Khảo sát hệ thống nhiên liệu common rail động cơ Duratorq 2.4l

Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng những cơ hội đầy tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng những

cơ hội đầy tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ Ởnước ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngày một tăng Các loại ô tônày đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu haonhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thànhphần ô nhiễm trong khí xả động cơ

Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình tự độnghóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô

tô Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao

và chống ô nhiểm môi trường, tối ưu hoá quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động

cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp, làm cho người sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuậtngành ô tô ở nước ta còn nhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể

về hệ thống điện tử trên động cơ ô tô

Vì vậy là một sinh viên của nghành động lực sắp ra trường, em chọn đề tài:

"Khảo sát hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l" làm đề tàitốt nghiệp của mình Em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thứccủa mình để khi ra trường em có thể đóng góp vào ngành công nghiệp ô tô của nước

ta, để góp phần vào sự phát triển chung của ngành

Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn Dương Việt Dũng đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc

trong khi hoàn thành đồ án của mình Bên cạnh đó em cảm ơn các thầy trong khoa đãtạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này

TRẦN VĂN HÒA

1 Mục đích ý nghĩa đề tài

Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trongcuộc sống con người Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tôđược tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản xuất với chiềuhướng ngày càng tăng Hệ thống nhiên liệu common rail là một trong số những hệthống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô vì những lợi ích mà nómang lại khi sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suấtlớn, giảm tiếng ồn trong động cơ Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu common rai sẽgiúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khaithác, sửa chữa và cải tiến chúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tàiliệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác

Các dòng xe ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thảiđựợc chấp thuận trong ngành sản xuất ô tô nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đócông nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi điềukhiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải có kiến thức vững vàng

về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng mớimong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như dây chuyền đi kèm, cónhư vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ra trường

Khi xem những chiếc xe ô tô của các nước sản xuất em không chỉ ngỡ ngàng vàthán phục nền công nghiệp sản xuất ô tô của thế giới mà em còn tự hỏi: Bao giờ ViệtNam chúng ta cũng sẽ sản xuất được những chiếc xe như thế? Đây là câu hỏi em hyvọng thế hệ trẻ chúng em sẽ trả lời được dưới sự giúp đỡ tận tình của các Thầy và cácbậc đàn anh đi trước

Vì những lý do trên em chọn đề tài "Khảo sát hệ thống nhiên liệu CommonRail động cơ Duratorq 2.4l" để làm đề tài tốt nghiệp

2 Tổng quan đông cơ Duratorq 2.4l

Động cơ Duratorq 2.4L của hãng FORD là loại động cơ 4 kỳ 4 xylanh được đặtthẳng hàng và làm việc theo thứ tự nổ 1-3-4-2 Động cơ có công suất lớn 74 KW/3500v/ph, hệ thống phối khí của các xupáp được dẫn động trực tiếp từ trục cam thông quacon đội thuỷ lực, sử dụng con đội thuỷ lực và cách bố trí 4 xupáp trên một xylanh (2xupáp nạp, 2 xupáp thải) tạo đươc chất lượng nạp và thải (nạp đầy, thải sạch), nhằmtăng công suất động cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường.Với hệ thống phun nhiên liệu diesel điều khiển bằng điện tử và hệ thống tuần hoàn khí

xả tạo cho động cơ luôn làm việc ở chế độ an toàn và hiệu quả cao

2.1 Các thông số kỹ thuật động cơ Duratorq 2.4l

Bảng 2-1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ

Công suất cực đại 74[kW] / 3500[v/ph]

Momen xoắn cực đại 285 Nm / 1600[v/ph]

xylanh và nắp xylanh tạo thành buồng cháy

Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhóm piston có các nhiệm vụ chính sau:

- Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháy khônglọt xuống cácte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy

- Tiếp nhận lực khí thể sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền đểlàm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải trong quá trình thải vàhút khí nạp mới trong quá trình nạp

Kết cấu nhóm piston được thể hiện ở hình 1-1

Hình 1-1 Kết cấu tổng thể nhóm piston động cơ Duratorq 2.4L.1- Chốt piston ; 2- Vòng hãm ; 3- Xécmăng dầu ;

4- Xécmăng khí thứ hai ; 5- Xécmăng khí thứ nhất

1 Piston

Piston được đúc bằng hợp kim nhôm, do đó khối lượng của piston tương đối nhẹ.Trên piston có bố trí 3 rãnh để lắp xéc măng, trong đó có hai xéc măng khí và một xécmăng dầu Đường kính của piston: D = 89,9 [mm] Hành trình piston: S = 94,6 [mm]

và nhiệt lượng này truyền vào xécmăng thông qua rãnh xécmăng, rồi đến nước làmmát động cơ Ngoài ra trong quá trình làm việc piston còn được làm mát bằng cáchphun dầu vào phía dưới đỉnh piston Kết cấu piston được thể hiện ở hình 1-2

Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh, lànơi chịu lực ngang N và là nơi để bố trí bệ chốt piston.

Hình 1-3 Tiết diện xécmăng khí

Trong rãnh xémăng dầu có khoang lỗ thoát dầu Kết cấu xécmăng dầu được thể hiện ở hình 1-4

Hình 1-4 kết cấu xécmăng dầu

3 Chốt piston.

Chốt piston được chế tạo bằng thép hợp kim Mặt bên trong chốt pittông có dạnghình trụ rỗng Chốt piston được lắp tự do trên bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền Sửdụng hai vòng khoá để hãm hai đầu chốt pittông nhằm chống chuyển động dọc trục.Chốt piston là chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, nó truyền lực khíthể từ piston qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu Trong quá trình làm việc chốtpiston chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn, các lực này thay đổi theo chu kỳ và cótính chất va đập mạnh Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong bệ chốt piston

và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền

Kết cấu chốt piston được thể hiện ở hình 1-5

Hình 1-5 Kết cấu chốt piston

2.2.2 Thanh truyền

Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyển độngtịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Khi làm việc thanhtruyền chịu tác dụng của: Lực khí thể trong xylanh, lực quán tính của nhóm piston vàlực quán tính của bản thân thanh truyền Thanh truyền có cấu tạo gồm 3 phần: Đầunhỏ, thân và đầu to

Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng, đườngkính trong của đầu nhỏ: 26 mm Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong đầunhỏ thanh truyền.

Thân thanh truyền có tiết diện chữ I Chiều rộng của thân thanh truyền tăng dần

từ đầu nhỏ lên đầu to mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lực quán tínhtác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc

Kết cấu thanh truyền được thể hiện ở hình 1-6

Ø 64

Ø26

1 2

3 4 5

A-A

Hình 1-6 Kết cấu thanh truyền

1- Đầu nhỏ; 2- Thân ; 3- Đầu to ; 4- Nắp đầu to;

5- Bulông thanh truyền

Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng Đầu to được chia thành hai nửa,nhằm giảm kích thước đầu to thanh truyền mà vẫn tăng được đường kính chốt khuỷu,nửa trên đúc liền với thân, nửa dưới rời ra làm thành nắp đầu to thanh truyền Hai nửanày được liên kết với nhau bằng bulông thanh truyền

Trên đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ mài mòn cho chốt khuỷu,bạc lót đầu to thanh truyền cũng làm thành hai nửa, khi bạc lót bị mòn thì được thaythế bằng bạc lót mới

Đầu to thanh truyền được chế tạo thành hai nửa và lắp ghép vào chốt khuỷubằng hai bulông thanh truyền, giữa hai nắp thanh truyền có chốt định vị để tăng tính

ổn định khi lắp ráp

Bạc lót đầu to thanh truyền được chế tạo bằng gộp thép tráng một lớp kợp kimchịu mòn, trên bạc lót có lỗ và rãnh để dẫn dầu bôi trơn và các vấu chống xoay, khilắp ghép các vấu này bám vào các rãnh trên đầu to, do đó thuận tiện cho việc lắp ráp.Kết cấu bạc lót đầu to được thể hiện trên hình 1-7.

Trục khuỷu của động cơ Duratorq bao gồm 5 cổ khuỷu (đường kính cổ khuỷu:

62 mm) và 4 chốt khuỷu (đường kính chốt khuỷu: 58 mm) và 8 đối trọng được chế tạoliền một khối, vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, các bề mặt làm việc gia công đạt độbóng cao Đầu trục khuỷu có phay hai rãnh then để lắp bánh răng dẫn động puly dẫnđộng bơm nước, máy phát và bơm dầu trợ lực Bánh đà được lắp ở đuôi trục khuỷubằng các bulông

Kết cấu chính của trục khuỷu thể hiện ở hình 1-8

Hệ thống làm mát trên động cơ Duratorq 2.4l là hệ thống làm mát bằng chấtlỏng Ở hệ thống này, nhiệt độ từ xylanh truyền qua chất lỏng chứa trong các áo nướcbao quanh xylanh, sau đó nước qua két nước có diện tích thích ứng Ở đây sẽ có dòng

không khí tuần hoàn qua bề mặt ngoài của két nước để làm mát nước Dòng không khíđược cung cấp bởi quạt gió và bởi sự chuyển động của xe, nó mang theo nhiệt tỏa rangoài khoảng không Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý của hệ thống làm mát trênđộng cơ như sau:

Hình 1-9 Hệ thống làm mát

1 Két nước, 2 Quạt gió, 3 Bình nước

4 Van hằng nhiệt, 5 Đồng hồ, 6 Nước làm mátBảng 1-2 Các thông số kỹ thuật của hệ thống làm mát

Kiểu tỏa nhiệt Tỏa nhiệt chéo qua luồng

Van hằng nhiệt Bắt đầu mở: 800C

Mở toàn bộ: 1150CKhi động cơ làm việc, bơm nước hoạt động bơm nước tuần hoàn từ két nước vàocác áo bao quanh xy lanh làm mát cho động cơ, nắp máy Khi động cơ còn nguội(chưa đạt 800C) thì van hằng nhiệt mở để nước qua lò sưởi điện hâm nóng nước làmmát Khi nhiệt độ của nước làm mát đạt 800C thì van hằng nhiệt đóng lại, van máyđiều nhiệt mở để nước đi qua máy điều nhiệt về lại bơm Một phần nước đi về kétnước qua hệ thống tỏa nhiệt để hạ nhiệt độ của nước làm mát nhằm ổn định nhiệt độcho động cơ làm việc

5

10 8

1 3

7

4

12 11

Hình 1-10 Sơ đồ hệ thống bôi trơn

1- Phao; 2- Cacte; 3-Bơm; 5- Lọc thô; 4,6,12- van; 8- Trụckhuỷu; 9- Vòi phun; 10- Trục cam; 11- Lọc tinhKhi động cơ làm việc, bơm dầu hoạt động bơm dầu từ cácte qua lọc dầu tới cổtrục khuỷu đến đầu to truyền, rồi theo đường dầu trong thanh truyền lên bôi trơn đầunhỏ thanh truyền và chốt piston Một đường dầu khác lên bôi trơn cổ trục cam, conđội, ống dẫn hướng xúpáp, tất cả các bộ phận trên đều được bôi trơn bằng áp lực.Thành xylanh, piston, chốt piston bôi trơn bằng lượng dầu văng ra từ thanh truyền vàtrục khuỷu

Trên hệ thống bôi trơn cũng có đồng hồ đo áp suất để báo áp suất làm việc của hệthống Áp suất ổn định của hệ thống là 7KN/m2, nếu áp suất không ổn định ở mức nàythì cần kiểm tra và sửa chữa hệ thống bôi trơn động cơ

2.2.6 Cơ cấu phân phối khí.

Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải rangoài trong kỳ thải và nạp đầy khí nạp mới vào xylanh động cơ trong kỳ nạp

Cơ cấu phân phối khí cần đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Đóng mở đúng thời gian quy định

+ Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông

+ Khi đóng phải đóng kín, xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp

+ Ít mòn, tiếng kêu bé

+ Dễ điều chỉnh và sửa chữa

Cơ cấu phân phối khí động cơ Duratorq 2.4l gồm hai cam dẫn động trực tiếpxupáp thông qua con đội thủy lực Đặc điểm của hệ thống phối khí loại này là không

có bộ phận đũa đẫy Với hệ thống phối khí như thế phần nắp động cơ đơn giản và gọnhơn, hiệu suất làm việc cũng cao hơn hệ thống phối khí không có bộ phận đũa đẫy vàkhe hở nhiệt ít bị thay đổi hơn Đặc biệt trên mỗi động cơ có 4 xupáp gồm 2 xupáp

nạp và 2 xupáp thải, với kết cấu như thế này quá trình nạp sẽ nạp nhiều hơn và quátrình thải sẽ thải sạch hơn

Cơ cấu phối khí của động cơ Duratorq sử dụng phương án bố trí xupáp treo

Động cơ sử dụng 16 xupáp, gồm 8 xupáp thải và 8 xupáp nạp để điều khiển việc nạp

và thải Để dẫn động các xupáp, động cơ dùng hai trục cam bố trí trên nắp máy đượcdẫn động từ trục khuỷu thông qua bộ truyền xích Các xupáp được bố trí thành hai dãydọc theo thân máy, xupáp được dẫn động từ trục cam thông qua cò mổ, điều chỉnh khe

hở xupáp tự động bằng con đội thuỷ lực

Động cơ Duratorq 2.4l dùng xupáp có đáy bằng, mặt làm việc quan trọng củaxupáp là mặt côn Mặt làm việc được gia công rất kỹ và đuợc mài rà với đế xupáp.Thân xupáp dùng để dẫn hướng cho xupáp Khi làm việc thân xupáp trượt dọc theoống dẫn hướng xupáp, ống dẫn hướng xupáp gắn chặt với nắp máy Đuôi xupáp cómột rãnh hãm hình trụ để lắp ghép với đĩa lò xo, đĩa lò xo được lắp với xupáp bằnghai móng hãm hình côn, mặt trên của đuôi xupáp được tôi cứng để tránh mòn

Thân xupáp: Thân xupáp có đường kính thích đáng để dẫn hướng tốt và chiulực nghiêng khi xupáp đóng mở

Phần đuôi xupáp có dạng đặc biệt để có thể lắp ghép với dĩa lò xo Kết cấuxupáp được thể hiện ở hình 1-11

2

3 1

Hình 1-11 Kết cấu xupáp động cơ Duratorq.

1- Đuôi xupáp; 2- Thân xupáp; 3- Nấm xupáp

Các thống số của xupáp:

Chiều dài của xupáp thải và xupáp nạp: 140 mm

Đường kính xupáp nạp: 34 mm

Đường kính xupáp thải: 30 mm

Trục cam bao gồm 5 cổ trục để lắp vào nắp xylanh Bên trong trục cam có đường

dầu để bôi trơn, tẩy rửa và làm mát các bề mặt ma sát trong cơ cấu phân phối khí Từđường dầu chính trong trục cam có các đường dầu nhỏ để phân phối dầu bôi trơn đếnmặt cam

Hình 1-13 Sơ đồ trục khuỷu dẫn động trục cam.

1- Đĩa xích dẫn động cam nạp; 2- Đĩa xích dẫn động cam thải; 3- Bộ căn dây xích;

4- Đĩa xích chủ động; 5- Xích dẫn động; 6- Thanh dẫn hướng xích

2.3 Hệ thống tăng áp trên động cơ Duratorq 2.4l.

2.3.1 Sơ đồ hệ thống tăng áp.

Động cơ DURATORQ dùng tăng áp tuabin khí xả có bộ làm mát trung gian

Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống tăng áp thể hiện trên hình 1-13

Các chi tiết chính trong hệ thống tăng áp bao gồm: tuabin- máy nén, bộ phậnchấp hành, bộ bù, van giảm áp, két làm mát Nguyên lý hoạt động của sơ đồ trên nhưsau:

Hình 1-14 Sơ đồ hệ thống tăng áp trên động cơ DURATORQ.

1- Piston; 2- Bộ phận chấp hành; 3- Van giảm áp; 4- Máy nén; 5- Bầu lọc không

khí nạp; 6- Bộ bù tuabin tăng áp; 7- Két làm mát không khí nạp

Năng lượng khí thải của động cơ sinh công làm quay tuabin Máy nén được nốiđồng trục với tuabin nên máy nén quay cùng số vòng quay với tuabin Không khí

ngoài trời có áp suất p o được máy nén hút qua bầu lọc 5 Không khí sau khi qua máy nén được nén lên áp suất p k (p k > p o ) trước khi đưa vào hệ thống nạp trong xi lanh củađộng cơ Như vậy, không khí cung cấp cho động cơ là không khí tăng áp

Sau khi qua máy nén áp suất p k và nhiệt độ t k của không khí nén đều tăng cao

Nếu t k tăng sẽ làm giảm lưu lượng không khí nạp vào xilanh và tăng ứng suất nhiệtcủa động cơ nên không khí sau khi qua máy nén trước khi đưa vào xilanh động cơ

phải qua két làm mát 7 (đặt phía dưới trước đầu xe).

Khi động cơ chạy ở tốc độ cao, năng lượng khí thải ra cao dẫn đến lưu lượngkhông khí nạp lớn, công suất động cơ tăng nhanh vượt quá giới hạn cần thiết Do vậy,

để điều chỉnh lại đường đặc tính của động cơ, tức là giảm mômen, công suất của động

cơ ở vùng không làm việc và đảm bảo được tính tinh tế nhiên liệu của động cơ, thìngười ta lắp thêm van giảm áp Van giảm áp có tác dụng làm thay đổi lưu lượng khíthải cung cấp cho tuabin Quá trình đóng mở của van giảm áp được điều khiển bởi bộtrợ lực kiểu màng Bộ trợ lực kiểu màng hoạt động dựa vào sự thay đổi áp suất trênđường ống nạp

Sau khi tăng áp thì lượng môi chất nạp vào xilanh trong mỗi chu trình sẽ tăng

Để đạt mục đích tăng công suất cho động cơ cần tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho

mỗi chu trình Do vậy, trong hệ thống còn có thêm bộ bù 6, mục đích là để cung cấp

thêm nhiên liệu cho động cơ khi cần thiết Từ sơ đồ trên, ta thấy khi số vòng quay củađộng cơ tăng cao thì lưu lượng khí nạp lớn, dòng khí nạp được nối thông với khoang

phía trên của bộ trợ lực kiểu màng Khi áp suất khí nạp tác dụng lên diện tích màngtạo ra lực đẩy, nếu lực này lớn hơn độ căng của lò xo giữ màng thì sẽ đẩy màng dịchchuyển xuống phía dưới thông qua cần điều khiển nhiên liệu cung cấp vào xilanhđược nhiều hơn

Như vậy, nhờ có bộ tuabin tăng áp làm tăng lượng không khí nạp cũng nhưlượng nhiên liệu cấp cho chu trình của động cơ nên cải thiện được quá trình cháy Nhờvậy, nên công suất của động cơ tăng và giảm được thành phần các chất độc hại cótrong khí xả

2.3.2 Cấu tạo tuabin.

Cấu tạo tuabin gồm: vỏ tuabin, trong vỏ có bánh công tác Do phần tuabin luôntiếp xúc với khí xả có nhiệt độ cao, có các tạp chất ăn mòn, nên vỏ tuabin được đúcbằng gang chịu nhiệt Phần rôto tuabin có nhiều cánh dẫn, được hàn liền trên trục rôto.Khí thải từ động cơ đi vào vỏ tuabin qua ống phun để tác động lên các cánh dẫn làmquay rôto tuabin Trục rôto tuabin được gối trên bạc chặn và bạc đỡ ở hai đầu máy nén

và tuabin Tốc độ quay của trục rôto tuabin rất lớn Vì vậy, giữa bạc và trục được bôi

trơn bằng dầu cấp từ động cơ Kết cấu bộ turbo thể hiện trên hình 1-14.

Hình 1-14 Cấu tạo của bộ turbo tăng áp1- Vỏ máy nén; 2- Cánh công tác máy nén; 3- Thân turbo; 4- Bạc

lót; 5- Thân tuabin, 6- Cánh tuabin

Bạc: Do cánh tuabin và cánh nén quay ở tốc độ rất lớn nên các bạc được lắp

theo kiểu lắp lỏng hoàn toàn để đảm bảo hấp thụ các rung động từ trục, bôi trơn trục

và bạc Các ổ bạc này được bôi trơn bằng dầu động cơ và quay tự do giữa trục và vỏ

để tránh kẹt ở tốc độ cao Dầu động cơ không bị rò rĩ nhờ các phớt làm kín dầu lắptrên trục Bạc được chế tạo từ hợp kim đồng và graphít

Vỏ giữa: Vỏ giữa đỡ cánh tuabin và cánh nén thông qua trục và các ổ bạc Bên

trong vỏ có chế tạo các khoang trống và các rãnh dầu bôi trơn tuần hoàn trong cáckhoang và rãnh này bôi trơn cho tuabin

Hình 1-15 Cấu tạo vỏ giữa.

1- Gối đỡ; 2- Lổ hồi dầu về catte; 3- Vỏ; 4- Đường dầu vào bôi trơn

Đặc điểm kết cấu của các bộ phận trong tuabin:

Vỏ tuabin: Vỏ tuabin có kết cấu hình xoắn ốc, bao gồm khoang cửa vào tiếp

nhận sản vật cháy từ các xi lanh động cơ, hướng sản vật cháy đi vào vuông góc vớitrục quay Khoang cửa ra tiếp nhận sản vật cháy sau khi làm nhiệm vụ sinh công làmquay trục tuabin và thải ra ngoài Vỏ tuabin được đúc bằng gang chịu nhiệt

Ống phun: Khí thải trong các xi lanh động cơ được thải ra với áp suất và nhiệt

độ cao (thế năng cao) được lưu thông qua ống phun Tại đây, áp suất và nhiệt độ củadòng khí giảm xuống, dòng khí ra khỏi ống phun có tốc độ lớn (động năng của dòngkhí lớn) Ông phun là ống tăng tốc có tiết diện nhỏ dần có tác dụng chuyển áp năngcủa sản vật cháy thành động năng của dòng khí theo hướng nhất định Trên vànhmiệng phun có gắn các cánh hình chêm gắn cố định lên chu vi của vành bánh tĩnh, tạonên các đường thông đều nhỏ dần

Bánh công tác: Bánh cánh hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao của sản vật

cháy, tốc độ lớn, liên tục nhận xung lực của sản vật cháy có tính ăn mòn mạnh, nênbánh công tác là chi tiết chịu tác dụng lớn nhất về lực, về nhiệt, về dao động và ănmòn trong tuabin Bánh công tác của trục tuabin được tạo nên bởi nhiều cánh phân bốđều trên đĩa quay, tạo nên nhiều rãnh thông nhỏ hướng sản vật cháy đi vào các rãnhtrên bánh cánh, từ phía đường kính ngoài sau đó dần chuyển theo hướng trục đi rakhỏi bánh công tác Các cánh và đĩa của bánh công tác được đúc chính xác thành mộtchi tiết Đĩa bánh công tác là chi tiết được rèn rồi gia công Có nhiều phương pháp giacông, thân cánh có thể dùng công nghệ phay, sau đó ép lăn, đánh bóng, chân cánh cóthể phay hoặc chuốt

Trục quay là chi tiêt trên đó được lắp bánh công tác của tuabin và bánh công

tác của máy nén Trục được tỳ lên các bạc đỡ để thực hiện việc truyền mômen từ bánhcông tác của tuabin đến bánh công của máy nén để tăng lượng khí nạp cho động cơ.Bánh công tác tuabin và trục quay được lăp ghép theo mối liên kết hàn liền thành một

chi tiết được gọi là trục rôto tuabin, còn bánh công tác máy nén lắp vào trục được hãmbởi êcu đầu trục.

2.4 Hệ thống nạp và thải trên động cơ Duratorq 2.4l.

Hệ thống thải trên động cơ Duratorq 2.4l được bổ sung thêm nhiều bộ phân khácnhư: bộ xúc tác 3 chức năng, bộ hồi lưu khí xả, cảm biến nồng độ ô xy nhằm hạn chếtối đa nồng độ khí ô nhiểm trong khí thải động cơ Hệ thống nạp và thải trên động cơDuratorq 2.4l có sơ đồ kết cấu như sau:

Hình 1-16 Hệ thống thải trên động cơ Duratorq 2.4l

1- Cảm biến MAF; 2- Bộ sử lý PCM; 3- Thiết bị chuyển đổi dùng xúc tácoxi; 4- Tuabin tăng áp; 5 – Van tự động điều chỉnh hồi lưu khí thải; 6- Cảmbiến vị trí; 7- Chất làm lạnh; 8- Bộ phận làm mát EGR

2.4.1 Hệ thống hồi lưu khí thải (EGR ).

Sự điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải

Bộ vi xử lý PCM (2) phát tín hiệu điều khiển mở van tự động điều chỉnh hồi lưu khí thải (5) Khí thải từ van (5) được làm mát ở bộ phận làm mát (8) sau đó sẽ đi vào ống hút hòa trộn với khí nạp vào xy-lanh động cơ

Ảnh hưởng của hệ thống hồi lưu khí thải

- Một phần khí thải sẽ cấp trở lại cho khí nạp

- Giảm bớt lượng khí xả thải ra môi trường hạn chế được nồng độ các chất ô nhiễm

- Làm giảm thành phần oxy trong không khí nạp.

- Quá trình cháy sẽ bị kìm hãm bớt

- Nhiệt độ trong quá trình cháy sẽ giảm

- Lượng NOx (Oxid Nitơ) sinh ra sẽ giảm theo

2 2 2

H

Nguyên lý làm việc: (được thể hiện ở hình 1-17)

Sản phẩm cháy gồm: NOX, CO, HC, O2 được thải ra ngoài qua xúp páp thải vàoống góp thải, sau đó sản phẩm cháy đi qua bộ xúc tác 3 chức năng Sau khi đi qua bộxúc tác 3 chức năng các chất trong sản phẩm cháy như NOX, CO, HC, O2 sẽ trở thànhcác chất khác như N2, CO2, H2O hoàn toàn không độc hại đến môi trường, Sơ đồnguyên lý làm viêc bộ xúc tác 3 thành phần như sau:

CO O CO

y

2 2

2 )

4 ( 2 1

y x H

C NO y x

CO NO

CO NO

O H N H

NO

y

2 2

2 2 2

2 )

4 ( )

2 2

(

2

Để quá trình oxi hóa diễn ra tốt thì cần có O2 nhưng để quá trình khử NOx diễn ratốt thì không có O2, do đó quá trình oxi hóa và khử không thể diễn ra hoàn toàn cùng một lúc, nên phải chấp nhận một giá trị mà ở đó quá trình oxi hóa và quá trình khử diễn ra tốt nhất Giá trị đó được khống chế bởi cảm biến lamda

Hình 1-18 Đồ thị biểu diễn thành phần khí thải

NOx: Nitrogen monoxide

Sau khi đi qua bộ xúc tác, sản phẩm cháy đi qua bộ tiêu âm để giảm tiếng ồn rồi được thải ra môi trường

3 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l.

3.1 Đặc điểm chung của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

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

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

1 Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảngthời gian quy định

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

3 Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việcquy định của động cơ

4 Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định củađộng cơ

5 Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng thời điểm theo một quy luật đãđịnh

6 Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích môi chất trong buồng cháy, bằngcách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các tia nhiên liệuvới 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 tình hìnhhoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu và dạngđường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theo gócquay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:

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

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45 độ góc quay trục khuỷu (tức làkhoảng 0,00330,0075 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ 0,150,2[MN/m2] Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, trong vòi phun áp suất tăng lên tớimấy chục [MN/m2] Áp suất phun nhiên liệu cao như vậy là nhằm đảm bảo yêu cầu

phun nhỏ và đều, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ với mộttốc độ cần thiết.

Áp suất phun nhiên liệu nhỏ nhất cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều của nhiênliệu, nó phụ thuộc vào cấu tạo vòi phun và cường độ vận động xoáy lốc của môi chấttrong buồng cháy khi phun nhiên liệu Trên thực tế thường không nhỏ hơn 10[MN/m2]

áp suất phun nhiên liệu lớn nhất thường không vượt quá 4050 [MN/m2], vì lớn hơnnữa sẽ gây ra những khó khăn không cần thiết về mặt công nghệ chế tạo, ảnh hưởngxấu tới tuổi thọ của bơm cao áp và vòi phun, mặc dầu về mặt chất lượng phun có đượccải thiện chút ít

Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel phải thoả mãn những yêu cầu

cơ bản sau:

1 Bền và có độ tin cậy cao

2 Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ

3 Dễ dàng và thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa

3.1.2 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

1

2 5 4 6

8 9

13

3

Hình 2-1 Hệ thống nhiên liệu động cơ diezel.

1- Thùng chứa; 2,5,- Ống nhiên liệu thấp áp; 3- Lọc thô; 4- Bơmchuyển; 6- Lọc tinh; 7,12,13- Ống nhiên liệu hồi; 9- Bơm cao áp; 10-Ống nhiên liệu cao áp; 11 Vòi phun

Trên hình 2-1 giới thiệu sơ đồ hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel Bơmchuyển nhiên liệu 4 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1 qua bình lọc thô 3 để cung cấp

nhiên liệu qua bầu lọc tinh 6 tới bơm cao áp 9 Ở đây, bơm cao áp tiếp tục đưa nhiênliệu lên vòi phun, với áp suất cao để phun vào buồng cháy hỗn hợp với không khí từbên ngoài qua bình lọc, ống nạp, tạo thành hoà khí và tự cháy, do không khí nén cónhiệt độ cao Hoà khí cháy giãn nở tác dụng vào piston, qua thanh truyền, làm quay.trục khuỷu sinh công Khí cháy sau khi đã làm việc, được đi ra khỏi xy lanh bằng ống

xả và ống tiêu âm như hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng Nhiên liệu rò qua khe hởthân kim phun của vòi phun và các tổ bơm theo ống nhiên liệu hồi 7, 12, 13 trở vềthùng chứa

2 Cấu tạo của bơm cao áp.

2.1 Cấu tạo bơm cao áp thẳng hàng.

Nguyên lý hoạt động: Piston đi xuống nhờ lực đẩy lò xo 19, van cao áp 12đóng kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trên piston, khi mởcác lỗ A, B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tới khi piston nằm ở vị tríthấp 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 Hình 2-2 giới thiệu kết cấu của bơm cao áp thẳng hàng

Hình 2-2 Bơm cao áp thẳng hàng

1- Bulông xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun; 4- Đầunối ống nhiên liệu vào bơm; 5- Vỏ bộ hạn chế nhiên liệu; 6- Khớp nối của trục cam;7- Đĩa chắn dầu; 8- Trục bơm; 9- Ổ bi; 10- Vỏ bộ điều tốc; 11- Lò xo van cao áp; 12-Van cao áp; 13- Xilanh bơm cao áp; 14- Lỗ xả; 15- Piston bơm cao áp; 16- 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.

2.2 Cấu tạo bơm cao áp phân phối.

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

Hình 2-3 giới thiệu kết cấu bơm cao áp phân phối

Hình 2-3 Bơm cao áp phân phối1- 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 chỉnh chân không;

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

20-Loại bơm này có kết cấu đơn giản hơn so với bơm cao áp thẳng hàng chonên được sử dụng rộng rải hơn, nhưng loại bơm cao áp sử dụng trong hệ thốngnhiên liệu Common Rail kết cấu đơn giản hơn ta khảo sát sau

2.3 Các dạng cấu tạo vòi phun trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

Vòi phun thường được lắp trên nắp hoặc trên sườn (trường hợp động cơ piston đốiđỉnh) xi lanh động cơ Công dụng chính của vòi phun là phun tơi và phân bố đều nhiên liệuvào thể tích buồng cháy của động cơ

Trên động cơ Diesel sử dụng hai loại vòi phun là: Vòi phun hở và vòi phun kín.Vòi phun kín tức là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong vòi phun vớikhông gian trong buồng cháy động cơ

Vòi phun kín được chia làm 4 loại:

+ Vòi phun kín tiêu chuẩn

+ Vòi phun kín loại van

+ Vòi phun kín có chốt trên kim phun

+ Vòi phun kín loại van lỗ phun

Hình 2-4 Cấu tạo vòi phun.

a) Vòi phun hở; b) Vòi phun kín tiêu chuẩn; c) Vòi phun kín loại van lỗ phun;d) Có chốt trên đầu kim; e) Phần đầu của vòi phun có chốt trên kim; 1- Thân; 2,7- Ê cu tròng; 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đế kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9-Đũa đẩy; 10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc

Vòi phun hở: Là loại vòi phun không có van ngăn cách không gian trong vòiphun với không gian trong buồng cháy động cơ do đó có các nhược điểm sau:

- Trong khoảng thời gian giữa các lần phun, một phần nhiên liệu trong vòiphun bị chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thể trong xy lanh cũng đi vàochiếm đầy không gian bị chèn ép đó

- Thời gian đầu và thời gian cuối của quá trình phun, chất lượng phun rất kém

vì lúc ấy áp suất nhiên liệu trong vòi phun rất thấp

- Sau mỗi lần phun vẫn còn nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lô phun gây kết cốcđầu vòi phun

- Do không có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nênnhiều khi phần khí thể ấy sẽ gây trở ngại cho quá trình cấp nhiên liệu vào xy lanhđộng cơ

Khắc phục được nhược điểm trên, nên vòi phun kín làm cho chất lượng phunnhiên liệu tốt, tăng chỉ tiêu công suất và hiệu suất của động cơ đồng thời làm giảmhiện tượng kết muội than trên vòi phun và xy lanh động cơ

Nguyên lý hoạt động vòi phun kín: Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qualưới lọc 17, qua các đường 19 trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt côntựa của van kim Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích hìnhvành khăn của van kim chống lại lực ép của lò xo Khi lực của áp suất nhiên liệu lớnhơn lực ép của lò xo thì van kim bị đẩy bật lên mở đường thông cho nhiên liệu tới lỗphun Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu mở được gọi là áp suất bắt đầu phunnhiên liệu

2.4.Bơm chuyển nhiên liệu.

Bơm chuyển nhiên liệu được đặt giữa thùng chứa nhiên liệu và bơm cao áp.Nhiệm vụ chính của bơm chuyển nhiên liệu là cung cấp nhiên liệu với một áp suấtsuất dư nhất định, để khắc phục sức cản của các bình lọc và để tạo điều kiện nạp nhưnhau cho các tổ bơm

Bơm chuyển nhiên liệu đặt ở gần bơm cao áp, do trục cam của bơm cao áp dẫnđộng và thường dùng ba loại: bơm piston, bơm bánh răng và bơm cánh gạt

2.4.1 Loại bơm bánh răng.

Nguyên lý làm việc và kết cấu của bơm bánh răng rất đơn giản nó gồm có haibánh răng (số răng thường ít hơn 17) được dẩn động theo chiều nhất định Bánh răngchủ động 2 lắp trên trục vào của bơm phân phối ăn khớp với bánh răng bị động 1 Khibánh răng 2 quay thì kéo theo bánh răng 1 quay theo chiều ngược lại, dầu từ đường dầu

áp suất thấp 7 được hai bánh răng guồng sang đường dầu áp suất cao 3 theo chiều mũi

tên Van an toàn 4 dùng để xã dầu khi có hiện tượng tắc ngẵn đường ống thì áp suất dầuvượt quá giới hạn cho phép, dầu đẩy van mở ra để chảy về đường dầu áp suất thấp.Điều chỉnh áp suất của dầu bằng vít điều chỉnh 5 Kết cấu được thể hện ở hình 2-5.

Hình 2-5 Kết cấu bơm bánh răng

1-Bánh răng bị động 2- Bánh răng chủ động

3- Đường dầu áp suất thấp 4- Van an toàn

5- Vít điều chỉnh 6- Vỏ bơm

7- Đường dầu áp suất thấp

2.4.1 Loại bơm piston

Khi trục bơm quay bánh cam đẩy con đội lên, làm cho pittông dịch chuyển vềphía buồng hút, tạo ra độ chân không ở buồng đẩy Các lò xo bị nén lại, nhiên liệuchảy từ buồng hút ra, qua van đẩy và theo rãnh chảy vào buồng đẩy

Hình 2-6 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm thấp áp kểu piston

a, Hành trình hút; b, Hành trình đẩy

1-Cam; 2- Con lăn; 3-Thân con đội; 4,7,9,11-Lò xo; 5-Cần kéo;

6-Van nạp; 8-Rãnh thoát; 10-Piston; 12-6-Van đẩy; 13-Bơm tay; A-Từ

lọc thô đến; B-Đến bầu lọc tinh

- Hành trình làm việc:

Piston 10 được dẫn động từ trục cam của bơm cao áp thông qua con đội 3 vàcần kéo 5; vận động ngược lại của piston là do lò xo 9 điều khiển Khi piston dichchuyển theo lực tác dụng của lò xo (hình 2-6) Nhiên liệu đi di qua van nạp 6 đi vàokhông gian chứa lò xo của bơm, lúc ấy trong không gian phía dưới piston 10, nhiênliệu được bơm vào đường ống dẫn đến bình lọc Khi piston dich chuyển theo lực đẩytrên con đội thông qua cần kéo 5 thì nhiên liệu từ không gian chứa lò xo chỉ có mộtphần đi qua phía không gian dưới piston 10 Vì không gian phía dưới piston 10 có cần

5 nên không chứ hết nhiên liệu của không gian chứa lò xo đẩy ra, nhiên liệu dôi ra sẽ

di tới bình lọc

3.2 Hệ thống nhiên liệu common rail động cơ Duratorq 2.4l

3.2.1 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống

Sơ đồ của hệ thống được thể hiện ở hình 2-8

F

E

3C

45

D

2

A1

9

7

8

6

Hình 2-7 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l

A Đường hồi nhiên liệu từ bơm cao áp; B Đường áp suất cao lên ống phân phốinhiên liệu; C Đường cao áp tới kim phun; D Đường dầu hồi; E Nhiên liệu trởlại thùng chứa; F Đường nhiên liệu từ lọc tới bơm cao áp; 1- Bơm cao áp; 2-Ống phân phối nhiên liệu; 3- Vòi phun; 4- Van an toàn; 5- Nhánh đưa dầu vềthùng; 6- Thùng nhiên liệu; 7- Bơm dầu và cảm biến lượng nhiên liệu trongthùng; 8- Lọc nhiên liệu; 9- Bơm chuyển nhiên liệu

Trong hệ thống nhiên liệu gồm có các bộ phận chính sau:

Thùng chứa 6 có nhiệm vụ chứa dầu đủ cho động cơ làm việc trong một thờigian

Bơm chuyển 9 có nhiệm vụ vận chuyển nhiên liệu đến bơm cao áp thông qua bầulọc 8

Bơm cao áp 1 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 điển) Nhiên liệu sau khi ra khỏi bơmcao áp được vận chuyển vào bộ phận tích luỹ cao áp

Ống Rail 2 này là bộ phận tích luỹ cao áp và luôn được cấp nhiên liệu để phục vụcho việc phun nhiên liệu Nhiên liệu trong ống luôn có áp suất 2000 bar để phun vàoxylanh vào đúng thời điểm Một số thành phần của hệ thống Common Rail được đặttrực tiếp trên ống này, như cảm biến áp suất, van điều áp.

Vòi phun 5 có chức năng phun nhiên liệu vào xylanh động cơ PCM quyết địnhlượng nhiên liệu được phun

Khi động cơ làm việc, nhiên liệu được bơm cấp nhiên liệu đặt trong thùng chứahút lên bầu lọc 8 và tới bơm chuyển nhiên liệu (bơm thấp áp) kiểu bánh răng thôngqua đường nhiên liệu F Rồi nhiên liệu được chuyển tới bơm cao áp, thông qua đườngnhiên liệu B nhiên liệu được chuyển tới ống phân phối nhiên liệu 2, từ ống phân phối

2, nhiên liệu được phân phối tới các vòi phun 3 thông qua các ống cao áp C và phunvào xilanh động cơ hỗn hợp với không khí nén, tạo thành hoà khí hay hỗn hợp và tựcháy và sinh công

Nhiên liệu sau khi đi qua bơm cao áp là nhiên liệu cao áp Từ đầu ra của bơm phânphối đến cung cấp nhiên liệu cho 4 vòi phun của động cơ theo thứ tự nổ là 1-3-4-2

Để đảm bảo cho thành phần nhiên liệu phù hợp với từng chế độ hoạt động củađộng cơ Trong hệ thống người ta có lắp thêm các cảm biến: áp suất khí nạp, tốc độđộng cơ, nhiệt độ nước làm mát, vị trí bàn đạp ga Các cảm biến này nhận tín hiệu

và chuyển về bộ điều khiển PCM Bộ điều khiển có nhiệm vụ xử lý tín hiệu từ cáccảm biến gởi về và sẽ phát ra tín hiệu điều khiển vòi phun Các tín hiệu này sẽ quyếtđịnh lượng nhiên liệu mà bơm sẽ cung cấp cho các vòi phun

3.2.1.1 Hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l có những đặc tính sau:

+ Áp suất nhiên liệu, lượng phun, và thời điểm phun được điều khiển bằng điện

tử vì vậy điều khiển tốc độ động cơ đạt độ chính xác cao

+ Áp suất nhiên liệu cao cho nên việc hoà trộn nhiên liệu – hoà khí trong buồngcháy tốt hơn

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

Với những đặc tính như trên thì động cơ Duratorq 2.4l có tính hiệu năng, tínhkinh tế nhiên liệu tăng cao, tiếng ồn nhỏ ít rung động và khí thải sạch

3.2.1.2 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l

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 xi 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

3.2.1.3 Common Rail là một hệ thống phun tích luỹ:

Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệthống Common Rail Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ động cơ và lượngnhiên liệu phun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suất cao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun Lượng nhiên liệu phun ra được quyết địnhbởi tài xế, và thời điểm phun cũng như áp lực phun được tính toán bằng PCM và cácbiểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó Sau đó PCM sẽ điều khiển các kim phun phun tạimỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu

3.2.1.4 Ưu điểm của hệ thống nhiên liệu này

- Độ tin cậy cao

- Giảm thải ô nhiễm do khí xả (áp suất phun của Common Rail rất cao nên làm

cải thiện được quá trình cháy mà thực tế làm giảm bớt lượng phát thải khói đen Xahơn nữa, nó làm giảm lượng phát thải ô nhiễm là nhờ giai đoạn phun sơ khởi và phunhỗn hợp)

- Tính kinh tế nhiên liệu (Common Rail có hệ thống phun được điều khiển bằng

điện tử)

- Công suất tăng (Với Common Rail, áp suất phun có thể cho nhiều bộ phận được

chọn lựa tự do và độc lập với tình trạng làm việc của động cơ Ý nghĩa này momentđộng cơ có thể được gia tăng trong vùng tốc độ thấp, một thực tế là nó thực hiện đóng

góp chính làm gia tăng tính linh hoạt của ô tô dùng động cơ diesel).

- Giảm tiếng ồn động cơ (Hoạt động ở âp suất cao vă quâ trình phun được riíng lẻ

của mỗi vòi phun trong hệ thống Common Rail Việc cho phĩp phun sơ khởi vă phunhỗn hợp năy mă cả hai lăm giảm đâng kể tiếng ồn động cơ)

- Sự hợp nhất câc khâi niệm động cơ đang còn sử dụng (Common Rail được

thiết kế như thế có thể sử dụng cho câc động cơ diesel đang tồn tại mă không cần thayđổi lớn khi muốn lắp đặt hệ thống Common Rail cho động cơ diesel khâc)

3.2.1.5 Đặc tính phun của hệ thống Common Rail

- 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 2-8 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:

solenoid 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 áp suấtkhí cháy và áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn) Kết quả là giảm tiếng ồn củađộng cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và trong nhiều trường hợp giảm được độ độc hại củakhí thải Quá trình phun sơ khởi góp phần gián tiếp vào việc tăng công suất động cơ

* Giai đoạn phun chính ( main injection ).

Công suất đầu ra của động cơ phụ thuộc vào giai đoạn phun chính tiếp theo giaiđoạn phun sơ khởi Điều này có nghĩa là giai đoạn phun chính giúp tăng lực kéo củađộng cơ Với hệ thống Common Rail, áp suất phun vẫn giữ không đổi trong suốt quátrình 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 hay kỳ thải khoảng 200o sau ĐCT Ngược lại so với quá trình phun sơkhởi và phun chính, nhiên liệu phun vào không được đốt cháy mà để bốc hơi nhờ vàosức nóng của khí thải ở ống thải Trong suốt kỳ thải hỗn hợp khí thải và nhiên liệuđược đẩy ra ngoài hệ thống thoát khí thải thông qua xupap thải Tuy nhiên một phầncủa nhiên liệu được đưa lại buồng đốt thông qua hệ thống luân hồi khí thải EGR và cótác dụng tương tự như chính giai đoạn phun sơ khởi Khi bộ hóa khử được lắp để làmgiảm NOx, chúng tận dụng nhiên liệu trong khí thải như là một nhân tố hóa học để làmgiảm nồng độ NOx trong khí thải

3.2.2 Đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động của các cụm chi tiết

3.2.2.2 Lọc nhiên liệu

* Nhiệm vụ của bầu lọc tinh:

Bầu lọc có nhiệm vụ lọc tạp chất cơ học, nước ra khỏi nhiên liệu nên bầu lọc đảmbảo cho hệ thống làm việc tốt Kết cấu được thể hiện ở hình 2-11

2

4

1

5 6

7 8 3

Hình 2-9 Kết cấu bầu lọc

1- Nhiên liệu từ thùng chứa tới lọc; 2- Nhiên liệu tới ống phân phối; 3- nắp bầulọc; 4- Lõi lọc; 5- Thân bầu lọc; 6- Lượng nuớc có trong bầu lọc; 7- Cảm biếnlượng nước có trong bầu lọc; 8- Bu lông xã nước

Bình lọc nhiên liệu của động cơ Duratorq 2.4l vỏ được làm bằng nhựa và lõi lọclàm bằng giấy lọc, mỗi khi lọc bị tắc là phải thay thế bình lọc, trong bầu lọc được lắpcảm biến báo mức nước có trong lọc nhiên liệu và dưới đáy lọc có bu lông để xả nước

và cặn Khi lượng nước vượt quá mức cho phép ở trong bầu lọc nhiên liệu, cảm biếngửi thông tin về bộ điều khiển điện tử PCM Và đèn cảnh báo tình trạng lọc được hiểnthị trên bảng táp lô

3.2.2.3 Bơm chuyển nhiên liệu

Bơm chuyển nhiên liệu (hay bơm thấp áp) được thiết kế là loại bơm bánh răng cóvan an toàn (3,5 bar) Nhiên liệu được vận chuyển giữa các răng của hai bánh răng quay Bánh răng quay được quay bằng động cơ nghĩa là lượng phân phối một cách trực tiếp tỷ lệ tốc độ động cơ

Bơm chuyển nhiên liệu cung cấp nhiên liệu từ bình chứa đến đường dầu vào của bơm cao áp, được lắp trực tiếp trên bơm cao áp, trục cùng trục với bơm cao áp Bơm chuyển nhiên liệu cung cấp nhiên liệu có áp suất 3-3,5 bar Kết cấu được thể hiện ở hình 2-12

Cấu tạo gồm:

cặp bánh răng ăn khớp ngoài (bánh răng chủ động 11 và bánh răng bị động 14) đặt trong vỏ bơm Bánh răng chủ động được dẫn động từ trục chủ động 11 Ở trên bọng đẩy 12 có lắp van an toàn

17 16

15

7 8

9

14 13 12

10

11

2

3 4 5

6

1

Hình 2-10 Kết cấu bơm chuyển nhiên liệu

1- Trục chủ động; 2- Phốt làm kín; 3- Van an toàn; 4- Lò xo giữ van antoàn; 5- Ốc giữ lò xo van an toàn; 6- Nắp; 7- Đương nhiên liệu vào; 8-Bọng hút; 9- Bánh răng chủ động; 10- Mặt bích; 11- Then; 12- Bọng đẩy;13- Bánh răng chủ động; 14- Trục bị động; 15- Đường nhiên liệu ra; 16-thân bơm; 17- Lỗ lắp bulông

Nguyên lý làm việc:

Khi bánh răng chủ động quay ở bọng hút 8 các cặp bánh răng ra khớp giải phóngthể tích rảnh răng làm cho áp suất giảm làm cho bơm hút chất lỏng qua đường nhiênliệu vào 7 Khi bánh răng chủ động quay ở bọng hút 12 các cặp bánh răng ăn khớpgiải làm giảm thể tích làm việc nên áp suất tăng lên làm chất lỏng được đẩy đi quađường nhiên liệu vào 15 Áp suất tăng lên có thể gây ra vỡ bơm vì thế có lắp van antoàn 5 để bảo vệ hệ thống

3.2.2.4 Bơm cao áp

Bơm cao áp tạo áp lực cho nhiên liệu đến một áp suất lên đến 1600 bar Nhiênliệu được tăng áp này sau đó di chuyển đến đường áp suất cao và được đưa vào ốngphân phối

Bơm cao áp được lắp ở phía bên trái nắp máy thông qua một khớp nối, nối vớikhớp nối của trục cam hút và được dẫn động bởi trục cam hút Tốc độ quay bằng 1/2tốc độ động cơ thông qua khớp nối và được dẫn động bởi trục cam hút, được bôi trơnbằng chính nhiên liệu đi qua bơm Bơm cao áp phân phối lượng nhiên liệu tỷ lệ thuậnvới vân tốc quay của nó là một hàm của tốc độ động cơ Trong quá trình phun, tỷ sốtruyền phụ thuộc vào góc tốc độ trục khuỷu, lượng nhiên liệu mà bơm cung cấp saocho đáp ứng được chế độ hoạt động Thường tỷ số truyền hợp lý là 1:2 hoặc 1:3 Kếtcấu bơm cao áp được thể hiện ở hình 2-13

Hình 2-11 Kết cấu bơm cao áp

1- Đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận; 2- Trục dẫn động; 3- Van hút;

4- Nhiên liệu áp suất cao đến ống phân phối; 5- Piston; 6- Cam lệch

tâm; 7- Buồng chứa của bơm piston; 8- Van điều khiển áp suất;

9-Đường dầu hồi; 10- Lò xo; 11- Van bơm

Bên trong bơm cao áp (hình 2-13), nhiên liệu được nén bằng 3 piston bơm được

bố trí hướng kính và các piston cách nhau 120 độ Do 3 piston bơm hoạt động luânphiên trong một vòng quay nên chỉ làm tăng nhẹ lực cản của bơm Do dó, ứng suất trên

hệ thống dẫn động vẫn giữ đồng bộ Điều này có nghĩa là hệ thống common rail đặt íttải trọng lên hệ thống truyền động hơn so với hệ thống cũ Công suất yêu cầu dẫn động

để dẫn động bơm rất nhỏ và tỉ lệ với áp suất trong ống phân phối và tốc độ bơm

áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, nhiên liệu thoát ra ngoài đến ống phânphối

Do bơm cao áp được thiết kế để có thể phân phối lượng nhiên liệu lớn nênlượng nhiên liệu có áp suất cao sẽ bị thừa trong giai đoạn chạy cầm chừng và tải trungbình Lượng nhiên liệu thừa này sẽ được trở lại bình chứa thông qua van điều chỉnh ápsuất

Đó là nguyên lý làm việc chung của bơm cao áp, sau đây ta nguyên cứu vàocấu tạo, nguyên lý làm việc của các chi tiết chính trong bơm cao áp gồm : Bơm piston,van điều chỉnh áp suất

1 Bơm piston

Bơm piston của bơm cao áp làm nhiệm vụ bơm nhiên liệu áp suất cao đến ốngphân phối, lượng nhiên liệu được bơm ít hay nhiều phụ thuộc vào van điều chỉnh ápsuất

Bơm gồm ba piston bơm được bố trí hướng kính và các piston cách nhau 120

độ (đường kính của piston bơm: dpt= 8 mm), 3 piston này được đẩy lên nhờ cam lệchtâm 6, hành trình đi xuống của piston nhờ lò xo 10 (hành trình làm việc của piston:

Spt= 3,2 mm) Khi Piston đi xuống nhờ lực đẩy của lò xo 10, van nạp 3 mở ra Nhờ độchân không phía trên piston nhiên liệu được nạp vào không gian này cho đến khipiston nằm ở vị trí thấp nhất Piston đi lên nhờ cam lệch tâm 6 thì nhiên liệu ở khoảngkhông gian phía trên piston bị nén tăng áp suất, đẩy mở van bơm 11 nhiên liệu áp suấtcao đi vào đường ống cao áp đến ống phân phối, đồng thời van nạp 3 đóng lại khôngcho nhiên liệu trở lại bơm nạp

Ba piston bơm được bố trí hướng kính và các piston cách nhau 120 độ nên khipiston A đi lên thực hiện quá trình nén và bơm nhiên liệu đến ống phân phối piston thì

B và C đi xuống thực hiện quá trình hút, 3 bơm làm việc luân phiên hút và nén nhiênliệu, bơm nhiên liệu đến ống phân phối dưới áp suất cao và ổn định

2 Van điều chỉnh áp suất

3 2 1

6 5 4

Hình 2-12 Kết cấu van điều chỉnh áp suất

1-Mạch điện; 2-Lò xo; 3-Lõi; 4-Nam châm điện; 5-Thân

van; 6-Van bi

Van điều khiển áp suất được gá lên bơm cao áp hay Để ngăn cách khuvực áp suất cao với khu vực áp suất thấp, một lõi thép đẩy van bi vào vị tríđóng kín Có 2 lực tác dụng lên lõi thép: Lực đẩy xuống dưới bởi lò xo và lựcđiện từ Nhằm bôi trơn và giải nhiệt, lõi thép được nhiên liệu bao quanh

Van điều khiển áp suất được điều khiển theo 2 vòng:

- Vòng điều khiển đáp ứng chậm bằng điện dùng để điều chỉnh áp suấttrung bình trong ống

- Vòng điều khiển đáp ứng nhanh bằng cơ dùng để bù cho sự giao độnglớn của áp suất

Khi van điều chỉnh áp suất chưa được cung cấp điện, áp suất cao ở ốnghay tại đầu ra của bơm cao áp được đặt lên van điều khiển áp suất một áp suấtcao Khi chưa có lực điện từ, lực của nhiên liệu áp suất cao tác dụng lên lò xolàm cho van mở và duy trì độ mở tuỳ thuộc vào lượng nhiên liệu phân phối Lò

xo được thiết kế để có thể chịu được áp suất 100 bar

Khi van điều khiển áp suất được cấp điện: nếu áp suất trong mạch là áp suất caotăng lên, lực điện từ sẽ tạo ra để cộng thêm vào lực của lò xo Khi có van sẽ đóng lại

và được giữ ở trạng thái đóng cho đến khi lực do áp suất dầu ở một phía cân bằng vớilực lò xo và lực điện từ ở phía còn lại Sau đó, van sẽ ở trạng thái mở và duy trì ở một

áp suất không đổi Khi bơm thay đổi lượng nhiên liệu phân phối hay nhiên liệu bị mất

đi khi trong mạch áp suất cao thì được bù lại bằng cách điều chỉnh van đến một độ mởkhác Lực điện từ tỷ lệ với dòng điện cung cấp trong bình được điều chỉnh bằng cáchthay đổi độ rộng xung Tầng số xung điện khoảng 1kHz sẽ đủ để ngăn chuyển độngngoài ý muốn của lõi thép và sự thay đổi áp suất trong ống

3.2.2.5 Ống phân phối

Ống phân phối nhiên liệu dùng để chứa nhiên liệu áp suất cao và giảm chấn do

sự giao động áp suất của bơm cao áp tạo ra trong thể tích của ống Khi vòi phun lấynhiên liệu từ ống phân phối để phun thì áp suất nhiên liệu trong ống phân phối khôngđổi Điều này thực hiện được nhờ vào sự co giãn của nhiên liệu Ở hai đầu ống phânphối nhiên liệu có lắp một cảm biến áp suất nhiên liệu 5 (FRP), và một van an toàn 1,Cảm biến áp suất nhiên liệu đo áp suất trong ống và được duy trì bởi van lưu lượngnhằm duy trì áp suất khoảng 2000 bar Ống này dùng chung cho các xy lanh nên cótên là (đường ống chung - Commom Rail) Ngay cả khi một lượng nhiên liệu mất đikhi phun, ống vẫn duy trì một áp suất thực tế bên trong không đổi đảm bảo cho áp suấtphun của vòi phun không đổi ngay từ khi vòi phun mở Khi áp suất làm việc của hệthống cao quá 2000 bar, thì cảm biến 5 sẽ chuyển thông tin tới bộ điều khiển PCM,điều khiển mở van an toàn 1 ra và nhiên liệu được hồi về thùng, mục đích của van antoàn nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống, ngăn ngừa sự hư hỏng xảy ra do áp suấtnhiên liệu gây nên Van an toàn chỉ được phép mở có một lần, điều này có nghĩa nóphải thay thế nếu như nó đã mở một lần Mỗi khi van an toàn mở đều được kiểm soátbởi bộ điều khiển PCM và lưu lại mã báo hư hỏng (DTC) đồng thời đèn báo lỗi cũnghiển thị

Ống phân phối này dùng chung cho tất cả các xi lanh Do đó tên nó là

“Đường ống chung” (“common rail”) Ngay cả khi một lượng nhiên liệu bị mất

đi khi phun, ống vẫn duy trì áp suất thực tế bên trong không đổi Điều này đảmbảo cho áp suất phun của kim không đổi ngay từ khi kim phun mở

Thể tích bên trong của ống thường xuyên được điền đầy bằng nhiên liệu

có áp suất cao Khả năng nén của nhiên liệu dưới áp suất cao được tận dụng đểtạo hiệu quả tích trữ Khi nhiên liệu rời khỏi ống để phun ra thì áp suất thực tếtrong bộ tích trữ nhiên liệu áp suất cao vẫn được duy trì không đổi Sự thay đổi

áp suất là do bơm cao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để bù vào phầnnhiên liệu vừa phun Kết cấu ống phân phối được thể hiện ở hình 2-15

2 1

Hình 2-13 Kết cấu ống phân phối.

1 Van an toàn; 2- Ống phân phối; 3- Đường dầu từ bơm cao áp; 4- Đường dầu từống phân phối đến vòi phun; 5- Cảm biến áp suất nhiên liệu

2.2.2.6 Kim phun

Thời điểm phun và lượng nhiên liệu phun được điều chỉnh bằng cách cho dòngđiện qua các kim phun Các kim phun này thay thế cho các kim phun cơ khí Tương tựnhư kim phun cơ khí trong các động cơ diesel phun nhiên liệu trực tiếp, các bộ kẹpthường được sử dụng để lắp kim phun vào nắp máy Cấu tạo kim phun được thể hiện

ở hình 2-16

0 ,25x5

13

11

10 5

4 3

2 1

Theo hình (2-16), nhiên liệu từ đường dầu đến kim phun và theo đuờng ống dẫn

sẽ di đến buồng điều khiển thông qua lỗ nạp (5) Buồng điều khiển được nối vớiđường dầu về thông qua lỗ xã (11) được mở bởi solenoid

Khi lỗ đóng, áp lực của đầu đặt lên piston (4) cao hơn áp lực dầu tại thân ty kim(2) Kết quả là kim bị đẩy xuống dưới và làm kín lỗ phun tới buồng đốt

Khi van solenoid có dòng điện, lỗ xã được mở ra Điêu này làm cho áp suất ởbuồng điều khiển giảm xuống, kết quả là áp lực tác dụng lên piston cũng giảm theo.Khi áp lực dầu trên piston giảm xuống thấp hơn áp lực tác dụng lên ty kim, thì ty kim

mở ra và nhiên liệu được phun vào buồng đốt qua các lỗ phun Kiểu điều khiển typhun và nhiên liệu được phun vào buồng đốt qua các lỗ phun Điều khiển ty phun nàydùng một hệ thống khuếch đại thuỷ lực vì lực mở cần thiết để mở kim thật nhanhkhông thể được trực tiếp tạo ra nhờ van solenoid Thời điểm phun và lượng nhiên liệuphun được điều chỉnh thông qua dòng các kim phun.

Hoạt động của kim phun có thể chia làm 4 giai đoạn chính khi động cơ làm việc

và bơm cao áp tạo ra áp suất cao:

- Kim phun đóng (khi có áp lực dầu tác dụng)

- Kim phun mở (bắt đầu phun)

- Kim phun mở hoàn toàn

- Kim phun đóng (kết thúc phun)

Các giai đoạn hoạt động là kết quả của sự phân phối lực tác dụng lên các thànhphần của kim phun Khi động cơ dừng lại và không có áp suất trong ống phân phối, lò

xo kim đóng

- Kim phun đóng (ở trạng thái nghỉ).

Ở trạng thái nghỉ, van solenoid chưa được cung cấp điện và do đó kim phun đóng.Khi lỗ xả đóng, lò xo đẩy van bi đóng lại Áp suất cao của ống tăng lên trong buồngđiều khiển và trong buồng thể tích của ty kim cũng có một áp suất tương tự Áp suấtcủa ông đặt vào phần đỉnh của piston, cùng với lực lò xo ngược chiều với lực mở kim

sẽ giữ được ty kim ở vị trí đóng

- Kim phun mở (bắt đầu phun)

Van solenoid được cung cấp điện với dòng kích lớn để đảm bảo nó mở nhanh Lựctác dụng bởi van solenoid lớn hơn lực tác dụng của lò xo lỗ xả và làm mở lỗ xả ra.Gần như tức thời, dòng điện cao được giảm xuống thành dòng nhỏ chỉ đủ để tạo ra lựcđiện từ để giữ ty kim Điều này thực hiện được là nhờ khe hở mạch từ bây giờ đã nhỏhơn Khi lỗ xả mở ra, nhiên liệu có thể chảy vào buồng điều khiển van vào khoangbên trên nó và từ đó trở về bình chứa thông qua đường dầu về Lỗ xả làm mất cânbằng áp suất nên áp suất trong buồng điều khiển giảm xuống Điều này làm áp suấttrong buồng điều khiển van thấp hơn áp suất trong buồng chứa của ty kim (vẫn cònbằng áp suất của ống) Áp suất giảm đi trong buồng điều khiển van làm giảm lực tácdụng lên piston điều khiển nên ty kim mở ra và nhiên liệu bắt đầu phun Áp suất phun

ở giai đoạn này là 220 – 234 Kg/cm2

Tốc độ mở ty kim được quyết định bởi sự khác biệt tốc độ dòng chảy giữa lỗ nạp

và lỗ xả

- Kim phun mở hoàn toàn.

Piston điều khiển tiến đến vị trí dừng phía trên nơi mà nó vẫn còn chịu tác dụngcủa đệm dầu được tạo ra bởi dòng chảy của nhiên liệu giữa lỗ nạp và lỗ xả Kim phunbây giờ đã mở hoàn toàn, và nhiên liệu được phun vào buồng đốt ở áp suất gần bằngvới áp suất trong ống Lực phân phối trong kim thì tương tự với giai đoạn mở kim Ápsuất phun lúc này là 415 – 433 Kg/cm2

- Kim phun đóng (kết thúc phun)

Khi dòng qua van solenoid bị ngắt, lò xo đẩy van bi xuống và van bi đóng lỗ xảlại áp suất này tương đương với áp suất trong ống và làm tăng lực tác dụng lên đỉnhpiston điều khiển Lực này cùng với lực của lò xo bây giờ cao hơn lực tác dụng củabuồng chứa và ty kim đóng lại Tốc độ đóng của kim phun phụ thuộc vào dòng chảycủa nhiên liệu qua lỗ nạp

* Đầu kim phun

Ty kim mở khi van solenoid được kích hoạt để nhiên liệu chảy qua Chúng phunnhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy Đường kính kim phun dkp= 3,2 mm

Lượng nhiên liệu dư cần để mở ty kim sẽ được đưa trở lại bình chứa thông quađường dầu về Nhiên liệu hồi về từ van điều áp và từ vùng áp suất thấp cũng được dẫntheo đương dầu về cùng với nhiên liệu được dùng như để bôi trơn cho bơm cao áp.Thiết kế của đầu phun được quyết định bởi:

- Việc kiểm soát nhiên liệu phun ra (thời điểm và lượng nhiên liệu phun)

- Việc điều khiển nhiên liệu (số lỗ tia: 5 lỗ, hình dạng nhiên liệu phun ra và sựtán nhiễu nhiên liệu, sự phân phối nhiên liệu trong buồng cháy, mức độ làm kín buồngcháy)

3.2.2.7 Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao

Những đường ống nhiên liệu này mang nhiên liệu áp suất cao Do đó, chúngthường xuyên phải chịu áp suất cực đại của hệ thống và trong quá trình ngưng phun

Vì vậy, chúng được chế tạo từ thép ống Thông thường , chúng có đường kính ngoài 6

mm và đường kính trong 2,4 mm

3.2.2.8 Van giới hạn áp suất

Van giới hạn áp suất có chức năng như một van an toàn Trong trường hợp áp suất lớn thì van sẽ cho nhiên liệu thoát ra ngoài Van giới hạn áp suất cho phép áp suấttức thời tối đa trong khoảng 2000 bar

Hình 2-15 Kết cấu van giới han áp suất1- Mạch cao áp; 2- Van; 3- Lỗ dầu; 4- Piston; 5- Lò xo; 6- Đế;

7- Thân van; 8- Đường dầu về

Van giới hạn áp suất là một thiết bị cơ khí bao gồm các thành phần sau:

- Phần cổ có ren ngoài để lắp vào trong ống

- Một chổ nối với đường dầu về

- Một piston di chuyển

- Một lò xo

Tại phần cuối chổ nối có một buồng với một đường dẫn dầu có phần đuôi hình côn mà khi piston đi xuống sẽ làm kín bên trong buồng Ở áp suất hoạt động bình thường (tối đa 2000 bar), lò xo đẩy piston xuống làm kín ống, khi áp suất hệ thống vượt quá mức, piston bị đẩy lên trên do áp suất dẩu trong ống thắng lực căng lò xo Nhiên liệu có áp suất cao được thoát ra thông qua van và đi vào đường dẫn về trở lại bình chứa Khi van mở, nhiên liệu rời khỏi ống vì vậy, áp suất trong ống giảm xuống

3.2.2.9 Các cảm biến

1 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP).

Đây là loại áp kế điện (Cảm biến chân không) Loại cảm biến này dựa trên nguyên lý cầu Wheaston Mạch cầu được sử dụng trong thiết bị nhằm tạo ra một điện thế phù hợp với sự thay đổi của điện trở

Hình 2-16 Kết cấu của cảm biến áp suất đường ống nạp

1- tấm silicon; 2- Buồng chân không; 3- Lọc.Cảm biến bao gồm 1 tấm silicon mỏng hai mặt được phủ thạch anh để tạo thành điện trở áp điện Các điện trở mắc với điện trở áp điện tạo thành mạch cầu Wheastone