Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ D6CA lắp trên xe Mobihome

Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng kim bơm liên hợp điều khiển bằng cơ điện tử, nên kiểm soát được lượng nhiên liệu cung cấp ở các vòi phun ứng với từng thời điểm làm việc của động cơ

1

MỤC LỤC

1 Giới thiệu khái quát về xe MOBIHOME và động cơ D6CA 5

1.1 Giới thiệu về xe MOBIHOME 5

1.1.1 Giới thiệu chung 5

1.1.2 Các thông số kỹ thuật của xe MOBIHOME 6

1.2 Giới thiệu về động cơ D6CA lắp trên xe MOBIHOME 10

1.2.1 Các thông số kỹ thuật của động cơ D6CA 10

1.2.2 Các cơ cấu của động cơ D6CA 12

1.2.2.1 Cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền – piston 12

1.2.2.2 Cơ cấu phân phối khí 14

1.2.3 Các hệ thống trong động cơ D6CA 18

1.2.3.1 Hệ thống làm mát 18

1.2.3.2 Hệ thống bôi trơn 19

1.2.3.3 Hệ thống tăng áp 21

2 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu trên động cơ diesel 24

2.1 Yêu cầu và nhiệm vụ hệ thống nhiên 24

2.1.1 Yêu cầu 24

2.1.2 Nhiệm vụ 24

2.2 Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel 25

2.3 Các phương án cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel 26

2.3.1 Hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu bơm dãy 26

2.3 2 Hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu bơm phân phối 27

2.3.3 Hệ thống nhiên liệu Common Rail 28

2.4 Các giai đoạn của quá trình cháy trong động cơ diesel 29

2.4.1 Giai đoạn cháy trễ I 29

2.4.2 Giai đoạn cháy nhanh II 30

2.4.3 Giai đoạn cháy chính III 31

2.4.4 Giai đoạn cháy rớt 31

2

3 Thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA 33

3.1 Sơ đồ, nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA 33

3.2 Sơ đồ điều khiển hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA 34

3.2.1 Sơ đồ điều khiển hệ thống nhiên liệu 34

3.2.2 Sơ đồ cấu tạo cụm bơm phun liên hợp 38

3.2.2.1 Sơ đồ dẫn động cụm bơm vòi phun 38

3.2.2.2 Sơ đồ cấu tạo cụm bơm phun liên hợp 39

3.2.3 Một số cảm biến sử dụng trong hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA 43

3.2.3.1 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (TPS) 43

3.2.3.2 Cảm biến góc quay và tốc độ trục khuỷu (TRS) 44

3.2.3.3 Cảm biến vị trí trục khuỷu(SRS) 45

3.2.3.4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (ATS) 45

3.2.3.5 Cảm biến nhiệt độ dầu bôi trơn (OTS ) 46

3.2.3.6 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (CTS) 47

3.2.3.7 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (FTS) 47

3.2.3.8 Cảm biến áp suất khí nạp (TBS) 47

3.3 Đặc điểm kết cấu hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA 49

3.3.1 Lọc nhiên liệu 49

3.3.1.1 Bầu lọc thô 49

3.3.1.2 Bầu lọc tinh 50

3.3.2 Bơm chuyển nhiên liệu 51

3.3.3 Cụm kim bơm liên hợp ( Cụm bơm vòi phun ) 53

3.3.3.1 Công dụng 53

3.3.3.2 Sơ đồ kết cấu 54

3.3.3.3 Kết cấu của các chi tiết trong cụm bơm vòi phun 55

3.3.4 Ống dẫn nhiên liệu và thùng chứa 58

3.3.4.1 Ống dẫn nhiên liệu 58

3.3.4.2 Thùng chứa nhiên liệu 58

4 Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA 60

4.1 Tính toán chu trình nhiệt động cơ D6CA 60

3

4.1.1 Thông số cho trước của động cơ 60

4.1.2 Thông số chọn của động cơ 60

4.1.3 Tính toán các thông số của chu trình 61

4.1.3.1 Tính quá trình nạp 61

4.1.3.2 Tính quá trình nén 62

4.1.3.3 Tính quá trình cháy 63

4.1.3.4 Tính quá trình giãn nở 64

4.1.3.5 Các thông số chỉ thị 65

4.1.3.6 Các thông số có ích 65

4.2 Tính toán cụm vòi phun 67

4.2.1 Lượng nhiên liệu cung cấp cho xylanh cho một chu trình công tác 67

4.2.2 Tính toán thể tích lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình ở chế độ thiết kế (V ct ) 67

4.2.3 Tốc độ lớn nhất của bơm cao áp (C P ) 67

4.2.4 Đường kính piston bơm cao áp ( d p ) 68

4.2.5 Hành trình toàn bộ của piston bơm cao áp (h) 68

4.2.6 Tính toán vòi phun 69

4.3 Tính toán bơm chuyển nhiên liệu 70

5 Chẩn đoán các dạng hƣ hỏng và xử lý sự cố trong hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA 71

5.1 Chẩn đoán các dạng hư hỏng 71

5.2 Xử lý sự cố trong hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA 73

5.2.1 Hệ thống điều khiển 73

5.2.1 Hệ thống nhiên liệu 73

5.2.1.1 Bảo dưỡng và sửa chữa bơm chuyển nhiên liệu 74

5.2.1.2 Bảo dưỡng và sửa chữa cụm bơm vòi phun 74

5.2.1.3 Sửa chữa cặp xi lanh và piston cụm bơm vòi phun 75

5.2.1.4 Sửa chữa đầu vòi phun cụm bơm vòi phun 75

5.2.3 Các mục khác 76

5.3 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 78

4

5.3.1 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một 78

5.3.2 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai 78

5.3.3 Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa 78

6 Kết luận 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

5

1 Giới thiệu khái quát về xe MOBIHOME và động cơ D6CA

1.1 Giới thiệu về xe MOBIHOME

1.1.1 Giới thiệu chung

Hình 1 – 1 Hình ảnh về xe Mobihome

Xe Mobihome là sản phẩm THACO Bus được đóng trên khung gầm Aero Express nhiều tính năng ưu việt của Hyundai Bên cạnh đó, THACO cải tiến 1 số chi tiết tạo cho sản phẩm một nét đẹp rất riêng, mang “bản sắc THACO” Động cơ Hyundai D6CA và D6CB công suất cao (380ps và 410ps), tiêu hao nhiên liệu thấp, đạt tiêu chuẩn khí thải Euro III Khung xương xe được thiết kế dựa trên phần mềm phân tích lực - do các chuyên gia của THACO phát triển với sự tư vấn của các tiến sĩ đầu ngành - giúp giảm thiểu thiệt hại xe khi va chạm Các chi tiết xe được sản xuất, lắp ráp bằng dây chuyền công nghệ hiện đại, tạo nên sự chuẩn xác, đồng nhất cao

STT THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ TRANG

THIẾT BỊ

MOBIHOME HB120ESL

MOBIHOME HB120SSL

sau 3.220 Góc thoát phía trước và sau trước 150

38 giường nằm + 02 ghế(tầng trên 19, tầng dưới 19)

Ly hợp Đĩa đơn ma sát khô, điều khiển bằng thủy lực,

Tỷ số truyền cuối cùng 3,545

Hệ thống phanh chính trước Tang trống

sau Tang trống

Hệ thống dẫn động phanh Dẫn động khí nén 2 dòng

Hệ thống phanh khí xả Dẫn động khí nén, kiểu van bướm

Hệ thống phanh đỗ xe Khí nén tác động lên các bánh sau

Số bầu phanh bầu 4 (2 bầu đơn, 2 bầu tích năng)

Hệ thống chống bó cứng phanh ABS Có

Hệ thống chống trượt quay ASR Có

8

Hệ thống treo trước Bầu hơi, giảm chấn thủy lực

sau Bầu hơi, giảm chấn thủy lực

sau 4 bầu hơi

Kiểu hệ thống lái Trục vít ê-cu bi

Hệ thống trợ lực tay lái Trợ lực thủy lực

Kiểu vô lăng Vô lăng 4 chấu, đường kính 500mm

Tay lái điều chỉnh 4 hướng Có

Đèn báo rẽ tích hợp bên hông xe Có

Đèn tầm cao dọc thân xe Có

Đèn chiếu sáng khoang hành khách 3 giàn đèn độc lập với ánh sáng trắng, vàng và

xanh Đèn chiếu sáng cho từng giường nằm Có

Đèn chiếu sáng dành cho người lái Có

Đèn chiếu sáng bậc cửa hành khách lên xuống Có

Ngăn đựng đồ cá nhân dưới lưng giường Có

Dây đai an toàn cho mỗi giường Có

Cửa gió điều hòa cho mỗi giường Có

Rèm chắn nắng khoang người lái Có

Gạt nước và rửa kính chắn gió Hai cần gạt, kiểu cần kép

Kính bên hông xe Kính tôi nhiệt, kiểu cố định

Gương chiếu hậu ngoài Kiểu sừng, chỉnh điện, gương phẳng + gương

cầu Sấy gương chiếu hậu ngoài Có

Kính cửa sổ người lái Chỉnh điện

Dung tích hầm chứa hành lý 9,5 m3

Cánh lướt gió trên mui xe Có

Bộ đồ nghề tiêu chuẩn kèm theo xe Có

10

1.2 Giới thiệu về động cơ D6CA lắp trên xe MOBIHOME

1.2.1 Các thông số kỹ thuật của động cơ D6CA

Hình 1 - 3 Tổng thể động cơ D6CA Động cơ D6CB là loại động cơ diesel có 6 máy thẳng hàng với thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4, kết cấu tương đối hiện đại Với buồng cháy thống nhất xoáy lốc nhẹ và phương án bố trí cơ cấu phân phối khí theo kiểu SOHC, có 4 xu-páp cho một xi lanh để nâng cao khả năng nạp đầy không khí và thải sạch sản vật cháy, vì vậy cải thiện tối đa tính năng hoạt động của động cơ

Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng kim bơm liên hợp điều khiển bằng cơ điện

tử, nên kiểm soát được lượng nhiên liệu cung cấp ở các vòi phun ứng với từng thời điểm làm việc của động cơ, việc chuyển đổi tốc độ của động cơ nhanh, kết hợp với hệ thống nạp tăng áp được làm mát bằng không khí giúp cho hạt nhiên liệu được đánh tơi, tạo điều kiện tốt nhất để hình thành hòa khí qua đó nâng cao được khả năng tiết kiệm nhiên liệu

Với những ưu điểm như trên đồng thời động cơ có công suất lớn nên được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô tải cỡ lớn, xe bồn,… và đặc biệt được sử dụng đa số trên các xe khách cỡ lớn

11

Bảng 1-2 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ

ĐỘNG CƠ (ENGINE)

Loại động cơ Diesel, 4 kỳ, 6 xi lanh thẳng hàng, làm mát bằng nước

Hệ thống phun nhiên liệu Điều khiển điện tử EUI (Delphi)

Hệ thống tăng áp Turbo charger Intercooler (TCI)

Dung tích thùng nhiên liệu Lít 400

Chất liệu thùng nhiên liệu Thép

Hệ thống cứu hỏa khoang động cơ Có

12

1.2.2 Các cơ cấu của động cơ D6CA

1.2.2.1 Cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền – piston

13

b Thanh truyền

Thanh truyền là chi tiết nối pittông với trục khuỷu hoặc guốc trượt của các pittông (trong động cơ tỉnh tải tốc độ thấp) Nó có tác dụng truyền lực tác dụng trên pittông xuống trục khuỷu, để làm quay trục khuỷu Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau Lực khí thể trong xilanh, lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm pittông, lực quán tính của thanh truyền Đó là phần nói chung của phần thanh truyền trong động cơ đốt trong còn với động cơ của xe Hyunđai nói riêng cụ thể như sau

Thanh truyền của động cơ D6CA được chế tạo bằng thép cácbon và thép hợp kim cácbon được dùng rất nhiều vì giá thành rẻ dễ gia công, đặc biệt gồm có các thành phần như Mn, Ni, Vônphram, Tiết diện của thanh truyền có dạng chữ I, trên đầu to thanh truyền có khoan lỗ dầu để bôi trơn xilanh, bạc đầu to thanh truyền chế tạo hai nửa lắp ghép lại với nhau nắp đầu to thanh truyền lắp với thanh truyền nhờ hai bu lông Đường kính của chốt khuỷu lắp đầu to thanh truyền: 95 mm

Hình 1 – 5 Thanh truyền động cơ D6CA

1- Đường dầu; 2- Bạc lót; 3- Thân thanh truyền; 4- Nắp thanh truyền; 5- Ổ đỡ

thanh truyền dưới; 6- Ổ đỡ thanh truyền trên

14

c Pittông

Pittông của động cơ D6CA được chế tạo bằng hợp kim nhôm, trên pittông được bố trí 2 xécmăng khí và 1 xécmăng dầu

Đường kính của pittông: 130[mm]

Trên pittông được khoét rãnh để lắp xécmăng: Chiều cao rãnh để lắp xécmăng khí 1,5 [mm], chiều cao để lắp xécmăng dầu là 2,9 [mm] chiều cao từ đỉnh pittông đến tâm chốt pittông là 81[mm]

1.2.2.2 Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí: Thải sạch khí thải khỏi xilanh và nạp đầy không khí mới vào xilanh để động cơ làm việc được liên tục

Động cơ D6CA dùng cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo, với cách bố trí như vậy nên buồng cháy rất gọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt

Xéc măng

khí

mă ̣t côn loại nêm Xéc măng

khí loại

mă ̣t côn Xéc măng dầu loại kép cuộn dây mở

1

3

2

Xu páp nạp và xu páp thải được dẫn động từ cò mổ, con đội, trục cam trục cam lại được dẫn động từ trục khuỷu

Đường kính của thân xu páp na ̣p là 8,955[mm]

Đường kính của thân xu páp xả là 8,925[mm]

Khe hở giữa ống dẫn hướng và thân xu páp 0,08[mm]

Đường kính đế xu páp nạp: 41,845[mm], xu páp thải: 41,845[mm]

Hình 1-7: Sơ đồ dẫn động cơ cấu phân phối khí

1,7- Thân máy ; 2,8- Nắp máy ; 3,6- Xu pa ́ p xả ; 4,10-Cò mổ ; 5,11- Trục cam; 9,12-

16

Mỗi xi lanh bố trí 4 xu-páp, 2 xu-páp nạp và 2 xu-páp thải Mỗi đòn bẩy sẽ làm nhiệm vụ đóng mở cùng lúc 2 xu-páp Mỗi máy có bố trí ba đòn bẩy, hai đòn bẩy dẫn động các xu-páp, một đòn bẩy dẫn động cụm kim bơm liên hợp.Trục cam của động cơ D6CA có các cam thải, cam nạp và cam dẫn động vòi phun được bố trí trên một trục, được chế tạo từ thép cacbon và được tôi cao tần Trục cam có 7 cổ trục với đường kính 65,48 [mm], chiều dài toàn bộ 1028 [mm] được lắp vào các ổ đỡ nằm trên nắp máy

Chiều cao của cam hút tính từ tâm trục cam : 41,8 [mm]

Chiều cao của cam thải tính từ tâm trục cam : 37,2 [mm]

Chiều cao của cam dẫn động vòi phun tính từ tâm trục cam : 40,7 [mm]

Kết cấu của đòn bẩy được thể hiện thông qua sơ đồ hình vẽ sau đây

Hình 1 – 8 Sơ đồ cấu tạo các đòn bẩy

1,2,6- Các ốc điều chỉnh khe hở nhiệt; 3- Đòn bẩy dẫn động các xu-páp hút; 4- Đòn bẩy dẫn động cụm kim bơm liên hợp; 5- Trục đòn bẩy; 7- Đòn bẩy dẫn động các xu- páp thải

17

Viê ̣c dẫn động cho trục cam hoạt động từ trục khuỷu động cơ được thông qua

các bánh răng truyền động Khi lắp đặt các bánh răng cần chú ý dấu chỉ thị

Hình 1 – 9 Sơ đồ truyền động trục cam và các dấu chỉ thị

1 - Bánh răng trục cam; 2 - Bộ bánh răng trung gian số 4; 3 - Bánh răng trung gian A; 4- Bánh răng trục khuỷu; 5 - Bộ bánh răng trung gian số 1; 6 - Bánh răng trung gian D; 7- Bánh răng trung gian F; 8 - Bộ bánh răng trung gian số 2

5 4

3 2

1

Hình 1 – 10 Sơđồ hệ thống làm mát động cơ D6CA

1-Két nước; 2-Van Xả; 3- Quạt gió; 4- Bộ làm mát dầu; 5- Lỗ công nghệ; 6-Ống dòng tràn; 7- Nắp áp suất; 8- Bình chứa; 9- Ống dự trữ; 10- Bơm nước; 11- Van hằng nhiệt; 12- Ống dẫn không khí

 Nguyên lý làm việc hệ thống làm mát của động cơ D6CA :

Hệ thống làm mát của động cơ D6CA lắp trên xe khách giường nằm mobihome của hãng HYUNDAI chính là hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín Hệ thống làm mát của động cơ D6CA có các bộ phận chính sau: Áo nước, bơm nước, két nước, van hằng nhiệt, quạt gió, ống dẫn

Khi động cơ làm việc làm trục bơm quay, lúc này bơm nước (10) hoạt động, hút nước từ ngăn dưới của két làm mát (1) qua bơm theo ống dẫn đi vào áo nước để làm mát động cơ và làm mát dầu bôi trơn Nước sau khi đi vào làm mát trong động cơ có

19

nhiệt độ cao, nên nước bốc hơi và lượng hơi này đi theo đường ống dẫn không khí (12)

về bình chứa (8) Còn van hằng nhiệt (11) đặt ở cuối đường ống dẫn nước từ động cơ

ra, van này có ba ngã: ngã thứ nhất nối với đường ống dẫn nước nóng từ động cơ ra, ngã thứ hai nối với ống dẫn thông về két làm mát nước (1), ngã thứ ba nối với ống dẫn thông về bơm nước (10) Nước sau khi đi vào làm mát động cơ và làm mát dầu bôi trơn nếu có nhiệt độ lớn hơn 820c thì van hằng nhiệt (11) đóng ngã thứ ba lại đồng thời mở ngã thứ hai để nước nóng qua van hằng nhiệt về ngăn trên của két làm mát (1), sau đó nước chảy theo các đường ống dẫn nước trong két làm mát xuống ngăn dưới của két làm mát.Trong quá trình nước di chuyển từ ngăn chứa phía trên xuống ngăn chứa phía dưới nước được làm mát bằng cách tản nhiệt qua các lá tản nhiệt và quạt gió hút không khí đi qua két nên nước được làm nguội tương đối tốt Cứ tuần hoàn liên tục một vòng kín như vậy cho đến khi nhiệt độ ở trong áo nước mức 70÷800c thì van hằng nhiệt (11) đóng ngã thứ hai và mở ngã thứ ba để nước theo ống dẫn thông về bơm nước (10) tiếp tục trở vào làm mát động cơ, nước cứ lưu thông như vậy cho đến khi nhiệt độ của nứơc trong áo nước vượt quá 820

c thì van hằng nhiệt (2) mở ngã thứ hai và đóng ngã thứ ba lại, cứ theo hành trình như vậy cho đến khi động cơ ngừng hoạt động

1.2.3.2 Hệ thống bôi trơn

Động cơ D6CA được bôi trơn kiểu cưỡng bức bằng hệ thống dùng bơm bánh răng

Dầu động cơ trong cacte được hút vào bơm dầu thông qua ống hút dầu và đi vào bộ lọc

và bộ làm mát dầu đi bôi trơn và làm mát các chi tiết trong động cơ Hệ thống bôi trơn gồm có: Bơm dầu, van an toàn, Bộ lọc dầu, các te dầu và đường ống dẫn dầu

20

Hình 1 – 11 Sơ đồ hệ thống bôi trơn động cơ D6CA

1- Hộp cácte; 2- Lưới lọc; 3- Bơm dầu; 4- Van an toàn; 5- Bộ làm mát dầu nhờn; Van điều tiết; 7- Bộ lọc dòng chính; 8- Van an toàn; 9- Bộ lọc dòng nhánh;10- Đường dầu chính; 11- Trục khuỷu; 12- Xi lanh; 13- Ống phun dầu làm mát piston; 14- Bánh răng dẫn động trục cam; 15- Tuabin tăng áp; 16- Trục cam; 17- Dàn cò mổ

6-21

 Nguyên lý làm việc:

Dầu từ bơm dầu (3) hút dầu từ hộp cacte (1) sau khi đã được lọc sơ bộ tại lưới lọc (2) đặt trước cổ hút bơm dầu nhờn trong hộp cacte, đưa dầu đến bộ làm mát dầu bôi trơn (5) Dầu bôi trơn sau khi được làm mát (nếu nhiệt độ của dầu quá lớn) qua bầu lọc dầu (7) đi đến các đường dầu chính như sau:

 Bôi trơn các cổ trục khuỷu, cổ trục đầu to thanh truyền

 Ống phun dầu lên phía dưới piston để bôi trơn thành xilanh và làm mát đỉnh piston

 Bôi trơn các chi tiết của cơ cấu phân phối khí: Trục cam, con đội, cò mổ,

 Bôi trơn tuabin tăng áp

 Bôi trơn hệ bánh răng phối khí

Sau đó dầu bôi trơn từ trục khuỷu, hệ bánh răng phối khí, dầu từ cơ cấu phân phối khí sẽ tự rơi về hộp cacte Còn dầu bôi trơn tuabin tăng áp sẻ theo các ống dẫn về hộp cacte Trong trường hợp bơm dầu (3) làm việc với áp suất quá cao (có hiện tượng

bị tắc đường ống) đề phòng ống dầu bị vỡ, van an toàn (8) mở (áp suất mở van cao hơn 6,0 kg/c 2

m ) dầu bôi trơn sẽ thoát trở về thùng cacte Trong trường hợp bầu lọc (7) bị bẩn, tắc, dầu đi bôi trơn sẽ bị thiếu Để đảm bảo đủ dầu bôi trơn cho hệ thống thì van (8) sẽ mở (khi áp suất lớn hơn 3,2kg/ 2

cm ) cho dầu đi thẳng vào các đường dầu chính Trước bộ làm mát có van (6) khi động cơ mới khởi động, dầu bị lạnh dặc lại thì van (6)

mở dầu chạy trực tiếp đến bầu lọc Còn khi động cơ hoạt động, khi nhiệt độ dầu bôi trơn cao hơn thì van (6) đóng đường dầu, dầu từ bơm qua bộ làm mát dầu để đi đến bầu lọc.Bầu lọc chính sau khi dùng một thời gian thì sẽ phải tháo ra bảo trì, sửa chữa hoặc thay thế, khi đó sẽ dùng bầu lọc dầu nhánh kiểu lọc li tâm thay thế

1.2.3.3 Hệ thống tăng áp

Trên động cơ D6CA có bố trí hệ thống nạp tăng áp bằng Turbo Hệ thống này

có tác dụng dùng năng lượng của khí thải, để dẫn động tua-bin nhằm truyền động cho máy nén ly tâm với mục đích làm gia tăng tốc độ và lưu lượng của dòng khí nạp vào xy-lanh qua đó làm tăng công xuất động cơ

*Cấu tạo: Bộ nạp tăng áp Turbo gồm có vỏ được đúc bằng gang xám bên trong có

bố trí gối đỡ để lắp đặt trục quay Phía hai đầu trục này có gắn tua bin hướng kính và máy nén lý tâm Phần tua bin hướng kính được gắn về phía cổ xả của động cơ, phần máy nén ly tâm được gắn về phía cổ hút của động cơ Các ổ đỡ của trục Turbo được bôi trơn bằng áp lực dầu bôi trơn cưỡng bức cung cấp từ hệ thống bôi trơn động cơ

Để làm giảm nhiệt độ của môi chất công tác vào xy lanh, trên đường ống nạp người ta có bố trí két làm mát, nhằm làm giảm ứng xuất nhiệt của các chi tiết trong động cơ, đồng thời không khí được làm mát sẽ tăng thêm khối lượng vào xy lanh trong mỗi chu trình, như vậy sẽ làm tăng thêm công suất cho động cơ ( Thực nghiệm đã

1

2

23

chứng minh khi giảm nhiệt độ của không khí tăng áp 100 thì công suất động cơ sẽ tăng lên 2.5%)

Hình 1 – 13 Sơ đồ bố trí hệ thống nạp tăng áp trên động cơ D6CA

1- Máy tăng áp(Turbo); 2- Két làm mát không khí

*Nguyên lý làm việc: Khi động cơ hoạt động, khí thải từ cổ xả của động cơ sẽ đi

vào tua-bin hướng kính Khí xả lưu động với áp suất lớn và tốc độ tương đối cao Khí

xả sau khi đi qua các cánh sẽ làm quay trục tua-bin và được xả ra môi trường qua ống

xả và bầu giảm thanh Sự quay của bánh tua-bin sẽ làm quay bánh máy nén nhằm tạo

áp lực hút không khí từ môi trường qua bầu lọc, theo đường ống tới két làm mát để đi vào xy- lanh động cơ

2

1

24

2 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu trên động cơ diesel

Động cơ diesel là phát minh của Rudolf Diesel, người đã tốt nghiệp Đại học Kỹ thuật ở Munich, Đức, với số điểm cao nhất trong lịch sử của trường Ông đã được cấp bằng sáng chế cho động cơ diesel đầu tiên vào năm 1892.Từ đó, công nghệ động cơ diesel vẫn không ngừng được cải tiến, và bất chấp nhiều quan điểm hoài nghi từ trong ngành, hãng Mercedes-Benz của Đức đã cho ra mắt chiếc ô tô lắp động cơ diesel đầu tiên trên thế giới, xe 260D, vào năm 1936 Từ đó đến nay động cơ Diesel không ngừng được cải tiến, với các giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về

kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn các chất ô nhiễm

2.1 Yêu cầu và nhiệm vụ hệ thống nhiên

2.1.1 Yêu cầu

Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel phải thỏa 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

2.1.2 Nhiệm vụ

- Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định; lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, 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 liệu vào các xylanh phải đồng đều.và phun nhiên liệu vào

xylanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước và sau lỗ phun, để nhiên liệu được xé tơi tốt

+ Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số

lượng và phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy và với cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất trong buồng cháy để hòa khí được hình thành nhanh và đều

25

2.2 Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel

Nhìn chung, đối với động cơ Diesel, quá trình hình thành hòa khí có các đặc điểm sau:

 Hòa khí được hình thành bên trong xi lanh động cơ, điều này khác với động cơ xăng, hòa khí được hình thành bên ngoài

 Thời gian hình thành hòa khí rất ngắn, tính theo góc quay trục khuỷu, chỉ bằng

so với thời gian hình thành hòa khí của động cơ xăng

 Nhiên liệu Diesel khó bay hơi hơn xăng nên cần phun thật tơi và hòa trộn thật đều trong không gian buồng cháy

 Nhiệt độ không khí trong buồng cháy tại thời điểm phun nhiên liệu phải đủ lớn

để hòa khí có thể tự bốc cháy

Quá trình hình thành hòa khí và quá trình bốc cháy nhiên liệu của động cơ Diesel chồng chéo lên nhau Sau khi phun nhiên liệu, trong buồng cháy diễn ra một loạt thay đổi lý hóa của nhiên liệu, sau đó phần nhiên liệu phun vào trước đã tạo ra hòa khí, tự bốc cháy, trong khi nhiên liệu vẫn được phun tiếp, cung cấp cho xi lanh của động cơ Như vậy, sau khi đã cháy một phần, hòa khí vẫn tiếp tục được hình thành và thành phần hòa khí thay đổi liên tục trong không gian và suốt thời gian của quá trình

26

2.3 Các phương án cung cấp nhiên liệu cho động cơ diesel

2.3.1 Hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu bơm dãy

1

87

65

23

4

Hình 2 - 1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu bơm dãy

1- Thùng chứa nhiên liệu; 2- Cốc lọc; 3- Bơm chuyển vận và bơm tay; 4- Bơm cao áp; 5- Bầu lọc tinh; 6- Ống dầu cao áp; 7- Vòi phun; 8- Buồng cháy

* Nguyên lý hoạt động: Khi khởi động động cơ, trục cam dẫn động bơm chuyển vận (3) hút nhiên liệu từ thùng chứa (1) đẩy qua bầu lọc (5) để cấp nhiên liệu cho bơm cao

áp (4) Số tổ bơm cao áp bằng số xylanh của động cơ, các tổ bơm cung cấp nhiên liệu qua đường ống cao áp (6) tới vòi phun (7) để phun nhiên liệu vào buồng cháy (8).Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổ bơm được theo các đường ống thấp áp trở về thùng chứa

Để hệ số nạp của các tổ bơm ổn định và không gián đoạn quá trình cấp nhiên liệu thì nhiên liệu đi vào xylanh bơm cao áp không được lẫn không khí

Hình 2 – 2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu bơm phân phối

1- Thùng chứa nhiên liệu; 2,4- Bơm tiếp vận; 3- Bầu lọc tinh; 5- Van điều áp; 6- Vòi phun; 7- Buồng cháy; 8- Bơm cao áp phân phối; 9- Van cao áp; 10- Piston; 11- Lỗ đưa nhiên liệu đến các vòi phun; 12- Vành điều lượng

* Nguyên lý hoạt động: Bơm phân phối khác với bơm nhánh ở chỗ là chỉ cần một bộ đôi piston-xylanh nhưng vẫn đảm bảo cung cấp nhiên liệu cho các xylanh Piston vừa tịnh tiến, vừa xoay Với động cơ có i xylanh thì piston sẽ chuyển động tịnh tiến i lần

và trong một chu kỳ của động cơ, piston sẽ xoay đủ một vòng

Khi piston chuyển động xuống dưới, nhiên liệu từ bơm tiếp vận qua lỗ A được nạp

vào xylanh

Khi piston đi lên trên, một phần nhiên liệu thoát qua lỗ A, cho đến khi đỉnh piston bắt đầu đóng lỗ A, áp suất nhiên liệu bắt đầu tăng, áp suất tăng cao và mở van cao áp (9), nhiên liệu theo đường cao áp vào lỗ B, vào xylanh chứa trong phần hình trụ

dưới

Chuyển động xoay tròn của piston xảy ra đồng thời với chuyển động tịnh tiến, khi rãnh dọc áp vào lỗ đến vòi phun nào thì lỗ đó được nhận nhiên liệu cao áp.Để điều

28

chỉnh lượng nhiên liệu chu kỳ, người ta thay đổi vị trí của vành điều lượng (12), nếu mặt trong của vành điều lượng (12) che kín lỗ C thì không có nhiên liệu cao áp thoát ra ngoài.Khi piston chuyển động đi lên, đến một lúc nào đó mép dưới làm hở lỗ C, lúc đó nhiên liệu cao áp từ đỉnh piston theo lỗ dọc, xuống lỗ C thoát ra ngoài Khi đó áp suất trong xylanh giảm đột ngột, quá trình phun nhiên liệu chấm dứt.Khi nâng vành điều lượng (12) lên thì mép dưới sớm mở lỗ C, nhờ vậy giảm lượng nhiên liệu cung cấp

2.3.3 Hệ thống nhiên liệu Common Rail

1

2 3

Hình 2 - 3 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail

1- Thùng chứa nhiên liệu; 2- Bơm chuyển nhiên liệu; 3- Lọc nhiên liệu; 4- Van điều khiển áp suất; 5-Bơm cao áp; 6- Van cắt nhiên liệu; 7- Ống phân phối; 8- Cảm biến áp suất; 9- Van giới hạn áp suất; 10- Đường dầu cao áp đến vòi phun; 11- Vòi phun; 12- Piston; 13- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 14- Cảm biến trục khuỷu; 15- ECU; 16- Đường dầu về

* Nguyên lý hoạt động: Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm chuyển nhiên liệu (2) đẩy

qua bầu lọc nhiên liệu (3), sau đó tiếp tục được bơm cao áp (5) nén tới một áp suất nhất định và được đưa vào một ống chung hay bộ tích lũy áp suất 7 (có các đường ống dẫn đến các vòi phun nên còn gọi là ống phân phối) Ở một thời điểm nào đó, ứng với một

29

vị trí ga, áp suất trong bộ tích lũy áp suất được giữ ở một giá trị xác định nhờ van giới hạn áp suất (9) và van cắt nhiên liệu (6) đặt ở bơm cao áp Van này được điều khiển bởi ECU (Electronic Control Unit) theo tín hiệu của vị trí bàn đạp ga và các cảm biến khác

Các vòi phun được điều khiển phun nhờ ECU theo một chương trình đã xác định được xử lý theo sự điều khiển của người lái và tín hiệu từ các cảm biến

2.4 Các giai đoạn của quá trình cháy trong động cơ diesel

Nhiên liệu trong động cơ Diesel được phun vào xylanh động cơ ở cuối kỳ nén, do lực cản không khí nén trong buồng cháy, nhiên liệu được xé tơi thành những hạt nhỏ không đều về kích thước và phân bố không đều trong không gian buồng cháy Các hạt nhiên liệu trong môi trường nhiệt độ cao được sấy nóng nhanh, khiến nhiệt độ tăng cao Nhiên liệu bắt đầu bay hơi từ bề mặt hạt rồi hơi nhiên liệu khuyếch tán nhanh vào khối không khí nóng xung quanh Sau một khoảng thời gian, xung quanh hạt nhiên liệu tạo ra các hỗn hợp của hơi nhiên liệu và không khí được gọi là các lớp hòa khí Lớp hòa khí nằm sát với bề mặt hạt là hòa khí đậm, có nhiệt độ hơi thấp

vì hạt nhiên liệu hút nhiệt của lớp này để bay hơi, các lớp cách bề mặt càng xa hoà khí càng nhạt với nhiệt độ càng cao

Cũng như hoà khí của động cơ đốt cháy cưỡng bức, thành phần hoà khí trong động cơ Diesel cũng có giới hạn trên và giới hạn dưới, trong phạm vi giới hạn ấy hoà khí có thể thực hiện các phản ứng ôxy hoá để tự phát hoả và bốc cháy Còn nếu hoà khí nằm bên ngoài giới hạn sẽ không thể tự phát hoả bốc cháy được Trong buồng cháy động cơ Diesel có rất nhiều hạt nhiên liệu to nhỏ khác nhau, mặt khác lưu động của dòng khí trong buồng cháy rất phức tạp làm cho sự phân bố về nhiệt độ và thành phần hoà khí xung quanh các hạt nhiên liệu trở nên vô cùng phức tạp Nhưng có thể cho rằng không ít khu vực trong buồng cháy tồn tại hoà khí có nhiệt độ và thành phần nằm trong giới hạn phát hoả và bốc cháy Do đó ở động cơ Diesel có thể hình thành màng lửa trung tâm rồi cháy tại một hoặc một vài nơi Tóm lại, hình thành hoà khí và cháy của động cơ Diesel là một quá trình phức tạp xảy ra nhanh theo kiểu xen kẽ lẫn nhau Để tiện phân tích và làm rõ quy luật cháy của động cơ Diesel, người ta dựa vào một vài đặc trưng trong tiến trình của quá trình cháy để chia quá trình cháy thành bốn giai đoạn khác nhau

2.4.1 Giai đoạn cháy trễ I

Được tính từ lúc phun nhiên liệu vào xylanh động cơ (điểm 1) tới khi phát hoả bốc cháy (điểm 2), ứng với đoạn I trên hình 2-4 Đặc điểm của thời kỳ cháy trễ là: Tốc độ phản ứng hoá học tương đối chậm, sản vật cháy của phản ứng là sản vật trung gian Do

30

đó, độ nhả nhiệt dQ/dt rất thấp nên có thể lược bỏ không xét tới sự khác biệt của biến thiên áp suất và nhiệt độ môi chất so với đường nén Nhiên liệu phun liên tục vào buồng cháy, cuối thời kỳ cháy trễ khoảng 30 - 40% nhiên liệu được phun vào, một vài động cơ cao tốc cá biệt có thể phun 100% nhiên liệu trong thời kỳ này

Thời kỳ cháy trễ của quá trình cháy trong động cơ Diesel, trên một chừng mực nào

đó cũng có những nét tương tự như thời kỳ cháy trễ của động cơ xăng, chủ yếu là để hình thành nguồn lửa đảm bảo cho quá trình cháy được phát triển toàn bộ ra buồng cháy nhưng thời gian cháy trễ của động cơ xăng chủ yếu phụ thuộc vào việc chuẩn bị phản ứng hoá học của hoà khí, còn ở động cơ Diesel ngoài việc phải chuẩn bị cần thiết cho phản ứng hoá học còn phải phân bố nhiên liệu trong không gian buồng cháy, sấy nóng các hạt nhiên liệu làm nhiên liệu bay hơi và khuếch tán Vì vậy càng có nhiều yếu

tố gây ảnh hưởng tới thời kỳ này

2.4.2 Giai đoạn cháy nhanh II

Được tính từ điểm 2 khi đạp áp suất cực đại trong xylanh (điểm 3 hình 2-4) Ở động cơ cao tốc Pz thường xuất hiện ở vị trí 6  10 độc góc quay trục khuỷu, phía sau điểm chết trên Đặc điểm của thời kỳ này là: Ngọn lửa được hình thành, tốc độ cháy tăng nhanh, tốc độ nhả nhiệt dQ/dt thường lớn nhất; ở cuối thời kỳ này số nhiên liệu bốc cháy chiếm khoảng 1/3 nhiên liệu cấp cho chu trình

Áp suất và nhiệt độ tăng nhanh, áp suất cao nhất tới 6 9 (MPa)

Nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy (số lượng nhiêu liệu phun vào thời kỳ này phụ thuộc vào độ dài ngắn của thời gian cháy trễ và thời gian phun nhiên liệu của chu trình) làm tăng nồng độ nhiên liệu trong hòa khí

Trong thời kỳ cháy nhanh, tốc độ tăng áp suất p/ rất lớn Nếu p/ vượt quá 4.105  6.105 (Pa/độ)sẽ tạo nên các xung áp suất đập vào bề mặt các chi tiết trong buồng cháy, gây tiếng gõ đanh và sắc, đó là chế độ hoạt động thô bạo các chi tiết chịu tải của động cơ dễ bị hỏng, rút ngắn tuổi thọ, vì vậy cần tìm biện pháp tránh gây hiện tượng trên Tình hình cháy trong thời kỳ cháy trễ và tình hình tiến triển của những chuẩn bị về vật lý và hóa học của nhiên liệu trên Nếu thời kỳ cháy trễ kéo dài đầy đủ

để cháy thì chỉ cần một nơi nào đó phát hỏa, màng lửa sẽ lan nhanh đến mọi nơi trong buồng cháy Tốc độ cháy rất lớn, do đó tăng tốc độ gia tăng áp suất, hoạt động của động cơ sẽ trở nên thô bạo rất khó điều khiển trực tiếp tốc độ cháy của thời kỳ cháy nhanh nhưng có thể điều khiển một cách gián tiếp thông qua việc giảm bớt nhiên liệu

31

cấp cho xylanh trong thời kỳ cháy trễ.Vì vậy có thể thấy, điều khiển thời kỳ cháy trễ có ảnh hưởng rất quan trọng tới quá trình cháy của động cơ Điesel

2.4.3 Giai đoạn cháy chính III

Được tính từ điểm đến điểm 4 (điểm có nhiệt độ lớn nhất) Điểm có nhiệt độ lớn nhất thường xuất hiện phía sau điểm chết trên khoảng 20  250 góc quay trục khuỷu Đặc điểm của thời kỳ này là:

Quá trình cháy tiếp diễn với tốc độ cháy lớn, cuối thời kỳ cháy chính số nhiệt lượng đã nhả ra chiếm khoảng 70  80% nhiệt lượng cấp cho chu trình

Trong thời kỳ này, thông thường đã kết thúc phun nhiên liệu, do sản vật cháy tăng nhanh làm giảm nồng độ của nhiên liệu và ôxy Nhiệt độ tăng lên tới giá trị lớn nhất (1700  2000C), nhưng do piston đã bắt đầu đi xuống nên áp suất hơi giảm xuống Nồng độ sản vật trung gian trong buồng cháy giảm nhanh, còn nồng độ của sản vật cháy cuối cùng tăng nhanh

Trong thời kỳ cháy chính, mới đầu tốc độ cháy rất lớn, sau đó lượng ôxy trong buồng cháy giảm dần, sản vật cháy tăng lên nhiều, điều kiện cháy trở nên bất lợi, vì vậy cuối thời kỳ này tốc độ cháy càng ngày càng chậm Trong thời kỳ này một ít nhiên liệu được cháy trong điều kiện rất nóng và thiếu ôxy có thể cháy không hết tạo ra muội than cùng theo khí xả thải ra ngoài trời gây ô nhiễm môi trường Vì vậy vấn đề chính của thời kỳ cháy chậm là mâu thuẫn giữa tốc độ cháy và tốc độ hình thành hóa khí Nếu tăng cường cung cấp ôxy cho nhiên liệu để cải thiện chất lượng hình thành hòa khí

sẽ làm tăng tốc độ cháy, rút ngắn thời kỳ cháy chính làm cho nhiên liệu cháy hoàn toàn, nâng cao thêm tính năng động lực học và tính năng kinh tế của động cơ

2.4.4 Giai đoạn cháy rớt

Bắt đầu từ điểm nhiệt độ cực đại 4 tới khi cháy hết (điểm 5) Rất khó xác định được điểm 5, trên thực tế điểm 5 có thể kéo dài đến lúc mở cửa thải Thông thường coi điểm

5, trên thực tế điểm 5 có thể kéo dài đến lúc mở cửa thải Thông thường coi điểm 5 là điểm có nhiệt lượng do cháy nhả ra chiếm khoảng 9597% nhiệt lượng cấp cho chu trình Trong những động cơ cao tốc, thời kỳ cháy rớt có thể chiếm khoảng 50% thời gian hình thành hòa khí và cháy của chu trình Đặc điểm của thời kỳ là: Tốc độ cháy giảm dần tới lúc kết thúc cháy, do đó tốc độ nhả nhiệt dQ/dt cũng giảm dần tới không

Do thể tích môi chất trong xylanh tăng dần nên áp suất và nhiệt độ đều hạ thấp

32

5 T 4

3

1 2

60

T

IV III

II I

P

Ở thời kỳ cháy rớt, do áp suất và nhiệt độ môi chất trong xylanh đều hạ thấp, chuyển động của dòng khí yếu dần, sản vật cháy tăng nhiều làm cho điều kiện cháy của nhiên liệu kém hơn so với thời kỳ cháy chính, khả năng hình thành muội than càng lớn, mặt khác trong thời kỳ cháy rớt, sự cháy lại diễn ra trong thời kỳ giãn nở, vì vậy phần nhiệt lượng nhả ra trong thời kỳ này chuyển thành công ít hiệu quả hơn các kỳ trước Ngược lại nó còn làm tăng phụ tải nhiệt các chi tiết của động cơ, tăng nhiệt độ khí thải và tăng tổn thất nhiệt truyền cho nước làm mát làm giảm các tính năng động lực và kinh tế của động cơ Do đó luôn luôn mong muốn giảm thời kỳ cháy rớt tới mức ngắn nhất Muốn vậy phải tăng cường chuyển động của dòng khí trong buồng cháy động cơ cải thiện chất lượng hình thành hòa khí làm cho nhiên liệu phun vào xylanh động cơ trong thời gian cháy chính, làm cho quá trình cháy về cơ bản kết thúc ở sát điểm chết trên

Hình 2 – 4 Đồ thị khai triển quá trình cháy của động cơ Diesel

g : Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình

Q : Nhiệt lượng cấp cho chu trình dQ/dt : Tốc độ nhả nhiệt

33

3 Thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA

3.1 Sơ đồ, nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA

Hệ thống điều khiển động cơ Diesel bằng điện tử trong một thời gian dài chậm phát triển so với động cơ xăng Sở dĩ như vậy, là vì bản thân động cơ Diesel thải ra ít chất độc hơn nên áp lực về môi trường lên các nhà sản xuất ô tô không lớn Hơn nữa

do độ êm dịu không cao nên động cơ Diesel ít được sử dung trên xe du lịch Trong thời gian đầu, các hãng chủ yếu sử dụng hệ thống điều khiển bơm cao áp bằng điện trong các hệ thống EDC (Electronic Diesel Control) hoặc UP (Unit Control) Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển mới - hệ thống nhiên liệu với việc điều khiển kim phun bằng điện đã được ứng dụng rộng rãi

Hình 3 – 1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA

1- Thùng nhiên liệu; 2- Bầu lọc thô; 3- Bơm chuyển nhiên liệu ; 4- Bầu lọc tinh 5- Hộp điều khiển điện tử (ECM); 6- Đường dầu đến vòi phun; 7- Van một chiều; 8,9,10,11,12,13,14,18- Các cảm biến; 15,16- Cụm kim bơm liên hợp; 17- Đường dầu hồi; 19-Cảm biến và đồng hồ báo mức nhiên liệu trong thùng chứa

ECM

3 4

5 6

34

* Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ hoạt động, bơm chuyển nhiên liệu (3) hút nhiên

liệu từ thùng chứa qua bầu lọc thô (2) đến bầu lọc tinh (4).Nhiên liệu tiếp tục được đẩy lên đến các cụm bơm theo đường ống(6) đến vòi phun (16) Khi có tín hiệu điều khiển truyền đến cụm bơm vòi phun, vòi phun sẽ phun nhiên liệu với áp suất cao vào buồng cháy, một phần nhiên liệu thừa theo ống dẫn dầu thừa (8) về thùng chứa

Trong hệ thống nhiên liệu bơm cấp nhiên liệu có nhiệm vụ chuyển nhiên liệu từ thùng chứa lên cụm bơm vòi phun Trong hình bơm cấp nhiên liệu được đặt trực tiếp bên hông máy và quay cùng trục máy nén khí Khi tắt điện sự cung cấp nhiên liệu bị ngắt và động cơ dừng hoạt động

Vòi phun có chức năng phun nhiên liệu vào xylanh động cơ ECM quyết định lượng nhiên liệu được phun, thời điểm phun và điều khiển nam châm điện trong vòi phun Nam châm điện này đóng van cung cấp để vòi phun nhiên liệu vào buồng cháy Vòi phun được đặt trên mặt nắp máy và được dẫn động bởi hệ thống các bánh răng, trục cam và đòn bẩy Hệ thống phun nhiên liệu trên động cơ D6CA là một hệ thống phun được điều khiển bằng ECM ECM điều khiển và giám sát quá trình phun bằng những giá trị cần thiết được mặc định sẵn cho quá trình phun nhiên liệu

Kết cấu của hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA đơn giản hơn so với các hệ thống khác Ở động cơ này bơm cao áp và vòi phun được tích hợp thành một cụm gọi

là cụm bơm vòi phun và cứ mỗi xilanh sử dụng một cụm bơm vòi phun Việc phun dầu vào 6 xilanh động cơ theo đúng thứ tự nổ động cơ là do cam và cò mổ thực hiện Bởi vậy hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA tiện lợi hơn các động cơ khác khi lắp đặt và sửa chữa

3.2 Sơ đồ điều khiển hệ thống nhiên liệu động cơ D6CA

3.2.1 Sơ đồ điều khiển hệ thống nhiên liệu

Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu điện tử trên động cơ D6CA là hệ thống được kiểm soát bằng máy tính thông qua các tín hiệu cung cấp từ các cảm biến (Sensor), để truyền đến bộ xử lý trung tâm được gọi tắt là ECM (Electrolic Control Module) Tại đây ECM sẽ tính toán số liệu đầu vào và xác định thông số đầu ra để điều khiền thời gian cung cấp nhiên liệu ở vòi phun đúng từng thời điểm làm việc tối ưu nhằm phát huy công xuất, nâng cao tính kinh tế, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường ECM cũng cho phép đưa ra các tín hiệu bằng đèn cảnh báo hoặc dừng sự hoạt động của động cơ (Phụ thuộc vào sự chọn lọc tùy chọn của kỹ thuật viên lập trình) trong những trường hợp làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của động

cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như: Số vòng quay, chế độ tải trọng động cơ, vị trí

bàn đạp ga, nhiệt độ nước làm mát

Hình 3 – 2 Sơ đồ hệ thống điều khiển nhiên liệuCảm biến vị trí vành cam, vị trí vành trục khuỷu và các cảm biến nhiệt độ, tiếp nhận thông tin chính xác và gởi các tín hiệu này về bộ điều khiển điện tử để có chế độ điều chỉnh thích hợp đảm bảo phân phối nhiên liệu đến các xy lanh theo đúng thứ tự nổ của động cơ thông qua cảm biến đo vị trí trục khuỷu Việc tạo ra áp suất và việc tạo ra phun nhiên liệu trong động cơ quyết định bởi người lái xe thông qua cảm biến vị trí bàn chân ga được tính toán bằng ECM và các biểu đồ lưu trong bộ nhớ của nó sau đó ECM sẽ điều khiển các kim phun tại mỗi xy lanh của động cơ để phun nhiên liệu

36

Việc xác định thời gian phun nhiên liệu được thực hiện dựa trên thông tin về dòng khí nạp, tốc độ động cơ và hệ số hiệu chỉnh tuỳ theo chế độ của động cơ Từ các thông tin này bộ xử lý tham chiếu đến các giá trị lưu sẵn trong bộ nhớ dưới dạng các bảng số liệu thu được từ thực nghiệm để xác định thời gian phun tối ưu

Hình 3 – 3 Bộ điều khiển và cảm biến Như vậy các giá trị góc phun sớm, lượng phun nhiên liệu và kiểm soát ô nhiểm được xác định nhờ bộ xử lý không phải hoạt động riêng lẻ mà chúng kết hợp với nhau nhờ các chương trình cài đặt sẵn để phối hợp với nhau nhằm đảm bảo đồng thời các của động cơ về công suất, về tiêu hao nhiên liệu và hạn chế ô nhiễm

37 Hình 3 – 4 Sơ đồ điều khiển hệ thống

38

3.2.2 Sơ đồ cấu tạo cụm bơm phun liên hợp

3.2.2.1 Sơ đồ dẫn động cụm bơm vòi phun

Cơ cấu cơ khí dẫn động cụm kim bơm liên hợp có nhiệm vụ dẫn động piston dịch chuyển trong xy-lanh bơm nhằm tạo ra áp lực nhiên liệu cung cấp cho động cơ hoạt động Cơ cấu này bao gồm các cam dẫn động trên trục cam, các bánh răng dẫn động và các cò mổ

Hình 3 – 5 Sơ đồ kết cấu cơ khí dẫn động cụm bơm vòi phun

1- Thân máy; 2- Nắp máy; 3- Cụm bơm vòi phun; 4- Vít điều chỉnh; 5- Đòn bâỷ;

6- Trục đòn bẩyy; 7- Con lăn; 8- Trục cam động cơ; 9- Bánh răng dẫn động trục cam

39

3.2.2.2 Sơ đồ cấu tạo cụm bơm phun liên hợp

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 3 – 6 Cấu tạo cụm bơm phun liên hợp

1- Cam đội; 2- piston bơm; 3- Lò xo piston bơm; 4- Buồng cao áp; 5- Lò xo van solenoid; 6- Cuộn dây; 7- Đế van; 8- Buồng van solenoid; 9- Van solenoid; 10- nạp Đường nhiên liệu thoát; 11- Đường nhiên liệu; 12- Lò xo van kim; 13- Van kim

b Nguyên lý làm việc cơ bản của cụm bơm phun liên hợp

Thời kỳ hút

Khi lò xo (3) đẩy pittong (2) về phía trên trở về vị trí ban đầu và van solenoid mở nhiên liệu được nạp vào bên trong thân kim và điền đầy buồng van solenoid (8) qua cửa nạp (11) với lưu lượng lớn hơn lưu lượng hồi về cữa thoát (10) Quá trình kết thúc khi pittong bơm về đến vị trí cao nhất và nhiên liệu được nạp đầy vào xylanh bơm

40

Hình 3 – 7 Kỳ hút

Thời kỳ khởi phun

Cam đội (1) tiếp tục quay và tạo lực ép pittong (2) đi xuống phía dưới Van solenoid vẫn đang được mở cho nhiên liệu đi qua đường thoát (10) với lưu lượng lớn hơn lưu lượng nạp qua đường nạp (11) nên lúc này van solenoid có xu hướng đóng lại tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp theo