Hình 12: hệ thống nhiên liệu Common rail Bosch.
2.3.3. Hệ thống nhiên liệu diesel EUI.
Mặc dù được giới thiệu vào cuối những năm 80, nhưng hệ thống nhiên liệu EUI đã đạt được những thành tựu nhất định về mặt cấu tạo, nâng cao tính năng làm việc và độ tin cậy. EUI cịn là tiền đề cho hệ thống nhiên liệu HEUI – Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector – (Tác động thủy lực, điều khiển điện tử )sau này.
Hệ thống nhiên liệu EUI có 5 bộ phận cấu thành:
- Các vòi phun EUI: Tạo ra áp suất phun tới 207000 kPa (30.000 psi) và ở tốc độ định mức nó phun tới 19 lần/s;
- Bơm chuyển nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu cho các vòi phun bằng cách hút nhiên liệu từ thùng chứa và tạo ra một áp suất từ 60-125 psi;
- Mô-đun điều khiển điện tử (ECM – Electronic Control Module): Là một máy vi tính cơng suất lớn điều khiển các hoạt động chính của động cơ;
- Các cảm biến: Là những thiết bị điện tử kiểm sốt các thơng số của các động cơ: như nhiệt độ, áp suất, tốc độ… và cung cấp các thông tin cho ECM bằng một điện thế tín hiệu.
Hình 15: sơ đồ hệ thống điều khiển EUI.
- Các thiết bị tác động: Là những thiết bị điện tử sử dụng các cường độ dòng điện từ ECM để làm việc hoặc thay đổi hoạt động của động cơ. Ví dụ thiết bị tác động vịi phun là cơng tắc điện từ.
Vòi phun kết hợp bơm ( EUI ).
Nguyên lý làm việc: Hoạt động của vòi phun điện tử EUI bao gồm 4 giai đoạn sau: Trước khi phun, Phun, Kết thúc phun và nạp nhiên liệu. Các vịi phun dùng pít tơng lơng-giơ và xi lanh để bơm nhiên liệu áp suất cao vào buồng đốt. Các bộ phận của vịi phun bao gồm cơng tắc điện từ, xi lanh ép, pít tơng lơng-giơ, xi lanh và cụm đầu vòi phun. Các chi tiết của cụm đầu phun gồm lò xo, kim phun và một đầu phun. Van ống bao gồm các bộ phận: Công tắc điện từ, phần ứng, van đĩa và lò xo van đĩa.
Vòi phun được lắp vào lỗ vịi phun trên mặt quy lát có đường cấp liệu thống nhất. Ống lót vịi phun cách ly nó với chất làm mát động cơ và áo nước. Một số động cơ sử dụng ống lót làm bằng thép khơng rỉ được ép nhẹ vào mặt quy lát.
Hình 16: cấu tạo vịi phun EUI
Trước khi phun: Việc tạo sương mù trước khi phun bắt đầu với pít tơng lơng-giơ và
xi lanh ép của vòi phun ở trên đỉnh của hành trình phun nhiên liệu. Khi rãnh của pít tơng lơng-giơ đầy nhiên liệu, van trụ và van kim ở vị trí mở. Nhiên liệu ra khỏi rãnh của pít tơng lơng-giơ khi cơ cấu địn gánh đẩy xi lanh ép và pít tơng lơng-giơ đi xuống. Dịng nhiên liệu bị van kim đóng chặn lại sẽ chảy qua van trụ mở về đường cấp nhiên liệu trong mặt quy lát. Nếu cơng tắc điện từ có điện, van trụ tiếp tục mở và nhiên liệu từ pít tơng lơng giơ tiếp tục chảy vào đường cấp nhiên liệu.
Phun: Để bắt đầu phun, ECM gửi một dịng điện tới cơng tắc điện từ trên van ống.
Công tắc điện từ tạo ra từ trường để hút phần ứng. Khi công tắc điện từ hoạt động, bộ phần ứng sẽ nâng van trụ do đó van trụ tiếp xúc với đế van. Đây là vị trí đóng. Ngay khi van trụ đóng, đường dẫn nhiên liệu đi vào trong rãnh Pít tơng long-giơ bị đóng. Pít tơng long-giơ tiếp tục nén nhiên liệu từ rãnh Pít tơng long-giơ và làm áp suất nhiên
liệu tăng lên. Khi áp suất nhiên liệu đạt khoảng 34.500kPa (5000 psi), lực của nhiên liệu áp suất cao thắng được lực căng của lò xo. Lực căng này giữ vịi phun ở vị trí đóng. Kim phun di chuyển cùng đế van lên trên và nhiên liệu được phun ra ngoài. Đây là sự bắt đầu phun.
Kết thúc phun: Sự phun vẫn tiếp tục khi Pít tơng long-giơ di chuyển xuống dưới và
van trụ ở vị đóng. Khi áp suất khơng đạt tới mức quy định, ECM dừng dịng điện tới công tắc điện từ. khi dịng điện tới cơng tắc điện từ bị ngắt, van trụ mở. Van trụ được mở bởi lị xo và áp suất nhiên liệu. Khi đó, nhiên liệu áp suất cao có thể chảy qua van trụ mở và trở lại nguồn cung cấp nhiên liệu. Đó là kết quả sự giảm nhanh chóng áp suất trong vịi phun. Khi áp suất vòi phun giảm tới khoảng 24.000 kPa (3500 psi), vịi phun đóng và sự phun dừng lại. Đây là kết thúc phun.
Nạp: Khi Pít tơng long-giơ đi xuống tới dưới của xi lanh, nhiên liệu không bị ép từ
rãnh Pít tơng long-giơ nữa. Pít tơng long-giơ bị đẩy bởi bộ phận truyền động và lò xo hồi vị. Sự dịch chuyển lên phía trên của Pít tơng long-giơ là do áp suất trong rãnh Pít tơng long-giơ hạ thấp hơn áp suất nguồn cung cấp nhiên liệu. Nhiên liệu chảy từ nguồn cung cấp nhiên liệu qua van trụ mở và đi vào rãnh Pít tơng long-giơ và làm Pít tơng long-giơ di chuyển lên trên. Khi Pít tơng long-giơ đi đến đỉnh của hành trình, khoang Pít tơng long-giơ chứa đầy nhiên liệu và nhiên liệu chảy vào khoang Pít tơng long-giơ dừng lại. Đây là bắt đầu của chuẩn bị phun.
Hệ thống dẫn động phun.
1- Con đội
2- Cam dẫn động: 3- Vấu cam
4- Vít điều chỉnh.
Hình 17: cơ cấu dẫn động phun.
Vòi phun tạo ra áp suất nhiên liệu. Lượng nhiên liệu thích hợp được phun vào xi lanh ở những thời điểm chính xác. Mơdun điều khiển điện tử ECM (Electronic Control Module) xác định thời điểm phun và lượng nhiên liệu cần phun. Vòi phun được dẫn động bởi vấu cam và cơ cấu địn gánh. Trục cam có ba vấu cam cho mỗi xi lanh. Hai vấu dẫn động van nạp và van xả, còn một vấu dẫn động cơ cấu vòi phun. Lực được truyền từ vấu cam dẫn động vòi phun trên trục cam qua con đội đến đũa đẩy. Lực của đũa đẩy được truyền qua cơ cấu cụm cò mổ và tới đỉnh vòi phun. Ecu điều chỉnh cho phép điều chỉnh vòi phun