Bài tiểu luận bơm cao áp VE - Đại học, cao đẳng

Vì nhiên liệu phải phun vào động cơ ở áp suất cao nên dầu thủy lực, bơm cao áp và các bộ phận dẫn động được duy trì thành một hệ thống dưới sự kiểm soát của bộ điều khiển bằng điện tử..

I - SƠ LƯỢC VỀ PHUN DẦU ĐIỆN TỬ

control) Hệ thống EDC vẫn sử dụng bơm cao áp kiểu cũ nhưng có thêm một sốcảm biến và cơ cấu chấp hành, chủ yếu để chống ô nhiễm và điều tốc bằng điện

tử Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển mới – hệ thống VE bằng

điện với việc điều khiển kim phun bằng điện đã được phát triển và ứng dụng

1-2 Lĩnh vực áp dụng

- Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch và xe tải nhỏ có công suất đạt đến 30 kW/xylanh, cũng như xe tải nặng, xe lửa, và tàu thuỷ có công suất đạt đến 200 kW/xylanh

- Áp suất phun đạt đến khoảng 1400 bar

- Có thể thay đổi thời điểm phun nhiên liệu

- Có thể phun làm 3 giai đoạn: phun sơ khởi (pilot injection), phun chính (main injection), phun kết thúc (post injection)

Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ

1-3 Hoạt động và chức năng

Trong bơm cao áp VE thì nguyên tắc của dầu thủy lực, bộ phận dẫn động hoàn toàn giống bơm VE thường, nó chỉ khác nhau cơ chế định lượng, cách ghi

nhận và phản hồi thông tin ở bộ ECU

Vì nhiên liệu phải phun vào động cơ ở áp suất cao nên dầu thủy lực, bơm cao áp và các bộ phận dẫn động được duy trì thành một hệ thống dưới sự kiểm soát của bộ điều khiển bằng điện tử Bộ dẫn động bằng điện tử sẽ điều chỉnh vị trí van định lượng, nghĩa là điều chỉnh hành trình cung cấp nhiên liệu bơm

Việc phun sớm được dẫn động nhờ áp lực nhiên liệutrong bơm qua việc điều khiển của một van điện từ

Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau

trong hệ thống VE điều khiển bằng điện Áp suất phun được tạo ra độc lập với

tốc độ động cơ và lượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất caotrong bộ tích áp áp suất cao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun Lượng nhiên liệu phun ra được quyết định bởi tài xế, và thời điểm phun cũng như áp lực phun được tính toán bằng ECU dựa trên các biểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó Sau đó, ECU sẽ điều khiển các kim phun tại mỗi xylanh động cơ

để phun nhiên liệu Một hệ thống diesel bằng điện tử co tỷ so nén (CR) bao

gồm:

-ECU:

- Kim phun (injector)

- Cảm biến tốc độ trục khuỷu (crankshaft speed sensor)

- Cảm biến tốc độ trục cam (camshaft speed sensor)

- Cảm biến bàn đạp ga (accelerator pedal sensor)

- Cảm biến áp suất tăng áp (boost pressure sensor)

- Cảm biến áp suất nhiên liệu trong ống (rail pressure sensor)

- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (coolant sensor)

- Cảm biến đo gió (air mass sensor)

Dầu có áp từ thanh tích áp được dẫn tới các kim phun bằng các ống dẫn cao

áp Bộ tín hiệu trung tâm được truyền tín hiệu đến mạch điều khiển của bộ

khuyếch đại từ Lúc này mạch khuyếch đại điện từ tạo ra tín hiệu cao áp làm

nâng đót kim của vòi phun, dầu có áp được phun ra từ các lổ tia phun vào buồn cháy Lượng phun và thời điểm phun được điều chỉnh bằng thời điểm nhấc kimphun và thời gian chốt kim phun

1- 4 Cơ cấu điều khiển

Cơ cấu điều khiển trong hệ thống phun dầu điện tử được trình bày như

(hình trên) Có nhiệm vụ nhận tín hiều từ các cảm biến đầu vào

-Cảm biến tốc đô động cơ

-Cảm biến nhiệt đô làm mát

-Cảm biến vị trí bướm ga

-Cảm biến bàn đạp ga

-Cảm biến lưu lượng khí nạp

-Cảm biến áp suất nhiên liệu…vv

Sau đó, xử lý số liệu và chuyển tín hiệu điều khiển tới cơ cấu chấp hành gọi

là tín hiệu ra

-Tín hiệu nhấc kim phun

-Tín hiệu áp suất nhiên liệu

-Tín hiệu sấy nóng không khí nạp

-Tín hiệu hạn chế đường khí nạp…vv

Các tín hiệu vào và ra bộ xử lý trung tâm phải đồng bộ và linh hoat mới có khả năng đáp ứng được các chế độ hoạt động khắc nghiệt của động cơ diesel Các động cơ diesel đời mới với xu hướng giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu à độ ồn thấp thì các tín hiệu và cơ cấu chấp hành đồng ra ngoài các yếu tố đồng bộ và linh hoạt thì các cấu chấp hành còn có moat yêu cầu khác là

độ nhạy phải cao Ngoài các yếu tố trên để đáp ưng đầy đủ các yêu cầu điều

khiển thì bộ điều khiển trung tâm còn có bộ nhớ lớn mới có đủ khả năng lưu giữ chương trình trinh khiển các chế độ cao động cơ

II - BƠM CAO ÁP VE

Ngày nay, ở những động cơ cao tốc nhỏ, đặc biệt là ở các loại xe tải, xe

khách người ta thường dùng bơm cao áp VE, vì bơm có kết cấu gọn nhẹ, làm

việc với độ chính xác cao

2-1 GIỚI THIỆU CHUNG:

Ngày nay, ở những động cơ cao tốc nhỏ, đặc biệt là ở các loại xe tải, xe khách

người ta thường dùng bơm cao áp VE, vì bơm có kết cấu gọn nhẹ, làm việc với

độ chính xác cao Bơm cao áp VE có các chức năng sau:

-Áp suất dầu phun luôn luôn được giữ cố định

-Cung cấp một lượng nhiên liệu lý tưởng vào trong buồng khí đốt theo

từng chế độ động cơ, phù hợp với lượng khí nạp vào Lượng dầu cung cấp

được bơm cao áp điều khiển phù hợp với tốc độ động cơ Bơm cao áp giúp cho động cơ không vượt quá tốc độ cực đại cho phép hay dưới tốc độ cầm chừng đã

được ấn định sẵn

-Bơm cao áp ấn định thời gian phun khi tốc độ động cơ và tải thay đổi, quyết định thời gian phun sớm hay muộn (có bộ phun dầu sớm theo tải) Bơm

cao áp VE phân phối nhiên liệu vào từng xi lanh một cách đồng đều và chính

xác

HÌNH 1: Cấu tạo Bơm cao áp VE

1 Trục truyền động 14 Cần khởi động

2 Bơm chuyển nhiên liệu 15 Cần điều khiển

3 Bánh răng truyền động 16 Vít điều chỉnh toàn tải

4 Vòng con lăn 17 Cần hiệu chỉnh

7 Bộ điều khiển phun sớm 20 Lò xo điều tốc

17 18 19

20 21

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

12

1 3

15 16 17 18 19 20

21 22 23 24 25 26

8 Lò xo hồi vị piston 21 Vít cữ toàn tải

9 Bạc điều chỉnh nhiên liệu 22 Cần ga

10 Xilanh chia 23 ống trượt bộ điều tốc

12 Đầu chia 25 Thân bộ điều tốc

13 Chốt M2

2-2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:

HÌNH 2: Sơ đồ làm việc của bơm VE

1 Trục truyền động 17 Cần điều khiển

2 Bơm chuyển nhiên liệu 18 Vít điều chỉnh toàn tải

3 Con lăn và vòng con lăn 19 Cần hiệu chỉnh

4 Bộ điều khiển phun sớm 20 Đường dầu hồi

6 Lò xo hồi vị piston 22 Đòn cắt nhiên liệu = cơ khí

7 Bạcđiều chỉnh nhiên liệu 23 ống trượt bộ điều tốc

10 Đường dẫn nhiên liệu 26 Quả văng

13 Khoang cao áp 29 Trục bộ điều tốc

16 Cần khởi động 32 Vòi phun

III – NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:

Bơm sơ cấp hút nhiên liệu từ thùng đưa qua lọc sau đó nhiên liệu được bơm cánh quạt hút rồi đẩy vào buồng bên trong bơm

Một van điều chỉnh áp suất điều khiển áp suất nhiên liệu bên trong bơm cao áp Đĩa cam được dẫn động bỡi trục dẫn động, pittông bơm được gắn với đĩa cam, nhiên liệu được cấp cho kim phun nhờ chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến của pittong này

Lượng phun được điều khiển bởi bộ điều đến kim phun quay về pittông

và bơm; hút nhiên liệu còn lại sau khi phun khỏ kim phun.chỉnh kiểu cơ khí Thời điểm phun được điều khiển bởi pittông điều khiển phun sớm, pittông điều khiển phun sớm hoạt động nhờ áp suất nhiên liệu Van phân phối có hai chức

năng: Ngăn không cho nhiên liệu trong ống dẫn.

HÌNH3: Khoảng chạy của pittông bơm và các nhiên liệu giai đoạn cung cấp

1 – Pittông bơm 5 – Rãnh phân phối

2 – Lỗ nạp nhiên liệu 6 – Đường phân phối

3 – Rãnh hút 7 – Lỗ thoát nhiên liệu

4 – Buồng cao áp 8 – Van định lượng

Khi cam quay, piston bơm đi đến điểm chết trên sau đó về điểm chết

dưới

Quá trình điều khiển lượng dầu cung cấp cho một chu trình được thực hiện

gồm các bước sau:

Bước 1: Nạp nhiên liệu:

Khi pittông bơm chuyển động sang trái, một trong 4 rãnh hút trên

pittông sẽ thẳng hàng với cửa hút và nhiên liệu sẽ được hút vào đường bên

trong pittông

Bước 2: Phân phối nhiên liệu :

Khi đĩa cam và pittông quay, cữa hút đóng và cữa phân phối của pittông

sẽ thẳng hàng với một trong bốn trên nắp phân phối Khi đĩa cam lăn trên các con lăn, pittông vừa quay vừa dịch chuyển sang phải, làm nhiên liệu bị nén

Khi nhiên liệu bị nén đến một áp suất nhất định nó được phun ra khỏi vòi phun

Bước 3: Kết thúc việc cung cấp nhiên liệu:

Khi pittông dịch chuyển thêm về phía bên phải, hai cửa tràn của pittông sẽ lộ rakhỏi van định lượng và nhiên liệu dưới áp suất cao sẽ bị đẩy về buồng bơm quacác cửa tràn này Vì vậy áp suất nhiên liệu sẽ giảm đột ngột và quá trình phun kết thúc

Bước 4: Cân bằng áp suất :

Khi piston quay 180 sau khi phân phối nhiên liệu, rãnh cân bằng áp suất trên pittông thẳng hàng với đường phân phối để cân bằng áp suất nhiên liệu trong đường phân phối và trong buồng bơm

IV – BỘ ĐIỀU KHIỂN PHUN SỚM TỰ ĐỘNG: (điều khiển thời điểm

phun)

Giống như thời điểm đánh lửa của động cơ xăng, nhiên liệu trong động cơ Diesel phải được phun sớm hơn theo tốc độ động cơ để đảm bảo tính năng tốt

nhất Vì vậy bơm cao áp kiểu VE có trang bị bộ điều khiển phun sớm tự động,

nó hoạt động nhờ áp suất nhiên liệu, để thay đổi thời điểm phun tỷ lệ với sự

tăng giảm tốc độ động cơ

1.Cấu tạo và hoạt động:

Pittông bộ điều khiển phun sớm được gắn bên trong vỏ bộ điều khiển,

vuông góc với trục bơm và trượt theo sự cân bằng giữa áp suất nhiên liệu và sức căn của lò xo bộ điều khiển

HÌNH 4: Bộ điều khiển phun sớm tự động.

V –CƠ CẤU ĐIỀU CHỈNH CƠ KHÍ BƠM VE.

1 Cấu tạo và vai trò:

Bánh răng trục cơ cấu điều chỉnh và giá đỡ quả văng quay 1,6 lần trong một vòng quay của bánh răng trục dẫn động

Có bốn quả văng trên giá đỡ Các quả văng này phát hiện tốc độ gốc củatrục bộ điều chỉng nhờ lực ly tâmvà bạc bộ điều chỉnh sẽ truyền lực ly tâm

nàyđến cần điều khiển Độ căng của lò xo điều khiển thay đổi theo tải ( tức là mức độ đạp chân ga) Lò xo giảm chấn và lò xo không tải tránh cho bộ điều

chỉnh hoạt động giật cục bằng cách tỳ nhẹ vào cần căng và cần điều khiển khi chúng dịch chuyển sang phải (tức là theo hướng giảm lượng phun).

Cụm cần bộ điều chỉnh sẽ điều chỉnh vị trí của van định lượng theo tốc

độ động cơ và theo tải Nó bao gồm cần dẫn hượng, và cần điều khiển và cần căng, những cần này được nối tại điểm tựa (điểm tự do) Cần hướng dẫn còn có

thêm một điểm tựa (điểm cố định vào vỏ bộ điều chỉnh)

HÌNH 5 :Bộ điều chỉnh mọi tốc độ.

Phun cực đại Nhờ đó lượng nhiên liệu cung cấp cần thiết cho động cơ để khởi động.

A-Khái quát

.1CD – FTV (kiểu bơm ống phân phối):

.1KD – FTV (kiểu bơm ống kiểm tra):

.2KD – FTV (Kiểu bơm ống phân phối):

.1ND – TV (Kiểu ống phân phối):

C- EDU

điều kiện áp suất nhiên liệu cao

Do đó, cần có mức điện áp cao để kíchthích cuộn dây

Về EDU

ECU “(tín hiệu ) mạch điều khiển EDU

Mạch điều khiển EDU (tín hiệu) mạch

tạo cao áp (khuếch đại) Mạch tạo cao áp (cao áp) SPV “EDU

Tiếp mát SPV (tín hiệu kiểm tra) ECU

A.Mạch tạo ra điện áp cao

• Cảm biến nhiệt độ nước

• Cảm biến áp suất tua bin tăng áp

• Cảm biến vị trí trục khuỷu

• Cảm biến nhiệt độ nước

• Cảm biến áp suất tua bin tăng áp

• Cảm biến vị trí trục khuỷu

3 Động cơ 1CD-FTV

• Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

• Cảm biến áp suất nhiên liệu

• Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (tại bộlọc khí)/ cảm biến lưu lượng khí nạp

• Cảm biến vị trí bàn đạp ga

• Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (ở

đường ống nạp)

• Cảm biến vị trí trục cam

• Cảm biến nhiệt độ nước

• Cảm biến áp suất tua bin tăng áp

• Cảm biến vị trí trục khuỷu

4 Động cơ 1KD-FTV

• Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

• Cảm biến áp suất nhiên liệu

• Cảm biến lưu lượng khí nạp/cảm biếnnhiệt độ khí nạp (tại bộ lọc không khí)

• Cảm biến vị trí bàn đạp ga

• Cảm biến nhiệt độ khí nạp (tại đườngống nạp)

• Cảm biến nhiệt độ nước

• Cảm biến áp suất tua bin tăng

áp

• Cảm biến áp suất nhiên liệu

• Cảm biến lưu lượng khí nạp/ Cảm biếnnhiệt độ khí nạp (tại bộ lọc không khí)

• Cảm biến vị trí bàn đạp ga

• Cảm biến nhiệt độ khí nạp (tại đườngống nạp)

• Cảm biến nhiệt độ nước

• Cảm biến áp suất tua bin tăng áp

• Cảm biến vị trí trục cam

• Cảm biến vị trí trục khuỷu

6 Động cơ 1ND-TV

• Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu

• Cảm biến áp suất nhiên liệu

• Cảm biến lưu lượng khí nạp

E- Cấu tạo và hoạt động của các cảm biến

Cảm biến gửi tín hiệu tới ECU động cơ được nêu trong hình bên trái

Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến bàn đạp ga Cảm biến tốc độ Cảm biến vị trí trục cam

Cảm biến nhiệt độ nước Cảm biến áp suất tăng áp tua bin Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Cảm biến áp suất nhiên liệu Cảm biến lưu lượng khí nạp

Cảm biến bàn đạp ga

Có hai kiểu cảm biến bàn đạp Một

là cảm biến

vị trí bàn đạp ga, nó tạo thành một cụm cùng

với bàn đạp ga Cảm biến này là loại có một

phần tử Hall, nó phát hiện góc mở

của bàn bàn đạp ga Một điện áp tương ứng với góc mở của

bàn đạp ga có thể phát hiện được tại cực tín

hiện ra

Cảm biến vị trí bướm ga

Một cảm biến khác là cảm biến vịtrí bướm ga, nó được đặt tại họng

ECU sẽ phát hiện góc tham khảo này từphần răng sóng bị mất, mà răng này được

bố trí trên chu vi của rôto

Cảm biến tốc độ động cơ

Động cơ EFI-điezel kiểu ống phân phối1CD-FTV dùng cảm biến vị trí trục khuỷu

để phát hiện tốc độ động cơ tương tự như

hệ thống EFI của động cơ xăng, thay chocảm biến tốc độ động cơ dùng trong động

cơ EFI- diezen thông thường Cảm biến vịtrí trục khuỷu của một động cơ EFI- diezelkiểu ống phân phối cũng phát ra tín hiệuđầu ra NE hệt như tín hiệu ra của cảm biếntốc độ động cơ trong một động cơ EFI-diezen thông thường

Cảm biến vị trí trục khuỷu

Cảm biến vị trí trục khuỷu được lắp lên

thân máy Nó phát hiện vị trí tham khảocủa góc trục khuỷu dưới dạng tín hiệuTDC

Gợi Ý:

Cảm biến vị trí trục khuỷu kiểu ống phân

phối tạo ra các tín hiệu tốc độ động cơ(NE)

Nó phát hiện góc trục khuỷu trên cơ sở cáctín hiệu NE đó

Một xung được tạo ra khi phần nhô ra lắp trên trục khuỷu đi đến gầncảm biến do sự quay của trục khuỷu Một xung được tạo ra đối với mỗivòng quay của trục khuỷu và nó được phát hiện dưới dạng một tín hiệu vịtrí tham khảo của góc trục khuỷu

Cảm biến vị trí trục cam

Một cảm biến vị trí trục cam sử dụngtrên một số động cơ (1CD-FTV) thay cho

vị trí tham khảo góc quay của trục khuỷuđược phát hiện dưới dạng một tín hiệu G

Đối với động cơ 1ND-TV người ta dùngcảm biến vị trí trục cam loại có một phần

từ Hall

Trigơ định giờ trên bánh răng phối khí

sẽ phát hiện vị trí của trục cam bằng việcphát ra một tín hiệu đối với hai vòng quaycủa trục khuỷu

Cảm biến áp suất tăng áp tua-bin

Cảm biến áp suất tăng áp tua-binđược nối với đường ống nạp quamột ống mềm dẫn không khí vàmột VSV, và phát hiện áp suấtđường ống nạp (lượng không khínạp vào)

Cảm biến áp suất tăng áp tua-bin

VSV hoạt động phù hợp với các tínhiệu từ ECU và đóng ngắt áp suấttác động lên bộ chấp hành giữa khíquyển và chân không

• Chân không

• Khí quyển

Cảm biến nhiệt độ nước/ nhiệt độ khí nạp /nhiệt độ nhiên liệu

Có ba kiểu cảm biến nhiệt độ được sử dụng để điều khiển EFI- diezen:

- Cảm biến nhiệt độ nước được lắp trên thân máy để phát hiện nhiệt độ củanước làm mát động cơ

- Cảm biến nhiệt độ khí nạp được lắp lên ống nạp của động cơ để pháthiện nhiệt độ của không khí nạp vào

- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu được lắp lên bơm và phát hiện nhiệt độ củanhiên liệu

Mỗi kiểu cảm biến nhiệt độ đều có một nhiệt điện trở lắp bên trong, giá trịđiện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ và đặc tính của nó được mô tả trong biểu

đồ

Cảm biến áp suất nhiên liệu

Cảm biến áp suất nhiên liệu sửdụng trong điezen kiểu ống phânphối phát hiện áp suất của nhiênliệu trong ống phân phối

Trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến

áp suất nhiên liệu, ECU sẽ điềukhiển SCV (van điều khiển hút) đểtạo ra áp suất quy định phù hợp vớicác điều kiện lái xe

Điện áp ra áp suất PC (MPa)

Cảm biến lưu lượng khí nạp

Một cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây-

sấy được sử dụng trong diezen EFI kiểuống phân phối để phát hiện lượng khôngkhí nạp vào

F- Các chức năng được điều khiển bởi ECU

Các chức năng được điều khiển bởi ECU

Xác định lượng phun và định thời gian phun của điezen EFI thông thường.

• Điều khiển lượng phun