đồ án kỹ thuật điện cơ Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD-FTV

Từ ban đầu khi động cơ này ra đời, hầu như tất cả các hệ thống đều được điềukhiển bằng cơ khí nên công suất động cơ, tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt độngcủa động cơ chưa được hoàn t

1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL

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 loạiđộng cơ phun dầu, sau này được mang tên ông vào những năm 1892 Từ đó đến nayloại động cơ này đã có được rất nhiều cải tiến để đến sự hoàn thiện vào những nămđầu thập niên 70 của thế kỷ XX

Từ ban đầu khi động cơ này ra đời, hầu như tất cả các hệ thống đều được điềukhiển bằng cơ khí nên công suất động cơ, tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt độngcủa động cơ chưa được hoàn thiện trong quá trình sử dụng và gây rất nhiều khó khăncho người sử dụng Do đó với cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật ra đời vào nhữngnăm 50, 60 của thế kỷ XX đã có tác dụng tích cực làm thay đổi khả năng tự động điềukhiển của động cơ, với sự trợ giúp chủ yếu của các cảm biến, các bộ xử lý và các bộthừa hành làm cho quá trình điều khiển động cơ thích ứng với điều kiện làm việcnhanh hơn và chính xác hơn rất nhiều so với các hệ thống điều khiển cơ khí, thuỷ lựcthường dùng trước đây

Trước sự phát triển đó hệ thống nhiên liệu, loại trừ các cơ cấu điều khiển cơkhí mà thay vào đó hệ thống điều khiển điện tử thuộc thế hệ mới góp phần cải tiến,điện tử hoá các cơ cấu, nâng cao tính kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường và đơn giảnhoá 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 hệ thống

- 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 phun nhiênliệu vào xylanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước và lỗ phun, để nhiên liệuđược xé tơi tốt.

- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa sốlượng và phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồngcháy và với cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất 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 nó đượcphun vào buống đốt, không tồn đọng nhiên liệu và kết quả là động cơ chạy 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 thờigian hình thành hỗn hợp nổ Trong động cơ xăng, hoà khí bắt đầu hình thành ngay từkhi xăng được hút khỏi vòi phun vào đường nạp (động cơ dùng bộ chế hoà khí) hoặcđược phun vào đường ống nạp (động cơ phun xăng) Quá trình trên được còn tiếpdiễn trong xy lanh, suốt quá trình nạp và quá trình nén cho đến khi được đốt cháycưỡng bức bằng tia lửa điện Ở động cơ diesel gần cuối quá trình nén, nhiên liệu mớiđược phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hỗn hợp rồi tự bốc cháy Dầudiesel 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 bầu lọc tinh

2 Tại bầu lọc tinh nhiên liệu được lọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệu theo đườngống 3 tới bơm cao áp 8 Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp suất đủ lớn theo đườngống 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 tổbơm 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 vì khôngkhí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định, thậm chí có thể làm giánđoạn quá trình cấp nhiên liệu Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu có thể là dokhông khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi đột ngột, cũng có thể

do khí trời lọt vào do đường ống không kín, đặc biệt là ở những khu vực mà áp suấtnhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời Để xả không khí ra khỏi hệ thống nhiên liệu trênbầu lọc, trên vòi phun và trên bơm cao áp có bulông xả khí

6 7

8 9

10

11 12

1

13

Hình 1.1 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel

Không khí từ ngoài trời qua lọc khí vào ống nạp rồi qua xupáp nạp đi vào động

cơ Trong quá trình nén các xupáp hút và xả đều đóng kín, khi piston đi lên không khítrong xylanh bị nén Piston càng tới sát điểm chết trên, không khí bên trên piston bịchèn chui vào phần khoét lõm ở đỉnh piston, tạo ra ở đây dòng xoáy lốc hướng kính

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 nhiênliệu ; 13- Bulông xả nước

ngày càng mạnh Cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào dòng xoáy lốc này,được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trộn đều với không khí tạo ra hoà khí rồi tựbốc 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)

; 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

16-các lỗ A, B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tới khi piston nằm ở vịtrí thấp nhất.

Piston đi lên nhờ cam 24, lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua các lỗ A, B ra ngoài ; khiđỉnh piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía trên piston 15 tăng

áp suất, đẩy mở van cao áp 12, nhiên liệu đi vào đường cao áp tới vòi phun Quá trìnhcấp nhiên liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêng trên đầu piston mở lỗ xả B thờiđiểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc ấy nhiên liệu từ không gian phía trên piston quarãnh dọc thoát qua lỗ B ra ngoài khiến áp suất trong xilanh giảm đột ngột, van cao ápđược 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 ;9- 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 chỉnhchân không ; 16- Đường ống hồi dầu ; 17- Vít điều chỉnh ; 18- Đòn áp lực ; 19-Van điện từ ; 20- Piston ; 21- Van cao áp ; 22- Đầu nối với vòi phun

AB

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 Trên sườn piston có các

lỗ thoát B, khi piston xoay lỗ thoát này sẽ lần lượt ăn thông với các lỗ khoan chéo Atrên đầu bơm Trong hành trình công tác nhiên liệu nén và phân phối lần lượt qua các

lỗ khoan chéo A, khi đó áp suất nhiên liệu nén đi qua van cao áp 21 rồi đi đến vòiphun nhiên liệu của xylanh tương ứng Trên bơm còn có bơm chuyển nhiên liệu kiểuphiến gạt được nâng lên một áp suất ổn định, quả văng 10 thông qua quan hệ tay đòn,quả văng tác động vào bạc xả 1 qua đó làm thay đổi thời điểm mở lỗ xả và thực hiệnviệc điều chỉnh lượng 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 kiểu Bosch chonên được sử dụng rộng rãi hơn, nhưng loại bơm cao áp sử dụng trong hệ thống nhiênliệu Common Rail kết cấu đơn giản hơn ta khảo sát sau

1.2.4 Đặc điểm hình thành hỗn hợp trong động cơ diesel

Nhiên liệu được phun vào buồng đốt từ 150 - 300 trước ĐCT/ kỳ nén, khi dấuphun nhiên liệu “ INJ” ở bánh đà đúng ngay chi thị mà lăng vạch ở ống dẫn hướngngay dấu chỉ thị ở cử sổ là thời điểm khơi phun Hỗn hợp được hình thành bên trongxilanh động cơ với thời gian rất ngắn tính theo góc quay của trục khuỷu, chỉ bằng1/10 đến 1/20 so với trường hợp của máy xăng, ngoài ra nhiên liệu diesel lại khó bayhơi hơn xăng nên phải được phun thật tơi và hoà trộn đều trong không gian buồngcháy Vì vậy phải tạo điều kiện để nhiên liệu được sấy nóng, bay hơi nhanh và hoàtrộn đều với không khí trong buồng cháy nhằm tạo ra hoà khí ; mặt khác phải đảmbảo cho nhiệt độ không khí trong buồng cháy tại thời gian phun nhiên liệu phải đủlớn 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 quátrình hình thành hỗn hợp và quá trình cháy như vậy nên 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 LIỆU

Đối với động cơ diesel có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy trongđộng cơ, các yếu tố đó có nhiều yếu tố thuộc khâu kết cấu, thiết kế buồng cháy, kếtcấu đường ống nạp và có nhiều yếu tố phụ thuộc vào chế độ hoạt động của động cơnhư : 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 điều chỉnh

cơ bản là : Lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểm phun Cả hai thông sốđiều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tử trên cơ sở xử lýcác thông tin đầu vào như : Số vòng quay, chế độ tải trọng động cơ, nhiệt độ nướclàm mát Nói chung có nhiều bộ xử lý điều khiển nhiều hệ thống khác nhau lắp trênôtô Tuy nhiên bộ xử lý nào cũng hoạt động theo nguyên lý thu thập thông tin vàođiều kiện làm việc của hệ thống và trên cơ sở đó điều khiển các cơ cấu chấp hànhtheo cách mà người thiết kế mong muốn

Như vậy, hệ thống điều khiển điện tử phun nhiên liệu trên động cơ gồm baphần chủ yếu sau :

1.3.1 Hệ thống thu thập thông tin về điều kiện làm việc của động cơ

Các cảm biến cung cấp cho bộ xử lý về số vòng quay, vị trí bàn đạp chân ga,nhiệt độ không khí nạp, nhiệt độ nước làm mát của động cơ các cảm biến làm việctheo nguyên tắc khác nhau Các thông tin từ các cảm biến đưa về bộ xử lý dưới dạngcác tín hiệu điện như : tín hiệu dạng xung, tín hiệu điện áp biến đổi, tín hiệu tần số

và được biến đổi, xử lý sơ bộ trước khi đi vào hệ thống xử lý

1.3.2 Hệ thống xử lý

Căn cứ vào các tín hiệu gởi về từ các cảm biến, hệ thống xử lý so sánh với các thông tin đã được cài đặt sẵn trong bộ nhớ và xác định các thông số đầu ra đểđiều khiển các bộ phận thừa hành, đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu cho động 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 thừa hành điềukhiển sao cho động cơ làm việc phù hợp với các tín hiệu đầu vào

1.3.4 Định lượng hỗn hợp nhiên liệu, không khí

Lượng O2, dùng để đốt cháy nhiên liệu trong buồng cháy động cơ, là lượng O2

trong không khí Như ta biết không khí gồm hai thành phần là : O2 và N2 Tính theothành phần thể tích (thành phần mol) O2 chiếm 21% còn N2 chiếm 79% Do với mộtthể tích nhất định, khối lượng khí phụ thuộc vào các thông số trạng thái của nó như :

áp suất, nhiệt độ Vì vậy với một dung tích xilanh nhất định, khối lượng không khínạp vào là khác nhau nếu ở điều kiện áp suất và nhiệt độ khác nhau

Khi động cơ đang hoạt động, lượng nhiên liệu phun vào xi lanh thay đổi tùytheo điều kiện làm việc Để đảm bảo lượng nhiên liệu phù hợp, bộ điều khiển cần biếtđược 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 ápsuất ( cảm biến MAF) và nhiệt độ khí nạp (IAT), chính xác hơn nữa là cảm biến lưulượng khí nạp, thể tích khí nạp được xác định thông qua thể tích công tác và hiệu suấtthể tích động cơ Thể tích công tác phụ thuộc đường kính xi lanh và hành trình piston,còn hiệu suất thể tích phụ thuộc kết cấu của động cơ và đường ống nạp Vì mỗi loạiđộng cơ có một kích thước và kết cấu khác nhau nên để đảm bảo cho điều kiện phunnhiên liệu được chính xác, các thông số kết cấu và hiệu suất thể tích được nạp sẵn vào

bộ nhớ ROM của bộ điều khiển điện tử

Lượng nhiên liệu phun không chỉ phụ thuộc vào lượng khí nạp, buồng cháyđộng cơ mà còn phụ thuộc nhiều yếu tố đặc trưng cho tình trạng làm việc của động

cơ, ví dụ như số vòng quay động cơ, nhiệt độ nước làm mát Bộ xử lý cũng sử dụngcác tín hiệu nhận được từ các cảm biến đo các yếu tố đặc trưng cho tình trạng làmviệc của động cơ để điều chỉnh lượng phun sao cho đạt được tỉ lệ hỗn hợp thích ứngvới điều kiện làm việc của động cơ

1.3.5 Xác định góc phun sớm

Cũng tương tự như nguyên tắc điều khiển lượng phun, bộ xử lý điều khiển gócphun sớm trên cơ sở tín hiệu thu được từ cảm biến đo số vòng quay động cơ và cáccảm biến xác định trạng thái động cơ

Để lựa chọn góc phun sớm tốt nhất được xác định nhờ thực nghiệm bằng cáchxây dựng đặc tính điều chỉnh góc phun sớm của động cơ Đặc tính điều chỉnh gócphun sớm được thực hiện ở điều kiện không thay đổi tốc độ n và lượng nhiên liệu cấpcho chu trình

Từ những thực nghiệm người ta đưa ra dãy góc phun sớm tuỳ thuộc vào tốc độđộng cơ và tải trọng, góc phun sớm nằm trong giới hạn từ 15 ÷ 350 Từ đó người tađưa ra bảng giá trị góc phun sớm ứng với từng tốc độ và tải trọng động cơ gọi là gócphun sớm cơ sở.

Như vậy khi động cơ hoạt động, bộ xử lý nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí trụckhuỷu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, áp suất trên đường ống nạp để xác định số vòngquay và tải trọng, động cơ tại thời điểm đó Với hai thông số này, bộ xử lý đối chiếuvào bảng góc phun sớm cơ sở để lấy ra giá trị góc phun sớm, sau đó bộ xử lý căn cứvào giá trị thu được từ các cảm biến khác nhau như : cảm biến nước làm mát, cảmbiến nhiệt độ khí nạp để hiệu chỉnh và có giá trị góc phun sớm thích hợp Giá trị được

bộ xử lý dùng để điều khiển bộ phận thừa hành 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, hệ thống xử

lý so sánh với các thông tin đã được lập trình 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

1.3.6.1 Bộ ổn áp bên trong

Vì bộ xử lý và các cảm biến đòi hỏi một điện áp làm việc rất ổn định, nên trong

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

1.3.6.2 Xử lý tín hiệu vào

Bộ xử lý tín hiệu đầu vào thu nhập những tín hiệu từ các cảm biến, dưới dạngtín hiệu xung, tín hiệu điện áp biến đổi, tín hiệu tần số… Để đưa vào xử lý, biến đổichúng thành các tín hiệu số Tín hiệu là sự kết hợp giữa các mức điện áp có và không,mức điện áp có là số 1 và mức điện áp không là số 0 Tín hiệu phải được biến sangdạng số vì bộ xử lý chỉ có thể làm việc với các tín hiệu 0 và 1

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

Các cảm biến mạch tương tự, như cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt

độ, cảm biến vị trí trục bơm cao áp là những ví dụ của cảm biến tạo ra tín 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

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

Công suất lớn nhất (KW/v/ph) 75/3600

Momen xoắn cực đại (N.m/v/ph) 260/2400

Hệ thống nhiên liệu Loại ống phân phối

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-FTV

Động cơ 2KD-FTV của hãng TOYOTA là loại động cơ 4 kỳ 4 xylanh đượcđặt thẳng hàng và làm việc theo thứ tự nổ 1-3-4-2 Động cơ có công suất lớn 75 KW/

3600 v/ph, hệ thống phối khí của các xupap được dẫn động trực tiếp từ trục camthông qua con đội thuỷ lực, sử dụng con đội thuỷ lực và cách bố trí 4 xupap trên mộtxylanh tạo đươc chất lượng nạp và thải (nạp đầy, thải sạch), nhằm tăng công suấtđộng cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường Với hệ thốngphun nhiên liệu diesel bằng hệ thống tích luỹ nhiên 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 quảcao

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.

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 máy nén ;5- Bánh công tác tuabin; A- Cửa hút không khí vào máy nén; B- Của thoát khí xả rakhỏi tuabin; C- Cửa thông đường khí xả động cơ; D- Cung cấp dầu bôi trơn; E-

Nguyên lý làm việc: Khí thải động cơ qua đường ống, thổi vào cánh của tuabin,sau khi giãn nở tới áp suất khí trời thì thoát qua cửa thải của tuabin ra ngoài Máy nén

do tuabin dẫn động được quay cùng vận tốc của tuabin nhờ trục, làm tăng áp suất vàvận tốc của không khí đi trong bánh công tác của máy nén, sau đó một phần động năngcủa dòng khí qua vành tăng áp đựơc chuyển thành áp năng Nhờ đó, sau khi đi qua bộtuabin tăng áp, không khí đã được nén sơ bộ trước khi đi vào xilanh động cơ

Khí thải từ động cơ qua cửa miệng phun tác động vào bánh công tác làm quaytrục rôto Khí thải được thải qua hệ thống thải, đồng thời ở máy nén khi trục rôto quaydẫn động bánh công tác quay, hút không khí từ ngoài môi trường xung quanh qua bầulọc, vào máy nén qua cửa nạp Dưới tác dụng quay của bánh công tác không khí nạplần lượt được nén qua bánh công tác, qua vành tăng áp, vòng xoắn ốc, sau đó theođường ống nạp nạp vào xilanh động cơ qua cửa nạp

Máy nén dùng để tăng áp cho động cơ có nhiệm vụ biến đổi cơ năng thànhnăng lượng của dòng khí tạo ra áp suất nào đó để cung cấp vào xylanh động cơ Loạimáy 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 tiết kiệmđược năng lượng dẫn động máy nén, đồng thời tận dụng được năng lượng khí xả Dovậy, nâng cao được công suất có ích của động cơ, cải thiện được tính kinh tế nhiên liệucủa động cơ

Nhược điểm: Do tuốc bin tăng áp không có liên hệ động lực với trục khuỷuđộng cơ nên ở các chế độ tải bộ phận, do năng lượng khí xả nhỏ, công suất tuốc bingiảm, do vậy áp suất tăng áp giảm nhanh, đến một lúc nào đó sẽ nhỏ hơn áp suất khí

xả nên làm xấu chất lượng quét Mặt khác, hệ số dư lượng không khí giảm làm xấuchất lượng cháy Do đó, làm giảm công suất của động cơ

2.3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 2KD-FTV

2.3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ

78

11

414

5

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

Bơm cao áp 3 có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu có áp suất cao cho quá trình phun.Bơm này được lắp đặt trên một ngăn của hệ thống Thường thì giống như vị trí đặtbơm phân phối trước đây (của các động cơ cổ truyền) Nhiên liệu sau khi ra khỏi bơmcao 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 để phục

vụ cho việc phun nhiên liệu Nhiên liệu trong ống luôn có áp suất 180MPa để phunvào xylanh vào đúng thời điểm Một số thành phần của hệ thống Common Rail đượcđặt trực tiếp trên ống này, như cảm biến áp suất, van điều áp

1- Thùng nhiên liệu ; 2- Lọc nhiên liệu ; 3- Bơm cao áp HP3 ; 4- Common Railtích 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

Vòi phun 5 có chức năng phun nhiên liệu vào xylanh động cơ ECU quyết địnhlượng nhiên liệu được phun, thời điểm phun và điều khiển nam châm điện trong vòiphun, thông qua bộ EDU Nam châm điện này mở vòi phun và nhiên liệu được phunvào buồng cháy động cơ khi áp suất tồn tại trong ống tích luỹ cao áp.

Common Rail là một hệ thống phun được điều khiển bằng ECU EDU điềukhiển và giám sát quá trình phun bằng những giá trị cần thiết được mặc định sẵn choquá trình phun nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ 2KD-FTV có những đặc tính sau:+ Áp suất nhiên liệu, lượng phun, và thời điểm phun được điều khiển bằngđiện 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 khí trongbuồng cháy tốt hơn

+ Tích trữ nhiên liệu áp suất cao, nhiên liệu được phun vào áp suất cao ở mỗidải tốc độ động cơ

Với những đặc tính như trên thì động cơ 2KD-FTV có tính hiệu năng, tínhkinh 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 trong mộtkhoảng 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 độ làmviệc quy định của động cơ

- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy địnhcủa động cơ

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

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

Diễn biến chu trình công tác của động cơ Diesel chủ yếu phụ thuộc vào tìnhhình hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu vàdạng đường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theogóc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm 1)

- 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 suấts]) khi n = 100 [vg/ph] Trong khoảng thời gian đó áp suất) khi n = 100 [s]) khi n = 100 [vg/ph] Trong khoảng thời gian đó áp suấtvg/ph]) khi n = 100 [vg/ph] Trong khoảng thời gian đó áp suất Trong khoảng thời gian đó áp suấtnhiên liệu từ 0,150,2 [s]) khi n = 100 [vg/ph] Trong khoảng thời gian đó áp suấtMN/m2]) khi n = 100 [vg/ph] Trong khoảng thời gian đó áp suất Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, trong vòiphun áp suất tăng lên tới mấy chục [s]) khi n = 100 [vg/ph] Trong khoảng thời gian đó áp suấtMN/m2]) khi n = 100 [vg/ph] Trong khoảng thời gian đó áp suất Áp suất phun nhiên liệu cao như vậy lànhằm đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều, đồng thời nhằm 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 nhau trong

hệ thống Common Rail Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ động cơ vàlượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suấtcao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun Lượng nhiên liệu phun ra đượcquyết định bởi tài xế, và thời điểm phun cũng như áp lực phun được tính toán bằngECU và các biểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó Sau đó ECU sẽ điều khiển các kimphun phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu

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

2.3.3.1 Chức năng chính

Chức năng chính là việc điều khiển việc phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúnglưu lượng, đúng áp suất, đảm bảo cho động cơ diesel không chỉ hoạt động êm diu màcòn tiết kiệm nhiên liệu

2.3.3.2 Chức năng phụ

Chức năng phụ của hệ thống là điều khiển vòng kín và vòng hở, không nhữnggiảm độ độc hại của khí thải và lượng nhiên liệu tiêu thụ mà còn làm tăng tính an

toàn, sự thoải mái và tiện nghi Ví dụ như hệ thống luân hồi khí thải (EGR- exhaustgas recircalation), điều khiển turbo tăng áp, điều khiển ga tự động và thiết bị chốngtrộm.

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 phối nhiênliệu đến những xylanh riêng lẻ

+ Phun một lượng nhiên liệu chính xác tại một thời điểm thích hợp khác vớicác 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 độsôi cao), nên việc tạo hỗn hợp khí không chỉ diễn ra trong giai đoạn phun và bắt đầucháy, mà còn trong suốt quá trình cháy Kết quả là hỗn hợp không 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 nghèo hợp 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 và nồng

độ khí thải Nhiệt độ quá trình cháy quá cao và lượng ôxy nhiều sẽ làm tăng 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 lạimuội 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 rấthiệu quả với hệ thống common rail với tỉ lệ hòa khí mong muốn đạt được nhờ vào áp

suất phun cao Với EGR, một phần của khí thải được đưa vào ống nạp ở chế độ tảinhỏ của động cơ Điều này không chỉ làm giảm lượng Oxy mà còn làm giảm hiệu quảcủa quá trình cháy và nhiệt độ cực đại Kết quả là làm giảm lượng NOx Nếu có quánhiều khí thải được nạp lại (quá 40% thể tích khí nạp), thì khói đen, CO và HC sẽsinh ra nhiều cũng như tiêu 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 liệu cũngảnh 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 sẽ nhiều hơn, vàkhói đen sinh ra ở chế độ tải lớn Nếu thời điểm phun chỉ lệch đi 1o khỏi giá trị lítưởng thì lượng NOx có thể tăng lên 5% Ngược lại thời điểm phun 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 thảithêm 20oC Với các yếu tố cực kì nhạy cảm nêu trên, ECU cần phải điều chỉnh thờiđiểm phun chính xác tối đa

* Đường đặc tính phun.

Đường đặc tính phun quy định sự thay đổi lượng nhiên liệu được phun vàotrong suốt một chu kỳ phun (từ lúc bắt đầu phun cho đến lúc kết thúc phun ) Đườngđặc tính phun quyết định lượng nhiên liệu phun ra trong suốt giai đoạn cháy trễ (giữathời điểm bắt đầu phun và bắt đầu cháy) Hơn nữa nó cũng ảnh hưởng đến sự phânphối của nhiên liệu trong buồng đốt và có tác dụng tận dụng hiệu quả của dòng khínạp Đường đặc tính phun phải có độ dốc từ từ để nhiên liệu phun ra trong quá trìnhcháy trễ được giữ thấp nhất, nhiên liệu diesel bốc cháy tức thì, ngay khi quá trìnhcháy bắt đầu gây ra tiếng ồn và sự tạo thành NOx Đường đặc tính phun phải có đỉnhkhông quá nhọn để đề phòng hiện tượng nhiên liệu không được phun sương tơi - yếu

tố dẫn đến lượng HC cao, khói đen và tăng tiêu hao nhiên liệu suốt giai đoạn cuốicùng của quá trình cháy

* Sự phun sương tơi nhiên liệu.

Nhiên liệu được phun sương tơi tốt thúc đẩy hiệu quả hòa trộn giữa không khí

và nhiên liệu Nó đóng góp vào việc giảm HC và khói đen trong khí thải Với áp suất

phun cao vă hình dạng hình học tối ưu của lỗ tia kim phun giúp cho sự phun sươngtơi nhiín liệu tốt hơn Để ngăn ngừa muội than, lượng nhiín liệu phun ra phải đượctính dựa văo lượng khí nạp Điều năy đòi hỏi lượng 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 được thựchiện dựa văo đường đặc tính phun lý tưởng :

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

- 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 đặc điểmphun hai lần : phun sơ khởi vă phun chính

P R (Pm)

Giai đoạ n phun sơ khởi

Giai đoạ n phun chính.

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

Hệ thống Common Rail lă hệ thống thiết kế theo module, có câc thănh phần

- Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn văo nắp mây

- Ống tích trữ nhiín liệu (ống phđn phối âp lực cao)

- Bơm cao âp (bơm tạo âp lực cao)

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

suất phun không đổi, lượng nhiên liệu phun ra sẽ tỉ lệ với độ dài của xung điều khiểnsolenoid Yêu cầu mở nhanh solenoid được đáp ứng bằng việc sử dụng điện áp cao vàdòng lớn Thời điểm phun được điều khiển bằng hệ thống điều khiển góc phun sớm.

Hệ thống này dùng một cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ, và mộtcảm biến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động

* Phun sơ khởi ( pilot injection ).

Phun sơ khởi diễn ra sớm đến 90o trước điểm chết trên (ĐCT) Nếu thời điểmphun sơ khởi xuất hiện nhỏ hơn 400, nhiên liệu có thể bám vào bề mặt của piston vàthành xi lanh và làm loãng dầu bôi trơn

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

Áp suất cuối quá trình nén tăng một ít nhờ vào giai đoạn phun sơ khởi và nhiênliệu cháy một phần Điều này giúp giảm thời gian trễ cháy, sự tăng đột ngột của ápsuất khí cháy và áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn) Kết quả là giảm tiếng ồncủa động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và trong nhiều trường hợp giảm được độ độchại của khí thải Quá trình phun sơ khởi góp phần gián tiếp vào việc tăng công suấtđộng cơ

* Giai đoạn phun chính ( main injection ).

Công suất đầu ra của động cơ phụ thuộc vào giai đoạn phun chính tiếp theogiai đoạn phun sơ khởi Điều này có nghĩa là giai đoạn phun chính giúp tăng lực kéocủa động cơ Với hệ thống Common Rail, áp suất phun vẫn giữ không đổi trong suốtquá 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 đốt cháy

NOx Nó diễn ra sau ngay giai đoạn phun chính và được xác định để xảy ra trong quátrình giãn nở Ngược lại so với quá trình phun sơ khởi và phun chính, nhiên liệu phunvào không được đốt cháy mà để bốc hơi nhờ vào sức nóng của khí thải ở ống thải.Trong suốt kỳ thải hỗn hợp khí thải và nhiên liệu được đẩy ra ngoài hệ thống thoátkhí thải thông qua xupap thải Tuy nhiên một phần của nhiên liệu được đưa lại buồngđốt thông qua hệ thống luân hồi khí thải EGR và có tác dụng tương tự như chính giai

đoạn phun sơ khởi Khi bộ hóa khử được lắp để làm giảm NOx, chúng tận dụng nhiênliệu trong khí thải như là một nhân tố hóa học để làm giảm nồng độ NOx trong khíthải

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 chia thànhhai 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 gồm các bộphận :

+ 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 bình phải đượclắp để khi áp suất quá cao có thể tự thoát ra ngoài Nhiên liệu cũng không được rò rỉ ở

cổ nối với bình lọc nhiên liệu hay ở thiết bị bù áp suất khi xe rung xóc nhỏ, cũng nhưkhi xe vào đường vòng hoặc dừng hay chạy trên đường dốc Bình nhiên liệu và động

cơ phải đặt xa nhau để khi tai nạn xảy ra không 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 bằng thép

và được dùng trong ống áp suất thấp, như đường ống nhiên liệu từ bình chứa nhiênliệu tới bơm cao áp Tất cả các bộ phận mang nhiên liệu phải được bảo vệ khỏi tácđộng của nhiệt độ

Bầu lọc tinh lọc tạp chất cơ học có kích thước 0,0020,003 mm ra khỏi nhiênliệu (trong khi đó khe hở xy lanh và piston bơm 0,0025mm) nên bầu lọc đảm bảo cho

54

310

Nhiên liệu từ bình chứa vào bình lọc từ ống 1 đến đường ống 10 nằm phía dướinắp đậy được nối thông với khoang A nhiên liệu từ khoang A đi qua lõi lọc 6 tại đây

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 lắngđọng ; 9- Vít xả khí

tạp chất bẩn tách khỏi nhiên liệu và lắng đọng xuống dưới đáy khoang A nhiên liệulọc sạch đi vào khoang B và đi ra đến bơm cao áp từ đầu nối 4 , nhiên liệu bẩn được

xả ra từ vít 9 ra khỏi bình lọc

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 phầncủa bơm, van phân phối và kim phun Bộ lọc nhiên liệu làm sạch nhiên liệu trước khiđưa đến bơm cao áp, và do đó ngăn ngừa sự mài mòn nhanh của các chi tiết bơm.Nước xâm nhập vào hệ thống nhiên liệu có thể làm hư hỏng hệ thống ở dạng ănmòn Vì vậy bình lọc này có gắn công tắc cảnh báo nước lắng đọng để báo mức nướcquá 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 lọc tắc nghẽn làm cho hệthống 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 có nhiệm vụtạo ra một áp suất cao không đổi trong đường ống tích luỹ áp suất và phun nhiên liệuvào 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 vàđường 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 trình phun.Bơm này được lắp đặt trên một ngăn của hệ thống Nhiên liệu sau khi ra khỏi bơmcao 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 Bơm cao ápđược lắp đặt tốt nhất ngay trên động cơ như ở hệ thống nhiên liệu của bơm phân phốiloại cũ Nó được dẫn động bằng động cơ (tốc độ quay bằng 1/2 tốc độ động cơ, nhưngtối đa là 8000 vòng/phút) thông qua khớp nối bằng bánh răng với động cơ và được bôitrơn bằng chính nhiên liệu nó bơm Van điều khiển áp suất được lắp trên bơm

Bên trong bơm cao áp nhiên liệu được nén bằng 2 piston bơm được bố trí đốixứng Do 2 bơm piston hoạt động luân phiên trong một vòng quay tạo được áp suấtcao và liên tục nhiên liệu đến ống phân phối và cách đặt bơm như vậy chỉ làm tăngnhẹ lực cản của bơm Do đó ứng suất trong hệ thống dẫn động vẫn giữ đồng bộ Điềunày có nghĩa hệ thống Common Rail đặt ít tải trọng lên hệ thống truyền động hơn sovới hệ thống cũ Công suất yêu cầu để dẫn động bơm rất nhỏ và tỉ lệ với áp suất trongđường ống phân phối và tốc độ bơm

Hình 2.7 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm cao áp.

11

1- Cam không đồng trục và cam vòng ; 2- Lò xo hồi của piston bơm ; 3- Piston

Bơm nạp đưa nhiên liệu từ bình chứa qua bộ lọc đến đường dầu vào bơm cao

áp được lắp trực tiếp trên bơm Nó đẩy nhiên liệu qua van SCV đến hai piston củabơm cao áp, cùng trục với bơm cao áp Nhiên liệu được đưa vào hai piston bơm cao

áp ít hay nhiều phụ thuộc vào van SCV dưới sự điều khiển của ECU Nhiên liệu dưcủa bơm nạp đi qua van và theo đường dầu hồi trở về bình chứa

Trục của bơm cao áp có các cam lệch tâm làm di chuyển 2 piston lên xuống tùytheo hình dạng các vấu cam làm cho 2 piston hút nén đối xứng nhau Van nạp mở ranhiên liệu từ bơm nạp qua van SCV được hút vào bơm piston của bơm cao áp tại đâynhiên liệu được nén dưới áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, áp suất nhiênliệu thắng lực lò xo của van nén, nhiên liệu thoát ra ngoài đến 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 buồng bơm củathành phần bơm giảm xuống thì van nạp mở ra và quá trình lặp lại lần nữa

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 số truyền được tínhsao cho một mặt thì lượng nhiên liệu mà nó cung cấp không quá lớn, mặt khác cácyêu cầu về nhiên liệu vẫn còn đáp ứng trong suốt chế độ hoạt động Tùy theo tốc độtrục khuỷu mà tỉ số truyền là : 1: 2 hoặc 1:3 Đó là nguyên lý làm việc chung của bơmcao áp, sau đây ta nguyên cứu vào cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số chi tiếttrong bơm cao áp gồm : Bơm piston, bơm nạp, cảm biến áp suất nhiên liệu

piston nằm ở vị trí thấp nhất Piston đi lên nhờ cam vòng 8 quay lệch tâm với camlệch tâm 1(cam không đồng trục) thì nhiên liệu ở khoảng không gian phía trên piston

bị nén tăng áp suất, đẩy mở van bơm 6 nhiên liệu áp suất cao đi vào đường ống cao

áp đến ống phân phối, đồng thời van 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 hiện quátrình hút thì piston B đi lên thực hiện quá trình nén và bơm nhiên liệu đến ống phânphối, hai bơm làm việc luân phiên hút và nén nhiên liệu, bơm nhiên liệu đến ốngphân phối dưới áp cao và ổn định