5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.5.1. Vòi phun điều khiển bằng van điện từ (Solenoid) điện áp cao
Có hai loại vòi phun điều khiển bằng van điện từ (Solenoid) là loại X2 và G2: - Loại X2 giắc cắm điện có 4 chân
- Loại G2 giắc cắm điện có 2 chân.
● Vòi phun X2:
Đây là một vòi phun gọn, tiết kiệm năng lượng, điều khiển từ với ống phun 2 chiều (TWV).
Một đinh ốc rỗng có lá chắn gió được gắn trong chỗ nối ống dầu rò rỉ (dầu hồi) để phun dầu chính xác hơn ( một số loại xe không có chi tiết này).
Đồ án tốt nghiệp Trang 50
1. Vòi phun X2 2. Vòi phun G2
Đinh ốc rỗng có lá chắn gió sẽ đảm bảo lượng nhiên liệu phun chính xác hơn bằng cách giảm các xung áp suất phía sau (các dao động áp suất). Hơn nữa nó còn giảm thiểu sự phụ thuộc của nhiên liệu trong ống rò nhiên liệu (đường dầu hồi) vào áp suất từ phía sau (áp suất tác dụng lên ống rò dầu sẽ làm thay đổi lượng nhiên liệu dù lệnh phun không đổi).
Đồ án tốt nghiệp Trang 51
Hình 2.30: Cấu tạo vòi phun X2
Dầu được nén (từ ống PP) Buồng điều khiển
Van từ
Đinh ốc rỗng có lá chắn gió Vòng chữ O
Piston điều khiển Lò xo miệng Kim áp suất Kim phun Bệ Dầu được nén Đường rò dầu
Hình 2.31: Cấu tạo đầu hồi nhiên liệu ở vòi phun
Dầu hồi
Đinh ốc rỗng có lá chắn gió Vòng chữ O
Rắc nối với điện trở hiệu chỉnh gồm một điện trở hiệu chỉnh (với 1 rắc nối 4 chân) để giảm thiểu lượng dầu phun sai lệch giữa các xylanh.
1. Điện trở hiệu chỉnh 2. Cuộn điện từ
- Các loại vòi phun X2: Các loại vòi phun X2 phân biệt nhau bằng mã vòi phun (mã QR - phản ứng nhanh) được in trên thân hoặc đầu giắc cắm điện.
Mã QR (Quick Reaction) được dùng để điều chỉnh chính xác hơn. Mã QR chứa những dữ liệu của ống phun sẽ được cài vào ECU động cơ.
Mã QR cho thấy: Đây là một mã 2 chiều mới do DENSO phát triển. Ngoài những dữ liệu điều chỉnh lượng phun, mã còn có số hiệu chi tiết về sản phẩm. Có thể đọc các số hiệu này với tốc độ cực nhanh.
Đồ án tốt nghiệp Trang 52
H ình 2.32: Điện trở hiệu chỉnh
● Vòi phun G2:
Vòi phun G2 là một ống phun gọn, tiết kiệm năng lượng, điều khiển từ với ống phun 2 chiều (TWV).
Đế có trở kháng áp suất cao (180 Mpa), áp suất, áp điện và độ chống mòn do áp suất của chi tiết trượt đã được nâng cao.
Đế điều khiển lượng phun chính xác hơn và đế phun nhiều ống, chế độ vận hành tốc độ cao cũng được cải tiến.
So sánh chế độ vận hành tốc độ cao (những lần phun thử nghiệm) - Ống phun X2: 0,7 ms
- Ống phun G2: 0,4 ms.
Cấu tạo
Các tín hiệu từ ECU được khuếch đại bởi EDU để vận hành vòi phun,điện áp cao được sử dụng đặc biệt khi van được mở để mở vòi phun.
Lượng phun và thời điểm phun được điều khiển bằng cách điều chỉnh thời điểm đóng và mở vòi phun tương tự như trong hệ thống EFI của động cơ xăng.
Đồ án tốt nghiệp Trang 53
Hình 2.34: Cấu tạo vòi phun G2
Nhiên liệu được nén từ ống Rail Đến bình nhiên liệu
Rắc nối Van từ
Pittông điều khiển Lò xo miệng Kim áp suất Kim phun Bệ
Vòi phun của Common Rail khác với vòi phun của hệ thống nhiên liệu Diesel thông thường ở chỗ gồm 2 phần:
+ Phần trên là một van điện từ được điều khiển từ ECU hoặc EDU.
+ Phần dưới là phần vòi phun cơ khí nhưng cũng rất khác với vòi phun thông thường: Đó là lò xo rất cứng của vòi phun thông thường được thay bằng một chốt tỳ khá dài (dài nhất của vòi phun).
Để đóng chặt kim phun thì phải cấp áp suất Rail vào khoang chốt tỳ. Khoang chốt tỳ có 2 van tiết lưu:
Đồ án tốt nghiệp Trang 54 Hình a Hình b 1. Van ngoài 2. Tiết lưu 2 3. Tiết lưu 1
4. Đường dầu từ ống phân phối 5. Chốt tỳ
6. Van trong
7. Đường dầu hồi 8. Khoang chốt tỳ 9. Lò xo hồi vị 10. Kim phun
11. Khoang kim phun
+ Tiết lưu số 1: Thông với rắc co tuy ô cao áp từ ống phân phối đến.
+ Tiết lưu số 2: Thông với khoang của van điện (để nếu van điện mở thì áp suất ở khoang chốt tỳ sẽ xả về đường dầu hồi).
Hoạt động
Dầu cao áp với áp suất Rail (PRail) được cấp vào rắc co (4) của vòi phun, áp suất này luôn thường trực tại vòi phun và được chia thành 2 nhánh.
Nhánh thứ nhất là cấp xuống khoang kim phun để nâng kim phun.
Nhánh thứ hai, thông qua một tiết lưu nhở (3) dầu được cấp lên khoang chốt tỳ. Do tiết diện chịu áp suất của kim phun rất nhỏ so với tiết diện chịu áp suất của chốt tỳ lên chốt tỳ đè chặt kim phun không cho dầu phun. Trong trường hợp này van điện điều khiển phía trên kim phun phải đóng không cho dầu ở khoang trên chốt tỳ xả về đường (7) (Hình 2.35 a).
Khi ECU cấp điện cho van điện điều khiển trên vòi phun thì van trong (6) và van ngoài (1) được nâng lên do lực điện từ của cuộn dây hút lên trên và dưới tác động của áp suất khoang trên chốt tỳ (5),từ đó dầu ở khoang chốt tỳ (5) sẽ thông qua tiết lưu hai (2) xả về đường dầu hồi (7) làm mất áp suất tỳ và khi đó áp suất ở khoang kim phun tác động vào mặt côn trên kim phun thắng được lực tỳ lên kim phun nâng lên và dầu được phun ra (Hình 2.35 b).
Muốn ngắt phun thì ECU phải ngắt xung điều khiển đến van điện điều khiển trên vòi phun, van sẽ đóng đường hồi (7) nên dầu với áp suất Rail thông qua tiết lưu một (1) lại được điền đầy vào khoang chốt tỳ (8) đẩy chốt tỳ xuống đè chặt kim phun.
Kim phun mở (bắt đầu phun cho đến khi phun hoàn toàn)
Đồ án tốt nghiệp Trang 55
[Valve Open]
Van solenoid được cung cấp điện với dòng kích lớn để bảo đảm nó mở nhanh. Lực tác dụng bởi van solenoid lớn hơn lực lò xo lỗ xả và làm mở lỗ xả ra. Gần như tức thời, dòng điện cao được giảm xuống thành dòng nhỏ hơn chỉ đủ để tạo ra lực điện từ để giữ ty. Điều này thực hiện làm dầu chảy từ buồng điều khiển van vào khoang bên trên nó và từ đó trở về bình chứa thông qua đường dầu về. Lỗ xả làm mất cân bằng áp suất nên áp suất trong buồng điều khiển van giảm xuống. Điều này dẫn đến áp suất trong buồng điều khiển van 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 ty kim mở ra và nhiên liệu bắt đầu phun.
Tốc độ mở ty kim 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 vẫn còn chịu tác dụng của đệm dầu được tạo ra 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 tương tự với giai đoạn mở kim.
Kim phun đóng (kết thúc phun)
Đồ án tốt nghiệp Trang 56
[Valve Close]
Khi dòng qua van solenoid bị ngắt, lò xo đẩy van bi xuống và van bi đóng lỗ xả lại. Lỗ xả đóng 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 và 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 của nhiên liệu qua lỗ nạp.