1. Bơm cấp liệu
Hình 2-52. Sơ đồ hệ thống EFI-diesel UI
1.Thùng nhiên liệu; 2. Bầu lọc; 3. Van 1 chiều; 4. Van áp suất; 5. Bơm cấp liệu; 6. Bộ lọc bóng hơi nhiên liệu; 7. Giclơ (cho hơi nhiên liệu trở về); 8. Nắp máy; 9. Van giới hạn áp suất nhiên liệu hồi (14,5 psi); 10. Giclơ cho hơi nhiên liệu về thùng (khi thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng); 11. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 12. Bộ lảm mát nhiên liệu.
46 Bơm cấp liệu đƣợc đặt trục tiếp dƣới bơm chân không ở nắp máy. Nó hút nhiên liệu từ thùng và cấp cho bơm vòi phun. Trên bơm nhiên liệu có lắp bộ đo áp suất để kiểm tra áp suất trên đƣờng cấp nhiên liệu. Vị trí của bơm cấp nhiên liệu và bơm vòi phun nhƣ hình 2-54.
Cánh ngăn cách
Hình 2-54. Sơ đồ cấu tạo bơm cấp liệu kiểu rôto
47 Hình 2-55 trình bày sơ đồ cấu tạo bơm cấp liệu kiểu rôto. Cánh ngăn cách luôn tì lên rôto bơm nhờ sức ép của lò xo. Thiết kế nhƣ vậy cho phép bơm cấp liệu cung cấp nhiênliệu ngay cả khi tốc độ động cơ thấp. Hệ thống các ống dẫn nhiên liệu trong bơm đƣợc thiết kế để trong rôto luôn có nhiên liệu ngay cả khi thùng nhiên liệu đã cạn.
Bơm cấp liệu hoạt động hút nhiên liệu khi thể tích buồng bơm tăng và đẩy nhiên liệu đi khi thể tích buồng bơm giảm. Nhiên liệu đƣợc hút vào 2 buồng và bơm ra khỏi 2 buồng. Nhiên liệu đƣợc hút vào ở buồng 1 và 3 và bị đẩy ra ở buồng 2 và 4. Sự quay của rô tô tạo ra sự tăng thể tích buồng 1, đồng thời giảm thể tích buồng 4. Nhiên liệu bị đẩy ra khỏi buồng 4 đi vào đƣờng cấp liệu ở nắp máy. Khi rôto quay làm tăng thể tích buồng 3 và giảm thể tích buồng 2, nhiên liệu bị hút vào buồng 1 và bị đẩy ra khỏi buồng 2.
2. Ống phân phối
Một ống phân phối đƣợc tích hợp trong đƣờng cấp nhiên liệu trên nắp máy. Nó cung cấp nhiên liệu đều đặn lên bơm vòi phun tại nhiệt độ đồng đều.
Trên đƣờng cấp nhiên liệu, nhiên liệu chảy dọc theo đƣờng tâm ống phân phối về phía đầu xa nhất là xilanh số 1. Nhiên liệu cũng chảy qua các lỗ xuyên qua thành ống phân phối đi vào khe hở hình vòng giữa ống phân phối và thành nắp máy, hỗn hợp với nhiên liệu dƣ từ bơm vòi phun trở về. Kết quả là nhiên liệu cấp đến tất cả các xi lanh có nhiệt độ đồng đều. Tất cả các bơm vòi phun đều cấp một lƣợng nhiên liệu nhƣ nhau đến các xi lanh nên động cơ chạy rất êm.
3. Hệ thống làm mát nhiên liệu
Nhiên liệu trở về từ bơm vòi phun có nhiệt độ cao, cần phải làm mát trƣớc khi đƣa nó trở về thùng nhiên liệu. Sơ đồ hệ thống làm mát nhƣ hình hình 2-57.
Nhiên liệu có nhiêt độ cao trở về bơm cấp liệu sẽ chảy qua dàn ống làm mát. Tại đây, nhiệt của nhiên liệu nóng truyền qua dàn ống làm mát vào chất lỏng làm mát của hệ thống làm mát và trở nên mát hơn.
48 Hệ thống làm mát nhiên liệu gồm bơm điện, két nƣớc làm mát, thùng giãn nở và đƣợc nối với hệ thống làm mát động cơ. Chất lỏng làm mát của hệ thống làm mát nhiên liệu trong quá trình luân chuyển sẽ nóng lên khi nhận nhiệt của nhiên liệu nhƣng sẽ đƣợc làm mát két làm mát của hệ thống.
4. Bộ phun nhiên liệu (bơm cao áp và vòi phun)
Cảm biến nhiệt độ Bơm nhiên liệu Két làm mát phụ Bơm làm mát nhiên liệu Mạch làm mát động cơ Thùng giãn nở Thùng nhiên liệu Dàn ống làm mát
Hình 2-58. Sơ đồ cấu tạo chung và hoạt động của bộ phun nhiên liệu UI
1. Cam; 2. Piston bơm; 3. Lò xo; 4. Buồng áp suất cao; 5. Van điện tù 6. Buồng van điện từ; 7. Đƣờng cấp nhiên liệu; 8. Đƣờng nhiên liệu hồi; 9. Cuộn dây; 10. Đế van điện từ; 11.
Thân kim phun
49
a) Cấu tạo chung
Bộ phun nhiên liệu gồm các bộ phận chính sau:
- Phần bơm tạo áp suất nhiên liệu: dùng để hút và nén nhiên liệu. ở hành trình hút, lò xo 3 giãn ra đẩy piston 2 đi lên, nhiên liệu theo đƣờng 7 đi vào buồng 4. Khi vấu cam đi xuống sẽ nén piston 2 đi xuống làm giảm thể tích bên dƣới piston để nén nhiên liệu
Hình 2- 60. Vị trí bơm vòi phun trên nắp máy
Hình 2-59. Hình dạng bên ngoài của bộ bơm phun nhiên liệu (UI)
50 - Phần vòi phun: dùng để phun nhiên liệu khi áp suất nâng kim phun thắng lực lò xo đóng kim phun, các bộ phận đƣợc mô tả trên hình 2-59.
- Bộ van điện từ: dùng để đóng mở van điện từ 5 với đế van 10, do đó làm thay đổi áp suất nhiên liệu để điều khiển thời điểm và lƣợng phun nhiên liệu.
b) Nguyên lý hoạt động
Dẫn động cơ khí
Cam dẫn động bơm vòi phun thông qua cò mổ kiểu con lăn. Độ dốc 2 bên sống cam dẫn động khác nhau: một bên rất dốc còn bên kia ít dốc hơn. Theo chiều quay của cam, khi con lăn của cò mổ tiếp xúc với bên rất dốc của cam, piston đi xuống với tốc độ cao và tạo áp xuất cao cho nhiên liệu. Khi con lăn cò mổ tiếp xúc với bên sƣờn cam ít dốc hơn, piston đi lên từ từ nên nhiên liệu đƣợc hút vào buồng cao áp không có bọt. Sự hình thành hỗn hợp và yêu cầu của sự cháy (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sự tạo thành hỗn hợp tốt là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả cháy. Vì vậy, nhiên liệu phải đƣợc phun với một lƣợng chính xác, đúng thời điểm với áp suất
51 cao. Một sai lệch nhỏ có thể dẫn tới sự phát sinh ô nhiễm môi trƣờng, tiêu hao nhiên liệu và cháy ồn. Giai đoạn cháy trễ ngắn rất quan trọng đối với quá trình cháy của động cơ diesel.
Cháy trễ là giai đoạn tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu đến khi áp suất tăng cao trong buồng cháy. Nếu phun nhiều nhiên liệu trong thời kì này, áp suất có thể tăng đột ngột và tạo nên tiếng ồn.
Yêu cầu quá trình phun của bơm vòi phun
- Phun trƣớc
Để làm dịu quá trình cháy, một lƣợng nhỏ nhiên liệu đƣợc phun với áp suất thấp trƣớc khi bắt đầu giai đoạn phun chính- Đây là pha phun trƣớc. Sự cháy của một lƣợng nhỏ nhiên liệu gây nên sự tăng nhiệt độ và áp suất trong buồng cháy. Điều này đảm bảo cho lƣợng nhiên liệu phun chính cháy nhanh và giảm giai đoạn cháy trễ. Sự phun trƣớc và khoảng thời gian giữa pha phun trƣớc với phun chính tạo ra sự tăng từ từ của áp suất trong buồng cháy thay vì sự tăng đột ngột của nó, dẫn tới độ ồn của sự
Hình 2-63. Quan hệ áp suất phun và thời gian củabơm vòi phun
Á
p
suấ
t ph
un
Yêu cầu của động cơ Bơm/Vòi phun
Thời gian
52 cháy thấp và phát sinh NOx ở mức thấp.
- Phun chính
Yêu cầu cơ bản của giai đoạn phun chính là hình thành một hỗn hợp cháy tốt để cháy kiệt nếu có thể. Sự phun với áp suất cao với hạt nhiên liệu nhỏ tạo điều kiện để nhiên liệu hỗn hợp với không khí tốt, dẫn tới cháy hoàn toàn, giảm sự ô nhiễm của khí xả và tăng hiệu suất của động cơ.
- Kết thúc phun
Khi kết thúc quá trình phun, điều quan trọng là áp suất phun phải giảm nhanh và kim phun đóng nhanh, ngăn chặn phun ở áp suất thấp với sự nhỏ giọt nhiên liệu vào buồng cháy vì nhiên liệu không cháy hoàn toàn ở trạng thái này, gây phát sinh ô nhiễm môi trƣờng.
Chu kỳ phun của bơm vòi phun
Hình 2-64. Hút nhiên liệu vào buồng áp suất cao
1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Piston bơm; 4. Lò xo piston; 5. Kim van điện từ; 6. Vna điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu; 9. Kim phun; 10. Buồng áp suất cao
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
53 - Hút nhiên liệu vào buồng áp suất cao
Trong giai đoạn hút, piston di chuyển đi lên nhờ lực lò xo làm tăng thể tích của buồng áp suất cao. Lúc này, van điện từ của bơm vòi phun không hoạt động. Kim van điện từ ở vị trítận cùng bên phải (Hình 2-64), nối thông buồng áp suất cao với đƣờng cấp nhiên liệu. Do chênh lệch áp suất, nhiên liệu từ đƣờng cấp liệu đƣợc hút vào buồng áp suất cao.
Pha phun trước
Cam phun đẩy piston của bơm vòi phun đi xuống thông qua cò mổ kiểu con lăn, làm một ít nhiên liệu ở buồng áp suất cao chảy ngƣợc về đƣờng cấp liệu. Lúc này, ECM sẽ bắt đầu chu kỳ hoạt động, kích hoạt bộ điện từ làm kim van dịch chuyển ép vào đế van để đóng đƣờng thông giữa đƣờng cấp liệu và buồng áp suất cao. Kết quả là áp suất trong buồng cao áp tăng. Khi áp suất nâng kim phun (khoảng 18.000 Kpa) lớn hơn lực lò xo sẽ làm kim phun nâng lên khỏi đế của nó và bắt đầu chu kỳ phun trƣớc.
(1) (3) (4) (5) (6) (7) (9) (10) (2) (8) (11) (12)
Hình 2-65. Pha phun trước
1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 9. Lò xo ; 10. Kim phun; 11. Piston phản lực; 12. Buồng cao áp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
54 - Giới hạn hành trình kim phun bằng nêm thủy lực
Hình 2-67. Pha phun chính
1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Van điện từ bơm vòi phun; 6. Đƣờng nhiên liệu hồi; 7. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 8. Lò xo ; 9. Kim phun; 10. Piston phản lực; 11. Buồng cao áp
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11 )
Hình 2-66. Quá trình tạo thành nêm thủy lực
1. Buồng lò xo vòi phun; 2. Lò xo; 3. Thân vòi phun; 4. Hành trình
không bị chặn; 5. Khe rò; 6. Đệm thủy lực; 7. Piston giảm chấn. 1 2 3 4 1 2 3 5 6 7
55 Trong pha phun trƣớc, hành trình của kim phun bị khống chế bởi một nêm thủy lực. Vì vậy có thể định lƣợng chính xác lƣợng phun trƣớc.
Khoảng 1/3 hành trình toàn bộ, kim phun mở mà không bị khống chế, một lƣợng phun trƣớc đƣợc phun vào buồng cháy. Ngay khi piston giảm chấn đi vào xi lanh của nó trong buồng vòi phun, nhiên liệu phía trên kim phun chỉ có thể đi vào buồng lò xo thông qua khe hở rò (giữa piston giảm chấn và xi lanh của nó), tạo nên một nêm thủy lực giới hạn hành trình của kim phun trong pha phun trƣớc.
- Kết thúc pha phun trƣớc
Pha phun trƣớc kết thúc ngay sau khi kim phun mở. Do piston bơm đi vẫn đang đi xuống làm tăng áp suất trong buồng cao áp và đẩy piston phản lực xuống làm tăng thể tích ở buồng ápsuất cao. Kết quả làm giảm áp suất và làm đóng kim phun, kết thúc pha phun trƣớc. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (11) (10 ) (12) Hình 2-68. Kết thúc pha phun chính
1.Cam phun; 2. Cò mổ con lăn; 3. Lò xo piston; 4. Piston bơm; 5. Kim van điện từ; 6. Van điện từ bơm vòi phun; 7. Đƣờng nhiên liệu hồi; 8. Đƣờng cấp nhiên liệu;; 9. Lò xo ; 10. Kim phun; 11. Piston phản lực; 12. Kim van
56
Pha phun chính
Áp suất buồng cao áp lại tăng ngay sau khi kim phun đóng do van bộ điện từ vẫn đóng và piston bơm vẫn đi xuống. Khi áp suất nhiên liệu tăng (khoảng 30.000 kPa) lớn hơn lực đóng kim phun ứng với giai đoạn phun trƣớc thì kim phun lại năng lên khỏi đế và một lƣợng phun chínhđƣợc phun vào xi lanh động cơ.
Kết thúc pha phun chính
Khi ECM thôi kích hoạt bộ điện tử của bơm vòi phun, kim van bộ điện từ trở về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị , nối thông buồng áp suất cao với đƣờng cấp liệu. Nhiên liệu trong buồng áp suất cao có thể hồi về đƣờng cấp liệu làm áp suất nhiên liệu giảm xuống. Kim phun đóng lại kết thúc pha phun chính.
Sự trở về của nhiên liệu bơm vòi phun
Đƣờng nhiên liệu hồi trong bơm vòi phun có tác dụng sau:
- Làm mát bơm vòi phun bằng dòng nhiên liệu từ đƣờng cấp liệu chảy qua bơm vòi phun rồi trở về theo đƣờng nhiên liệu về.
- Xả nhiên liệu rò rỉ qua khe hở piston bơm về thùng chứa
(1) (2)
(3)
(4) (5)
Hình 2-69. Sơ đồ đường về của nhiên liệu
1.Nhiên liệu rò 2. Piston bơm; 3. Đƣờng nhiên liệu hồi; 4. Đƣờng cấp nhiên liệu; 5. Ziclơ.
57 - Tách phần bóng hơi nhiên liệu ở đƣờng cấp liệu cho bơm vòi phun bằng bộ tách bóng hơi nhiên liệu trên đƣờng nhiên liệu về.