Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm thấp áp

BÀI 5 .S ỬA CHỮA BƠM THẤP ÁP

2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm thấp áp

2.1.Bơm con lăn

Hình 5.1. Cấu tạo bơm con lăn.

Bơm con lăn được dẫn động bằng điện được gắn bên trong thùng nhiên liệu. Khi bật khoá điện ECU sẽ điều khiển cho bơm hoạt động đẩy nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao hoạt động để xảe ban đầu trong hệ thống. Khi động cơ

làm việc ECU sẽ điều khiển cho bơm áp thấp kiểu con lăn trong thùng nhiên liệu

Roto bơm

Đường nhiên liệu tơi bơm bánh răng Đường nhiên

liệu vào bơm

Khoang nhiên liệu thấp áp

Đĩa con lăn Con lăn

Đường nhiên liệu tơi bơm bánh răng Đường nhiên

ngừng hoạt động. Nhiên liệu lúc này được bơm bánh răng hút trực tiếp từ thùng nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao hoạt động

2.2. Bơm bánh răng.

Hình 5.2. Cấu tạo bơm bánh răng.

Đây là một loại bơm cơ khí được dẫn động trực tiếp từ trục cam hút nhiên

liệu từ thùng chứa qua bầu lọc nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao hoạt động với áp suất từ 2 – 7 bar.

- Ưu điểm của bơm bánh răng cơ khí.

+ Kém nhạy cảm với cặn bẩn. + Làm việc với độ tin cậy cao.

+ Tuổi thọ cao.

+ Làm việc không gây ra rung động.

+ Cơng suất của bơm 40 lít/giờở số vịng quay 300 vịng/phút hoặc 120 lít/giờ ở số vòng quay 2500 vòng/phút.

3. Kiểm tra và sửa chữa bơm thấp áp

3.1.Kiểm tra bơm điện.

- Chuẩn bị các dụng cụ sau.

+ Đồng hồ kiểm tra áp suất thấp.

Bánh răng chủ động

Thân bơm

Đường tới bơm cao áp. Đường nhiên

+ Các đầu nối và các đường ống nối mền.

Hình 5.3. dụng cụ kiểm tra và sơ đồ kết nối loại con lăng

- Các bước thực hiện.

1. Tháo đường ống nhiên liệu từ bầu lọc và nối với đồng hồđo áp suất thấp vào

hệ thống của động cơ như hình vẽ.

2. Khởi động động động cơ và cho động cơ hoạt động ở chếđộ không tải khoảng

5 giây, sau đó tắt động cơ.

3. Đọc áp suất nhiên liệu trên đồng hồđo.

4. So sánh kết quảđọc được với bảng thông số sau.

Bơm điện loại đẩy

Trường hợp Áp suất nhiên liệu (bar) Hiện tượng hư hỏng.

1 1,5 – 3 Hệ thống hoạt động bình

thường

2 4 – 6 Lọc nhiên liệu hoặc đường dẫn

nhiên liệu bị tắc

3 0 – 1,5 Bơm bị hỏng hoặc nhiên liệu

bị rò rỉtrên đường ống.

Bảng 5.1. Giá trị áp suất tiêu chuẩn

3.2. Kiểm tra bơm bánh răng.

- Chuẩn bị các dụng cụ sau.

+ Đồng hồ kiểm tra áp suất chân không.

+ Các đầu nối và các đường ống nối mền.

Hình 5.4. Sơ đồ kiểm tra bơm thấp áp kiểu bánh răng

Bảng thông số so sánh của bơm bánh răng.

Bơm bánh răng loại hút

Trường hợp Áp suất nhiên liệu (cmHg) Hiện tượng hư hỏng.

1 8 – 19 Hệ thống hoạt động bình

thường

2 20 – 60 Lọc nhiên liệu hoặc đường dẫn nhiên liệu bị tắc

3 0 – 2 Bơm bị hỏng hoặc khơng khí

lọt vào hệ thống.

BÀI 6. SỬA CHỮA BƠM CAO ÁPMục tiêu: Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng Mục tiêu: Sau khi học xong bài này, sinh viên có khả năng

- Trình bày được cơng dụng, phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động

bơm cao áp trên động cơ phun dầu điện tử

- Thực hiện đươc công việc kiểm tra hư hỏng và sửa chữa bơm cao áp

đúng yêu cầu kỹ thuật.

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

Nội dung

1. Công dụng, phân loại

1.1. Công dung:

- Cung cấp nhiên liệu áp suất cao đến ống phân phối. Dẫn động bởi trục

khuỷu. 1.2.Phân loại

Gồm có 3 loại chính như sau: Hãng Bosch:

- Thế hệ thứ nhất: Áp suất phun gần bằng 1350 Bar (CP1). - Thế hệ thứ hai: Áp suất phun gần bằng 1600 Bar (CP2). - Thế hệ thứ ba: Áp suất phun gần bằng 2000 Bar (CP3).

* Denso:

- Thế hệ thứ nhất: Áp suất phun gần bằng 1450 Bar (ECD-U2P, HP2). - Thế hệ thứ hai: Áp suất phun gần bằng 1800 Bar (HP3, HP4).

* Delphi: Áp suất phun gần bằng 2000 Bar.

Bosch CP1 Bosch CP2 Bosch

Denso HP2 Denso HP3 Denso HP4

Delphi

Hình 6.1. Bơm cao áp

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bơm cao áp

2.1. Cấu tạo

Hình 6.3. Cấu tạo bơm cao áp loại 3 piston (Bosch CP3)

3.Nguyên lý hoạt động bơm cao áp

3.1.Bơm cao áp loại 2 piston.

(1) Van nạp (4) Vòng cam (5) Cam lệch tâm (2) Piston A (3) Piston B (6) Van cao áp

Piston A: Kết thúc nén Piston B: Kết thúc nạp Piston A: Bắtđầu nạp Piston B: Bắt đầu nén

Piston A: Bắt đầu nén Piston B: Bắt đầu nạp Piston A: Kết thúc nạp Piston B: Kết thúc nén 3.2.Nguyên lý làm việc của bơm cao áp loại 2 piston

Nhiên liệu được lấy ra từ thùng chứa đến bơm cao áp bằng cách sử dụng

bơm tiếp vận (bơm truyền) nằm trong bơm cao áp hoặc ở thùng nhiên liệu. Khi trục bơm quay, cam lệch tâm cũng quay theo làm cho vòng cam quay với một trục lệch. Khi vịng cam quay nó lần lượt đội piston đi lên trong khi đẩy piston kia đi xuống.

Khi piston bơm khơng được cam đội, nó bị lò xo ép xuống, nhiên liệu

được hút vào trong bơm. Khi piston được camđội đi lên, nó sẽ ép nhiên liệu đẩyđến ống phân phối. Khi động cơ quay, hai piston cung cấp áp suất cao

đến đường ống phân phối. Khi ECU điều khiển van SCV dòng nhiên liệu vào trong buồng của hai piston nó sẽ điều khiển lượng và áp suất nhiên liệu cung cấp đến đuờng ống nhiên liệu.

Bơm cao áp được xem như là trái tim của hệ thống nhiên liệu Common

Rail. Bộổn định áp suất ống nhiên liệu và cảm biến nhiệtđộ nhiên liệu là các

3.3. Bơm áp cao 3 piston

3.4.Nguyên lý hoạt động của bơm áp cao loại 3 piston hướng kính.

Nhiên liệu từ bơm thấp áp được chuyển tới van điều khiển nạp. ECU sẽđiều

khiển van đóng mởđể cung cấp lượng nhiên liệu cho bơm áp cao làm việc. ECU

nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu trên ống Rail để điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao. Khi áp suất nhiên liệu trên ống Rail cao ECU sẽ gửi tín hiệu cho van điều khiển nạp đểđóng bớt lại, khi áp suất nhiên liệu thấp ECU sẽ gửi tín hiệu đến van điều khiển nạp để mở rộng cửa nạp tăng

lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao. Quá trình hoạt động của bơm cứ diễn

ra liên tục như vậy trong suốt quá trình hoạt động của động cơ. Với loại bơm 3

piston hướng kính này trong một vòng quay của trục cam dẫn động cả 3 piston

đều hoạt động nhiên liệu có áp suất cao được bơm tạo ra chuyển tới ống Rail của

hệ thống. Loại bơm này có thể tạo ra áp suất cực đại là 1350 bar.

4. Van điều khiển hút (SCV).

- Van SCV nằm ở mặt sau của bơm cao áp.

- Điều khiển lưu lượng nhiên liệu vào bơm cao áp.

- Van SCV được ECU điều khiểnđóng mở liên tục. - Van SCV hoạt động với tần số khoảng 180Hz.

9 8 7 6 5 4 3 2 1 1. Đường dầu cao áp. 2. Đường dầu hồi. 3. Bơm bánh răng. 4. Đường dầu cung cấp. 5. Van an toàn. 6. Van điện từ. 7. Cam lệch tâm. 8. piston bơm. 9. Van 1 chiều

Hình 6.5: Van SCV

Có nhiều cách gọi van điều khiển hút tùy thuộc vào từng hãng:

- Denso : SCV ( Suction control vale ). - Bosch : PCV ( Pressure control vale ). - Delphi : IMV ( Inlet Metering Vale )

Nhiên liệu được bơm tiếp vận hút từ thùng chứa sẽ đi qua SCV và van một chiều (van nạp), nhiên liệu được nén bởi piston bơm và được bơm

qua van cao áp rồi đến ống phân phối. SCV hoạt động dưới sự điều khiển theo chu kỳ xung của ECU. Bằng cách thay đổi tỷ lệ ON/OFF của xung sẽ làm cho lượng dầu nạp vào khoang bơm áp cao thay đổi, từ đó dẫn tới thay đổi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối.

Thời gian van SCV mở dài Thời gian van SCV

mở ngắn

Hình 6.6: Hoạt động của van SCV

Hoạt động hút và bơm (van SCV mở ít)

Nếu dòng đến SCV trong một thời gian ngắn. Cường độ trung bình của dịng

điện chạy đến cuộn dây giảm, lực lò xo sẽ hút van kim vào, SCV mở hẹp đi.

Do đó lượng nhiên liệu hút giảm.

Hoạt động hút và bơm (Van SCV mở nhiều)

Nếu dịng đến SCV trong một thời gian dài. Vì cường độ trung bình của dịng

điện chạyđến cuộn dây tăng, van kim sẽ mở ra ngoài, SCV mở rộng hơn. Do

đó lượng nhiên liệu hút tăng.

Piston sẽ tạo ra chân khơng về phía cửa hút cho đến khi các bọt khí biến

mất

5. Điều khiển áp suất nhiên liệu:

Sơđồđiều khiển áp suất nhiên liệu

Áp suất nhiên liệu sau khi đi ra khỏi bơm cao áp tỉ lệ thuận với lượng nhiên liệu được đi vào trong bơm. Khi nhiên liệu được nạp vào bơm cao áp nhiều thì áp suất nhiên liệu do bơm cao áp tạo ra sẽ cao và ngược lại.

Lượng nhiên liệu được nạp vào trong bơm cao áp phụ thuộc vào thời gian mở

của van SCV, mà thời gian mở của van phụ thuộc vào độ dài tín hiệu ON từ ECU gởiđến. Khi tín hiệu ON từ ECU gởi đến được giữ trong thời gian lâu thì van sẽ mở lâu và nhiên liệu sẽđược nạp nhiều vào trong bơm và ngược lại.

Hình 6.8: Cấu tạo ống phân phối.

Cụm chi tiết và chức năng của các cụm chi tiết:

Cụm chi tiết Chức năng

Ống phân phối Chứa nhiên liệu được nén từ bơm cao áp

và đưađến các vòi phun của xy lanh.

Bộ hạn chế áp suất Mở một van để xả áp suất nếu áp suất

trong ống cao bất thường.

Cảm biến áp suất nhiên liệu Kiểm tra áp suất nhiên liệu trong ống.

Van xả áp suất Điều khiển áp suất nhiên liệu trong ống.

Áp suất cao trong ống phân phối được tạo ra bởi bơm cao áp. Ống phân phối chứa nhiên liệu áp suất cao (tối đa 200 MPa) do bơm cấp đến đồng thời

sự dao động của áp suất do bơm cao áp tạo ra do giảm chấn bởi thể tích của

ống. Ống phân phối này dùng chung cho tất cả các xy lanh do đó tên nó là “ đường ống chung” còn gọi là common rail.

Ngay cả khi một lượng nhiên liệu bị mấtđi khi phun, ống vẫn duy trì áp suất thực tế bên trong vẫn khơng đổi. Điều này đảm bảo áp suất phun của kim phun khơng đổi ngay từ khi kim mở.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 dòng chảy và dự phòng chỗ để gắn cảm biến, van điều khiển áp suất, van hạn chế áp suất.

Thể tích bên trong ống thường xuyên được điềnđầy bằng nhiên liệu có áp suất cao. Khả năng nén của nhiên liệu dưới áp suất cao được tận dụng

để tạo hiệu quả tích trữ. Khi nhiên liệu rời khỏi ống để phun ra thì áp suất

thay đổi áp suất là do bơm cao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để bù vào lượng nhiên liệu vừa phun.

Ngay cả khi kim phun lấy nhiên liệu từ ống phân phối để phun thì áp suất nhiên liệu trong ống vẫn không đổi. Điều này thực hiện được nhờ vào áp suất nhiên liệu được đo bởi cảm biến áp suất trên ống phân phối và được duy trì bởi van điều khiển áp suất SCV nhằm giới hạn áp suất trong ống tối đa là 200 MPa.

6.1.Van giới hạn áp suất ống phân phối.

Hình 6.9: Cấu tạo van giới hạn áp suất.

Bộ giới hạn áp suất được lắp ở một đầu của ống phân phối có tác dụng tự động xả nhiên liệu có áp suất cao về thùng chứa khi áp suất nhiên liệu trong

ống phân phối tăng cao vượt giới hạn cho phép. Van giới hạn áp suất đóng khi áp suất giảm xuống khoảng 50MPa. Mở hoàn toàn khi áp suất trong

đường ống khoảng 200MPa. Nhiên liệu có áp suất cao được thốt ra thơng qua van và đi vào đường hồi dầu về trở lại bình chứa. Khi van mở nhiên liệu sẽ rời khỏi ống, áp suất trong ống giảm xuống.

Nhờ vậy áp suất nhiên liệu trong ống phân phối được giới hạn ở một mức ổn định, tránh được sự hỏng hóc của một số bộ phận do áp suất nhiên liệu quá cao gây ra.

Một đầu của van kim chịu tác dụng của nhiên liệu có áp suất cao, đầu còn lại chịu lực ép của lò xo. Hai lực này tác động vào van kim ngược chiều nhau.

Hình 6.11: Mơ tảhoạt động của van giới hạn áp suất

Bình thường khi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối ở mức cho phép thì áp lực nhiên liệu tác dụng vào một đầu của van kim khơng đủ lực để thắng

lực đẩy của lị xo, van bị lị xo ép sang trái đóng đường thơng giữa ống phân

phối chứa nhiên liệu có áp suất cao vớiđai ốc xả nhiên liệu về thùng chứa. Khi nhiên liệu trong ống phân phối tăng cao vượt quá giới hạn áp suất cho phép thì áp lực của nhiên liệu có áp suất cao tác dụng lên van thắng

được lực đẩy của lò xo, đẩy van dịch chuyển sang phải mở, đường thơng giữa buồng có áp suất cao và đai ốc xả dầu về, nhiên liệu trong ống phân phối

được xả về thùng chứa. Do đó áp suất nhiên liệu được giảm xuống tới mức

cho phép. Lúc áp suất nhiên liệu đã giảm xuống thấp, qua mức giới hạn thì áp lực của nhiên liệu tác dụng lên van trở nên yếu hơn lực tác dụng của lị xo. Vì vậy thân van bị lị xo đẩy sang trái đóng đường thơng giữa ống phân phối và đường nhiên liệu hồi về thùng chứa.

6.2.Van xả áp suất ống phân phối.

Hình 6.12: Van xả áp suất

Khi áp suất nhiên liệu của ống phân phối trở nên cao hơn áp suất phun mong muốn thì van xả áp suất nhận được một tín hiệu từ

ECU động cơ để mở van và hồi nhiên liệu ngược về bình nhiên liệu để

cho áp suất nhiên liệu có thể trở lại áp suất phun mong muốn.

Van xả áp suất giữ cho áp suất nạp nhiên liệu (áp suất xả) thấp hơn một mức nhất định. Nếu tốc độ bơm tăng và áp suất bơm cao hơn mức van điều

khiển cho phép, van sẽ sử dụng lực lò xo để mở và đưa nhiên liệu về phía hút. Van xả áp suất giữ cho nhiên liệu trong ống phân phối có áp suất

thích hợp theo tải của động cơ và duy trì ở mức độ ổn định.

Nếu áp suất trong ống quá cao thì van xả áp suất trong ống sẽ mở ra và một phần nhiên liệu sẽ trở về bình chứa thông qua đường ống dầu hồi về.

Nếu áp suất trong ống quá thấp thì van xả áp suất sẽ đóng lại và ngăn khu vực áp suất cao với khu vực áp suất thấp.

Khi van xả áp suất chưa được cung cấp điện, áp suất cao ở ống hay tại

đầu ra của bơm cao áp được đặt lên van xả áp suất một áp suất cao. Khi chưa có lực điện từ, lực của nhiên liệu áp suất cao tác dụng lên lò xo làm cho van mở và duy trì độ mở tùy thuộc vào lượng nhiên liệu phân phối.

Khi van xả áp suất được cấpđiện:

Nếu áp suất trong mạch áp suất cao tăng lên, lực điện từ sẽ được tạo ra

để cộng thêm vào lực của lị xo. Khi đó van sẽ đóng lại và được giữ ở trạng

thái đóng cho đến khi lực do áp suất dầu ở một phía cân bằng với lực của lò