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 Ở nước ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngày một tăng Các loại ô tô này đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiến và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ
Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò đẫn đường, quá trình tự động hóa 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 nhiễm môi trường, tối ưu hoá quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đối rất phức tạp, làm cho người sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuật ngành ô tô ở nước ta còn nhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thê 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 nhién ligu Common Rail d6ng co DW10 ATED" lam dé tài tốt nghiệp của mình Em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường em có thê 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 KS.Nguyễn Quang Trung 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 đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này
Sinh viên thực hiện
Trang 21 : Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel
1.1: Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel 1.1.1: Nhiémvu:
- Dự trữ nhiên liệu:
Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyên dễ dàng trong hệ thống
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : Đảm bảo tốt các yêu câu sau
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ
+ Phun nhiên liệu vào đúng xy lanh thời điểm, đúng quy luật
+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các xylanh phải đồng đều trong một chu trình công tác
- Các tỉa nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tỉa phun với hình dạng buồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất trong buồng cháy để
hoà khí được hình thành nhanh và đều 1.12 : Yêu cầu :
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau - Hoạt động ôn định, có độ tin cậy và tuôi thọ cao
- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa
- Dễ chế tạo, giá thành hạ 1.13 - Phân loại:
Dựa vào các loại bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu ta có thể phân loại sơ bộ hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thành 3 loại sau
Trang 3
Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm day 1: Thùng chứa nhiên liệu 2 : Cốc lọc; 3 : Bơm tay.4 : Bơm cao áp
5 : Bầu lọc tỉnh 6 : Ông dầu cao áp 7: Vòi phun 8: Buông 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) đây 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 tô 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 Ơn định, và khơng gián đoạn quá trình cấp nhiên
liệu thì nhiên liệu đi vào xylanh bơm cao áp không được lẫn không khí
+ Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu do những nguyên nhân như sau: — Không khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đôi đột ngột — Không khí trời lọt qua những đoạn ống không kín, đặc biệt ở những khu vực mà áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời
+ Một số biện pháp để tách không khí ra khỏi nhiên liệu trong hệ thống:
— Nhiên liệu được tuần hoàn liên tục từ thùng chứa, qua bầu lọc, qua bơm cao áp, qua van tràn và đường ống tràn về thùng chứa Sự tuần hoàn cuốn không khí
Trang 4— Trước khi khởi động máy, dùng bơm tay bơm dầu thật căng và giữ nguyên bơm tay sau đó nới lỏng Ốc xả gió trên bầu lọc cho không khí tràn ra ngoài, rồi siết
chặt Ốc xả gió lại, tiếp tục bơm và lại xả đền khi nào hét không khí thì thôi Làm
tương tự như vậy để xả không khí trong bơm cao áp bằng ốc xả gió trên thân bơm Bơm tay lắp song song với bơm chuyên vận 3 được sử dụng để bơm nhiên liệu vào hệ thống khi máy ngừng hoạt động lâu ngày, nhiên liệu trong hệ thống đường ống bị rò qua những chỗ không kín khít Sau đó phải khóa bơm tay lại rồi mới khởi động động cơ b : Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối Hình 1.2 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối
1- Thùng chứa nhiên liệu; 2,4- Bơm tiếp vận; 3- Bầu lọc tỉnh; 4- Van điều áp; 6- Vòi phun; 7- Buông cháy; §- Bơm cao áp phân phối; 9- Van cao áp;
10- Piston; 11- Lỗ đưa nhiên liệu đến các vòi phun; 12- Vành điều lượng 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 tiễn, vừa xoay Với động cơ có ¡ xylanh thì piston sẽ chuyên động tịnh tiến ¡ lần và trong một chu kỳ của động cơ, pIston sẽ xoay đủ một vòng
Trang 5— Thân xylanh có rãnh dẫn nhiên liệu cao áp vào lỗ B
— Piston gồm:
+ Phần hình trụ trên dé tao áp suất cao
+ Phần hình trụ dưới có xẻ rãnh dọc, khi rãnh này áp vào lỗ đến vòi phun thì nhiên liệu cao áp được đưa đến vòi phun
* Nguyên lý hoạt động:
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
Chuyên động xoay tròn của piston xảy ra đồng thời với chuyên động tịnh tiến, khi rãnh dọc áp vào lỗ đến vòi phun nào thì lỗ đó được nhận nhiên liệu cao ap
Đề điều chỉnh lượng nhiên liệu chu kỳ, người ta thay đôi 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 thốt ra ngồi
Khi piston chuyên động đi lên, đến một lúc nào đó, mép đưới làm hở lỗ C, lúc
đó nhiên liệu cao áp từ đỉnh piston theo lỗ dọc, xuống lỗ C thốt ra ngồi Khi đó áp
suất trong xylanh giảm đột ngột, quá trình phun nhiên liệu chấm đứt
Khi nâng vành điều lượng (12) lên thì mép đưới sớm mở lỗ C, nhờ vậy giảm
Trang 6c : Hệ thông cung câp nhiên liệu common raIl
Hình 1.3 : Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail
1- Thùng chứa; 2- Ong tản nhiệt: 3- Bộ lọc: 4- Van đóng mở(theo nhiệt độ): 5-Bơm chuyên nhiên liệu; 6- Van điều áp suất thấp: 7- Van điều áp suất cao: 8- Đường ống dự trữ: 9 -Cảm biến áp suất nhiên liệu: 10-Bơm cao áp:
11- ECU: 12-Kim phum: 13- Bơm điện: 14- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát:
15- Cảm biến vị trí trục khuỷu: 16- Cảm biến áp suất: 17- Cảm biến vị trí trục
cam: 18- Cảm biến vị trí bàn đạp ga: 19- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Nguyên lý:
Nhiên liệu có áp suất cao được bơm vào ống phân phối để từ đó cung cap cho các kim phun Nhiên liệu từ thùng chứa I được bơm qua bơm điện và đi vào bộ lọc 3 qua bơm chuyển 5 qua van điều áp 6 vào bơm cao áp 10 nhiên liệu áp suất cao được bơm vào ống dự trữ qua van điều chỉnh áp suất 7 Tại đường ống phân phối sẽ có các đường ống cao áp nối tới kim phun để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ và quá trình phun nhiên liệu được điều khiển bởi ECU
ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trí trục cam, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt độ
nước làm mát, cảm biến áp suất ) sau khi xử lý các tín hiệu đầu vào này ECU sẽ
Trang 7Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiệm môi trường và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức tốt quá trình cháy nhằm giới hạn chất ô nhiệm Các biện pháp được đưa ra nhằm giải quyết các vẫn đề sau:
- Tăng tốc độ phun dé lam giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu- không khí
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp
- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC
-_ Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả ( ERG: Exhaust Gas Recirculation) Hiện nay, các nhược điểm của HTNL diesel đã được khắc phục dần bằng cách cải tiến các bộ phận của hệ thống nhiên liệu như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ Trong động cơ diesel hiện đại, áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong ống tích trữ hay còn gọi là “ống phân phối ” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu Đó là HTNL common rail diesel Hệ thống Common Rail về cơ bản bao gồm các thành phan sau:
— Kim phun điều khiến bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắp máy — Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao)
— Bơm cao áp (bơm tạo áp suất cao)
Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống : - ECU : — Cảm biến tốc độ trục khuỷu : — Cảm biến tốc độ trục cam
— Cảm biến bàn đạp ga
Kim phun được nối với ống tích nhiên liệu áp suất cao (rail) bằng một đường ống ngắn Kết hợp với đầu phun và van điện từ được cung cấp điện qua ECU Khi van solenoid không được cấp điện thì kim ngừng phun Nhờ áp suất
phun không đổi, lượng nhiên liệu phun ra sẽ tý lệ với độ đài của xung điều
Trang 8điện áp cao và dòng lớn Thời điểm phun được điều khiến băng 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 một cảm biến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động Lợi ích của voi phun common rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được
phun ra với áp suất rất cao đồng thời kết hợp hệ thống điều khiển điện tử để kiểm soát lượng phun, thời điểm phun một cách chính xác Do đó làm hiệu suất động cơ
và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn
+ So với hệ thống cũ dẫn động bằng trục cam thì hệ thống nhiên liệu Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghỉ để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như:
- Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, khách,tải nhẹ, tải nặng, xe lửa và tàu thủy)
- Áp suất phun đạt đến 1350 bar
- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ - C6 thé thay đôi thời điểm phun
Phun nhiên liệu chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và phun kết thúc Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trễ và phun thứ cấp tạo cho quá trình cháy hoàn thiện Với phương pháp này áp suất phun lên đến 1350 bar có thể thực hiện ở mọi thời điểm ngay cả lúc động cơ đang ở tốc độ thấp
Qua đây ta thấy hệ thống nhiên liệu common rail có những ưu điểm sau - Tiêu hao nhiên liệu thấp
-_ Phát thải ô nhiễm thấp
Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn -_ Cải thiện tính năng động cơ
.Thiết kế phù hợp đề thay thế cho các động cơ Diesel đang sử dụng Tức việc bố
trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp với các động cơ đang tồn tại Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quả trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên
liệu thì tạo ra tiếng ồn khá lớn Khi khởi động và tăng tốc đột ngột lượng khói đen
Trang 9ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp suất phun vẫn không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu được phun càng tơi nên quá trình cháy càng sạch hơn
Ngoài những ưu điểm nỗi trội như đã nêu trên thì hệ thống nhiên liệu common rail còn tồn tại một số nhược điểm sau:
- Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao - Kho xac dinh va lap đặt các chỉ tiết common rail trén động cơ cũ
1.2 Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buông cháy của động co’ Diezel
Tính kinh tế của động cơ Diesel, tiếng ồn và ứng suất của cơ câu trục khuỷu thanh truyền phụ thuộc nhiều vào tốc độ biến thiên hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng Diễn biến thời gian cấp nhiên liệu, tính chất của nhiên liệu có ý nghĩa quyết định tới tốc độ phản ứng hóa học, quá trình tạo hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí Vì vậy để quá trình cháy diễn ra 1 cách hiệu quả nhất thì ta cần điều chỉnh thật tốt chùm tia nhiên liệu trong buồng cháy Diễn biến thời gian tạo hỗn hợp được điều khiến bởi kết cầu buồng cháy bằng cách phân chia nhiên liệu thành hạt nhỏ mịn kết hợp với xoáy lốc của không khí để tạo được sự tối ưu trong quá trình cháy của nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ
Trang 10Quá trình hình thành hỗn hợp và quá trình bốc cháy nhiên liệu trong động cơ Diesel chồng chéo lên nhau, xảy ra liên tục Sau khi phun nhiên liệu thì trong buồng cháy diễn ra một loạt thay đôi về tính chất lý hoá của nhiên liệu, sau đó một phần nhiên liệu được phun vào trước đã tạo thành hoà khí thì tự bốc cháy trong khi nhiên liệu vẫn được tiếp tục phun vào để cung cấp cho xy lanh động cơ Diễn biến thời gian tạo hỗn hợp được điều khiến bởi bản thân kết câu buồng cháy bằng cách phân chia nhiên liệu thành nhiều hạt nhỏ, mịn kết hợp với xốy lốc của khơng khí Chính đặc điểm của quá trình hình thành hoà khí và quá trình cháy như vậy nên dé cho phù hợp thì động cơ đdiesel có rất nhiều loại buồng cháy khác nhau tuỳ theo cấu tạo của động cơ và mục đích sử dụng động cơ Hình đáng của buồng cháy phải đáp ứng
các yêu cầu kỹ thuật sau:
— Thích ứng với lượng và hình dáng chùm tia nhiên liệu phun vào
— Tạo được sự xoáy lốc mạnh trộn lẫn không khí với nhiên liệu
Hiện nay buồng cháy của động cơ Diesel được phân loại theo hai cách - Dựa vào vị trí bay hoi của nhiên liệu thì được chia thành : + Hình thành kiểu màng trực tiếp + Hình thành kiểu thể tích + Hình thành kiểu thể tích - màng - Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình hành hoà khí thì chia thành : + Phun trực tiếp + Phun gián tiếp
Đối với động cơ phun trực tiếp thì buồng cháy trong động cơ được chia thành : - Buôổng cháy thống nhất
- Buông cháy khoét lõm sâu trên đỉnh piston
Còn động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp thì buồng cháy của
động cơ cũng được chia thành ba loại sau đây: + Bng cháy xốy lốc
+ Buông cháy dự bị + Buông cháy không khí
Trang 11
Hình 1.4 Kết cấu 1 số dạng buông cháy:
a : buông cháy xoáy lốc b: Buồng cháythống nhất c: Buồng cháy dự bị
c : Buồng cháy kiểu man d: Buông cháy có đỉnh khoét sâu
Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ Diesel chỉ chiếm một thời gian nhỏ do đặc điểm kết cấu của động co và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là hỗn hợp không đồng nhất Vì vậy quá trình hình thành hỗn hợp là một quá trình rất phức tạp và diễn ra ở nhiều giai đoạn khác nhau
Hơn nữa quá trình bay hơi của các hạt nhiên liệu rất phức tạp, điều kiện cho việc bay hơi của các hạt nhiên liệu ở mỗi vị trí của chùm tia là khác nhau do đó việc tính toán là rất phức tạp và chỉ mang tính gần đúng Nhiên liệu phun vào buông cháy có đường kính khác nhau mà sự sấy nóng và bay hơi của các hạt nhiên liệu lại phụ thuộc rất nhiều vào đường kính, nhiệt độ, áp suất của các hạt nhiên liệu phun vào Ngoài ra còn phụ thuộc vào tính chất vật lý của nhiên liệu Thời gian để bay hơi hoàn toàn các hạt nhiên liệu trong xy lanh động cơ phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ ở thời điểm phun Khi tăng áp suất không khí nạp sẽ ảnh hưởng mạnh tới sự bay hơi bởi vì áp suất và nhiệt độ của không khí cuối quá trình nén sẽ tăng Sự xoáy lốc
mạnh của không khí nạp trong buông chảy cũng có tác dung nâng cao cường độ và tốc độ bay hơi của nhiên liệu
Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhưng chủ yếu là phụ thuộc vào kết cầu của buồng cháy trong động cơ
Trang 12Đối với động cơ diesel có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy trong
động cơ, trong các yếu tố đó có nhiều yếu tố thuộc khâu kết cấu, thiết kế buồng cháy, kết cầu đường ống nạp và có nhiều yếu tố phụ thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ như : Số vòng quay, thời điểm phun, lượng phun
Khả năng làm việc tối ưu của động cơ Diesel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tô điều chỉnh cơ bản là : Lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểm phun Cả hai thông số điều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tử trên cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như Số vòng quay, chế độ tải trọng động cơ, nhiệt độ nước làm mát Nói chung có nhiều bộ xử lý điều khiển nhiều hệ thống khác nhau lắp trên ôtô Tuy nhiên bộ xử lý nào cũng hoạt động theo nguyên lý thu thập thông tin vào điều kiện làm việc của hệ thống và trên cơ sở đó điều khiển các cơ câu chấp hành theo cách mà người thiết kế mong muốn Khuynh hướng hiện nay vẫn tập trung vào việc nghiên cứu quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel nhăm mục đích nâng cao công suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm chất độc hại trong khí
thải
Trang 132_ Giới thiệu chung về động cơ DW10 ATED 2.1 Đặc điểm chung
Hình 2.1 : Động cơ DW10 ATED
Động cơ DW10 ATED là động cơ Diesel thế hệ mới sử dụng công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp kiểu CDI Động cơ DW10 ATED được cải tiến từ động cơ DW10TD và là loại động cơ 4 kỳ 4 xylanh được đặt thắng hàng và làm việc theo thứ tự nỗ 1- 3- 4- 2 Động cơ có công suất lớn 80 KW/4000 víph Cơ cấu phân phối khí với 1 trục cam và được dẫn động bằng đai răng kết hợp cơ cấu điều chỉnh khe hở thủy lực , duy trì khe hở bằng 0 nhờ áp lực dầu và áp lực của lò xo Nhờ vậy chất lượng nạp và thải tốt hơn (nạp đây, thải sạch), nhằm tăng công suất động cơ, giám được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường Với hệ thông 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
Bơm cao và bơm nước làm mát được dẫn động bằng đai răng Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng kiểu phun nhiên liệu trực tiếp kiểu CDI do hãng BOSH cung cấp
Trang 14Bảng 2-1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ Thông s6 Gia tri Don vi Số kỳ 4 Số xy lanh 4 xy lanh thăng hàng Thứ tự làm việc 1-3-4-2
Hanh trinh piston 88 [mm |
Duong kinh xilanh 85 [mm]
Tổng dung tích 1996 [cm ]
Tỷ sô nén 18:1
Công suất cực đại 80[kW] / 4000[v/ph] Momen xoăn cực đại 250 Nm /2000[{v/ph]
Góc phun sớm 20°/DCT
2.2 Đặc điểm các nhóm chỉ tiết và cơ cầu chính của động co DW10 ATED 2.2.1 Thân máy và nắp xy lanh
a : Thân máy
- Than may là chỉ tiết máy cỗ định và có kết cau phức tạp - Khối lượng và kích thước lớn
Hình 2.2 : Than may
- _ Thân máy được đúc bằng gang hợp kim với nhiều gân tăng cứng để tăng độ cứng
Trang 15- 4 xy lanh thắng hàng tạo thành 1 khối, đường kính mỗi xy lanh : 85mm - Chiều cao xylanh: 133mm
-_ Chiều dày xylanh: 0.03 mm
b Nắp xylanh
- Nap xy lanh kết cau rất phức tạp vì trên đó vì trên đó phải bồ trí rất nhiều cơ cầu và chi tiệt điêu kiện làm việc rât khăc nhiệt do nó chịu nhiệt độ và áp suât cao
Hình 2.3 : Nắp xy lanh 2.2.2 Nắp đậy, nắp trục cam
- Nắp đậy dùng để che bụi và ngăn không cho dầu nhờn vung ra ngoài nhằm giảm tiêu hao dầu và giảm tiếng ồn khi động cơ làm việc
- Nắp đậy được làm từ vật liệu nhẹ đề thuận tiện trong việc di chuyến - Trên nắp đậy có 1 lỗ để đồ dầu nhờn
- Nap trục cam 1 được chế tạo từ hợp kim nhẹ
Hình 2.4 : Nắp trục cam 2.2.3 Vòng giodng bao kin
Dung dé bao kín tránh lot khí và nước chảy ở bề mặt lắp ghép nap xy lanh và thân máy Kết câu và kiểu loại phụ thuộc vào loại động cơ Ở động cơ DW10 ATED thì dùng
Trang 16loại gioăng bằng thép nhiều lớp xếp lại với nhau, bề mặt được phủ 1 lớp chat déo dé ting tính làm kín
Lỗ đột dầu Hình 2.5 : Gioăng bao kín
Có 5 loại gioăng được nhận biết bởi các lỗ đột dâu Chiều dày các lá thép cụ thể như sau Chiêu dày Số lỗ 1.30 + 0.06 1 1.35 + 0.06 2 1.40 + 0.06 3 1.45 + 0.06 4 1.50 + 0.06 5
2.2.4 Nhom pit tong
Nhóm piston gồm piston, xécmăng, chốt piston, xécmăng khí, xécmăng dầu và các chỉ tiết hãm chốt piston Piston là một chỉ tiết quan trọng của động cơ, cùng với 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 bao bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháy không lọt 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 nỗ và truyền tới thanh truyền để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đây khí thải trong quá trình thải và hút khí nạp mới trong quả trình nạp
Trang 17
Hinh 2.6 Truc khuyu, thanh truyền, nhóm pít tông 5: Bạc lót trên 6: Bạc lót dưới 7: Tấm chắn dọc trục 8: Pit tông
9: Chốt pít tông.10: Vòng hãm 11: Thanh truyền 12: Bạc lót a :Píttông
Piston duoc duc bang hợp kim nhẹ, do đó khối lượng của pIston tương đối nhẹ
Trang 18Đỉnh piston có dạng lõm hình omega nhằm tăng dung tích buồng cháy và để phù hợp với kiểu phun nhiên liệu trực tiếp Dòng khí khi nạp vào có mức độ xoáy lốc cao tạo
điều kiện tốt cho quá trình hoà trộn nhiên liệu Khi động cơ làm việc đầu piston nhận
phân lớn nhiệt lượng do khí cháy truyền cho nó và nhiệt lượng này truyền vào xécmăng thông qua rãnh xécmăng, rồi đến nước làm mát động cơ Ngoài ra trong quá trình làm việc piston còn được làm mát bằng cách phun dầu vào phía dưới đỉnh piston
Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyên động trong xylanh, là nơi chịu
lực ngang N và là nơi để bố trí bệ chốt piston b Xéc măng
Để bao kín không gian buông cháy trong xilanh (dùng xécmăng khí) và ngăn không cho dầu nhờn sục vào buồng cháy (dùng xéc măng dau)
Với động cơ DW10 ATED thì mỗi pít tông có 3 Xéc măng xéc măng khí 3 có chiều dày 3.5 mm
xéc măng khí 2 có chiều dày 2 mm xéc măng dầu I có chiều dày 3 mm c Chét piston
Chốt piston được chế tạo băng thép hợp kim Mặt bên trong chốt pittông có đạng hình trụ rỗng Chốt piston được lắp tự do trên bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền
Sử dụng hai vòng khoá để hãm hai đầu chốt pittông nhằm chống chuyển động doc
trục Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong bệ chốt piston và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền
2.2.5 Truc khuyu
Trục khuỷu là một trong những chỉ tiết quan trọng nhất, có cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ Có nhiệm vụ tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyên động tịnh tiễn của piston thành chuyển động quay của trục để đưa cơng suất ra ngồi trong chu trình sinh công của động cơ và nhận năng lượng từ bánh đà sau đó truyền qua thanh truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng như trao đôi khí
Trục khuyu của động cơ DW10 ATED là trục khuỷu nguyên - _ 5 cô khuỷu và 4 chốt khuỷu
Trang 19- Bề mặt cô trục được mài bóng và được tráng phủ lên bề mặt 1 lớp thép
nhằm nâng cao sức bên cho trục khuỷu Kết câu này đảm bảo cho trục khuỷu có độ cứng vững cao Hình 2.8 Truc khuyu 1: Chét khuyu 2: C6 khuyu 3 : Má khuỷu 2.2.6 Banh da :
Bánh đà có công dụng chủ yếu là đảm bảo tốc độ quay của trục khuýu đồng đều Trong quả trình làm việc, bánh đà tích trữ năng lượng dư sinh ra trong hành trình sinh công để bù đắp lại phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu hao công.làm cho trục khuỷu quay đều hơn, giảm biên độ dao động của trục khuỷu
Bánh đà của động cơ DW10 ATED là loại bánh đà dạng đĩa và được đúc bằng thép các bon có thành phần các bon thấp
- Đường kính bánh đà 275 mm
- Vành răng bánh đà có 60 răng trong đó có 2 cái dùng đề xác định điểm chết trên 2.2.7 Cơ cấu phân phối khi wail ` 7 —=é< LY 777 ZI An 4 p “ae nọ
Hình 2.9 : Cơ câu phân phối khí
a: Con đội thủy lực b: Bồ trí các chỉ tiết
Trang 201: Xu pap 2: co mô loại con lăn 3 ; Con lăn 4: Trục cam 5 : con đội thủy lực 6 : Buồng áp suất cao 7 : Lò xo 8 : Van bi 9 : Đường dầu 10 : pít tông Cơ cấu phối khí bao gồm cò mô loại con lăn và cơ câu điều chỉnh khe hở xu páp
thủy lực nên luôn duy trì khe hở xu páp bằng 0 nhờ áp lực đầu và áp lực của lò xo Cò
mồ loại con lăn dùng 1 vòng bỉ kim giúp giảm ma sát do đó cải thiện được tính kinh tế của nhiên liệu
a : Xupáp
Mỗi xylanh bồ trí 2 xupap
- Xu pap và ống dẫn hướng được chế tạo từ thép
Trang 211 : bánh răng trục khuỷu gồm 21 răng 2 : bánh đai căng đai ( đường kính 60mm) 3 bánh
răng bơm cao áp gồm 42 răng 4 : dây đai 5 ; trục cam 6 : bánh răng trục cam gồm 42 răng 7: bộ căng đai bằng tay 8 : bánh răng trục bơm nước làm mát gồm 20 răng
Trang 222.2.9 Hệ thống hôi lưu khi xả a : Sơ đồ hệ thống hồi lưu khi xả TT HH H I] 1 ] tan "———— 7 | — : I lì I ; oo I | pd mà" i | | | Ỷ | I io fH! lì Ly | 1T 1 h - | | 3 = LỊ d b | y by 4 JNO 5 Tl 2Ú ý IÑI SS) ge fe | — ct -— - ra H WL 7 Wy — 20: ụ J =>
Hình 2.11: Sơ đồ hệ thống hồi lưu khi xả
1 : Bộ lọc khí 2 : Cảm biến lưu lượng và cảm biến nhiệt độ khí nạp 3 : Máy nén kiểu tuabin 4 : Cánh tuốc bin máy nén 5 : Tuéc bin khi xả 6 : Bộ tiêu âm xúc tác 7 : Van giảm áp 8 : Bộ điều khiển van giảm áp 9,11 : Van điện trợ lực chân không 10 : Bơm chân không 12 : Van hồi lưu khí xả 13 : Đường ống nạp 14 : Đường ống thải 15 :Buông cháy động cơ 16 : ECU 17 : Cảm biến áp suất khi quyền(được tích hợp trên (ECU) 18 : Bộ trao đôi không khí/ không khí 19 : Cảm biến áp suất đường ống nạp
Trang 23Mỗi van hồi lưu khí xả thì được dùng cho 2 ống xả Vai trò của hệ thống EGR là làm giảm lượng No, trong khí xả của động cơ bằng cách cho 1 phân khí xả thích hợp quay trở lại đường nạp đo đó cho phép làm bân hỗn hợp ở 1 số chế độ công tác nhằm làm giảm nhiệt độ cháy do đó giảm được No, No, được sinh ra do sự kết hợp cua ni to
va 6 xy trong khí nạp của động cơ dưới tac dung cua nhiét d6 cao.( 1800°c)
So voi déng co x4ng, déng co diesel đốt nhiên liệu khó bay hơi hơn, nên việc hoà trộn hỗn hợp không khí không chỉ diễn ra trong quá trình phun và bắt đầu cháy Kết quả là hỗn hợp kém đồng nhất Vì vậy Sự hồi lưu khí thải là phương pháp để làm giảm lượng NO, sinh ra mà không làm tăng nhanh lượng khói đen Sự hồi lưu
khí thái sẽ đưa một phần khí thải vào đường ống nạp, điều này làm giảm đi lượng
không khí sạch cung cấp cho mỗi xylanh có nghĩa là hàm lượng oxy giảm bởi vì khí thải ít oxy, kết quá là quá trình đốt cháy sẽ bị kìm hãm bớt, nhiệt độ trong quá trình
cháy giảm nên làm giảm đi lượng NO; Nếu lượng khí thải được nạp lại quá nhiều thì khói đen, CO, và HC sẽ sinh ra nhiều do thiếu OXY
Ở động cơ DW10 ATED hệ thống hồi lưu khí xả bao gồm các cụm chỉ tiết sau Van hồi lưu khí xả 5, Bơm chân không 3, Van điện trợ lực chân không 2, ECU
ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ khí nap, cam biến lưu lượng nhiên liệu cung cấp, cảm biến nhiệt độ khí nap, cam biến tốc độ động cơ Sau khi xử lý thông tín nhờ những quan hệ lưu trữ trong bộ nhớ, bộ vi xử lý sẽ phát tín hiệu điều
khiến hệ thống điện trợ lực khí nén để đóng mở van hồi lưu khí xả 5 để cho 1 lượng
khí xả thích hợp quay ngược lại đường ống nạp
Trang 24b : Các chỉ tiết chính của hệ thống hồi lưu khí xả
Hình 2.12: các chỉ tiết chính của hệ thống hồi lưu khí xả 20 : Cảm biến tốc độ động cơ 22 ECU 23 : Van hồi lưu khí xả
24 : Van điện trợ lực chân không 25 : Bộ lọc 1 : Bộ lọc:
Hình 2.13: Bộ lọc
26 : cảm biến nhiệt độ khí nạp 27 : lưới lọc
Bộ lọc có tác dụng lọc sạch khí nạp trước khi đưa vàn xy lanh động cơ Trên bộ lọc gắn 1 cảm biến nhiệt độ khí nạp và bộ lọc có lưới lọc rất mỏng để đảm bảo
chỉ cho phép 1 lượng khí phù hợp đi qua dé vào đường ống nạp
Trang 25lượng kế đồng thời làm mát lưới lọc thì giá trị ôm kế sẽ thay đổi lúc này ECU sẽ nhận biết được sự thay đôi của ôm kế và tính toán chính xác lượng khí đi qua bộ lọc
2 : Bơm chân không :
Hình 2.14 : Bơm chân khơng 1: Van an tồn 2 : Bơm chân không
Bơm chân không được dẫn động bởi trục cam Van an toàn tích hợp trên bơm để
luôn giữ độ chân không Ôn định trong đường ống ngay cả khi động cơ không làm việc 3 : Van điện trợ lực khí nén :
Van có 2 ngăn, 1 ngăn thông với khí quyển còn 1 ngăn chứa áp suất chân không đo
bơm chân không cung cấp Van hoạt động nhờ sự chênh lệch áp suất của 2 ngăn
Hình 2.15: Van điện trợ lực chân không
a : đường tới van hôi lưu khí xả b : đường nối từ bơm chân không d: lỗ thông với áp suất khí quyên
Trang 264 : Van hồi lưu khí xả 7) Y Ñ NOSES
Hình 2.16: Van hồi lưu khí xả
1- Vỏ van; 2- Màng cao su; 3- Đường dẫn khí xả đến ống góp hút; 4- Đường
dẫn khí xả vào van; 5- Đề van; 6- Van; 7- Lò xo hồi vị; 8- Đường nối với áp suất
chân không
Khi ECU đưa tín hiệu điều khiển tới van điện 2 làm cho van điện mở lúc này nối đường (8) thông với bơm chân không, dưới tác dụng của lực hút chân không èp lò xo (7) mở van (6) ra khỏi đế van của nó cho khí xả qua van đi vào ống góp hút để trộn lẫn với khí nạp mới trước khi đi vào động cơ
Trang 272.2.10 : Hé thong tang dp a : Sơ đồ hệ thông tăng áp Hình 2.17: Sơ đồ hệ thống tăng áp
1 : Bộ lọc khí 2 : Cảm biến lưu lượng và cảm biến nhiệt độ khí nạp 3 : Máy nén kiểu tuabin 4 : Cánh tuốc bỉn máy nén 5 : Tuốc bin khí xả 6 : Bộ tiêu âm xúc tác 7 : Van giảm áp 8 : Bộ điều khiển van giảm áp 9,11 : Van điện trợ lực chân không 10 : Bơm chân không 12 : Van hôi lưu khí xả 13 : Đường ống nạp 14 : Đường ống thải 15 :Buông cháy động cơ 16 : ECU 17 : Cảm biến áp suất khi quyền(được tích hợp trên (ECU) 18 : Bộ trao đối không khí/ không khí 19 : Cảm biến áp suất đường ống nạp
Van giảm áp 8 : Luôn giữ cho động cơ không bị hư hỏng do áp suất khuyếch đại quá dư thừa tạo ra bởi bộ tăng áp, van điều tiết này giữ cho áp lực không tăng vượt quá
một mức độ xác định
Trang 28Hệ thống tăng áp trên động cơ DW10 ATED là loại tăng áp kiểu tuabin khí Bộ tăng áp có 2 ngăn, l ngăn nỗi với đường ống thải còn 1 ngăn nối với đường ống nạp Tuốc bin
và máy nén cùng trục
Khí xả của động cơ sau khi ra ống xả sẽ đi qua và làm quay tuốc bỉn tăng áp 3 do tuốc bỉn tăng áp nỗi đồng trục với tuốc bin máy nén 2 nên làm quay tuốc bin máy nén Khi máy nén hoạt động thì sẽ làm cho áp suất khí nạp tăng lên như vậy nhờ năng lượng khí xả mà động cơ đã được tăng áp Để đảm bảo an toàn cho bộ tăng áp và giữ cho áp suất khí nạp tăng quá giới hạn cho phép thì trên bộ tăng áp có lắp van giảm áp 4 Khi áp suất đường ống nạp tăng cao thì tín hiệu từ cảm biến áp suất khí nap, cam bién luu lượng, cảm biến nhiệt độ khí nạp và các cảm biến liên quan sẽ được gửi tới ECU Sau khi xử lý tín hiệu đầu vào ECU sẽ gửi tín hiệu đến vận hành van điện trợ lực chân không 7 để điều tiết lượng chân không phù hợp từ bơm chân không 8 Lúc này lực hút của độ chân không lên màng 5 nhỏ hơn lực đây của lò xo 6 do đó pít tông của van giảm áp 4 sẽ dịch chuyển sang trái và mở lỗ xá phụ ra Khi đó 1 phần khí xá sẽ theo lỗ xả phụ ra ngoài tức lượng khí xa qua tuéc bin tang ap 3
giảm nên tôc độ quay tuôc bĩn giảm dân đến áp suât khí nạp sẽ giảm 8 Hình 2.18 : Sơ đồ nguyên lý tăng áp: a : Đường Ống nạp b : Đường Ống xả
1 : Vỏ máy nén 2 : tuốc bin máy nén 3 : tuéc bin tăng áp 4 : pít tông van giảm áp 5 : màng 6 : lò xo 7 : van điện trợ lực chân không 8 : Bơm chân không
Trang 29b : Nguyên lý điều chỉnh áp suất khí nạp
Áp suất đường ống nạp được điều chỉnh như sau Khi ECU đưa tín hiệu điều khiển tới vận hành van điện 7 để mở đường thông từ bơm chân không 8 ra buồng phía sau của van giảm áp Khi đó van giảm áp 4 đóng lỗ xả phụ lại thì toàn bộ khí xả sẽ đi qua tuốc bin 3 làm cho tuốc bỉn quay nhanh hơn dẫn đến tốc độ máy nén sẽ tăng lên như vậy áp suất khí nạp sẽ tăng lên Còn khi áp suất khí nạp quá lớn ECU sẽ đưa tín hiệu điều khiển tới vận hành van điện 7 dé hạn chế bớt lượng chân không đi vào van giảm áp Lúc này
lực đây của lò xo 6 lên màng 5 sẽ lớn hơn lục hút của chân không đo đó pít tông van giảm áp 4 mở lỗ xả phụ ra khi đó 1 phần khí xá sẽ qua lỗ xả phụ ra ngoài tức lượng khí xả qua tuốc bin 3 sẽ giảm như vậy tốc độ tuốc bin sẽ giảm xuống dẫn đến tốc độ máy nén giảm theo hay áp suất khí nạp sẽ giảm cee 7 | th
Hình 2.19 : Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh áp suất khí nạp
1 : Máy nén 2 : Tuốc bin máy nén 3 : Tuốc bỉn 4 : pít tông van giảm áp 5: Màng 6: lò xo 7 : Van điện trợ lực chân khơng § : Bơm chân không a : Đường ống nạp b : Đường ống xả
D: Van giảm áp mớ(áp suất khí nạp giảm) — E : Van giảm áp đóng(áp suất khí nạp tăng) Chú ý : Trước khí đừng động cơ thì phải cho động cơ trở về chạy ở chế độ không tải rồi mới dừng nếu không tuân thủ điều này thì rất dễ làm phá hủy bộ tăng áp.(do tốc độ quay của tuốc bin ting áp rất lớn)
Trang 302.2.10 : Hệ thống xông máy
Hệ thống xông máy giúp cho động cơ dễ khởi động lạnh Trên động cơ DW10 ATED hệ thống xông máy được điều khiển bởi ECU Hệ thống xông máy của động
cơ gồm các bugi sẵy và mạch điều khiển Bugi được lắp xuyên qua nắp quy lát vào đến buông cháy sao cho tránh va chạm với piston và nhiên liệu không phun trực tiếp
lên bugi chỉ cho một lượng sương nhiên liệu rất ít tiếp xúc vào đầu bugi nhằm tăng tuổi thọ cho bugi — , rn Ì Ww TT dit 3 — 4 L
"WU Hình 2.20 Sơ đồ hệ thống xông máy
1 : Bugi sấy 2 : Rơ le điều khiển bugi sấy 3 : ECU Đèn báo lỗi Bu gi sấy có chiều dài 107 mm và bao gồm 2 thành phần chính sau đó là Nhiệt điện trở và vỏ bọc kim loại để đảm bảo an toàn
Thời gian sấy nóng do ECU điều khiển và được quyết định bởi nhiệt độ nước làm mát Thực hiện xông nóng buồng cháy khi nhận tín hiệu từ ECU sau khi bật khóa điện, hệ thống xông máy sẽ cấp một dòng điện (25 + 30)A đến bugi xông máy làm cho nhiệt độ đầu bugi tăng lên Khi quá trình điều khiến sấy sơ bộ gặp sự cố thì ECU sẽ ghi nhận sự thay đối đó
Trang 312.2.11 : Khởi động và dừng động cơ
Khi khởi động ECU sẽ đưa tín hiệu điều khiển để vận hành các bộ phận sau - Khởi động bơm chuyến nhiên liệu
- Bật hệ tống xông máy
- Vận hành van điều chỉnh áp suất
Vì một nguyên nhân nào đấy làm cho áp suất nhiên liệu trong hệ thống nhiên liệu bé hơn 120 bar thì nhiên liệu sẽ không phun được vào buồng cháy như vậy sẽ làm cho động cơ không khởi động được
Khi đừng động cơ ECU sẽ đưa tín hiệu điều khiển để vận hành các bộ phận sau - Tắt bơm chuyên nhiên liệu khi đó bơm cao áp sẽ không được cấp nhiên liệu - Ngắt điện cung cấp cho vòi phun
Trang 321: Bơm chuyên nhiên liệu 2 : Thùng chứa nhiên liệu 3 : Bộ say nóng nhiên liệu 4 : Lọc nhiên liệu 5 : Van hạn chế áp suất 6 ; Cảm biến vị trí pit tong 7 ; Bom cao ap 8 : Van an toàn 9 : Vòi phun 10 : Cảm biến áp suất 11 : Ác quy thủy lực.12 : ECU 13 : Bộ làm mát nhiên liệu 14 : Cảm biết nhiệt độ nhiên liệu
a : Đường nhiên liệu áp suất thấp b : Đường nhiên liệu áp suất cao c :Đường nhiên liệu hồi về thùng chứa d : dây điện từ ECU tới các cơ cầu chấp hành E : dây điện từ các cảm biến tới ECU
3.1.2 Nguyên lý hoạt động:
Nhiên liệu được bơm cung cấp 1 đây đi từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp qua bộ sây nóng nhiên liệu 3 và bầu lọc (4) đến Bơm cao áp (7), từ đây nhiên liệu được bơm cao áp nén đây vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (11) hay còn gọi là ng phân phối và được đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động cơ
Việc tạo áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Common Rail Ap suat phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ống phân phối Lượng phun ra được quyết định bởi sự điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun cũng như áp suất
phun được tính toán bằng ECU dựa trên các biểu đồ đữ liệu đã lưu trên nó Sau đó
ECU sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ các cảm biến với áp suất phun có thê đến 1350 bar Nhiên liệu thừa của vòi phun và của bơm cao áp theo đường dầu hồi trở về thùng chứa nhiên liệu (2) Trên ống phân phối có gắn cảm biến áp suất 10 , cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 14 và đầu cuối có bố trí van an toàn (8), nếu áp suất tích trữ trong ống phân phối (5) lớn quá giới hạn van an toàn sẽ mở để nhiên liệu được tháo Ở hệ thống nhiên liệu này sẽ có 3 mạch áp suất của nhiên liệu khác nhau Đầu tiên đó là mạch nhiên liệu áp suất thấp Dòng nhiên liệu này sẽ đi từ thùng chứa nhiên liệu qua bầu lọc 4 và qua bộ sây nóng nhiên liệu 3 để đưa lên bơm cao áp nhờ bơm chuyên nhiên liệu 1
Trang 33Hình 3.2: Mạch áp suất thấp
Mạch áp suất nhiên liệu thứ 2 đó là mạch nhiên liệu áp suất cao Dòng nhiên liệu sau khi đến bơm cao áp, nhờ bơm cao áp nén nên nhiên liệu sẽ đạt đến 1 áp suất
rat cao sau đó nhiên liệu sẽ qua ông phân phối và được tích trữ trong ống phân phối
Trang 34Mạch áp suất nhiên liệu thứ 3 đó là mạch dầu hồi Nhiên liệu sau khi qua bộ lọc nếu nhiều quá thì sẽ về thùng chứa theo đường dầu hồi Nhiên liệu sau khi đến bơm cao áp nếu lượng nhiên liệu nhiều quá thì 1 phần nhiên liệu sẽ trở về thùng chứa
theo đường dầu hồi Nhiên liệu áp suất cao tích trữ trong ống phân phối và trong vòi phun nếu quá nhiều thì 1 lượng nhiên liệu cũng theo đường dâu hồi về thùng chứa
Hình 3.4 : Mạch nhiên liệu hồi . _
Khác với hệ thống phun nhiên liệu diesel truyền thống trước đây đó là các vòi phun đều được cung cấp nhiên liệu bởi các bơm cáo áp độc lập, một bơm phân phối dẫn động bởi động cơ sẽ cung cấp nhiên liệu theo các đường độc lập đến vòi phun
Ở động cơ DW10 ATED thì hệ thống cung cấp nhiên liệu được sử dụng công nghé CDI Với hệ thống nhiên liệu này nhiên liệu được tích trữ trong ống phân phối chung hay ống (Common rail) tại đó áp suất duy trì ở một cấp độ cao bằng một bơm cao áp riêng Từ ống phân phối này, nhiên liệu sẽ được phân phối tới các vòi phun cao áp Với cải tiến mới này, so với các động cơ diesel thế hệ cũ hơn hệ thống Common rail khi đó đã tạo ra một áp suất phun tới 1350 bar ngay cả khi số vòng tua
máy thấp Việc tạo ra nhiên liệu có áp suất cao và duy trì áp suất đó ngay cả khi tốc
độ động cơ thay đổi đồng thời cung cấp một lượng nhiên liệu rất đều vào tất cá các vòi phun là một quá trình phức tạp Đó là quá trình kết hợp làm việc nhịp nhàng của
Trang 35các bộ phận sau , bơm cao áp, van điêu chỉnh áp suât, ông phân phôi, cảm biên áp
suât nhiên liệu, van hạn chê ap suat, ECU VG Hinh 3.5 : Cac co cau diéu khién phun nhién liéu
1 : Bơm cao áp 2 : Ống phân phối 3 : Cảm biến áp nhiên liệu 4 :ECU 5 : Van điều chỉnh áp suất
Đầu tiên cảm biến áp suất được gắn trên ống phân phối sẽ ghi nhận tình trạng áp suất nhiên liệu trong ống phân phối Sau đó sẽ gửi thông tin về áp suất nhiên liệu trong ống phân phối về ECU bằng tín hiệu điện ECU sẽ xử lý tín hiệu đó và ECU sẽ vận hành van điều khiển áp suất làm việc một cách hợp lý để giữ cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối luôn trong một khoảng giới hạn hợp lý Ngoài ra để giữ cho các bộ phận của hệ thống nhiên liệu ln an tồn thì trên ống phân phối có gắn một van giới hạn áp suất ở cuối ống phân phối
3.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ DHW10 A4TED 3.2.1 Bơm cao ap
Bơm cao áp có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu co ap suất cao cho quá trình phun Bơm này được lắp đặt phía trước động cơ và được dẫn động từ trục khuỷu thông qua bánh đai răng ( tốc độ quay của trục bơm bằng 1⁄2 tốc độ động cơ, do bánh răng trục khuỷu có 21 rang còn bánh răng trục bơm có 42 răng, nhưng tối đa là 3000 vòng/phút) và được bôi trơn bằng chính nhiên liệu nó bơm
Trang 36Bơm cao áp tạo áp lực nhiên liệu đến một ap suất lên đến 1350 bar Nhiên liệu
được tăng áp suất này sau khi ra khỏi bơm cao áp được vận chuyên đến đường ống
cao áp chung đề sẵn sàng phun vào buồng cháy của các xy lanh ISS MS h g SH — a mT HA qi Zl NS tf ~~ SS NNN N Hình 3.6 : Bơm cao ấp
a : Van ngắt mở b : Van ngắt đóng d : Van nạp mở e : Van nạp đóng
1: Đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận 2 ; Trục dẫn động 3 : Pít tông bơm cao áp 4 : Van ngắt 5 : Van an toàn 6 : Ông nối dầu cao áp 7 : Van điều chỉnh áp suất 8 : Đường dầu hồi 9 : Cam lệch tâm
a : Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp
Bơm nạp đưa nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu qua bộ lọc đến đường dầu vào bơm cao áp bằng đường nhiên liệu 1
Trục 2 của bơm cao áp có cam lệch tâm làm di chuyển 3 piston lên xuống tùy theo hình dạng các vau cam lam cho 3 piston hut nén một cách liên tục Van nạp mở ra nhiên liệu được đưa đến buồng chira cua bom piston tai đây nhiên liệu được nén dưới áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, nhiên liệu thốt ra ngồi đến ống phân phối Do bơm cao áp được thiết kế để có thể phân phối lượng nhiên liệu lớn nên lượng nhiên liệu có áp suất cao sẽ bị thừa trong giai đoạn chạy cầm chừng và tải trung bình Lượng nhiên liệu thừa này sẽ được trở lại bình chứa thông qua van điều chỉnh áp suất Đó là nguyên lý làm việc chung của bom cao áp, sau đây ta
Trang 37nguyên cứu vào cấu tạo, nguyên lý làm việc của các chỉ tiết chính trong bơm cao áp gồm : Bơm piston, van điều chỉnh áp suất
b : Bom piston
Bom piston cua bom cao áp làm nhiệm vụ bơm nhiên liệu áp suất cao đến ống phân phối, lượng nhiên liệu được bơm ít hay nhiều phụ thuộc vào van điều chỉnh áp suat a
Hình 3.7 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm pít tông a : quá trình hút nhiên liệu b : quá trình đây nhiên liệu
Bơm cao áp gồm ba piston bơm được bố trí hướng kính và các piston cách nhau
120 độ , 3 piston này được đây lên nhờ cam lệch tâm, hành trình đi xuống của piston nhờ lò xo và cam lệch tâm Khi Piston đi xuống nhờ lực đây của lò xo, van nạp mở ra Nhờ độ chân không phía trên pIston nhiên liệu được nạp vào không gian này cho đến khi piston nằm ở vị trí thấp nhất Piston đi lên nhờ cam lệch tâm thì nhiên liệu ở khoảng không gian phía trên piston bị nén tăng áp suất, đây mở van bỉ 7 mở ra, nhiên liệu áp suất cao đi vào đường ống cao áp đến ống phân phối, đồng thời van nạp đóng lại không cho nhiên liệu trở lại bơm nạp
Ba piston bơm được bố trí hướng kính và các piston cách nhau 120 độ nên khi piston A đi lên thực hiện quá trình nén và bơm nhiên liệu đến ống phân phối piston
thi B va C di xuống thực hiện quá trình hút, 3 bơm làm việc luân phiên hút và nén nhiên liệu, bơm nhiên liệu đến ống phân phối dưới ấp suất cao và ôn định Với kiểu bơm pít tông bố trí hình sao lệch nhau 120 độ làm cho động cơ hoạt động êm dịu
Trang 38hơn Còn bơm thì hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt và năng suát cao hơn đồng thời giảm được tải trọng động trên động cơ
3.2.2 Van điều chỉnh áp suất =2 = SS aN N a eae
Hinh 3.8: Van điều chỉnh áp suất 1 : vỏ 2: cuộn dây 3 : lò xo
4 : dây ra giắc cắm 5 : đĩa van từ 6 : van bi a : Van điều chỉnh áp suất b : Van từ đóng c : Van từ mở
Van điều chỉnh áp suất được gá lên bơm cao áp Để ngăn cách khu vực áp suất cao với khu vực áp suất thấp, một lõi thép đây van bi vào vị trí đóng kín Có 2 lực tác dụng lên lõi thép: Lực đây xuống dưới bởi lò xo và lực điện từ Nhằm bôi trơn và giải nhiệt, lõi thép được nhiên liệu bao quanh Thông tin áp suất nhiên liệu trong ống phân phối được ghi nhận bởi cảm biến áp suất nhiên liệu gắn trên ống phân phối Thông tin này được gửi đến ECU xác định tình trạng áp suất trong ống phân phối để tính toán và vận hành van điều khiến áp suất nhằm điều hòa lại áp suất nhiên liệu trong 1 giới hạn xác định.Van điều khiển áp suất được điều khiển theo quy luật sau
Khi cuộn dây của van điều chỉnh áp suất chưa có tín hiệu điện từ ECU gửi tới.Lò xo ép đĩa cảm ứng đây van bi sang trái làm cho van bi đóng lỗ thông lại ngăn không cho dầu hồi về thùng chứa , Như thế sẽ giữ cho áp suất nhiên liệu không bị giảm xuống Tức áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp không bi điều chỉnh.Khi có tín hiệu điện từ ECU gửi tới cuộn đây của van điều chỉnh.Lúc này cuộn dây sẽ sinh lực từ hút mạnh đĩa cảm ứng Khi lực từ sinh ra đủ lớn thắng lực của lò xo thì đĩa cảm ứng sẽ ép mạnh lò xo làm
Trang 39bơm cao áp rò về thùng chứa như vậy áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp sẽ
giảm xuống Áp suất nhiên liệu sẽ giảm xuống đến khi lực tự do cuộn dây
sinh ra và áp lực do nhiên liệu nhỏ hơn lực do lò xo đảy ngược lại Lúc đó van bi sẽ lại dịch chuyển sang trái và đóng lỗ thông lại áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp sẽ không giảm xuống nữa.như vậy áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp đã được điều chỉnh nhờ van điều chỉnh áp suất 3.2.3 Van ngắt SSE b À 4 y y Y y y 2 4 N Vi ⁄ Hình 3.9 : Nguyên lý hoạt động của van ngắt a : Van ngắt mở b : van ngắt đóng
Khi chưa có tín hiệu điện từ ECU gửi tới cuộn dây của van ngất thì đĩa từ luôn năm ở vị trí mở Khi đó các bơm pít tông luôn làm việc bình thường và hoạt động 1 cách nhịp nhàng Khi có tín hiệu điện từ ECU gửi tín hiệu điện tới cuộn dây, lúc này cuộn dây sẽ sinh ra lực từ Lực từ được tạo ra sẽ đây đĩa từ ép xuống , do đĩa từ có diện tích đủ lớn sé day kin xy lanh bơm pít tông lại không cho nhiên liệu vào xy lanh Khi đó 1 bơm sẽ bị ngắt và chỉ có hai bơm còn lại hoạt động Khi nhiệt độ nhiên liệu vượt quá 106°c thi cảm
biến nhiệt độ nhiên liệu sẽ báo về ECU, ECU sẽ tiến hành vận hành cho vít ngắt làm việc, lúc này vít ngắt sẽ đóng 1 bơm pít tông lại chỉ để cho 2 bơm làm việc
Trang 40* I - e 2 — T | T | T | T | | im 9 Z00 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5090 N
Hình 3.10 : Mối quan hệ giữa tốc độ động cơ và lượng nhiên liệu cung cấp khi van ngắt làm việc Q: lượng nhiên liệu cung cấp N : tốc độ động cơ
a ; 2 bơm pít tông làm việc
b ; 2 hoặc 3 bơm pít tông làm việc
c ; 3 bơm pít tông làm việc 3.2.4: Bầu lọc ¬ a & : ; ! d
Hinh 3.11: Bau loc nhién liệu
1 : Bộ ôn định nhiệt độ dầu 2 : Lõi loc 3 : Nắp bầu lọc 4 : đêm làm kín 5 : lò xo 6 : van