d. Xđy dựng đồ thị công
4.5.2.Vùng âp suất cao
Vùng âp suất cao của hệ thống nhiín liệu Common Rail có nhiệm vụ tạo ra một âp suất cao không đổi trong đường ống tích luỹ âp suất vă phun nhiín liệu văo buồng chây động cơ, bao gồm :
- Bơm cao âp với van điều khiển âp suất.
- Đường ống nhiín liệu âp suất cao, tức ống phđn phối đóng vai trò của bộ tích âp suất cao cùng với cảm biến âp suất nhiín liệu, van giới hạn âp suất, kim phun vă đường ống dầu về.
a. Bơm cao âp
Bơm cao âp có nhiệm vụ tạo ra nhiín liệu có âp suất cao cho quâ trình phun. Bơm năy được lắp đặt trín một ngăn của hệ thống. Nhiín liệu sau khi ra khỏi bơm cao âp được vận chuyển văo bộ phận tích luỹ cao âp. Câc loại bơm cao âp common rail thường dùng lă:
Bơm HP-0
Hình 4-5 Bơm cao âp HP-0 - Bơm có 2 piston, ứng với mỗi piston bơm có 1 van PCV.
- Lượng nhiín liệu cung cấp cho ống common rail được điều chỉnh bởi solenoids (PCV van điều khiển lượng phun).
- Âp suất nhiín liệu do bơm tạo ra lín đến 120MPa.
- Được sử dụng cho xe tải trọng tải nặng vă vừa vă câc kỹ thuật xđy dựng- nông nghiệp.
- Được sản xuất từ năm 1996. cho đến bđy giờ.
Bơm HP-2
Hình 4-6 Bơm cao âp HP-2
- Lượng nhiín liệu do bơm cung cấp được điều chỉnh bởi solenoids (van SCV)
- Âp lực do bơm tạo ra lín đến 135MPa. - Được sử dụng trín tải nhỏ vă xe hơi.
- Được sản xuất từ năm 1998. cho đến bđy giờ.
Bơm HP-3
Hình 4-7 Bơm cao âp HP-3
- Hai piston bơm được bố trí đối diện nhau qua vănh cam lệch tđm, piston chuyển động tịnh tiến được lă nhờ cam lệch tđm quay.
- Lượng nhiín liệu cung cấp cho ống common rail được quy định bởi một van SCV (solenoid SCV van điều khiển hút)
- Âp lực do bơm tạo ra lín đến 180MPa.
- Được sử dụng cho xe tải trọng tải nhỏ vă vừa vă xe hơi. - Được sản xuất từ năm 2001. cho đến bđy giờ.
Bơm HP-4
Hình 4-8 Bơm cao âp HP-4
- Ba piston bơm với câc piston bố trí bố lệch nhau 120o vă được dẫn động thông qua cam lệch tđm.
- Lượng nhiín liệu cung cấp cho common rail được quy định bởi một van SCV (solenoid SCV van điều khiển hút)
- Âp lực lín đến 180MPa.
- Được sử dụng cho xe tải trọng tải nhỏ vă vừa vă xe hơi. - Được sản xuất từ năm 2003. cho đến bđy giờ.
Từ câc loại bơm trín ta nhận thấy bơm HP-3 lă phù hợp với hệ thống nhiín liệu mă ta đang thiết kế, nó vừa đơn giản, gọn nhẹ lai tạo ra âp suất nhiín liệu cao. Do đó ta chọn bơm cao âp HP-3 năy cho hệ thống.
Đặc điểm vă cấu tạo của bơm cao âp HP-3
Bơm cao âp tạo âp lực nhiín liệu đến một âp suất lín đến 180MPa. Bơm cao âp được lắp đặt tốt nhất ngay trín động cơ như ở hệ thống nhiín liệu của bơm phđn phối loại cũ. Nó được dẫn động bằng động cơ (tốc độ quay bằng 1/2 tốc độ động cơ, nhưng tối đa lă 3000 vòng/phút) thông qua khớp nối bằng bânh răng với động cơ vă được bôi trơn bằng chính nhiín liệu nó bơm. Van điều khiển âp suất được lắp trín bơm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bín trong bơm cao âp nhiín liệu được nĩn bằng 2 piston bơm được bố trí đối xứng. Do 2 bơm piston hoạt động luđn phiín trong một vòng quay tạo được âp suất cao vă liín tục nhiín liệu đến ống phđn phối vă câch đặt bơm như vậy chỉ lăm tăng nhẹ lực cản của bơm. Do đó ứng suất trong hệ thống dẫn động vẫn giữ đồng bộ. Điều năy có nghĩa hệ thống Common Rail đặt ít tải trọng lín hệ thống truyền động hơn so với hệ thống cũ. Công suất yíu cầu để dẫn động bơm rất nhỏ vă tỉ lệ với âp suất trong đường ống phđn phối vă tốc độ bơm.
Hình 4-9 cấu tạo bơm cao âp
Bơm nạp đưa nhiín liệu từ bình chứa qua bộ lọc đến đường dầu văo bơm cao âp được lắp trực tiếp trín bơm. Nó đẩy nhiín liệu qua van SCV đến hai piston của bơm cao âp, cùng trục với bơm cao âp. Nhiín liệu được đưa văo hai piston bơm cao âp ít hay nhiều phụ thuộc văo van SCV dưới sự điều khiển của ECU. Nhiín liệu dư
1 3 5 6 7 8 9 10 2 45
1-trục dẫn động; 2-vănh cam; 3-piston; 4-đường nhiín liệu văo bơm pit ton; 5-đầu nối với ống cao âp; 6-bơm nạp; 7-van SCV; 8-cảm biến nhiệt độ nhiín liệu; 9- đầu ra của nhiín liệu ở pit ton dưới; 10- cam lệch tđm.
của bơm nạp đi qua van vă theo đường dầu hồi trở về bình chứa.
Hình 4-10 Sơ đồ nguyín lý hoạt động bơm cao âp
Trục của bơm cao âp có câc cam lệch tđm lăm di chuyển 2 piston lín xuống tùy theo hình dạng câc vấu cam lăm cho 2 piston hút nĩn đối xứng nhau. Van nạp mở ra nhiín liệu tư bơm nạp qua van SCV được hút văo bơm piston của bơm cao âp tại đđy nhiín liệu được nĩn dưới âp suất cao khi piston lín tới điểm chết trín, âp suất nhiín liệu thắng lực lò xo của van nĩn, nhiín liệu thoât ra ngoăi đến ống phđn phối.
Piston tiếp tục phđn phối cho đến khi nó đi đến điểm chết trín (ĐCT), sau đó do âp suất bị giảm xuống nín van nĩn đóng lại. Khi âp suất trong buồng bơm của thănh phần bơm giảm xuống thì van nạp mở ra vă quâ trình lặp lại lần nữa.
Trín lă nguyín lý lăm việc chung của bơm cao âp, sau đđy ta nguyín cứu văo cấu tạo, nguyín lý lăm việc của từng chi tiết trong bơm cao âp gồm : Bơm 46
1- trục dẫn động bơm ; 2- Cảm biến âp suất nhiín liệu ; 3- Câc đường dầu trong bơm ; 4- Van điều âp ; 5- Bơm tiếp vận ; 6- piston bơm ; 7- Ống cao âp rail ; 8- Vănh cam ; 9- Cam ; 10- Thùng nhiín liệu ; 11- Van SCV.
piston, bơm nạp, van SCV, cảm biến âp suất nhiín liệu.
*Bơm piston.
Bơm piston của bơm cao âp lăm nhiệm vụ bơm nhiín liệu âp suất cao đến ống phđn phối, lượng nhiín liệu được bơm ít hay nhiều phụ thuộc văo van SCV.
Hình 4-11 cấu tạo bơm cao âp
Hình 4-12 Nguyín lý hoạt động của bơm pit
ton Bơm gồm hai piston 5 , 8 đặt đối xứng 1 2 3 4 5 6 3 4 5 6 7 8 1 2 47
1- Van một chiều; 2- pit ton trín; 3- vănh cam; 4- cam lệch tđm; 5- pit ton dưới; 6- lò xo bơm pit ton.
1- Van SCV ; 2- cam lệch tđm ; 3- van hút ; 4- van bơm ; 5- pit ton trín ; 6- lò xo ; 7- vănh cam ; 8- pit ton dưới.
nhau , hai piston năy được đẩy lín nhờ cam vòng 7 vă cam không đồng trục 2, hănh trình đi xuống của piston nhờ lò xo 6. Khi Piston 5 đi xuống nhờ lực đẩy của lò xo 6, van 4 đóng lại, van 3 mở ra nhờ độ chđn không phía trín piston nhiín liệu được nạp văo không gian năy cho đến khi piston nằm ở vị trí thấp nhất. Piston đi lín nhờ cam vòng 7 quay lệch tđm với cam lệch tđm 2(cam không đồng trục) thì nhiín liệu ở khoảng không gian phía trín piston bị nĩn tăng âp suất, đẩy mở van bơm 4 nhiín liệu âp suất cao đi văo đường ống cao âp đến ống phđn phối, đồng thời van 3 đóng lại không cho nhiín liệu trở lại bơm nạp.
Piston 8 đặt đối xứng với piston 5 nín khi piston 5 đi xuống thực hiện quâ trình hút thì piston 8 đi lín thực hiện quâ trình nĩn vă bơm nhiín liệu đến ống phđn phối, hai bơm lăm việc luđn phiín hút vă nĩn nhiín liệu, bơm nhiín liệu đến ống phđn phối dưới âp cao vă ổn định.
Lượng nhiín liệu , âp suất nhiín liệu tạo ra của bơm dưới sự điều khiển của van SCV quâ trình hoạt động của van SCV ảnh hưởng tới bơm như sau.
Hình 4-13 Sơ đồ hoạt động hút vă bơm của bơm khi SCV mở nhỏ Khi van SCV mở nhỏ lượng nhiín liệu đi văo khoảng trống phía trín piston ít vì vậy khi piston đi lín thực hiện hănh trình nĩn khi đó âp suất nhiín liệu không đủ lớn để mở van bơm vă van nạp vẫn còn mở nín hănh trình hút kĩo dăi đến khi piston lín gần đến điểm chết trín nhiín liệu mới được nĩn vă thực hiện quâ trình bơm như trín hình khi đó âp suất nhiín liệu trong ống phđn phối có phần giảm xuống phù hợp với âp suất phun lý thuyết ECU đê tính.
Khi van SCV mở lớn lượng nhiín liệu hút văo khoảng trống phía trín piston 48
tăng vì vậy hănh trình hút kết thúc khi piston đi lín, thực hiện hănh trình nĩn, bơm nhiín liệu văo đường ống cao âp đến ống phđn phối với âp suất cao như sơ đồ hình vẽ.
Hình 4-14 Sơ đồ hoạt động hút vă bơm của bơm khi SCV mở lớn Khi van SCV đóng lại hoăn toăn nhiín liệu không được hút văo, piston chỉ nĩn dưới dạng bọt khí, khi piston đi lín gần đến điểm chết trín van (4) mở ra nhiín liệu ống cao âp chảy ngược lại khoảng trống phía trín piston khi ấy lăm cho âp suất ống phđn phối giảm xuống đâng kể, phù hợp chế độ lăm việc của động cơ mă ECU tính toân.
*Bơm nạp.
Hình 4-15 Sơ đồ nguyín lý lăm việc của
bơm nạp
Bơm nạp lăm nhiệm vụ hút nhiín liệu từ bình chứa đến bơm piston của bơm cao âp, được lắp trực tiếp trín bơm cao âp, trục cùng trục với bơm cao âp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bơm được cấu tạo bỡi 2 rôto bânh răng, rôto bânh răng trong chủ động 5 , rôto ngoăi bị động 2, rôto trong có 2 khoang hút 1 vă khoang xả 4.
Khi trục điều khiển 3 quay lăm rôto bânh răng ngoăi bị động 1 quay cùng với rôto chủ động 2 quay theo trục, nhưng vì rôto bị động đặt lệch tđm cho nín khoảng
1 32
4 5
49
1- Khoang hút ; 2- bânh răng bị động ; 3- Trục bơm; 4- Khoang xả ; 5- bânh răng chủ động.
trống giữa hai rôto thay đổi khi rôto quay lăm tiết diện khoang hút tăng nhiín liệu hút từ bình chứa nhiín liệu qua bộ lọc qua lỗ hút 5 văo khoang hút rồi đẩy qua khoang xả, tiết diện khoang xả giảm nhiín liệu xả ra qua lỗ xả với một âp suất cố định, nhiín liệu âp suất cố định cấp đến bơm piston của bơm cao âp.
*Van SCV.
Van SCV lăm nhiệm vụ định lượng, lượng nhiín liệu đưa văo bơm piston của bơm cao âp từ bơm nạp dưới sự điều khiển của ECU đồng thời còn lăm nhiệm vụ điều khiển âp suất trong ống phđn phối, dưới hình lă sơ đồ điều khiển của ECU đối với van SCV. ECU nhận tín hiệu từ cảm biến âp suất nhiín liệu từ ống phđn phối, cảm biến trục khuỷu vă cảm biến vị trí băn đạp ga, ECU tính toân âp suất phun lý tưởng rồi gửi tín hiệu đến van SCV để điều khiển độ mở của van. Lượng nhiín liệu tăng hay giảm đi văo bơm piston phụ thuộc văo âp suất phun lý tưởng của động cơ.
Hình 4-16 Sơ đồ điểu khiển ECU với SCV
SCV lă loại van thường mở, khi SCV ở trạng thâi OFF thì lực lò so mở lối thoât qua hoăn toăn. Khi SCV ở trang thâi ON thì ĩp lực lò xo đóng lối thoat nhiín liệu.
Van SCV gồm một van trượt 2, lò xo mở 1, lõi sắt từ 5 vă nam chđm điện 3, đầu rắc cắm điện 4.
Khi van SCV chưa hoạt động lực lò so mở van trượt hoăn toăn, khi van SCV hoạt động (động cơ hoạt động) ECU tính toân âp suất phun lý tưởng sẽ kích hoạt 50
cho một dòng điện đến nam chđm điện 3 của van SCV sinh ra từ tường đẩy lõi sắt từ 5 ĩp lò xo lăm van trượt dịch chuyển vỉ phía trước điều chỉnh lượng nhiín liệu cấp văo bơm pit ton.. Lượng nhiín liệu hút văo tăng hay giảm tuỳ thuộc văo cường độ dòng điện đi qua van, nếu dòng đến SCV trong một thời gian dăi thì cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dđy tăng khi đó van 2 đóng lại lượng nhiín liệu qua ít, còn nếu dòng đến SCV trong một thời gian ngắn, cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dđy giảm khi đó van mở lớn. Do đó lượng nhiín liệu hút tăng.
Hình 4-17 Van SCV
*Cảm biến nhiệt độ nhiín liệu.
Hình 4-18 Cảm biến nhiệt độ nhiín liệu 1- Nhiệt điện trở ; 2- Thđn cảm biến ; 3- Giắc cắm Cảm biến năy 1 2 3 A B 5 4 51
1- lò xo ; 2- Van trượt ; 3- nma chđm điện ; 4- rắc cắm điện ; 5- Lỏi sắt ; A- Khoang chứa nhiín liệu văoB. Khoang nhiín liệu ra.
nhận biết nhiệt độ nhiín liệu bằng nhiệt điện trở bín trong, lắp trực tiếp trín bơm cao âp.
Nhiín liệu sẽ bay hơi kĩm khi nhiệt độ nhiín liệu thấp, vì vậy cần hỗn hợp đậm. Vì thế khi nhiệt độ nhiín liệu thấp, điện trở của nhiệt điện trở tăng lín vă tín hiệu điện âp THF cao được đưa đến ECU. Dựa trín tín hiệu năy ECU sẽ tăng lượng nhiín liệu phun văo lăm cải thiện khả năng tải trong quâ trình hoạt động của động cơ.
Ngược lại khi nhiệt độ nhiín liệu cao, một tín hiệu điện âp thấp THF gửi đến ECU lăm giảm lượng nhiín liệu phun.
Hình 4-19 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nhiín liệu
Do điện trở R trong ECU vă nhiệt điện trở trong cảm biến nhiệt độ nhiín liệu được nối tiếp nín điện âp THF thay đổi khi điện trở của nhiệt điện trở thay đổi.
b. Ông trữ nhiín liệu âp suất cao ( ống phđn phối )
Ngay cả khi kim phun lấy nhiín liệu từ ống phđn phối để phun thì âp suất nhiín liệu trong ống vẫn không đổi. Điều năy thực hiện nhờ sự co giên của nhiín liệu. Âp suất nhiín liệu được đo bằng cảm biến âp suất trín ống phđn phối vă được duy trì bởi van điều khiển âp suất nhằm giới hạn âp suất tối đa lă 160 MPa.
Ống tích trữ nhiín liệu âp suất cao dùng để chứa nhiín liệu âp suất cao. Đồng thời, sự dao động của âp suất cao do bơm cao âp tạo ra sẽ được giảm chấn bởi thể tích của ống.
Ống tích trữ âp suất cao năy dùng chung cho tất cả câc xi lanh. Do đó tín nó lă ‘’ đường ống chung ‘’ (Common Rail). Ngay cả khi một lượng nhiín liệu mất đi khi phun, ống vẫn duy trì âp suất thực tế bín trong không đổi. Điều năy đảm bảo cho âp suất phun của kim không đổi từ khi kim mở.
Hình 4-20 Cấu tạo ống tích trữ nhiín liệu cao âp
Để thích hợp với câc điều kiện lắp đặt khâc nhau trín động cơ, ống phải được thiết kế với nhiều kiểu để phù hợp với bộ hạn chế dòng chảy vă dự phòng chổ để gắn câc cảm biến, van điều khiển âp suất, van hạn chế âp suất.
Thể tích bín trong của ống thường xuyín được điền đầy bằng nhiín liệu có âp suất. Khả năng nĩn của nhiín liệu được tận dụng để tạo hiệu quả tích trữ. Khi nhiín liệu rời khỏi ống để phun ra thì âp suất thực tế trong bộ tích trữ nhiín liệu âp suất cao vẫn được duy trì không đổi. Sự thay đổi âp suất lă do bơm cao âp thay đổi lượng nhiín liệu cung cấp để bù văo phần nhiín liệu vừa phun. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trín ống Rail có lắp cảm biến âp suất theo dõi âp suất nhiín liệu trong ống đồng thời lăm tín hiệu gửi về ECU tính toân vă một van giới hạn âp suất nhiín liệu trong ống, khi âp suất nhiín liệu vượt qua giới hạn cho phĩp trong ống van 160