2. Bơm cấp nhiên liệu:
2.3 Bơm cung cấp:
Bơm cung cấp là bơm loại Trochoid (Bơm bánh răng), được tích hợp bên trong bơm cấp nhiên liệu, có nhiệm vụ đưa nhiên liệu từ thùng nhiên liệu đến 2 piston qua lọc và van điều tiết áp suất nhiên liệu (FRP). Bơm được dẫn động bởi trục dẫn động. Khi rotor bên trong quay, bơm lấy nhiên liệu từ cổng hút và bơm qua cổng xả. Điều này được thực hiện qua việc tăng và giảm không gian bên trong bơm bằng chuyển động của các rotor bên ngoài và bên trong
Hệ Thống Cung Cấp Nhiên Liệu Động Cơ RZ4E Của ISUZ 31
1 2 3 4 1. Vòng cam 2. Piston A 3. Piston B
Hình 2.10: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm cung cấp 2.4. Bơm tiếp vận :
Bơm tiếp vận được lắp bên trong thùng nhiên liệu cùng với bộ cảm biến mức nhiên liệu. Rắc nối của bơm với ECU có bốn chân, dùng để cấp điện cho động cơ bơm và truyền tín hiệu mức nhiêu liệu cho ECM động cơ. Vị trí đặt bơm được thiết kế để cổng hút của bơm nằm ở phần thấp nhất của đáy thùng, điều này bảo đảm cho việc cung cấp nhiên liệu cho hệ thống được liên tục cho đến mức nhiên liệu thấp nhất (ngang bằng cổng nạp của bơm).
- Chức năng
Trong hệ thống Common-Rail, bơm trợ lực có tác dụng hổ trợ việc cung cấp nhiên liệu đến bơm cao áp, bằng cách tạo ra một áp suất nhất định trong ống cấp nhiên liệu. Đồng thời, bơm tiếp vận cũng có nhiệm vụ xả gió trong hệ thống, trong trường hợp sau khi tiến hành vệ sinh hay kiểm tra sửa chữa các thiết bị của hệ thống nhiên liệu
- Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Bơm tiếp vận là loại bơm ly tâm dẫn động bằng động cơ điện một chiều. Cánh
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
6. Rotor bên ngoài 7. Số lượng giảm 8. Số lượng tăng
9. Số lượng giảm (Xả nhiên liệu) 10. Số lượng tăng (Hút nhiên liệu) 1. Từ thùng nhiên liệu
2. Cổng hút 3. Đến buồng bơm 4. Cổng xả
bơm được lắp cố định trên trục động cơ điện, khi cánh bơm quay sẽ tạo ra lực ly tâm, đẩy nhiên liệu ra ngoài khoang bơm và theo lỗ thoát ra thân bơm, đồng thời áp suất tại cửa hút phía trong cánh bơm thấp nên nhiên liệu được hút vào.
Trong quá trình hoạt động nhiên liệu chảy bên trong thân bơm, do đó động cơ điện được làm mát, đồng thời ngăn cản nguy cơ gây cháy nổ, bởi vì không tồn tại hỗn hợp cháy bên trong bơm.
Hình 2.11: Kết cấu của bơm tiếp vận và bộ xác định mức nhiên liệu. 1- Bơm tiếp vận; 2- Cảm biến mực nhiêm liệu; 3- Cáp tín hiệu của cảm biến mức nhiên liệu; 4- Đầu ống hồi nhiên liệu; 5- Đầu ống cấp nhiên liệu từ bơm tiếp vận; 6- Cáp tín hiệu điều khiển bơm; 7- Phao; 8- Cửa hút nhiên liệu; 9- Động cơ điện một chiều; 10- Van một chiều; 11- Cửa ra của nhiên liệu; 12- Van an toàn; 13- Vỏ bơm; 14-
Nắp bơm; 15- Cánh bơm
Bơm tiếp vận hoạt động theo sự điều khiển của ECM động cơ. Khi mở khóa sang vị trí ON nhưng không khởi động động cơ, bơm sẽ hoạt động trong vòng mười hai giây sau đó dừng và sẽ tiếp tục hoạt động cùng với động cơ. Trong giai đoạn trước khi động cơ hoạt động bơm giúp tạo ra một áp suất nhất định trong ống cấp nhiên liệu đến bơm cao áp, để bơm cao áp nhanh chóng nhận được nhiên liệu và tăng áp cho nhiên liệu trong ống phân phối khi động cơ khởi động
2.5. Bơm cao áp:
- Chức năng
Trong hệ thống nhiên liệu Common-Rail, bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu với một áp suất thích hợp, theo chế độ hoạt động của động cơ, cho vòi phun thông qua ống phân phối.
- Đặc điểm cấu tạo
Bơm cao áp trang bị cho hệ thống là bơm HP3 do công ty Denso sản xuất, bơm có kết cấu bên ngoài thể hiện trên hình 2.12.
Hình 2.12: Kết cấu bên ngoài của bơm cao áp HP3.
1- Trục dẫn động bơm; 2- Ống cao áp; 3- Đầu ra của nhiên liệu cao áp; 4- Đầu hút; 5- Đầu ra của nhiên liệu hồi về thùng; 6- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 7- Bộ điêu
Dựa vào các chi tiết của bơm trên hình 2.13 ta có thể chia kết cấu bơm thành các bộ phận chính sau:
+ Trục bơm (1): được dẫn động nhờ vào trục khuỷu động cơ thông qua bộ truyền bánh răng trung gian, trục quay cùng tốc độ với trục khuỷu động cơ;
+ Bơm tăng áp: loại bơm piston, với hai piston đối xứng dẫn động bằng cơ cấu cam lệch tâm trên trục bơm và vành cam, bơm có nhiệm vụ tăng áp nhiên liệu đến áp suất cao, rồi đẩy đến ống phân phối;
+ Bơm nạp (6): loại bơm bánh răng ăn khớp trong, có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu và đẩy đến bơm tăng áp;
+ Bộ điều khiển áp suất ống phân phối (10): bộ phận này nằm trên đường nhiên liệu từ bơm nạp đến bơm cao áp, có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất ống phân phối thông
Hệ Thống Cung Cấp Nhiên Liệu Động Cơ RZ4E Của ISUZ 35
Hình 2.13: Các chi tiết của bơm cao áp.
1- Trục dẫn động; 2- Vành cam ngoài; 3-Vỏ bơm; 4,5- Piston bơm; 6- Bơm nạp; 7- Van
điều chỉnh; 8- Lọc; 9- Cảm biến nhiệt độ nhiên;10- Bộ điều chỉnh áp suất ống phân
qua điều khiển lượng nhiên liệu đưa vào bơm cao áp; + Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu.
Ngoài các bộ phận chính trên bơm cao áp còn trang bị thiết bị lọc ở đường dầu vào và van giới hạn áp suất nhiên liệu trong bơm nạp.
3. Giàn phân phối nhiên liệu:
3.1. Ống phân phối:
Hệ thống nhiên liệu sử dụng loại ống cao áp với kim phun điều khiển bằng điện, đường ống cao áp được gắn vào để duy trì áp suất nhiên liệu cao giữa bơm cấp nhiên liệu và các kim phun.
Cảm biến áp suất nhiên liệu và van giới hạn áp suất được gắn trên đường ống cao áp. Cảm biến áp suất nhiên liệu xác định áp suất nhiên liệu bên trong đường ống và gửi tín hiệu về cho ECM. ECM sẽ dựa vào tín hiệu này để điều khiển áp suất bên trong đường ống cao áp qua van điều tiết áp suất nhiên liệu (FRP) của bơm cấp nhiên liệu. Van giới hạn áp suất mở cơ cấu cơ khí để xả áp bên trong ống cao áp khi áp suất nhiên liệu bên trong ống cao áp vượt quá mức cho phép.
- Chức năng:
Trong hệ thống Common-Rail, ống phân phối có nhiệm vụ dự trữ nhiên liệu có áp suất cao (áp suất cao nhất 220 MPa) từ bơm cao áp và cung cấp một lượng nhiên liệu đồng đều cho các vòi phun. Ngoài ra, ống phân phối còn có tác dụng làm giảm các xung dao động của nhiên liệu khi được phun vào buồng đốt.
Hệ Thống Cung Cấp Nhiên Liệu Động Cơ RZ4E Của ISUZ 37
Van giới hạn áp suất
Hình 2.14: Vị trí và chi tiết của đường ống phân phối
Ống cao áp (đường ống nhiên liệu)
- Đặc điểm cấu tạo:
Hình 2.15: Ống phân phối.
1- Nhiên liệu từ bơm cao áp; 2- Van giới hạn áp suất;
3- Cảm biến áp suất ống phân phối; 4- Nhiên liệu đến các vòi phun. Ống phân phối là ống rỗng, trên ống có một đầu nối với ống cao áp từ bơm cao áp và bốn đầu nối với các ống cao áp cung cấp nhiên liệu cho các vòi phun. Trên ống phân phối có gắn cảm biến áp suất nhiên liệu và van giới hạn áp suất
3.2.
Van giới hạn áp suất
Van giới hạn áp suất có nhiệm vụ giảm áp suất trong ống phân phối khi áp suất trong ống phân phối tăng cao một cách đột ngột quá giới hạn cho phép.
Van giới hạn áp suất giảm áp suất bằng cách mở van xả khi áp suất trong ống phân phối tăng cao khoảng 180 MPa.Van giới hạn áp suất có nhiệm vụ giảm áp suất trong ống phân phối khi áp suất trong ống phân phối tăng cao một cách đột ngột quá giới hạn cho phép. Nhiên liệu sau khi qua van giới hạn áp suất sẽ hồi về thùng nhiên liệu.
4. Vòi phun:
4.1.Chức năng :
Trong hệ thống nhiên liệu Common-Rail, vòi phun là thiết bị có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành HC của động cơ Diesel, do đó có ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ. Dưới sự điều khiển của ECM, vòi phun đảm nhận việc cung cấp cho các buồng đốt một lượng nhiên liệu vừa đủ ứng với từng chế độ làm việc, thời điểm phun cũng như chất lượng phun phải đảm bảo cho dòng nhiên liệu sau khi phun vào buồng đốt phải bốc cháy triệt để.
4.2.
Đặc điểm cấu tạo:
Vòi phun được sử dụng trong hệ thống là loại vòi phun điện tử, được điều khiển bởi ECM động cơ, ký hiệu G2 do hãng Denso sản suất, điện áp và độ chống mòn của
Hệ Thống Cung Cấp Nhiên Liệu Động Cơ RZ4E Của ISUZ 39
1 2 3 4 5
6
7
Hình 2.16: Cấu tạo van giới hạn áp suất 1. Van 2. Thân van 3. Van dẫn hướng 4. Lò xo 5. Vỏ ngoài 6. Từ ống cao áp
các chi tiết trượt cũng được nâng cao, để đáp ứng những yêu cầu của hệ thống.
Trên động cơ các vòi phun được lắp trên nắp xylanh bằng thanh kẹp và bulông, đầu vòi phun được chế tạo với tám lỗ phun đường kính 0.14mm bố trí đều nhau nằm trên đỉnh buồng đốt thống nhất để các tia nhiên liệu có thể phân tán đều khi được phun vào buồng đốt. Rắc nối vòi phun với ECM động cơ có hai chân với màu khác nhau tùy vào vị trí vòi phun, mặt trên của rắc nối có đánh dấu mã vòi phun (ID code).
Hình 2.18: Cấu tạo vòi phun G2.
1- Kim phun; 2- Lò xo kim phun; 3- Piston điều khiển; 4- Đường rò nhiên lệu của piston; 5-Đường dầu hồi; 6- Đầu nối với ECM; 7- Đầu nối với ống cao áp; 8- Lò xo van điện từ; 9- Cuộn dây điều khiển; 10- Van điện từ; 11- Buồng điều khiển;12- Dầu
cao áp đến đầu phun; 13- Mã vòi phun
Mã vòi phun gồm hai mươi bốn ký tự chữ và số. Trong đó: hai ký tự đầu là mã của động cơ (engine code); hai mươi ký tự tiếp theo là thông số giá trị của lượng phun nhiên liệu của vòi phun ở các chế độ hoạt động khác nhau (fuel injection quantity code); hai ký tự cuối là mã kiểm tra tổng của hai mươi hai ký tự trên (Checksum code). Mã vòi phun được ECM động cơ sử dụng để tối ưu hóa việc điều chỉnh lượng phun theo các thông số từ mã vòi phun. Mã vòi phun phải được cài đặt vào ECM động cơ bằng thiết bị kiểm tra điện tử của ôtô (Tech 2), khi tiến hành thay vòi phun hay thay thế ECM động cơ.
Hình 2.19: Mã vòi phun.
I- Biểu đồ giá trị lượng phun chuẩn của vòi phun;
X- Độ rộng của xung điều khiển (ms); Y- Lượng phun (mm3/chu trình); II- Mã vòi phun; III- Bảng giá trị tương ứng của mã vòi phun.
4.3
Nguyên lý hoạt động của vòi phun: + Giai đoạn chưa phun:
Van 2 chiều (3) đóng lỗ thoát (4) bởi lực đẩy của lò xo (2), Khi không có dòng điều khiển từ ECM đến solenoid (1). Tại thời điểm này, áp suất nhiên liệu được cung cấp đến đầu đầu phun bằng với áp suất nhiên liệu trong buồng điều khiển (5) thông qua lỗ nạp. Ở trạng thái này, áp suất mặt trên piston điều khiển (6) + lực đẩy của lò xo đầu phun (7) thắng được áp suất tại đầu phun làm cho đầu phun (8) bị đẩy xuống đóng lỗ phun lại.
Hình 2.20 : Sơ đồ cấu tạo của kim phun + Giai đoạn phun
Khi có dòng điện điều khiển từ ECM động cơ đến cuộn dây từ, lực từ trong cuộn dây sẽ kéo van lên mở thông đường dầu ra của khoang điều khiển, nhiên liệu trong
Hệ Thống Cung Cấp Nhiên Liệu Động Cơ RZ4E Của ISUZ 43
1 2 3 6 8 4 7 5 9 1. Solenoid 2. Lò xo 3. Van 2 chiều 4. Lỗ thoát
5. Buồng điều khiển 6. Piston điều khiển 7. Lò xo đầu phun 8. đầu phun
khoang điều khiển qua khe thoát ra ngoài trong khi nhiên liệu từ ống phân phối vẫn được nạp vào khoang điều khiển qua khe nạp. Lúc này áp suất trong buồng điều khiển giảm mạnh, trong khi áp suất trong khoang phun vẫn được duy trì cao, nên kim phun được nhấc lên mở thông các lỗ phun, nhiên liệu phun vào buồng đốt.
Khi dòng điện điều khiển tiếp tục tác dụng lên cuộn dây, kim phun sẽ được nâng lên cao nhất, tốc độ phun cũng đạt mức cao nhất.
.
Hình 2.21: Các giai đoạn hoạt động của vòi phun.
1- Cuộn dây từ; 2- Van điện từ; 3- Khe thoát; 4- Nhiên liệu từ ống phân phối; 5- Khe nạp; 6- Piston điều khiển; 7- Kim phun; 8- Khoang phun; 9- Độ nâng kim,
10- Áp suất khoang điều khiển; 11- Điện thế tín hiệu điều khiển; I- Giai đoạn chưa phun; II- Giai đoạn phun; III- Giai đoạn ngừng phun.
+ Giai đoạn ngừng phun
Khi ngắt dòng điện điều khiển đến cuộn dây từ, van điện từ sẽ hạ xuống đóng kín đường dầu ra của buồng điều khiển, áp suất trong khoang điều khiển được tăng lên nhanh chóng nhờ vào áp suất dầu trong ống phân phối. Lúc này áp suất trong khoang điều khiển và khoang phun được cân bằng, lực lò xo sẽ đẩy kim phun xuống đóng kín lỗ phun, quá trình phun kết thúc.
4.4. Tín hiệu điều khiển vòi phun :
ECM động cơ điều khiển vòi phun bằng cách cấp cho vòi phun tín hiệu điện có giá trị điện thế khác nhau ứng với các giai đoạn làm việc khác nhau của vòi phun. Tín hiệu điện điều khiển vòi phun thường chia thành hai thời kỳ: thời kỳ bắt đầu phun và thời kỳ đang vận hành.
Đối với thời kỳ bắt đầu phun yêu cầu đặt ra là van điện từ cần nhanh chóng mở đường dầu ra, để nhiên liệu được phun vào buồng đốt đúng thời điểm. Vì vậy trong thời kỳ bắt đầu phun ECM động cơ cung cấp cho van từ tín hiệu điều khiển có điện áp đến 130V, tuy nhiên thời kỳ này thường diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn khoảng 0.3 ms.
Trong thời kỳ đang vận hành ECM động cơ vẫn tiếp tục cung cấp tín hiệu điều khiển cho van điện từ, tuy nhiên điện thế cung cấp cho tín hiệu điều khiển lúc này giảm xuống khoảng 50V, điện thế này đủ để bảo đảm cho việc nâng van điện từ duy trì sự phun. Tùy vào từng giai đoạn phun của vòi phun mà thời gian diễn ra giai đoạn này khác nhau thông thường thời kỳ này chỉ diễn ra ở giai đoạn phun chính của vòi phun. Để kết thúc quá trình phun ECM sẽ ngưng cung cấp tín hiệu điều khiển cho van điện từ, điện thế trong van điện từ về không đóng kín lỗ thoát dầu và quá trình phun kết thúc.
Trong mỗi chu trình công tác của động cơ ECM sẽ điều khiển vòi phun thực hiện hai giai đoạn phun: giai đoạn phun thử nghiệm và giai đoạn phun chính. Giai đoạn phun thử nghiệm có tác dụng làm giảm tốc độ lan truyền ngọn lửa ban đầu, do đó làm giảm tiếng ồn và lượng NOx trong khí thải của động cơ. Giai đoạn này diễn ra trong
khoảng thời gian rất ngắn khoảng 0,4 ms.
5. Van bướm ga:
Van bướm ga được đặt trên đường ống nạp. ECM điều khiển độ mở của van dựa vào điều kiện hoạt động của động cơ. ECM điều khiển van bướm ga bằng cách điều khiển motor. Motor được điều khiển bằng tín hiệu PWM (phương pháp điều xung) từ