a). Khái quát.
Hình 7.2.21. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI 1: Thùng dầu 5: Các vòi phun
2: Bầu lọc thô 6: ECM
3: Bơm chuyển nhiên liệu 7: Các cảm biến 4: Bầu lọc tinh
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 còn 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 từ 10.000 - 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 công suất lớn điều khiển các hoạt động chính của động cơ.
- Các cảm biến: Là những thiết bị điện tử kiểm soát các thông số của các động cơ: Như nhiệt độ, áp suất, … và cung cấp các thông tin cho ECM bằng một điện thế tín hiệu.
- 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 vòi phun là công tắc điện từ.
b). Hệ thống nhiên liệu áp suất thấp
Cung cấp nhiên liệu từ thùng đến các vòi phun. Hệ thống nhiên liệu này có ba chức năng chính: Cung cấp nhiên liệu đến vòi phun EUI để đốt cháy, cấp một lượng thích hợp làm mát vòi phun và cấp một lượng để xả khí trong hệ thống.
Các bộ phận cấu thành chính trong hệ thống nhiên liệu áp suất thấp: Thùng nhiên liệu, các đường dẫn nhiên liệu, bầu lọc thô nhiên liệu hoặc bộ tách nước, bơm tiếp nhiên liệu, bầu lọc tinh nhiên liệu và bơm tay và van bộ điều chỉnh áp suất. Giữa các loại động cơ và ứng dụng khác nhau thì từ thùng nhiên liệu đến bơm tiếp thì có sự khác nhau giữa thành phần cấu tạo ví dụ như: Đối với hầu hết các loại động cơ xe tải đường kính bầu lọc thô thường là 15 - 20 μm để loại bỏ cặn ở thùng nhiên liệu, tuy vậy có một số nhà sản suất xe tải chỉ sử dụng bầu lọc tinh chứ không dùng bầu lọc thô.
Nhiên liệu được hút từ thùng chảy đến bầu lọc thô liệu hoặc bộ tách nước ở đó bầu lọc thô sẽ loại bỏ cặn lớn trước khi nhiên liệu đi vào bơm tiếp nhiên liệu, đây là loại bơm bánh răng điển hình và có van giảm áp, áp suất nhiên liệu bị giới hạn từ 60- 125 psi, lượng nhiên liệu thừa chảy từ van giảm áp bên ngoài qua các đường dẫn bên trong để vào bơm. Nhiên liệu chảy từ cổng ra của bơm đến bầu lọc tinh nhiên liệu, trước đây bầu lọc tinh nhiên liệu thường có dày là 10-15 μm, phần lớn các máy sử dụng động cơ sản xuất trước năm 1999 và động cơ mới thì có bầu lọc 2 μm bầu lọc 2 μm này có thể loại bỏ được những loại cặn rất nhỏ, cặn này làm mòn vòi phun. Bơm tay được lắp ở bệ bầu lọc nhiên liệu. Bơm tay có nhiện vụ làm đầy vào hệ thống và loại bỏ khí trong hệ thống nhiên liệu áp suất thấp sau khí nạp nhiên liệu hoặc thay thế vòi phun. Nhiên liệu từ thùng qua bơm tiếp đến bầu lọc và đẩy nhiên liệu vào đường
dầu cấp vào nắp máy và quay trở về thùng. Nhiên liệu chảy từ bầu lọc tinh nhiên liệu đến đường đầu cấp ở nắp máy.
Trên động cơ 3406E đường cấp nhiên liệu là một lỗ khoan thông từ trước đến sau của nắp máy. Trên máy có động cơ C10C12 cụm ống dẫn ở bên sườn động cơ sẽ cấp nhiên liệu đến từng vòi phun và dòng nhiên liệu thừa sẽ quay trở về thùng, dòng nhiên liệu thừa chảy đến bộ điều chỉnh áp suất. Bộ điều chỉnh áp suất có van một chiều có gắn lò xo van giảm áp sẽ mở ở áp suất 60 psi và điều chỉnh áp suất trong khoảng 60- 125 psi. Khi động cơ tắt và nhiên liệu không có, van nhiên liệu có gắn lò xo sẽ đóng để cắt nhiên liệu không chảy ngược về thùng. Một lượng nhiên liệu phải được giữ lại ở trong lắp máy để cấp cho vòi phun khi khởi động lại động cơ.
c). Hệ thống dẫn động phun
Trục cam có ba vấu cho mỗi xylanh, hai vấu dẫn động cho cam nạp và cam xả, còn vấu còn lại thì dẫn động bơm vòi phun. Lực được truyền từ vấu cam dẫn động vòi phun trên trục cam qua con đội đến đũa đẩy, thông qua cụm cò mổ tác động làm vòi phun đi xuống nén nhiên liệu tạo áp suất cao. Dầu có áp suất cao này được cấp đến vòi phun. Vòi phun tạo ra áp suất nhiên liệu. Lượng nhiên liệu thích hợp được phun vào xy lanh ở những thời điểm chính xác. Mô đun điều khiển ECM có nhiệm vụ xác định thời điểm và lượng nhiên liệu cần phun.
Hình 7.2.22. Sơ đồ hệ thống dẫn động phun của EUI 1: Êcu điều chỉnh 4: Đũa đẩy
2: Cụm cò mổ 5: Trục cam 3: Vòi phun
d). Vòi phun
Cấu tạo: Vòi phun EUI là một vòi phun cơ khí chính xác điều khiển bằng điện tử, có cấu tạo gồm 2 phần:
- Cơ cấu sinh áp suất cao: Cam đĩa tì đũa đẩy cò mổ con đội thanh
đẩy piston plunger thân xy lanh cụm vòi phun.
Hình 7.2.23. Cấu tạo vòi phun
1: Cụm van điều khiển phun 4: Khoang xylanh 2: Chốt đẩy piston 5: Phân kim phun 3: Piston bơm
*). Hoạt động của vòi phun: Cụm van điều khiển phun được điều khiển bởi ECM kết hợp với cam được dẫn động bởi động cơ của vòi phun EUI.
Nạp nhiên liệu Phun nhiên liệu Kết thúc phun Hình 7.2.24. Các giai đoạn hoạt động của vòi phun
Hoạt động của vòi phun EUI gồm giai đoạn sau:
- Giai đoạn nạp nhiên liệu: ECM điều khiển mở cụm van điều khiển phun, đồng thời lúc này cam không tác động vào đũa đẩy, thanh đẩy plunger được lò xo đẩy lên, thể tích khoang than xy lanh tăng lên và dầu được hút vào xylanh.
- Giai đoạn phun: ECM điều khiển đóng cụm van điều khiển phun, đường dầu vào bị bịt kín trong thân xylanh, lúc này cam tác động vào đũa đẩy, thông qua đũa đẩy
cò mổ nén thanh đẩy plunger xuống. Áp suất dầu trong xy lanh và khoang kim phun tăng lên thắng lực lò xo đẩy kim phun đi lên và nhiên liệu được phun ra.
- Giai đoạn kết thúc phun: ECM điều khiển mở cụm van điều khiển, dầu có áp suất cao trong thân xy lanh hồi về đường dầu trong nắp máy, kết thúc phun