BCA định lượng bằng cỏch thay đổi hành trỡnh cú ớch của piston do hóng Bosch thiết kế và chế tạo lần đầu tiờn, nú hoạt động theo nguyờn lý thay đổi hành trỡnh cú ớch của piston để thay đổi lượng nhiờn liệu thực tế được bơm đến vũi phun . Trong nhiều tài liệu chuyờn mụn, BCA loại này thường cú cỏc tờn gọi khỏc nhau, như : BCA Bosch cổ điển (để phõn biệt với cỏc loại BCA khỏc của Bosch), BCA điều chỉnh bằng rónh chộo trờn piston, BCA Bosch kiểu piston-ngăn kộo, v.v.
• Cặp piston-xylanh của BCA kiểu Bosch cổ điển
Cặp piston-xylanh của BCA gồm 2 chi tiết : xylanh và piston (H. 1.3-26). Trờn thành xylanh cú lỗ nạp, lỗ xả và lỗ định vị. Lỗ nạp để nhiờn liệu từ khoang nạp (khụng gian chứa nhiờn liệu thấp ỏp trong BCA) đi vào khoang bơm (khụng gian cụng tỏc của xylanh được giới hạn bởi đỉnh piston, van triệt hồi và thành xylanh của BCA). Lỗ xả để nhiờn liệu thoỏt từ khoang bơm ra khoang nạp . Lỗ định vị để cố định xylanh với vỏ BCA. Một lỗ trờn xylanh cú thể chỉ thực hiện một chức năng (nạp, xả, định vị) hoặc thực hiện đồng thời 2 hay cả 3 chức năng. Trờn phần đầu của piston cú rónh dọc, rónh chộo và rónh ngang. Rónh dọc để cho nhiờn liệu từ khoang bơm thoỏt về khoang nạp sau khi rónh chộo thụng với lỗ xả. Mộp vỏt cú tỏc dụng làm thay đổi hành trỡnh cú ớch của piston , qua đú điều chỉnh lượng nhiờn liệu chu trỡnh khi piston được xoay trong lũng xylanh. Để tạo ra được ỏp suất rất cao của nhiờn liệu trước khi phun vào buồng đốt, khe hở hướng kớnh giữa piston và xylanh phải rất nhỏ (khoảng 0,015 ữ 0,025 mm) . Cặp piston-xylanh là bộ phận quan trọng nhất của BCA và là một trong cỏc cặp lắp ghộp siờu chớnh xỏc trong hệ thống phun nhiờn liệu của động cơ diesel.
Trờn thị trường hiện nay cú khỏ nhiều kiểu cặp piston-xylanh của BCA điều chỉnh bằng cỏch thay đổi hành trỡnh cú ớch của piston. Thực chất chỳng đều là những biến tướng của cặp piston - xylanh kiểu Bosch do cỏc hóng khỏc nhau chế tạo (H. 1.3-26b, c, d) .
Mỗi cặp piston-xylanh của BCA cú thể được đặt trong một vỏ riờng 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. 1.3-27b).
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 33
b) c) d)
H. 1.3-26. Cặp piston-xylanh của BCA cổ điển a) kiểu Bosch , b) F& M , c) CAV , d) SIMMS
Lỗ nạp Lỗ xả + Định vị Xylanh Piston Rãnh dọc Mép vát Rãnh chéo Rãnh ngang a)
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 34
• Nguyờn lý hoạt động
BCA Bosch cổ điển hoạt động theo kiểu chu kỳ. Mỗi chu trỡnh cụng tỏc của nú được hoàn thành sau 1 vũng quay của trục cam nhiờn liệu, tương ứng với 2 hành trỡnh của piston BCA , được gọi là hành trỡnh nạp và hành trỡnh bơm. Hành trỡnh nạp của piston BCA (piston BCA đi từ điểm cận trờn đến điểm cận dưới) được thực hiện nhờ tỏc dụng của lũ xo khứ hồi ; cũn hành trỡnh bơm (piston BCA đi từ điểm cận dưới đến điểm cận trờn) do cam nhiờn liệu đẩy. Ở động cơ 4 kỳ, một vũng quay của trục cam nhiờn liệu tương ứng với 2 vũng quay của trục khuỷu và 4 hành trỡnh của piston động cơ ; cũn ở động cơ 2 kỳ - tương ứng với 1 vũng quay của trục khuỷu và 2 hành trỡnh của piston động cơ.
H. 1.3-27. Chu trỡnh cụng tỏc của BCA Bosch cổ điển a) Piston ở điểm cận trờn , b) Nạp nhiờn liệu vào khoang bơm ,
c) Piston ở điểm cận dưới , d) Bắt đầu bơm hỡnh học , e) Kết thỳc bơm hỡnh học , g) Kết thỳc chu trỡnh cụng tỏc (piston của BCA trở lại điểm cận trờn)
Ở giai đoạn đầu của hành trỡnh nạp, nhiờn liệu trong khoang bơm vừa dón nở vừa thoỏt ra khoang nạp qua rónh dọc. Khi piston mở lỗ nạp, nhiờn liệu từ khoang nạp tràn vào khoang bơm (H. 1.3-27b). Sau khi được lũ xo khứ hồi kộo về điểm cận dưới, piston của của BCA sẽ khụng chuyển động trong một khoảng thời gian tuỳ thuộc vào cấu tạo của cam nhiờn liệu và tốc độ của động cơ. Hành trỡnh bơm được thực hiện nhờ tỏc dụng đẩy của cam nhiờn liệu (H. 1.3-27c, d, e). Ở giai đoạn đầu của hành trỡnh bơm, khoang nạp và khoang bơm vẫn được thụng với nhau. Quỏ trỡnh nộn nhiờn liệu trong khoang bơm được bắt đầu từ thời điểm piston đúng hoàn toàn lỗ nạp và lỗ xả trờn xylanh của BCA. Nhiờn liệu bắt đầu được bơm vào khoang cao ỏp (khụng gian chứa nhiờn liệu trong rắcco cao ỏp, ống cao ỏp và vũi phun nhiờn liệu) khi lực tỏc dụng lờn kim van triệt hồi từ phớa dưới (FB) được tạo ra bởi ỏp suất trong khoang bơm đạt tới trị số bằng lực tỏc dụng từ phớa trờn (FC) được tạo ra bởi lực căng ban đầu của lũ so van triệt hồi và ỏp suất dư trong ống cao ỏp. Quỏ trỡnh phun nhiờn liệu vào buồng đốt bắt đầu khi lực tỏc dụng lờn mặt cụn nõng của kim phun (Ff) được tạo ra bởi ỏp suất của nhiờn liệu trong khoang phun (khụng
c) b)
a)
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 35
gian chứa nhiờn liệu trong đầu phun của vũi phun) thắng được lực căng ban đầu của lũ xo vũi phun (F0). Qỳa trỡnh phun nhiờn liệu vào buồng đốt kộo dài cho đến khi rónh chộo trờn piston được thụng với khoang nạp (H. 1.3-27g), khi đú nhiờn liệu dưới ỏp suất cao từ khoang bơm và khoang cao ỏp sẽ thoỏt ra khoang nạp qua rónh dọc. Quỏ trỡnh phun nhiờn liệu kết thỳc tại thời điểm ỏp suất trong khoang cao ỏp giảm xuống đến trị số, tại đú Ff = F0 . Sau thời điểm kết thỳc phun, piston tiếp tục đi lờn để kết thỳc hành trỡnh bơm tại điểm cận trờn để kết thỳc chu trỡnh cụng tỏc của hệ thống phun nhiờn liệu .
Tất cả cỏc kiểu BCA điều chỉnh bằng rónh chộo trờn piston đều hoạt động theo một nguyờn lý chung là :
- Đẩy piston để nộn nhiờn liệu bằng cam. - Khứ hồi piston bằng lũ xo.
- Hành trỡnh toàn bộ của piston khụng đổi ( h0 = const )
- Điều chỉnh lượng nhiờn liệu chu trỡnh ( gct ) bằng cỏch xoay piston để thay đổi hành trỡnh cú ớch ( he = var ).
H. 1.3-28. Nguyờn lý điều chỉnh gct
a) Vị trớ stop (khụng cấp nhiờn liệu), b) Cấp liệu trung bỡnh, c) Cấp liệu cực đại
a) b)
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 36