HE THONG nlieu diesel

• Thời điểm bốc cháy của hỗn hợp có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi góc bắt đầu phun nhiên liệu vào xy lanh.. Những vòi phun này sử dụng trong hệ thống cung cấp nhiên liệu điều kh

Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ diesel

1 Giới thiệu

• ở động cơ diesel nhiên liệu được phun thành hạt nhỏ và phân bố đều trong buồng cháy ở thời

điểm cuối nén Điều này được thực hiện nhờ bơm cao áp và vòi phun

• Nhiên liệu được phun vào trong buồng cháy Nhiệt độ ở bên trong xi lanh cuối thời kỳ nén lớn hơn nhiệt độ tự bốc cháy của hỗn hợp nhiên liệu không khí, hỗn hơp nhiên liệu- KK tự bốc cháy

• Thời điểm bốc cháy của hỗn hợp có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi góc bắt đầu phun nhiên liệu vào xy lanh

• Động cơ diesel điều chỉnh chế độ làm bằng cách điều chỉnh chất lượng hỗn hợp cháy, có nghĩa

là điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình

• HTCCNL động cơ diesel có hai loại chính:

- HTCCNL kiểu cơ khí: Bơm cao áp - đường ống - vòi phun (PLN)

- HTCCNL điều khiển điện tử

Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên

liệu động cơ diesel kiểu PLN

2 Cấu tạo các bộ phận chính HTCCNL kiểu BCA-Vòi phun (PLN)

2.1 Bơm cung cấp nhiên liệu (bơm thấp áp): bơm pít tông, bơm phiến gạt, bơm bánh răng hoặc

bơm màng, trong đó bơm pít tông và bơm phiến gạt đ−ợc sử dụng phổ biến hơn cả

2.1.1 Bơm pít tông

Bơm pít tông có thể đ−ợc lắp trực tiếp trên động cơ hoặc trên vỏ bơm cao áp và đ−ợc dẫn động nhờ cam trên trục cam của một trong các khoang bơm hoặc là nhờ bánh lệch tâm

Sơ đồ cấu tạo bơm thấp áp kiểu pít tông

1 Van tăng áp; 2 Van nạp; 3 Lò xo hồi vị; 4 Pít tông; 5 Con đội; 6 Lò xo hồi vị; 7 Con lăn; 8 Vấu cam

2.1.2 Bơm phiến gạt

Bơm phiến gạt

1 Lò xo; 2 Đai ốc điều chỉnh; 3 Thang dẫn động; 4 Nắp bơm; 5 Van thông; 6 Thân bơm; 7 Van một chiều; 8 Lò

xo van một chiều; 9 Cốc (xilanh) cố định; 10 Phiến gạt; 11 Chốt bơi; 12 Rôto;

2.2 Bầu lọc nhiên liệu: bầu lọc thô, bầu lọc tinh và phần tử lọc cao áp

Bầu lọc thô: thường có lõi lọc là lưới lọc, dải lọc có khe hở hoặc tấm lọc có khe hở

Lõi lọc 3 được chế tạo bằng cách quấn sợi nỉ

trên ống trụ kim loại có khoan lỗ Các tạp chất cơ

học sẽ được giữ lại trên bề mặt lõi lọc và phần

nhiên liệu sạch đi vào phía trong ống hình trụ,

sau đó được đưa tới bơm thấp áp

Bầu lọc thô có phần tử lọc kiểu tấm ghép có

khe hở sử dụng trên dộng cơ diesel về cấu tạo và

nguyên tắc làm việc giống như bầu lọc thô ở động

Bầu lọc tinh: phần tử lọc thường chế tạo bằng các loại vật liệu xốp như phớt, dạ, tơ lụa nhân tạo,

kim loại gốm hoặc bằng giấy Bầu lọc tinh có thể lọc sạch được các tạp chất có kích thước lớn hơn (6 ữ 15) àm và khi sử dụng lõi lọc bằng giấy có thể lọc sạch các tạp chất có kích thước đến (3 ữ 5)àm

Bầu lọc tinh nhiên liệu

15 Đĩa dưới của lò xo;

16 Bulông con đội;

Van t¨ng ¸p cã c«ng dông chñ yÕu lµ ng¨n c¸ch gi÷a b¬m cao ¸p vµ ®−êng èng cao ¸p cña c¸c vßi

phun gi÷a c¸c lÇn phun nhiªn liÖu

Van t¨ng ¸p

a Van h×nh nÊm kh«ng cã vµnh gi¶m ¸p; b Van h×nh nÊm cã vµnh gi¶m ¸p;

c Van hiÖu chØnh cã vµnh gi¶m ¸p; d Van trô cã lß xo ch×m;

B¬m cao ¸p kiÓu ph©n phèi (VE)

2.5 Vòi phun

• Vòi phun dùng để phun nhiên liệu vào buồng cháy động cơ

• Phân loại: - Vòi phun kín;

- Vòi phun hở: không có kim phun, ít đ−ợc sử dụng

• Còn có vòi phun đ−ợc dẫn động bằng điện tử hoặc dẫn động bằng điện - thủy lực Những vòi phun này sử dụng trong hệ thống cung cấp nhiên liệu điều khiển bằng điện tử

Sơ đồ nguyên lý vòi phun kín

Vßi phun kÝn kiÓu kim phun

8 §Çu vßi phun;

9 Vá ®Çu vßi phun

• C¸c lç phun ®−îc bè trÝ xung quanh ®Çu vßi phun

• ¸p suÊt phun ®−îc ®iÒu chØnh b»ng vÝt ®iÒu chØnh: 15- 35 MPa,

cã thÓ cao h¬n

• Vòi phun kín kiểu chốt phun nhiên liệu tơi hơn

so với vòi phun kín kiểu kim phun, áp suất phun

có giá trị nhỏ hơn, thường sử dụng trên các động cơ có buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy dự bị (buồng cháy cháy trước)

Vòi phun kín kiểu chốt phun

1 Đầu nối ống dẫn nhiên liệu;

2.6 Bơm vòi phun kết hợp nhận được áp suất phun cao (>100 MPa), trong đó phân bơm và vòi phun được nối với nhau thành một cụm chi tiết

Không sử dụng đường ống cao áp

Bơm vòi phun được đặt trực tiếp trên nắp máy đối với từng xylanh

Bơm vòi phun kết hợp của động cơ IAZ-204

1 Con đội của pít tông bơm vòi phun;

2 Đầu nối đường dẫn nhiên liệu vào;

Nguyên lý hoạt động:

• Bơm vòi phun kết hợp được đặt trên nắp đối với từng xy lanh

• Nhiên liệu đi từ đường dẫn chính tới đầu nối 2 qua phần tử lọc 3 nạp đầy vào không gian hình vành khăn xung quanh bạc lót 6 và pít tông 5 và không gian trong xy lanh phía dưới pít tông

• Nhiên liệu thừa đi từ không gian hình vành khăn đến phần tử lọc và sau đó qua đường ống nối

được dẫn về thùng nhiên liệu

• Khi pít tông tiếp tục chuyển động xuống phía dưới, nhiên liệu được nén lại, qua lỗ trong pít tông

và qua lỗ trên của xy lanh bơm đi vào không gian hình vành khăn cho đến khi rãnh xoắn phía trên của pít tông đóng kín lỗ trên của xy lanh

• Thời điểm đóng hoàn toàn lỗ cắt nhiên liệu tương ứng với thời điểm bắt đầu phun Trong khi pít tông tiếp tục đi xuống phía dưới, nhiên liệu được nén lại qua van 12 và van 10 đi vào các lỗ phun của vòi phun và phun vào buồng cháy động cơ

• Quá trình phun nhiên liệu kết thúc ở thời điểm bắt đầu mở lỗ nạp phía dưới của xy lanh bằng rãnh xoắn phía dưới của pít tông

3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI -Diesel)

Khái niệm cơ bản

ECU phát hiện tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển l−ợng phun nhiên liệu và thời điểmphun để đạt đến một mức tối −u bằng cách dẫn động các cơ cấu chấp hành

Hệ thống EFI-diesel điều khiển l−ợngphun nhiên liệu và thời điểm phun bằng điện tử để đạt đến một mức tối

−u Do đó sẽ đạt đ−ợc các ích lợi sau

đây:

1 Công suất của động cơ cao

2 Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp

3 Giảm độc hại khí thải

4 Giảm tiếng ồn

5 Giảm l−ợng khói

6 Tăng khả năng khởi động

Một số kí hiệu của bộ EFI:

ECU : Bộ điều khiển điện tử trung tâm

SPV : Van điều khiển l−ợng phun

TCV : Van điều khiển thời điểm phun

Cã 2 lo¹i EFI - diesel:

• EFI - diesel kh«ng cã èng ph©n phèi

• EFI - diesel cã èng ph©n phèi

3.1 Hệ thống EFI- diesel thông thường (không có ống phân phối)

• Thời điểm phun và lượng phun được điều khiển bằng điện tử Thiết bị tạo ra áp suất nhiên liệu là bơm CA sử dụng trong động cơ diesel thường

• Nhiên liệu được bơm cấp liệu hút lên từ bình nhiên liệu, đi qua bộ lọc nhiên liệu rồi được dẫn vào bơm để tạo áp suất rồi được bơm đi bằng píttông cao áp ở bên trong máy bơm phun Quá trình này cũng tương tự như trong máy bơm động cơ diesel thông thường

• Nhiên liệu ở trong buồng bơm được bơm cấp liệu tạo áp suất đạt mức 1.5 và 2.0 Mpa Hơn nữa, để tương ứng với những tín hiệu phát ra

từ ECU, SPV sẽ điều khiển lượng phun (khoảng thời gian phun) và TCV điều khiển thời điểm phun nhiên liệu (thời gian bắt đầu phun)

C¸c lo¹i m¸y b¬m

B¬m h−íng trôc:

B¬m h−íng kÝnh (t¹o ¸p suÊt cao h¬n)

3.2 Hệ thống EFI- diesel kiểu Common Rail

HTPNL diesel điều khiển điện tử kiểu CommonRail gồm 3 phần cơ bản: bơm cao áp, bộ vòi phun, và

bình tích áp (common-rail accumulator)

Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử kiểu CommonRail

Chú thích

1-thùng nhiên liệu 2- bầu lọc

3- bơm cung cấp 4-bơm cao áp 5- tín hiệu từ các cảm biến 6- khối ECU

7- cảm biến áp suất 8-bình tích áp 9- van giới hạn áp suất 10-vòi phun

11- van điều khiển vòi phun 12-đường nhiên liệu hồi

13- đường ống cao áp

- Với HTPNL kiểu CommonRail, phần tạo cao áp và phần phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt nhau Nhiên liệu do BCA cung cấp đ−ợc tích trong bình tích áp với áp suất trong bình đợc duy trì không đổi (với các HTP CommonRail thế hệ mới áp suất có thể lên đến 2000 bar)

- Nhiên liệu với áp suất gần nh− không thay đổi này đ−ợc dẫn tới vòi phun, khác hẳn về nguyên lý đối với HTPNL kiểu có khí truyền thống (áp suất cao áp đợc tạo ra và lặp lại đối với 1 chu kỳ phun) Do vậy,

đối với HTPNL kiểu CommonRail, áp suất phun độc lập với tốc độ trục khuỷu và l−ợng nhiên liệu

phun không phụ thuộc vào vị trí của pít tông BCA Đối với các ĐC diesel xe con hay sử dụng BCA

kiểu quay, còn với các ĐC diesel cỡ lớn thờng dùng BCA kiểu 1 hàng

- áp suất trong bình tích áp đ−ợc kiểm soát bởi 1 cảm biến áp suất Van điện từ của vòi phun đ−ợc kích hoạt bởi xung điện do khối ECU gửi đến, xác định thời điểm bắt đầu và khoảng thời gian phun l−ợng nhiên liệu phun vào xi lanh đ−ợc xác định bởi áp suất nhiên liệu trong bình tích áp và khoảng thời gian kim phun mở ặ việc phun mồi, phun hai (hoặc 3) giai đoạn có thể đạt đ−ợc bằng cách kiểm soát sự đóng

mở của kim phun bằng van điện từ

Kết thúc phun: khi đã phun hết lượng nhiên liệu tính toán, xung điện từ ECU gửi đến van điều khiển vòi

phun bị ngắt, lò xo hồi vị của van sẽ nhanh chóng đẩy van về vị trí đóng đường nhiên liệu hồi về thùng chứa và mở đường nhiên liệu cao áp đến khoang pít tông điều khiển của vòi phun Ngay lập tức, kim phun đóng lại và quá trình phun kết thúc

• Vòi phun

+ Khi không hoạt động: nhiên liêu cao áp từ bình tích áp liên tục đợc cung cấp đến vòi phun qua hệ

thống ống dẫn Trong giai đoạn này, van điện từ của vòi phun ở trạng thái đóng Do vậy, van điều khiển vòi phun sẽ đóng đường nhiên liệu hồi về thùng chứa và mở đường nhiên liệu nối bình tích áp với khoang pít tông điều khiển của vòi phun Do vậy, áp suất nhiên liệu sẽ tác động lên pít tông điều khiển và giữ kim phun ở vị trí đóng kín trên đế của nó

+ Khi bắt đầu phun: Tại thời điểm được xác định bởi khối ECU, một xung điện sẽ được gửi đến cuộn

dây điện từ của van điều khiển vòi phun Van điều khiển được kéo lên (sang phải) và đóng kín đường nhiên liệu cao áp dẫn tới khoang pít tông điều khiển của vòi phun và mở đường nhiên liệu hồi về thùng chứa áp suất nhiên liệu phía trên pít tông điều khiển lập tức giảm xuống, trong khi áp suất nhiên liệu trong khoang vòi phun vẫn duy trì bằng áp suất trong bình tích áp (commonrail) Do vậy, áp suất nhiên liệu sẽ tác động lên mặt côn của kim phun, thắng lực nén của lò xo vòi phun Kim phun được nâng lên và nhiên liệu phun vào trong xi lanh động cơ

B¬m cao ¸p kiÓu cam lÖch t©m (sö dông trªn c¸c lo¹i xe du lÞch, xe h¹ng nhÑ )

Sö dông ®c 1ND-TV (Toyota) Sö dông ®c 2KV-FTV (Toyota)