4. Khảo sât hệ thống Common Rail trín động cơ 1KD – FTV
4.4.Sơ đồ hệ thống nhiín liệu động cơ 1KD – FTV
ECU EDU NE G Cảm biến khác 3 12 2 1 6 10 13 9 7 8 11 4 14 5
Hình 4.11 : Sơ đồ hệ thống nhiín liệu động cơ 1KD-FTV.
Bơm cao âp 3 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. Thường thì giống như vị trí đặt bơm phđn phối trước đđy (của câc động cơ cổ truyền). Nhiín liệu sau khi ra khỏi bơm cao âp được vận chuyển văo bộ phận tích luỹ cao âp.
Ống Rail 4 năy lă bộ phận tích luỹ cao âp vă luôn được cấp nhiín liệu để phục vụ cho việc phun nhiín liệu. Nhiín liệu trong ống luôn có âp suất 180MPa để phun văo xylanh văo đúng thời điểm. Một số thănh phần của hệ thống Common Rail được đặt trực tiếp trín ống năy, như cảm biến âp suất, van điều âp.
Vòi phun 5 có chức năng phun nhiín liệu văo xylanh động cơ. ECU quyết định lượng nhiín liệu được phun, thời điểm phun vă điều khiển nam chđm điện trong vòi phun, thông qua bộ EDU. Nam chđm điện năy mở vòi phun vă nhiín liệu được phun văo buồng chây động cơ khi âp suất tồn tại trong ống tích luỹ cao âp.
4.5. KẾT CẤU HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÍN LIỆU ĐỘNG CƠ 1KD-FTV.
Kết cấu hệ thống nhiín liệu Common Rail của động cơ 1KD-FTV chia thănh hai vùng : Vùng âp suất thấp vă vùng âp suất cao.
4.5.1. Vùng âp suất thấp.
Vùng âp suất thấp có nhiệm vụ đưa nhiín liệu lín vòng cao âp, bao gồm câc bộ phận :
+ Thùng chứa nhiín liệu.
1- Thùng nhiín liệu ; 2- Lọc nhiín liệu ; 3- Bơm cao âp HP3 ; 4- Common Rail tích trữ điều âp ; 5- Vòi phun ; 6- Kĩt lăm mât nhiín liệu ; 7- EDU ; 8- ECU ; 9- Đường nhiín liệu cao âp ; 10- Đường dầu hồi ; 11- Câc cảm biến ; 12- Van SVC ; 13- Van an toăn âp suất ; 14- Cảm biến âp suất nối với ECU.
+ Câc đường ống nhiín liệu âp suất thấp + Lọc nhiín liệu.
4.5.2. Bình chứa nhiín liệu.
Bình chứa nhiín liệu phải lăm từ vật liệu chống ăn mòn vă giữ cho không bị rò rỉ ở âp suất gấp đôi âp suất hoạt động bình thường. Van an toăn trong bình phải được lắp để khi âp suất quâ cao có thể tự thoât ra ngoăi. Nhiín liệu cũng không được rò rĩ ở cổ nối với bình lọc nhiín liệu hay ở thiết bị bù âp suất khi xe rung xóc nhỏ, cũng như khi xe văo đường vòng hoặc dừng hay chạy trín đường dốc. Bình nhiín liệu vă động cơ phải đặt xa nhau để khi tai nạn xảy ra không có nguy cơ chây nổ.
4.5.3. Đường nhiín liệu âp suất thấp.
Đường ống nhiín liệu mềm được bọc thĩp thay thế cho đường ống bằng thĩp vă được dùng trong ống âp suất thấp, như đường ống nhiín liệu từ bình chứa nhiín liệu tới bơm cao âp. Tất cả câc bộ phận mang nhiín liệu phải được bảo vệ khỏi tâc động của nhiệt độ.
4.5.4. Lọc nhiín liệu.
Sự lăm việc lđu dăi lăm cho hiệu quả của bơm cung cấp nhiín liệu cũng như vòi phun vă bơm phđn phối phụ thuộc văo chất lượng lọc của lọc nhiín liệu.
Lọc nhiín liệu được lắp giữa thùng nhiín liệu vă bơm cao âp, có công dụng tâch nước vă cặn bẫn lẫn trong nhiín liệu trước khi đưa đến bơm cao âp.Nó lọc câc tạp chất cơ học có kích thước 0,002÷0,003 mm ra khỏi nhiín liệu (trong khi đó khe hở xy lanh vă piston bơm lă 0,0025 (mm) nín bầu lọc đảm bảo cho hệ thống lăm việc tốt. 9 1 2 6 8 7 5 4 3 10 B A
Hình 4.12 : Bầu lọc nhiín liệu.
1- Đường ống văo ; 2- Bơm tay ; 3- Công tắc cảnh bâo bình lọc ; 4- Đường ra ; 5- Vănh đai ốc ; 6- Lõi
Bình lọc năy gồm có vỏ 7 lăm bằng nhựa, lõi lọc 6 gồm câc phiến lọc lăm bằng sợi bông, bao lụa vă lưới lọc để lọc tạp chất bẩn trong nhiín liệu, bơm tay 2 để bơm xả không khí khi bình chứa nhiín liệu bị cạn, thay lọc nhiín liệu hoặc không khí bị lọt văo trong ống dẫn nhiín liệu, công tắc cảnh bâo lọc nhiín liệu 3 để cảnh bâo bình lọc nhiín liệu khi có sự cố (như tắc bộ lọc), vănh đai ốc 5 dùng để bắt chặt nắp đậy vỏ vă lõi lọc với nhau, công tắc cảnh bâo mức nước lắng đọng 8 vă nút xê nước lắng đọng.
Nhiín liệu từ bình chứa văo bình lọc từ ống 1 đến đường ống 10 nằm phía dưới nắp đậy được nối thông với khoang A nhiín liệu từ khoang A đi qua lõi lọc 6 tại đđy tạp chất bẩn tâch khỏi nhiín liệu vă lắng đọng xuống dưới đây khoang A nhiín liệu lọc sạch đi văo khoang B vă đi ra đến bơm cao âp từ đầu nối 4 , nhiín liệu bẩn được xả ra từ nút 9 ra khỏi bình lọc.
Hình 4.13 : Sơ đồ mạch điện công tắc cảnh bâo lọc NL
Trong bình lọc nhiín liệu của của hệ thống Common Rail lõi lọc lăm sợi bông. Một bộ lọc nhiín liệu không thích hợp có thể dẫn đến hư hỏng cho câc thănh phần của bơm, van phđn phối vă kim phun. Bộ lọc nhiín liệu lăm sạch nhiín liệu trước khi đưa đến bơm cao âp, vă do đó ngăn ngừa sự măi mòn nhanh của câc chi tiết bơm.
Nước xđm nhập văo hệ thống nhiín liệu có thể lăm hư hỏng hệ thống ở dạng ăn mòn. Vì vậy bình lọc năy có gắng công tâc cảnh bâo nước lắng đọng để bâo mức nước quâ dưới hạng cho phĩp của bình lọc, để xả nước ra khỏi bình lọc vă bình lọc năy cũng có gắng công tắc cảnh bâo lọc nhiín liệu, bâo khi bình lọc tắc ngẽn lăm cho hệ thống nhiín liệu lăm việc ổn định vă an toăn hình lă sơ đồ lăm việc câc công tắc bộ lọc với ECU
4.5.5. Vùng âp suất cao.
Vùng âp suất cao của hệ thống Common Rail động cơ 1KD-FTV 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 :
11
- 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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.5.6. 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.
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 8000 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
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 4.14 : Sơ đồ nguyín lý hoạt động bơm cao âp.
11
1- Cam không đồng trục vă cam vòng ; 2- Lò xo hồi của piston bơm ; 3- Piston bơm ; 4- Van một chiều ; 5- Van hút ; 6- Van đẩy ; 7- Đường nhiín liệu đến ống phđn phối ; 8- Đường nhiín liệu văo ; 9- Bơm nạp ; 10- Van SCV ; 11- Trục bơm.
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 của bơm nạp đi qua van vă theo đường dầu hồi trở về bình chứa
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.
Câc bộ phận chính trong bơm cao âp: Bơm piston, bơm nạp, van SCV, cảm biến âp suất nhiín liệu.
4.5.6.1. 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.
Bơm gồm hai piston A , B đặt đối xứng nhau , hai piston năy được đẩy lín nhờ cam vòng 8 vă cam không đồng trục 1, hănh trình đi xuống của piston nhờ lò xo 2. Khi Piston A đi xuống nhờ lực đẩy của lò xo 2, van 6 đóng lại, van 5 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 8 quay lệch tđm với cam lệch tđm 1(cam không đồng trục) thì nhiín liệu ở khoảng không gian phía trín piston bị nĩn tăng âp suất, đẩy mở van bơm 6 nhiín liệu âp suất cao đi văo đường ống cao âp đến ống phđn phối, đồng thời van 5 đóng lại không cho nhiín liệu trở lại bơm nạp.
Piston B đặt đối xứng với piston A nín khi piston A đi xuống thực hiện quâ trình hút thì piston B 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 suất cao vă ổn định.
Hình 4.15 :Bơm piston
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 4.16 : 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
1- Cam không đồng trục ; 2- Lò xo bơm piston ; 3- Piston ; 4- Van một chiều ; 5- Van hút ; 6- Van Bơm ; 7- Lò xo van một chiều ; 8- Cam vòng
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.
Hình 4.17 : Sơ đồ hoạt động hút vă bơm của bơm khi SCV mở lớn
Khi van SCV mở lớn lượng nhiín liệu hút văo khoảng trống phía trín piston 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. 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 (6) 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.
4.5.6.2. 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
4 6 3 1 7 5 2
Hình 4.18 : Sơ đồ nguyín lý lăm việc của bơm nạp.
1- Rôto bị động ; 2- Rôto chủ động ; 3- Trục bơm ; 4- Khoang xả ; 5- Lỗ hút ; 6- Lỗ xả ; 7- Khoang
Bơm được cấu tạo bỡi 2 rôto bânh răng, rôto bânh răng trong chủ động 2, rôto ngoăi bị động 1, rôto trong có 2 khoang hút 7 vă khoang xả 4. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hoạt động: Khi trục bơm quay theo chiều kim đồng hồ, rô to bị động quay kĩo theo rô to chủ động quay lăm cho thể tích khoang 7 tăng dần nín âp suất khoang 7 giảm, nhiín liệu được hút văo khoang 7. Sau đó nhiín liệu được đẩy sang khoang 4, do thể tích khoang 4 giảm dần khi quay nín âp suất nhiín liệu tăng lín vă thoât ra cửa ra
4.5.6.3. 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 4.19 : Sơ đồ điểu khiển ECU với SCV.
A B 5 4 3 2 1 Hình 4.20 : Van SCV.
1- Van kim ; 2- Lò xo mở ; 3- Van trượt ; 4- Lõi sắt ; 5- Nam chđm điện ; A- Khoang chứa nhiín liệu văo B. Khoang nhiín liệu ra.
Van SCV gồm một van kim 1 đóng mở cho nhiín liệu đi qua văo van trượt 3, lò xo mở 2, lõi sắt từ 4 vă nam chđm điện 5
Khi van SCV chưa hoạt động âp suất nhiín liệu của bơm nạp không đủ thắng lực lò xo 2 để mở van kim 1 cho nhiín liệu đi văo. Khi ECU tính toân âp suất phun lý tưởng sẽ kích hoạt cho một dòng điện đến nam chđm điện 5 của van SCV sinh ra từ tường hút lõi sắt từ 4 lăm giảm lực bổ sung cho lò xo 2 khi ấy âp suất nhiín liệu thắng lực lò xo 2 mở van 1 khi đó nhiín liệu từ khoang A sẽ đến khoang B đi ra đến cung cấp cho bơm piston của bơm cao âp. 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 1 được mở rộng hơn lượng nhiín liệu hút tăng, còn nếu dòng đến SCV trong một thời gian ngắn, cường độ trung bình của dòng điện chạy đến cuộn dđy giảm khi đó lực lò xo đẩy van 1 đóng lại mở hẹp đi. Do đó lượng nhiín liệu hút giảm.
4.5.6.4. Ông trữ nhiín liệu âp suất cao ( ống phđn phối ).