lên đến 180MPa Bơmcao áp được lắp đặt tốt nhất ngay trên động cơ như ở hệ thống nhiên liệu của bơmphân phối loại cũ Nó được dẫn động bằng động cơ (tốc độ quay bằng 1/2 tốc độđộng cơ, nhưng tối đa là 8000 vòng/phút) thông qua khớp nối bằng bánh răng vớiđộng cơ và được bôi trơn bằng chính nhiên liệu nó bơm Van điều khiển áp suấtđược lắp trên bơm

Bên trong bơm cao áp nhiên liệu được nén bằng 2 piston bơm được bố tríđối xứng Do 2 bơm piston hoạt động luân phiên trong một vòng quay tạo được

áp suất cao và liên tục nhiên liệu đến ống phân phối và cách đặt bơm như vậychỉ làm tăng nhẹ lực cản của bơm Do đó ứng suất trong hệ thống dẫn động vẫngiữ đồng bộ Điều này có nghĩa hệ thống Common Rail đặt ít tải trọng lên hệthống truyền động hơn so với hệ thống cũ Công suất yêu cầu để dẫn động bơmrất nhỏ và tỉ lệ với áp suất trong đường ống phân phối và tốc độ bơm

1- Cam không đồng trục và cam vòng ; 2- Lò xo hồi của piston bơm ; 3- Piston bơm ; 4- Van một chiều ; 5- Van hút ; 6- Van đẩy ; 7- Đường nhiên liệu đến ống phân phối ; 8- Đường nhiên liệu vào ; 9- Bơm nạp ; 10- Van SCV ; 11- Trục bơm.

Trục của bơm cao áp có các cam lệch tâm làm di chuyển 2 piston lênxuống tùy theo hình dạng các vấu cam làm cho 2 piston hút nén đối xứng nhau.Van nạp mở ra nhiên liệu từ bơm nạp qua van SCV được hút vào bơm piston củabơm cao áp tại đây nhiên liệu được nén dưới áp suất cao khi piston lên tới điểmchết trên, áp suất nhiên liệu thắng lực lò xo của van nén, nhiên liệu thoát ra ngoàiđến ống phân phối

Piston tiếp tục phân phối cho đến khi nó đi đến điểm chết trên (ĐCT), sau

đó do áp suất bị giảm xuống nên van nén đóng lại Khi áp suất trong buồngbơm của thành phần bơm giảm xuống thì van nạp mở ra và quá trình lặp lại lầnnữa

Bơm cao áp phân phối lượng nhiên liệu tỷ lệ với tốc độ quay của nó Và

do đó, nó là một hàm của tốc độ động cơ Trong suốt quá trình phun, tỉ sốtruyền được tính sao cho một mặt thì lượng nhiên liệu mà nó cung cấp khôngquá lớn, mặt khác các yêu cầu về nhiên liệu vẫn còn đáp ứng trong suốt chế độhoạt động Tùy theo tốc độ trục khuỷu mà tỉ số truyền là : 1: 2 hoặc 1:3 Đó lànguyên lý làm việc chung của bơm cao áp, sau đây ta nguyên cứu vào cấu tạo,nguyên lý làm việc của một số chi tiết trong bơm cao áp gồm : Bơm piston,bơm nạp, cảm biến áp suất nhiên liệu

2.4.2.1.1 Bơm piston

Bơm piston của bơm cao áp làm nhiệm vụ bơm nhiên liệu áp suất caođến ống phân phối, lượng nhiên liệu được bơm ít hay nhiều phụ thuộc vào vanSCV

Bơm gồm hai piston A , B đặt đối xứng nhau , hai piston này được đẩylên nhờ cam vòng 8 và cam không đồng trục 1, hành trình đi xuống của pistonnhờ lò xo 2 Khi Piston A đi xuống nhờ lực đẩy của lò xo 2, van 6 đóng lại, van

5 mở ra nhờ độ chân không phía trên piston nhiên liệu được nạp vào khônggian này cho đến khi piston nằm ở vị trí thấp nhất Piston đi lên nhờ cam vòng

8 quay lệch tâm với cam lệch tâm 1(cam không đồng trục) thì nhiên liệu ởkhoảng không gian phía trên piston bị nén tăng áp suất, đẩy mở van bơm 6nhiên liệu áp suất cao đi vào đường ống cao áp đến ống phân phối, đồng thờivan 5 đóng lại không cho nhiên liệu trở lại bơm nạp

Piston B đặt đối xứng với piston A nên khi piston A đi xuống thực hiệnquá trình hút thì piston B đi lên thực hiện quá trình nén và bơm nhiên liệu đếnống phân phối, hai bơm làm việc luân phiên hút và nén nhiên liệu, bơm nhiênliệu đến ống phân phối dưới áp cao và ổn định