1). Bơm cấp nhiên liệu
Bơm nhiên liệu là một bơm điện và lọc nhiên liệu hay một bơm bánh răng. Bơm này có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng đến khoang áp cao của bơm cao áp
Hình 7.2.11. Bơm cấp nhiên liệu kiểu bánh răng ăn khớp ngoài
1: Đường dầu vào từ thùng nhiên liệu 2: Đường dầu ra khoang áp cao 3: Thân bơm
2). Bơm cao áp
Bơm cap áp của hệ thống CRS-I gồm có 3 loại chính: - Loại bơm 2 piston.
- Loại bơm 3 piston. - Loại bơm 4 piston.
a). Bơm cao áp loại 2 piston
Cấu tạo bơm loại này gồm các chi tiết: Trục bơm, cam lệch tâm, piston, van SCV
a b
Hình 7.2.12. Bơm cao áp loại 2 piston
a: Cấu tạo bơm 2 piston b: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm 2 piston
Nguyên lý hoạt động
Khi piston B dẫn nhiên liệu vào trong thì piston A lại đưa nhiên liệu ra. Do đó, piston A và B lần lượt hút nhiên liệu từ bơm cấp đưa đến khoang cao áp rồi đưa tới ống phân phối. Việc quay của cam lệch tâm làm cho cam quay vòng, cả hai di chuyển cùng chiều, một đi lên một đi xuống. Nếu piston B đi xuống nó sẽ nén nhiên liệu và đẩy nhiên liệu vào ống phân phối, còn piston A bị đẩy xuống hút nhiên liệu vào, và
ngược lại khi piston A đi lên thì thực hiện nén nhiên liệu và đưa tới ống phân phối còn piston B sẽ được đẩy lên thực hiện hút nhiên liệu.
b). Bơm cao áp loại 3 piston
Loại này gồm có các chi tiết: Cam lệch tâm 3 vấu và 3 cụm piston- xylanh được đặt cách nhau 1200.
Hình 7.2.13. Cấu tạo bơm cao áp loại ba piston
1: Trục lệch tâm 7: Van định lượng nhiên liệu 2: Cam lệch tâm 8: Đường dầu hồi
3: Piston 9: Đường dầu hồi về từ ống Rail 4: Van nạp 10: Đường dầu đến ống Rail
5: Lò xo hồi vị 11: Đường nhiên liệu từ bơm bánh răng 6: Bơm cấp nhiên liệu 12: Khoang bơm cao áp
Nguyên lý hoạt động
Bên trong bơm cao áp, nhiên liệu được nén bằng 3 piston bơm và được bố trí hướng kính và các piston cách nhau 1200. Do 3 piston bơm hoạt động luân phiên trong 1 vòng quay nên chỉ làm tăng nhẹ lực cản của bơm. Do đó ứng suất trên hệ thống dẫn động vẫn giữ đồng bộ.
Khi trục cam của bơm cao áp có các cam lệch tâm quay làm di chuyển 3 piston của bơm lên xuống tùy theo hình dạng các mấu cam. Khi các piston này di chuyển, nhiên liệu được hút vào và đẩy đến ống phân phối như bơm cao áp loại 2 piston.
Khi áp suất phân phối vượt quá múc thì van an toàn sẽ xả bớt áp suất. Bơm bánh răng sẽ đẩy nhiên liệu qua van nạp làm cho piston đi xuống, khi vượt qua điểm chết dưới thì van nạp đóng lại làm cho áp suất không tăng nữa, nhiên liệu trong thân bơm bị nén lại do piston đi lên điểm chết trên và làmvan cấp mở, nhiên liệu tới ống Rail.
Van định lượng có nhiệm vụ điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp. Ngoài ra để giảm bớt khả năng tiêu thụ công của bơm cao áp và tránh việc làm nóng nhiên liệu một cách không cần thiết nhiên liệu được hồi trở lại qua vòng lam làm tuần hoàn bởi van điện từ.
Hình 7.2.14. Sơ đồ nguyên lý bơm cao áp loại 3 piston
c). Bơm cao áp loại 4 piston
Bơm áp cao loại 4 piston gồm: 1 cam vòng 4 piston đặt đối đỉnh với nhau từng đôi một. Cấp dầu vào khoang bơm cao áp được điều khiển qua van điều khiển nạp (SCV) và truyền dầu từ bơm sơ cấp
Hình 7.2.15. Bơm cao áp loại 4 piston
1: SCV 4: Cam lệch tâm
2: Van một chiều 5: Van phân phối 3: Piston
Hoạt động:
Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi piston và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối.
3). Ống phân phối(ống Rail)
Hình 7.2.16. Cấu tạo ống phân phối
Ống phân phối chứa nhiên liệu có áp suất cao được bơm cao áp đưa tới, có nhiệm vụ phân chia nhiên liệu qua các ống phun tới các vòi phun của xylanh. Trên ống phân phối có: Bộ hạn chế áp suất, van giảm áp suất, cảm biến áp suất nhiên liệu. Cảm biến áp suất nhận biết áp suất trong ống phân phối rồi truyền tín hiệu đến ECU.
a). Bộ hạn chế áp suất (van an toàn )
Bộ hạn chế áp suất có: 1 viên bi, cần đẩy, và một lò xo hồi vị.
Hình 7.2.17. Bộ hạn chế áp suất
Bộ hạn chế áp suất được vận hành cơ khí thông thường để xả áp suất trong trường hợp áp suất trong ống phân phối lên cao mức không bình thường.
b). Van xả áp (bộ điều chỉnh áp suất)
Trong trường hợp hệ thống bị trục trặc áp suất nhiên liệu của ống phân phối cao hơn áp suất phun mong muốn thì van xả áp suất nhận được một tín hiệu từ ECU của động cơ để mở van và hồi nhiên liệu về bình nhiên liệu, do đó áp suất nhiên liệu trở về áp suất phun mong muốn.
Hình 7.2.18. Van xả áp
4). Vòi phun
Hình 7.2.19. Cấu tạo vòi phun 1 - Lò xo vòi phun
2 - Van định lượng
3 - Lỗ tiết lưu đường dầu về 4 - Lõi của van điện từ 5 - Đường dầu hồi về 6 - Giắc nối
7 - Van điện từ
8 - Dầu có áp suất cao từ ống rail 9 - Van bi
10 - Lỗ tiết lưu cung cấp 11 - Van piston
12 - Đường dẫn nhiên liệu 13 - Khoang chứa nhiên liệu 14 - Kim phun
Vòi phun của Commonrail khác với vòi phun của hệ thống nhiên liệu Diesel thong thường ở chỗ gồm 2 phần:
- Phần trên là một van điện từ được điều khiển bởi EDU hoặc ECU.
- Phần dưới là phần vòi phun cũng khác với vòi phun thông thường, đó là có lò xo rất cứng mà ở vòi phun thông thường là một chốt tỳ khá dài.
Khi nhiên liệu được phân chia từ ống phân phối đến từng vòi phun thì nhiên liệu được dẫn từ ống dẫn sẽ đi đến van định lượng 2 thông qua lỗ cung cấp 10. Buồng điều khiển được nối với đường dầu về thông qua lỗ xả được mở bởi van xả 3.
Khi lỗ đóng, áp lực của dầu đặt lên đỉnh piston 11 cao hơn áp lực dầu tại thân ty kim. Kết quả là kim bị đẩy xuống dưới và làm kín lỗ phun với buồng đốt.
Khi van điện từ 7 đóng có dòng điện, lỗ xả 6 được mở ra. Điều này làm cho áp suất ở buồng điều khiển giảm xuống, kết quả là áp lực tác dụng lên piston cũng giảm theo. Khi áp lực dầu trên piston giảm xuống thấp áp lực tác dụng lên ty kim, thì ty kim mở ra và nhiên liệu được phun vào buồng đốt qua các lỗ phun. Kiểu điều khiển này dùng một hệ thống khuếch đại thủy lực vì lực cần thiết để mở kim thật nhanh không thể trực tiếp tạo ra nhờ van xả. Hoạt động của kim phun có thể chia làm 4 giai đoạn chính như sau:
- Khi kim phun đóng. - Khi kim phun mở.
- Khi kim phun mở hoàn toàn. - Khi kim phun đóng.
Hoạt động vòi phun:
*). Khi kim mở:Van điện từ được cấp dòng điện kích từ lớn để bảo đảm nó mở nhanh. Lực tác dụng bởi van điện từ lớn hơn lò xo lỗ xả và làm mở lỗ xả. Gần như tức thời dòng điện cao áp giảm xuống thành dòng nhỏ hơn chỉ đủ để tạo ra lực từ để giữ ty kim. Khi lỗ xả mở ra, nhiên liệu có thể chảy vào buồng điều khiển tràn vào khoang bên trên nó và từ đó trở lại thùng dầu qua đường dầu hồi. Lỗ xả làm mất cân bằng áp suất nên áp suất trong buồng điều khiển van giảm xuống, làm cho áp suất trong buồng điều khiển can thấp hơn áp suất trong buồng chứa của ty kim (vẫn còn bằng với áp suất của ống). Áp suất giảm đi trong buồng điều khiển van làm giảm lực tác dụng lên piston điều khiển nên kim mở ra và nhiên liệu bắt đầu phun.
Tốc độ mở kim phun được quyết định bởi sự khác biệt tốc độ dòng chảy giữa lỗ nạp và lỗ xả. Piston điều khiển tiến đến vị trí dừng phía trên nơi mà nó còn chịu tác dụng của đệm dầu được tạo bởi dòng chảy của nhiên liệu giữa lỗ nạp và lỗ xả. Kim phun giờ đây đã mở hoàn toàn và nhiên liệu được phun vào buồng đốt ở áp suất gần bằng với áp suất trong ống. Lực phân phối trong kim thì tương tự với giai đoạn mở kim.
Hình 7.2.20. Quá trình thực hiện phun a: Khi kim phun mở b: Khi kim phun đóng
*). Khi kim phun đóng:Khi dòng qua van điện từ 7 bị ngắt, lò xo đẩy viên bi đóng kín lỗ xả lại. Lỗ xả đóng đã làm cho áp suất trong buồng điều khiển van tăng lên thông qua lỗ nạp. Áp suất này tương đương với áp suất trong ống van làm tăng lực tác dụng lên đỉnh piston điều khiển. Lực này cùng với lực của lò xo bây giờ cao hơn lực tác dụng của buồng chứa và ty kim đóng lại. Tốc độ đóng của ty kim phụ thuộc vào dòng chảy nhiên liệu qua lỗ nạp.