BCA định lượng bằng cách thay đổi hành trình có ích của piston do hãng Bosch thiết kế và chế tạo lần đầu tiên, nó hoạt động theo nguyên lý thay đổi hành trình có ích của piston để thay đổi lượng nhiên liệu thực tế được bơm đến vòi phun . Trong nhiều tài liệu chuyên môn, BCA loại này thường có các tên gọi khác nhau, như : BCA Bosch cổ điển (để phân biệt với các loại BCA khác của Bosch), BCA điều chỉnh bằng rãnh chéo trên piston, BCA Bosch kiểu piston-ngăn kéo, v.v.
• Cặp piston-xylanh của BCA kiểu Bosch cổ điển
Cặp piston-xylanh của BCA gồm 2 chi tiết : xylanh và piston (H. 1-29). Trên thành xylanh có lỗ nạp, lỗ xả và lỗ định vị. Lỗ nạp để nhiên liệu từ khoang nạp (không gian chứa nhiên liệu thấp áp trong BCA) đi vào khoang bơm (không gian công tác của xylanh được giới hạn bởi đỉnh piston, van triệt hồi và thành xylanh của BCA). Lỗ xả để nhiên liệu thoát từ khoang bơm ra khoang nạp . Lỗ định vị để cố định xylanh với vỏ BCA. Một lỗ trên xylanh có thể chỉ thực hiện một chức năng (nạp, xả, định vị) hoặc thực hiện đồng thời 2 hay cả 3 chức năng. Trên phần đầu của piston có rãnh dọc, rãnh chéo và rãnh ngang. Rãnh dọc để cho nhiên liệu từ khoang bơm thoát về khoang nạp sau khi rãnh chéo thông với lỗ xả. Mép vát có tác dụng làm thay đổi hành trình có ích của piston , qua đó điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình khi piston được xoay trong lòng xylanh. Để tạo ra được áp suất rất cao của nhiên liệu trước khi phun vào buồng đốt, khe hở hướng kính giữa piston và cylindre phải rất nhỏ (khoảng 0,015 - 0,025 mm) . Cặp piston-xylanh là bộ phận quan trọng nhất của BCA và là một trong các cặp lắp ghép siêu chính xác trong hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel.
Trên thị trường hiện nay có khá nhiều kiểu cặp piston-xylanh của BCA điều chỉnh bằng cách thay đổi hành trình có ích của piston. Thực chất chúng đều là những biến tướng của cặp piston - xylanh kiểu Bosch do các hãng khác nhau chế tạo (H. 1-29b, c, d) .
Mỗi cặp piston-xylanh của BCA có thể được đặt trong một vỏ riêng để tạo thành BCA đơn (H. 1-30a) hoặc nhiều cặp piston-xylanh được đặt trong một vỏ chung để tạo thành BCA cụm (H. 1-30b).
Lỗ nạp Lỗ xả + Định vị Xylanh Piston Rãnh dọc Mép vát Rãnh chéo Rãnh ngang b) c) d) a)
• Nguyên lý hoạt động
BCA Bosch cổ điển hoạt động theo kiểu chu kỳ. Mỗi chu trình công tác của nó được hoàn thành sau 1 vòng quay của trục cam nhiên liệu, tương ứng với 2 hành trình của piston BCA , được gọi là hành trình nạp và hành trình bơm. Hành trình nạp của piston BCA ( piston BCA đi từ điểm cận trên đến điểm cận dưới ) được thực hiện nhờ tác dụng của lò xo khứ hồi ; còn hành trình bơm ( piston BCA đi từ điểm cận dưới đến điểm cận trên) do cam nhiên liệu đẩy. ở động cơ 4 kỳ, một vòng quay của trục cam nhiên liệu tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu và 4 hành trình của piston động cơ ; còn ở động cơ 2 kỳ - tương ứng với 1 vòng quay của trục khuỷu và 2 hành trình của piston động cơ.
ở giai đoạn đầu của hành trình nạp, nhiên liệu trong khoang bơm vừa dãn nở vừa thoát ra khoang nạp qua rãnh dọc. Khi piston mở lỗ nạp, nhiên liệu từ khoang nạp tràn vào khoang bơm (H. 1-31b). Sau khi được lò xo khứ hồi kéo về điểm cận dưới, piston của của BCA sẽ không chuyển động trong một khoảng thời gian tuỳ thuộc vào cấu tạo của cam nhiên liệu và tốc độ của động cơ. Hành trình bơm được thực hiện nhờ tác dụng đẩy của cam nhiên liệu (H. 1-31c, d, e). ở
giai đoạn đầu của hành trình bơm, khoang nạp và khoang bơm vẫn được thông với nhau. Quá trình nén nhiên liệu trong khoang bơm được bắt đầu từ thời điểm piston đóng hoàn toàn lỗ nạp và lỗ xả trên cylindre của BCA. Nhiên liệu bắt đầu được bơm vào khoang cao áp (không gian chứa nhiên liệu trong rắcco cao áp, ống cao áp và vòi phun nhiên liệu) khi lực tác dụng lên kim van triệt hồi từ phía dưới (FB) được tạo ra bởi áp suất trong khoang bơm đạt tới trị số bằng lực tác dụng từ phía trên (FC) được tạo ra bởi lực căng ban đầu của lò so van triệt hồi và áp suất dư trong ống cao áp. Quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt bắt đầu khi lực tác dụng lên mặt côn nâng của kim phun (Ff) được tạo ra bởi áp suất của nhiên liệu trong khoang phun (không gian chứa nhiên liệu trong đầu phun của vòi phun) thắng được lực căng ban đầu của lò xo vòi phun (F0). Qúa trình phun nhiên liệu vào buồng đốt kéo dài cho đến khi rãnh chéo trên piston được thông với khoang nạp (H. 1-31g), khi đó nhiên liệu dưới áp suất cao từ khoang bơm và khoang cao áp sẽ thoát ra khoang nạp qua rãnh dọc. Quá trình phun nhiên liệu kết thúc tại thời điểm áp suất
c) b)
a) d) e) g)
H. 1-31. Chu trình công tác của BCA Bosch cổ điển
a) Piston ở điểm cận trên , b) Nạp nhiên liệu vào khoang bơm , c) Piston ở điểm cận dưới , d) Bắt đầu bơm hình học , e) Kết thúc bơm hình học , g) Kết thúc chu trình công tác (piston của BCA trở lại điểm cận trên)
trong khoang cao áp giảm xuống đến trị số, tại đó Ff = F0 . Sau thời điểm kết thúc phun, piston tiếp tục đi lên để kết thúc hành trình bơm tại điểm cận trên để kết thúc chu trình công tác của hệ thống phun nhiên liệu .
Tất cả các kiểu BCA điều chỉnh bằng rãnh chéo trên piston đều hoạt động theo một nguyên lý chung là :
- Đẩy piston để nén nhiên liệu bằng cam. - Khứ hồi piston bằng lò xo.
- Hành trình toàn bộ của piston không đổi ( h0 = const )
- Điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình ( gct ) bằng cách xoay piston để thay đổi hành trình có ích ( he = var ). H. 1-32. Nguyên lý điều chỉnh gct a) Vị trí stop (không cấp nhiên liệu) b) Cấp liệu trung bình c) Cấp liệu cực đại a) b) c)