VIII.1. Sơ đồ hệ thống
Ống trữ Van điều chỉnh áp lực
Kim phun Cảm biến lượng khí nạp Cảm biến nhiệt độ động cơ Cảm biến nhiệt độ khơng khí Cảm biến áp suất khí nạp Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến tốc độ động cơ
Cảm biến áp suất dầu
ECU Bơm cao áp Bình chứa nhiên liệu
Trong hệ thống Common – Rail, nhiên liệu cĩ áp suất cao được bơm vào ống trữ để từ đĩ cung cấp cho các kim phun, tương tự như hệ thống phun xăng trên động cơ xăng.
Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm chuyển vào trong bơm cao áp. Tại đây áp suất nhiên liệu được tạo ra và được bơm liên tục vào trong ống trữ. Bơm cao áp chỉ cĩ nhiệm vụ duy nhất là tạo cho nhiên liệu cĩ một áp suất cao và đưa vào trong ống trữ. Tại ống trữ cĩ các đường ống cao áp nối đến các kim phun. Các kim phun được lắp trên nắp máy, nĩ cĩ nhiệm vụ phun nhiên liệu vào trong buồng đốt động cơ với sự điều khiển từ ECU.
ECU sau khi nhận các tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí cốt cam, nhiệt độ nhiên liệu, vị trí bàn đạp ga, nhiệt độ khơng khí, nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến lượng khí nạp,...) sẽ xử lí các tín hiệu này và sau đĩ đưa ra các xung tín hiệu để điều khiển kim phun.
VIII.2. Kết cấu một số chi tiết chính
1) Bình chứa nhiên liệu
Bình chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mịn và phải giữ cho khơng bị rị rĩ ở áp suất gấp đơi áp suất hoạt động bình thường. Van an tồn phải được lắp để áp suất quá cao cĩ thể tự thốt ra ngồi. Nhiên liệu cũng phải bảo đảm khơng bị rị rỉ ở cổ nối với bình lọc nhiên liệu hay ở thiết bị bù áp suất khi xe bị rung xĩc nhỏ, cũng như khi xe vào cua, tăng tốc hoặc giảm tốc đột ngột.
2) Đường nhiên liệu áp suất thấp
Đường ống nhiên liệu mềm được bọc thép thay thế cho đường ống bằng thép và được dùng trong ống áp suất thấp. Tất cả các bộ phận mang nhiên liệu phải được bảo vệ một lần nữa khỏi tác động của nhiệt độ. Đối với xe buýt, đường ống nhiên liệu khơng được đặt trong khơng gian của hành khách hay trong cabin xe.
3) Bơm tiếp vận
Bơm tiếp vận bao gồm một bơm bằng điện với lọc nhiên liệu, hay một bơm bánh răng. Bơm hút nhiên liệu từ bình chứa và tiếp tục đưa nhiên liệu với lưu lượng đầy đủ đến bơm cao áp.
Lượng nhiên liệu từ bơm cung cấp sẽ qua kẽ hở giữa rotor và stator của động cơ điện, dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu làm van một chiều mở và nhiên liệu được cung cấp vào hệ thống. Van an tồn bố trí bên trong bơm cĩ chức năng giới hạn áp suất cung cấp nhiên liệu của bơm nhằm kéo dài tuổi thọ của bơm xăng. Khoảng khơng gian giữa hai con lăn khi quay cĩ thể tích tăng dần là mạch hút của bơm, khoảng khơng gian cĩ thể tích giảm dần là mạch thốt của bơm (hình 12.33).
Viên bi Rơto Nhiên liệu vào Nhiên liệu ra
4) Lọc nhiên liệu
Một bộ lọc nhiên liệu khơng thích hợp cĩ thể dẫn đến hư hỏng cho các thành phần của bơm, van phân phối và kim phun. Bộ lọc nhiên liệu làm sạch nhiên liệu trước khi đưa đến bơm cao áp, và do đĩ ngăn ngừa sự mài mịn nhanh của các chi tiết của bơm.
Nước lọt vào hệ thống nhiên liệu cĩ thể làm hư hỏng hệ thống ở dạng ăn mịn. Tương tự với các hệ thống nhiên liệu khác, hệ thống Common – Rail cũng cần một bộ lọc nhiên liệu cĩ bình chứa nước, từ nĩ nước sẽ được xả. Một số xe du lịch lắp động cơ Diesel thường cĩ thiết bị cánh báo bằng đèn khi lượng nước trong bình lọc vượt quá mức (hình 12.34).
5) Bơm cao áp
Bơm cao áp cĩ cơng dụng tạo áp lực cho nhiên liệu đến một áp suất lên đến 1.350 bar. Nhiên liệu được tăng áp này sau đĩ di chuyển đến đường ống áp suất cao và được đưa vào bộ tích nhiên liệu áp suất cao cĩ hình ống.
Bơm cao áp được lắp đặt tốt nhất ngay trên động cơ như ở hệ thống nhiên liệu của bơm phân phối loại cũ. Nĩ được dẫn động bằng động cơ (tốc độ quay bằng 1/2 tốc độ động cơ, nhưng tốc độ tối đa là 3.000 vịng/phút) thơng qua khớp nối, bánh răng xích hay dây đai cĩ răng và được bơi trơn bằng chính nhiên liệu bơm. Tùy thuộc vào khơng gian sẵn cĩ, van điều khiển áp suất được lắp trực tiếp trên bơm hay lắp xa bơm.
Bên trong bơm cao áp (hình 12.35), nhiên liệu được nén bằng 3 piston bơm được bố trí hướng kính và đường tâm của các piston hợp với nhau một gĩc bằng 1200. Do 3 piston bơm hoạt động luân phiên trong 1 vịng quay nên chỉ làm tăng lực cản của bơm.
6) Van điều khiển áp suất
Van điều khiển áp suất giữ cho nhiên liệu trong ống phân phối cĩ áp suất ổn định, thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
Đường dầu ra Nắp bầu lọc Đường dầu vào Phần tử lọc Ngăn chứa dầu sau khi lọc Ngăn chứa nước lẫn trong dầu Đai ốc xả dầu Hình 12.34. Lọc nhiên liệu. Trục dẫn động Cam lệch tâm Piston bơm Nhiên liệu ra
Nếu áp suất trong ống quá cao thì van điều khiển áp suất sẽ mở ra do tác dụng của nam châm điện và một phần nhiên liệu sẽ trở về bình chứa thơng qua đường ống dầu về.
Nếu áp suất trong ống quá thấp thì van điều khiển áp suất sẽ đĩng lại và ngăn khu vực áp suất cao với khu vực áp suất thấp.
7) Ống trữ nhiên liệu áp suất cao (ống phân phối)
Ống cao áp dùng để chứa nhiên liệu áp suất cao và chịu sự dao động của áp suất do bơm cao áp tạo ra. Sự dao động này sẽ được giảm chấn bởi ống.
Để thích hợp với các điều kiện lắp đặt khác nhau trên động cơ, ống phải được thiết kế với nhiều kiểu để phù hợp với bộ hạn chế dịng chảy và các vị trí dự phịng để gắn các cảm biến, van điều khiển áp suất, van hạn chế áp suất.
8) Kim phun (Injectors)
Kim phun trên hệ thống nhiên liệu Common – Rail được điều khiển bằng lực từ của nam châm điện. Để phun được nhiên liệu cĩ áp suất cao, các chi tiết của kim phun được gia cơng với độ chính xác rất cao. Van áp suất, nam châm điện và vịi phun được đặt trong thân kim. Nhiên liệu cĩ áp suất cao được đưa vào kim từ bơm cao áp, qua các van tiết lưu sau đĩ phun ra tại vịi phun vào buồng cháy động cơ.
Van bi Nhiên liệu vào,
áp suất cao
Nam châm điện
Lõi Lị xo
Hình 12.36. Cấu tạo van điều áp.
1 2 2 2 2 3 4 5
Hình 12.37. Cấu tạo ống trữ nhiên liệu áp suất cao.
1 – nhiên liệu vào từ bơm cao áp; 2 – nhiên liệu đến các kim phun; 3 – cảm biến áp suất; 4 – ống trữ; 5 – đường dầu hồi về bình chứa.
Theo hình 12.38, nhiên liệu từ đường dầu đến kim phun, theo đường ống dẫn sẽ đi đến buồng điều khiển cĩ van điều khiển bằng điện. Buồng điều khiển được nối với đường dầu về để đưa lượng nhiên liệu thừa trong mỗi lần phun về bình chứa.
9) Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao
Những đường ống nhiên liệu này mang nhiên liệu cĩ áp suất cao. Do đĩ, chúng phải thường xuyên chịu áp suất cực đại của hệ thống và trong suốt quá trình phun. Vì vậy, chúng được chế tạo bằng thép ống, thơng thường cĩ đường kính ngồi khoảng 6 mm và đường kính trong khoảng 2,4 mm.
Các đường ống nằm giữa ống phân phối và kim phun phải cĩ chiều dài như nhau. Sự khác biệt chiều dài giữa ống phun phối và các kim phun được bù bằng cách uốn cong ở các đường ống nối. Tuy nhiên, đường ống nối này nên được giữ càng ngắn càng tốt để tổn thất xảy ra ít nhất.
10) Van giới hạn áp suất
Van giới hạn áp suất cĩ chức năng như một van an tồn. Trong trường hợp áp suất vượt quá cao thì van giới hạn áp suất sẽ giới hạn áp suất trong ống bằng cách mở cửa thốt. Van giới hạn áp suất cho phép áp suất tức thời tối đa trong ống khoảng 1.500 bar.
Van giới hạn áp suất là một thiết bị cơ khí bao gồm các thành như (hình 12.39).
Thân kim Vịi phun
Nam châm điện
Nhiên liệu vào, áp suất cao Van điều khiển
Nhiên liệu trở về
Hình 12.38. Cấu tạo của kim phun.
1 2 3 4 5 6 7 3 8
Hình 12.39. Van giới hạn áp suất.
1 – mạch cao áp; 2 – van; 3, 5 – lỗ dầu; 4 – lị xo; 6 – đế van; 7 – thân van; 8 – đường dầu về.
11) Van hạn chế dịng chảy
Nhiệm vụ của bộ hạn chế dịng chảy là ngăn cho kim khơng phun liên tục, ví dụ trong trường hợp kim khơng đĩng lại được. Để thực hiện điều này, khi lượng nhiên liệu rời khỏi ống vượt quá mức đã được định sẵn thì van giới hạn dịng chảy sẽ đĩng đường dầu nối với kim lại.
Van giới hạn dịng chảy bao gồm một buồng bằng kim loại với ren phía trong để bắt với ống (cĩ áp suất cao) và ren ngồi để bắt với đường dầu đến kim phun. Van cĩ một đường dẫn dầu tại mỗi đầu để nối với ống và với đường dầu đến kim phun.
---
Hình 12.40. Van giới hạn dịng chảy.
1 – mạch dầu đến ống; 2 – vịng đệm; 3 – piston; 4 – lị xo; 5 – thân van; 6 – mạch dầu đến kim; 7 – mặt cơn; 8 – van tiết lưu.
8 7 6 5 4 3 2 1