Cấu tạo và nguyên lý bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu

Bộ định thời tự động Điều khiển thời điểm phun Giống như thời điểm đánh lửa của động cơ xăng, thời điểm phun nhiên liệu của động cơ điêzen phải sớm hoặc muộn theo tốc độ của động cơ để

-1-

Mô tả

Bơm phun bơm nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun Bơm phun có chức năng kiểm soát lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu

1 Hút nhiên liệu

Bơm cấp liệu hút nhiên liệu từ bình và nén trong thân bơm

2 Bơm nhiên liệu

Sử dụng một pít tông để đưa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng chuyển động tịnh tiến và quay

3 Kiểm soát lượng phun

Bộ điều tốc điều khiển lượng phun và công suất động cơ

Bộ điều tốc có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của

động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy không tải

4 Kiểm soát thời điểm phun

Bộ định thời điều khiển thời điểm phun theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ

Các bộ phận bên trong bơm phun được bôi trơn và làm mát bằng nhiên liệu

(1/1)

Tóm tắt hoạt động

Khi bật khoá điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu được kéo vào trong, đường thông giữa thân bơm và pít tông mở Khi bơm cấp liệu quay, hút nhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bộ lắng đọng nước và bộ lọc nhiên liệu, đi vào thân bơm theo

áp suất được điều chỉnh bởi van điều chỉnh Pít tông hút nhiên liệu từ thân bơm vào buồng áp suất trong hành trình hút (dịch chuyển sang trái) và nén nhiên liệu ở mức độ cao để dẫn đến từng van phân phối trong hành trình nén (di chuyển sang phải)

Sau khi qua van phân phối, nhiên liệu được

đưa vào các vòi phun qua các ống dẫn cao áp,

từ đó nhiên liệu được phun vào các xi lanh Cùng lúc, các bộ phận bên trong bơm được nhiên liệu làm mát và bôi trơn Một phần nhiên liệu quay trở về bình nhiên liệu từ vít tràn để kiểm soát mức độ tăng nhiệt độ cuả nhiên liệu trong bơm

(1/1)

Bơm cấp liệu và Van điều chỉnh

1 Bơm cấp liệu

Bơm cấp liệu kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một rôto Trục dẫn động quay rôto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong của buồng áp suất Do trọng tâm của rô to lệch so với tâm của buồng nén nên nhiên liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra ngoài

2 Van điều chỉnh

Van điều chỉnh điều chỉnh áp suất xả của bơn cấp liệu phù hợp với tốc độ bơm

Bộ định thời kiểm soát thời điểm phun nhiên liệu theo áp suất trong bơm

(1/1)

Phân phối và phun nhiên liệu

1 Bơm cấp liệu, đĩa cam và pít tông được điều khiển bằng trục dẫn động và quay theo tỷ lệ bằng một nửa tốc độ của động cơ

2 Hai lò xo pít tông đẩy pít tông và đĩa cam lên các con lăn

3 Đĩa cam có số mặt cam bằng số xi lanh (Động cơ 4 xi lanh thì đĩa cam có 4 mặt cam) Đĩa cam quay trên con lăn cố định nó đẩy pít tông ra và vào Do đó, pít tông theo

sự dịch chuyển của mặt cam và chuyển động tịnh tiến ăn khớp với cam và quay ứng với một vòng quay của đĩa cam, pít tông sẽ quay một vòng và tịnh tiến 4 lần

4 Việc cung cấp nhiên liệu cho mỗi xi lanh được thực hiện bằng 1/4 vòng quay đĩa cam và một lần chuyển động tịnh tiến của píttông (động cơ 4 xi lanh)

(1/3)

-3-

5 Pít tông có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một rãnh cân bằng áp suất Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm pít tông

6 Nhiên liệu được hút từ rãnh hút của pít tông Sau đó nhiên liệu nén mạnh qua van phân phối từ cửa phân phối và bơm vào vòi phun

(2/3)

1 Hót

Khi pÝt t«ng ®i xuèng (chuyÓn sang tr¸i), mét trong 4 r·nh hót trong pÝt t«ng b¬m sÏ th¼ng hµng víi cöa hót trong

®Çu ph©n phèi

Do vËy, nhiªn liÖu ®­îc hót vµo buång ¸p suÊt vµ ®i vµo trong pÝt t«ng

(3/3)

-5-

2 Cung cấp

Khi đĩa cam và pít tông quay, cửa hút của đầu phân phối

đóng, cửa phân phối của pít tông sẽ thẳng hàng với

đường phân phối

Khi đĩa cam chạy trên con lăn, píttông đi lên (chuyển sang phải) và nén nhiên liệu

Khi áp suất nhiên liệu đạt giá trị ấn định trước, nhiên liệu

sẽ được phun ra qua vòi phun

3 Kết thúc

Khi đĩa cam quay tiếp và pít tông đi lên (dịch chuyển sang phải), 2 cửa tràn của pít tông bị đẩy ra ngoài vành tràn Khi đó, nhiên liệu có áp suất cao sẽ quay trở lại thân bơm qua các cửa tràn Kết qủa là áp suất nhiên liệu giảm

đột ngột và kết thúc nạp nhiên liệu

ã Hành trình hữu ích

Hành trình hữu ích là khoảng cách pít tông dịch chuyển

từ khi bắt đầu nén nhiên liệu tới khi kết thúc

Vì các hành trình bơm là không đổi, nên sự thay đổi vị trí

đặt vành tràn làm thay đổi hành trình hữu ích để tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu

Khi hành trình hữu ích kéo dài hơn thì hành trình nén sẽ lâu kết thúc hơn và lượng nhiên liệu nạp tăng Ngược lại, nén kết thúc sớm hơn và lượng nhiên liệu nạp giảm khi hành trình hữu ích ngắn hơn

(3/3)

Van điện từ cắt nhiên liệu

Van điện từ cắt nhiên liệu mở và đóng đường nhiên liệu dẫn

đến cửa hút

(Van vẫn mở trong khi đang bật khoá điện ON)

1 Van điện từ cắt nhiên liệu đóng

ắc quy cấp điện cho van điện từ, và nó nén lò xo lại để đi lên, kết quả là cửa hút mở ra và nhiên liệu được cung cấp

-7-

2 Van điện từ cắt nhiên liệu ngắt

Dòng điện chạy vào van điện từ bị ngắt, van bị đẩy xuống dưới bằng lò xo

Khi van đóng cửa hút, việc cung cấp nhiên liệu vào xi lanh ngừng và làm động cơ ngừng hoạt động

(1/1)

Chống quay ngược

Nói chung, động cơ điêzen có thể quay ngược Nếu nhiên liệu được phun vào khi không khí được hút vào từ phía xả và

được nén lại thì động cơ sẽ quay ngược

Tuy nhiên, bơm được thiết kế để cho động cơ không thể quay ngược Nếu bơm quay ngược, nhiên liệu sẽ được đưa trở lại thân bơm khi píttông bơm di chuyển lên trên và cửa hút mở

Ngoài ra, nhiên liệu không được nén do pít tông bơm di chuyển xuống dưới khi cửa phân phối mở Do đó, nhiên liệu không được phun, và động cơ không thể quay ngược

(1/1)

Bộ định thời tự động (Điều khiển thời điểm phun)

Giống như thời điểm đánh lửa của động cơ xăng, thời điểm phun nhiên liệu của động cơ

điêzen phải sớm (hoặc muộn) theo tốc độ của

động cơ để đạt được công suất tối ưu Bộ định thời tự động điều khiển thời điểm phun sớm hoặc muộn theo tốc độ của động cơ

Việc thay đổi vị trí con lăn tiếp xúc mặt cam

sẽ điều khiển thời điểm phun nhiên liệu Khi bơm phun nhiên liệu không quay, con lăn sẽ

ở vị trí muộn tối đa Khi bơm phun nhiên liệu bắt đầu quay và tốc độ tăng, pít tông của bộ

định thời dịch chuyển sang trái đẩy lò xo bộ

định thời, khi đó áp suất nhiên liệu trong bơm tăng Chốt trượt nối với pít tông chuyển hoá sự dịch chuyển của pít tông thành chuyển động quay của vành lăn Khi vành lăn quay theo chiều ngược lại với trục dẫn

động, thời điểm phun sẽ sớm hơn Khi vành lăn quay cùng một hướng, thời điểm phun

sẽ muộn

(1/1)

-9-

Cần thiết phải kiểm soát lượng phun nhiên liệu phù hợp với lực ép xuống bàn đạp ga và tải trọng của động cơ, bởi vì công suất động cơ

điêzen do lượng nhiên liệu nạp điều khiển Do

vị trí vành tràn quyết định lượng phun nhiên liệu nên bộ điều tốc phải điểu chỉnh vị trí vành tràn

để động cơ có thể chạy ổn định

1 Điều khiển theo mức nhấn bàn đạp ga

ấn xuống:

Lượng nhiên liệu nạp tăng (tốc độ động cơ tăng)

Nhả ra:

Lượng nhiên liệu nạp giảm (tốc độ động cơ giảm)

2 Kiểm soát khi vị trí bàn đạp ga không thay

đổi nhưng trọng tải của động cơ thay đổi

Trọng tải tăng:

Lượng nhiên liệu nạp tăng

Trọng tải giảm:

Lượng nhiên liệu nạp giảm

Bộ điều tốc còn đóng các vai trò:

Ngăn động cơ không chạy quá tốc bằng việc kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ và giữ cho động cơ chạy ổn định ở tốc độ thấp

(1/1)

Cơ cấu và chức năng

Đối với bộ điều tốc kiểu cơ học, các quả văng quay cùng với trục dẫn động của bơm phun nhiên liệu; chúng bung rộng ra nhờ lực li tâm, tuỳ theo sự tăng tốc độ quay của trục

Chuyển động này được truyền đến vành tràn (thông qua ống nối và cần điều khiển của bộ

điều tốc) để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu

Có hai loại bộ điều tốc

ã Bộ điều tốc kiểu tốc độ M – M (Tối thiểu - Tối đa)

(1/1)

Bộ điều tốc kiểu mọi tốc độ

Bộ điều tốc kiểu mọi tốc độ kiểm soát lượng nhiên liệu nạp trong toàn bộ dải tốc độ của

động cơ Bộ điều tốc dịch chuyển vành tràn làm thay đổi hành trình hữu ích và điều chỉnh lượng phun

-11-

1 Khởi động

Khi nhấn bàn đạp ga xuống và cần điều chỉnh được gạt theo hướng toàn tải tại thời

điểm khởi động, lò xo điều khiển kéo cần căng cho đến khi tiếp xúc với vấu chặn

Do tốc độ bơm tại thời điểm khởi động còn thấp và lực li tâm của quả văng rất nhỏ, thậm chí lò xo khởi động (lò xo đĩa) với sức căng nhỏ cũng có thể đẩy cần điều khiển tì vào ống trượt của bộ điều tốc, làm cho quả văng cụp lại hoàn toàn

Lúc này, cần điều khiển quay ngược chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A và dịch chuyển vành tràn tới vị trí khởi động (lượng phun tối đa) để cung lượng nhiên liệu cần thiết trong khởi động

2 Chạy không tải

Sau khi khởi động động cơ và nhả bàn đạp

ga, cần điều chỉnh quay về vị trí không tải

Do sức căng của lò xo điều khiển tại thời

điểm này là 0, quả văng có thể bung rộng ra ngoài kể cả khi tốc độ chậm ống trượt bộ

điều tốc nén lò xo không tải lại

Lúc này, cần điều khiển quay cùng chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A và dịch chuyển vành tràn tới vị trí không tải Bằng cách đó, có thể đạt được tốc độ không tải ổn định khi lực ly tâm của các quả văng

và sức căng của lò xo không tải cân bằng

3 Đầy tải (Đạp bàn đạp ga xuống hoàn toàn)

Khi bàn đạp ga được nhấn xuống hoàn toàn, cần điều chỉnh dịch chuyển theo vị trí toàn tải và cần căng sẽ tiếp xúc với vấu chặn, giống như khi khởi động

Trong trường hợp này, lò xo điều khiển có sức căng cao và lò xo giảm chấn bị ép lại hoàn toàn và không hoạt động

Khác với khi khởi động, lúc này lực ly tâm của quả văng có tác động mạnh ống trượt của bộ điều tốc đẩy cần điều khiển sang phải Sau đó cần điều khiển quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A cho

đến khi điểm tựa B tiếp xúc với cần căng, từ

đó dịch chuyển vành tràn tới vị trí toàn tải Kết quả lượng nhiên liệu nạp sẽ giảm so với trong khi khởi động

4 Tốc độ tối đa (Đạp bàn đạp ga xuống hoàn toàn)

Khi tốc độ động cơ cao hơn mức quy định, lực ly tâm của quả văng trở nên lớn hơn, làm cho lực ép của ống trượt bộ điều tốc lớn hơn sức cản trong lò xo điều khiển Khi đó cần

điều khiển và cần căng cùng dịch chuyển, quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A để dịch chuyển vành tràn theo hướng giảm lượng phun nhiên liệu Nhờ khống chế

được tốc độ tối đa nên động cơ không bị chạy quá tốc cho phép

-13-

5 Tải cục bộ (Tốc độ trung bình) (Đạp bàn

đạp ga xuống một nửa)

Khi cần điều chỉnh ở vị trí trung gian giữa

đầy tải và không tải, lò xo điều khiển có lực căng yếu, cho phép vành tràn dịch chuyển theo hướng giảm lượng phun ở tốc độ thấp hơn trong khi kiểm soát tốc độ tối đa Kết quả là tốc độ động cơ được kiểm soát phù hợp với mức độ nhấn bàn đạp ga

Đặc điểm của lượng phun nhiên liệu trong trường hợp này cũng giống như trường hợp

đầy tải, khi tốc độ của động cơ còn thấp (trước khi vành tràn dịch chuyển theo hướng

để giảm lượng phun) Khi tốc độ tăng, lượng phun sẽ giảm để kiểm soát tốc độ

(1/1)

Bộ điều tốc kiểu tốc độ M-M (Tối đa- Tối thiểu)

Bộ điều tốc kiểu tốc độ M-M kiểm soát lượng phun theo tốc độ động cơ ở tốc độ tối đa và tối thiểu ở các dải tốc độ khác, lượng nhiên liệu nạp theo mức độ nhấn bàn đạp ga

(Trừ lò xo điều khiển, về cơ bản cơ cấu của bộ

điều tốc kiểu mọi tốc độ và bộ điều tốc kiểu tốc

độ M-M là giống nhau)

(1/1)

Các vít điều chỉnh

Bơm phun nhiên liệu có các vít điều chỉnh sau:

1 Vít điều chỉnh tốc độ tối đa:

Kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ

2 Vít điều chỉnh tốc độ không tải

Điều chỉnh tốc độ của động cơ khi chạy không tải

3 Vít điều chỉnh toàn tải

Điều chỉnh lượng nhiên liệu nạp

Gợi ý:

Khi vít điều chỉnh tốc độ tối đa và vít điều chỉnh toàn tải được điều chỉnh ở vị trí thích hợp và được niêm phong, thông thường chúng không được điều chỉnh nữa Tuy nhiên, nếu do thay đổi theo thời gian, cần thiết phải điều chỉnh, bỏ niêm phong và tiến hành điều chỉnh Sau khi điều chỉnh, vít điều chỉnh tốc độ tối

đa và vít điều chỉnh toàn tải phải được niêm phong lại

(1/1)

LST (Bộ điều chỉnh thời điểm phun theo tải)

LST thay đổi thời điểm phun nhiên liệu theo tải của động cơ

và tạo thời điểm phun sớm

Nhiên liệu được thoát ra qua cửa thoát trên ống trượt của bộ

điều tốc, qua đường dẫn trong trục của bộ điều tốc, đi vào bơm cung cấp liệu Do đó áp suất trong bơm này được giảm xuống để làm cho thời điểm phun chậm lại

Khi tải trong động cơ tăng (lượng phun nhiên liệu tăng), quả văng vẫn còn cụp lại áp suất trong thân bơm không được hạ thấp nữa vì cửa thoát trên ống trượt của bộ điều tốc không còn khớp với đường dẫn trong trục của bộ điều tốc Ngược lại, khi trọng tải của động cơ giảm (lượng phun giảm), quả văng lại bung ra Cửa thoát trên trên ống trượt bộ điều tốc và đường dẫn trong trục bộ điều tốc thẳng hàng, làm áp suất trong bơm giảm và thời điểm phun chậm lại

(1/1)

-15-

TCV (Van điều khiển thời điểm)

TCV làm cho LST không hoạt động nếu xe hoạt động với động cơ nguội (nhiệt độ nước làm mát dưới 600C) hoặc ở độ cao cao (áp suất khí quyển dưới 93 kPa (700mmHg)) Mục đích của việc lắp TCV là để ngăn sự bỏ máy Trong những điều kiện đễ xảy ra bỏ máy sớm (động cơ nguội hoặc độ cao lớn) thì việc điều chỉnh để

có thời điểm phun sớm lên có thể ngăn ngừa

được hiện tượng bỏ máy Do đó cũng ngăn

được khói trắng

ECU của động cơ sẽ xác định các tình trạng của động cơ trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước và cảm biến áp suất khí quyển Sau đó, ECU phát ra các tín hiệu để TCV đóng

đường nhiên liệu của LST, làm cho LST không hoạt động

Trước khi động cơ được hâm nóng lên (nhiệt

độ làm mát dưới 600C hoặc khi xe chạy ở độ cao cao (áp suất khí quyển dưới 93 kPa (700 mmHg)), ECU phát ra tín hiệu để TCV làm việc và đóng đường nhiên liệu Vì thế, ngay cả khi nhả bàn đạp ga ra và tải trọng của động cơ giảm xuống thì LST vẫn không hoạt động và không làm trễ thời gian phun nhiên liệu

(1/1)

(ACSD)

1 Mô tả

ACSD sử dụng các đặc tính co dãn của sáp chịu nhiệt và sức căng của lò xo để làm cho thời điểm phun tự động diễn ra sớm theo nhiệt độ của nước làm mát, để chạy hâm nóng động cơ (chạy không tải tốc độ cao)

Điều này tăng tính dễ khởi động ở nhiệt độ thấp và tính ổn định của chạy không tải

(1/2)

-17-

2 Hoạt động (1) Động cơ lạnh

Sáp chịu nhiệt co và kéo pít tông

Cần A quay theo chiều kimđồng hồ bằng sức căng của lò xo

Điều này làm cho cần B đầy cần điều chỉnh hướng tới vị trí bù không không tải, làm tăng tốc độ chạy không tải Đồng thời, vòng lăn quay làm sớm thời phun nhiên

(2) Động cơ nóng

Khi nhiệt độ của nước làm mát tăng, sáp chịu nhiệt dãn ra và đẩy pít tông ra ngoài Cần A làm pít tông quay ngược chiều kim

đồng hồ, giảm dần góc phun sớm và giảm tốc độ chạy không tải

thì thời điểm phun và tốc độ không tải lại trở

về bình thường

Gợi ý:

Giữa động cơ có ACSD và động cơ không

có ACSD có phương pháp điều chỉnh khác nhau

(2/2)