Kiến thức mới về máy thi công nền

MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI NÓI ĐẦU 2 NỘI DUNG TỔNG QUÁT VÀ PHÂN BỔ THỜI GIAN 3 Bài 1: Hệ thống nhiên liệu điện tử động cơ diezel 4 1. Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel 4 2. Loại bơm PE điều khiển điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ 13 3. Loại bơm VE điều khiển điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ 3.1. Bơm cao áp 16 4. Loại bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp 21 5. Hệ thống nhiên liệu diezel điện tử với ống phân phối (Common Rail) 35 6. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu điện tử động cơ trên máy xúc thủy lực 44 7. Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu điện tử trên máy xúc thủy lực SK450 49 Bài 2: Biến mô men men thủy lực 61 1. Cấu tạo biến mô men men thủy lực 62 2. Tháo, lắp, kiểm tra bộ biến mô thủy lực 73 Bài 3: Hộp số tự động 78 1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hộp số tự động trên máy ủi Komatsu D413 78 2. Tháo, lắp hộp số Komatsu D413 87 3. Thay dầu bôi trơn hộp số 95 Bài 4: Hệ thống điều hòa không khí 98 1. Khái quát về điều hòa không khí 98 2. Kết cấu hệ thống lạnh 106 3. Các loại điều hòa không khí 120 4. Bảo dưỡng hệ thống điều hòa không khí 134

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI

TỔNG CỤC DẠY NGHỀ

TÀI LIỆU BỒI DƯỠNG

KỸ NĂNG NGHỀ CHO GIẢNG VIÊN, GIÁO VIÊN

DẠY TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ

Mô – đun 11: Kiến thức mới về máy thi công nền

Nghề: Vận hành máy thi công nền

Đối tượng: Giảng viên, giáo viên dạy trình độ cao đẳng nghề chưa đạt chuẩn

kỹ năng nghề theo qui định

(Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-TCDN ngày tháng năm 201… của Tổng Cục trưởng Tổng cục Dạy nghê)

NỘI DUNG TỔNG QUÁT VÀ PHÂN BỔ THỜI GIAN

gian học

Thời gian kiểm tra

1 Bài 1: Hệ thống nhiên liệu điện tử động cơ diezel 12 12

LỜI NÓI ĐẦU

Nghê Vận hành máy thi công nên là một trong những công việc nặng nhọc vì người thợ vận hành máy phải làm việc trong môi trường rất khắc nhiệt: nhiêu bụi, tiếng ồn, nắng, mưa Do đó để giảm bớt sự mệt mỏi cho đồng thời nâng cao hiệu quả làm việc của người thợ vận hành, ngày nay trên một số loại máy thi công như máy xúc, máy ủi, máy san, máy lu thường được trang bị một số hệ thống như bộ biến mô men, hộp số hành tinh, điêu hòa không khí để cải thiện điêu kiệm làm việc cho người thợ vận hành máy.

Việc trang bị các hệ thống này đòi hỏi người thợ vận hành máy thi công nên phải thường xuyên cập nhật những kiến thức mới để có thể thích ứng kịp thời với việc sử dụng chúng một cách hiệu quả.

Tài liệu “Kiến thức mới vê máy thi công nên” được biên soạn nhằm mục đích bồi dưỡng cho giảng viên, giáo viên giảng dạy trình độ Cao đẳng nghê, nghê Vận hành máy thi công nên chưa đạt chuẩn kỹ năng theo quy định Tài liệu trang bị những kiến thức, kỹ năng mới vê hệ thống nhiên liệu điện tử động cơ diezel, bộ biến mô men thủy lực, hộp số tự động và hệ thống điêu hòa không khí làm cơ sở trong quá trình bảo dưỡng và vận hành máy

Tuy nhiên do thời gian và trình độ còn hạn chế nên tài liệu không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp…

NỘI DUNG CHI TIẾT

BÀI 1: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ DIEZEL

1 Tổng quan hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel

1.1.1 Nhiệm vụ

- Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong

một thời gian nhất định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước,tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàngtrong hệ thống

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : Đảm bảo tốt các yêu cầu sau

+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độlàm việc của động cơ

+ Phun nhiên liệu vào đúng xy lanh thời điểm, đúng quy luật

+ Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào cácxylanh phải đồng đều trong một chu trình công tác

- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốtgiữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun vớihình dạng buồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chấttrong buồng cháy để hoà khí được hình thành nhanh và đều

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêucầu sau

- Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao

- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa

- Dễ chế tạo, giá thành hạ

1.1.3 Phân loại

Dựa vào các loại bơm cao áp của hệ thống nhiên liệu ta có thể phân loại

sơ bộ hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thành 3 loại sau

a Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm dãy

Bơm cao áp là 1 loại bơm gồm nhiều tổ bơm ghép thành 1 khối có vấucam điều khiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bằng 1 thanh răng

1

8 7

6 5

2 3

4

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm dãy

1- Thùng chứa nhiên liệu 2- Cốc lọc; 3- Bơm tay 4- Bơm cao áp.

5- Bầu lọc tinh 6- Ống dầu cao áp 7- Vòi phun 8- Buồng cháy.

b Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp loại bơm phân phối

10

Hình 1.2- Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bơm cao áp loại bơm

phân phối1- Thùng chứa nhiên liệu

12- Vành điêu lượng

c Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail

19 18 17 16

15

1 2

3 10

4- Van đóng mở (theo nhiệt độ)

5- Bơm chuyển nhiên liệu

6- Van điêu áp suất thấp

7- Van điêu áp suất cao

8- Đường ống dự trữ

9 -Cảm biến áp suất nhiên liệu

10-Bơm cao áp 11- ECU

12-Kim phum 13.- Bơm điện 14- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 15- Cảm biến vị trí trục khuỷu

16- Cảm biến áp suất 17- Cảm biến vị trí trục cam 18- Cảm biến vị trí bàn đạp ga 19- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu

ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến (cảm biến tốc độ, cảm biến vị trítrục cam, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến

nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất…) sau khi xử lý các tín hiệu đầu vàonày ECU sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển kim phun.

Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel không ngừng được cải tiến vớicác giải pháp kỹ thuật tối ưu nhằm làm giảm mức độ phát sinh ôi nhiễm môitrường và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đã đề

ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức tốt quá trình cháynhằm giới hạn chất ô nhiễm Các biện pháp được đưa ra nhằm giải quyết cácvấn đề sau:

- Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộnnhiên liệu- không khí

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quátrình phun để làm giảm HC

- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả (ERG; Exhaust GasRecirculation)

Hiện nay, các nhược điểm của HTNL diesel đã được khắc phục dầnbằng cách cải tiến các bộ phận của hệ thống nhiên liệu như; Bơm cao áp, vòiphun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự độngnhờ sự phát triển của công nghệ Trong động cơ diesel hiện đại, áp suất phunđược thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất caođược chứa trong ống tích trữ hay còn gọi là “ống phân phối” và được phânphối đến từng vòi phun theo yêu cầu Đó là HTNL Common Rail diesel Hệthống Common Rail về cơ bản bao gồm các thành phần sau

- Kim phun điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắpmáy

- Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao)

- Bơm cao áp (bơm tạo áp suất cao)

Các thiết bị sau cũng cần cho sự hoạt động điều khiển của hệ thống ;

- ECU; − Cảm biến tốc độ trục khuỷu ; − Cảm biến tốc độ trục cam.

- Cảm biến bàn đạp ga

Kim phun được nối với ống tích nhiên liệu áp suất cao (rail) bằngmột đường ống ngắn Kết hợp với đầu phun và van điện từ được cung cấpđiện qua ECU Khi van solenoid không được cấp điện thì kim ngừngphun Nhờ áp suất phun không đổi, lượng nhiên liệu phun ra sẽ tỷ lệ với

độ dài của xung điều khiển solenoid Yêu cầu mở nhanh solenoid đượcđáp ứng bằng việc sử dụng điện áp cao và dòng lớn Thời điểm phun đượcđiều khiển bằng hệ thống điều khiển góc phun sớm Hệ thống này dùngmột cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độ động cơ, và một cảmbiến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động Lợi ích của vòi phuncommon rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun ra với ápsuất rất cao đồng thời kết hợp hệ thống điều khiển điện tử để kiểm soát lượngphun, thời điểm phun một cách chính xác Do đó làm hiệu suất động cơ vàtính kinh tế nhiên liệu cao hơn

So với hệ thống cũ dẫn động bằng trục cam thì hệ thống nhiên liệuCommon Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phunnhiên liệu cho động cơ diesel như:

- Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho máy ủi, máy xúc thủy lực, máy san,

xe máy thi công nền, xe lửa và tàu thủy )

- Áp suất phun đạt đến 150 – 170kg/cm2

- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ

- Có thể thay đổi thời điểm phun

Phun nhiên liệu chia làm ba giai đoạn; Phun sơ khởi, phun chính và

phun kết thúc Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trễ và

phun thứ cấp tạo cho quá trình cháy hoàn thiện Với phương pháp này áp suấtphun lên đến 150 – 170kg/cm2 có thể thực hiện ở mọi thời điểm ngay cả lúcđộng cơ đang ở tốc độ thấp

Qua đây ta thấy hệ thống nhiên liệu common rail có những ưu điểm sau:

- Tiêu hao nhiên liệu thấp

- Phát thải ô nhiễm thấp

- Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn

- Cải thiện tính năng động cơ

- Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ Diesel đang sửdụng Tức việc bố trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợpvới các động cơ đang tồn tại Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làmviệc hệ thống cung cấp nhiên liệu thì tạo ra tiếng ồn khá lớn Khi khởi động

và tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải ra lớn Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu

và ô nhiễm cao Ở HTNL common rail áp suất phun lên đến 150 – 170kg/cm2,

có thể phun ở mọi thời điểm, mọi chế độ làm việc và ngay cả động cơ lúc thấptốc mà áp suất phun vẫn không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu đượcphun càng tơi nên quá trình cháy càng sạch hơn

Ngoài những ưu điểm nổi trội như đã nêu trên thì hệ thống nhiên liệucommon rail còn tồn tại một số nhược điểm sau;

- Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao

- Khó xác định và lắp đặt các chi tiết common rail trên động cơ cũ

1.2 Sự hình thành hỗn hợp không khí và nhiên liệu trong buồng cháy của động cơ Diezel

Tính kinh tế của động cơ Diesel, tiếng ồn và ứng suất của cơ cấu trụckhuỷu thanh truyền phụ thuộc nhiều vào tốc độ biến thiên hóa năng của nhiênliệu thành nhiệt năng Diễn biến thời gian cấp nhiên liệu, tính chất của nhiênliệu có ý nghĩa quyết định tới tốc độ phản ứng hóa học, quá trình tạo hỗn hợpgiữa nhiên liệu và không khí Vì vậy để quá trình cháy diễn ra 1 cách hiệu quảnhất thì ta cần điều chỉnh thật tốt chùm tia nhiên liệu trong buồng cháy Diễnbiến thời gian tạo hỗn hợp được điều khiển bởi kết cấu buồng cháy bằng cáchphân chia nhiên liệu thành hạt nhỏ mịn kết hợp với xoáy lốc của không khí để

tạo được sự tối ưu trong quá trình cháy của nhiên liệu trong buồng cháy củađộng cơ.

Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ Diesel chỉ chiếm một thờigian nhỏ do đặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu làhỗn hợp không đồng nhất Vì vậy quá trình hình thành hỗn hợp là một quátrình rất phức tạp và diễn ra ở nhiều giai đoạn khác nhau

Hơn nữa quá trình bay hơi của các hạt nhiên liệu rất phức tạp, điều kiệncho việc bay hơi của các hạt nhiên liệu ở mỗi vị trí của chùm tia là khác nhau

do đó việc tính toán là rất phức tạp và chỉ mang tính gần đúng Nhiên liệuphun vào buồng cháy có đường kính khác nhau mà sự sấy nóng và bay hơicủa các hạt nhiên liệu lại phụ thuộc rất nhiều vào đường kính, nhiệt độ, ápsuất của các hạt nhiên liệu phun vào Ngoài ra còn phụ thuộc vào tính chất vật

lý của nhiên liệu Thời gian để bay hơi hoàn toàn các hạt nhiên liệu trong xylanh động cơ phụ thuộc vào áp suất, nhiệt độ ở thời điểm phun Khi tăng ápsuất không khí nạp sẽ ảnh hưởng mạnh tới sự bay hơi bởi vì áp suất và nhiệt

độ của không khí cuối quá trình nén sẽ tăng Sự xoáy lốc mạnh của không khínạp trong buông cháy cũng có tác dung nâng cao cường độ và tốc độ bay hơicủa nhiên liệu

Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhaunhưng chủ yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ

Đối với động cơ diesel có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháytrong động cơ, trong các yếu tố đó có nhiều yếu tố thuộc khâu kết cấu, thiết kếbuồng cháy, kết cấu đường ống nạp và có nhiều yếu tố phụ thuộc vào chế độhoạt động của động cơ như: Số vòng quay, thời điểm phun, lượng phun

Khả năng làm việc tối ưu của động cơ Diesel phụ thuộc chủ yếu vào 2yếu tố điều chỉnh cơ bản là; Lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểmphun Cả hai thông số điều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điềukhiển điện tử trên cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như Số vòng quay, chế

độ tải trọng động cơ, nhiệt độ nước làm mát Nói chung có nhiều bộ xử lýđiều khiển nhiều hệ thống khác nhau lắp trên máy thi công nền Tuy nhiên bộ

xử lý nào cũng hoạt động theo nguyên lý thu thập thông tin vào điều kiện làmviệc của hệ thống và trên cơ sở đó điều khiển các cơ cấu chấp hành theo cách

mà người thiết kế mong muốn Khuynh hướng hiện nay vẫn tập trung vàoviệc nghiên cứu quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel nhằm mụcđích nâng cao công suất, tiết kiệm nhiên liệu, giảm chất độc hại trong khí thải

1.3 Lịch sử phát triển của hệ thống Diezel điện tử

Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng

do gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹthuật công nghệ, các vấn đề được giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổbiến và hữu dụng hơn

Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môitrường Động cơ Diesel với tình hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuynhiên vấn đề về tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động

cơ Diesel

Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giảipháp kỹ thuật tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêuhao nhiên liệu Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về

kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm Cácbiện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấn đề:

- Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiênliệu không khí

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quátrình phun để làm giảm HC

- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả

Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một

số bộ phận của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như:

- Bơm cao áp điều khiển điện tử

- Vòi phun điện tử

- Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (ống Rail)

Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiênliệu Diesel nhờ sự phát triển về công nghệ Năm 1986 Bosh đã đưa ra thịtrường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel đượcgọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Cho đến ngày nay hệ thốngcung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel đã được hoàn thiện Trong động cơDiesel hiện đại áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng

rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong hộp chứa (Rail) hay còn gọi là “ắcquy thủy lực” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu So với các

hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đãđáp ứng và giải quyết được những vấn đề

- Giảm tối đa mức độ tiếng ồn

- Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiểnđiện tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa Thời gian phun cực ngắn và tốc

độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms)

- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làmviệc của động cơ

Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nângcao hơn

2 Loại bơm PE điều khiển điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện từ

Về cơ bản các chi tiết của bơm PE điện tử có cấu tạo và hoạt động giốngnhư bơm PE thông thường, chỉ khác ở chỗ là:

- Đối với bơm PE thông thường cơ cấu điều chỉnh lượng phun nhiênliệu là bộ điều tốc

- Còn với bơm PE điện tử, để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu thì ECU

sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho

cơ cấu điều ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng (hay tốc độ động cơ)

2.1 Cấu tạo của cơ cấu điều ga điện từ

Hình 1.4: Cơ cấu điều ga của bơm PE điện tử

2 Cơ cấu điêu ga điện từ 5 Cảm biến tốc độ

3 Lò xo hồi vị

Cấu tạo của cơ cấu điều ga gồm 1 cuộn dây được ECU điều khiển cấpđiện từ theo mức độ bàn đạp chân ga (hoặc theo tín hiệu của cảm biến chânga)

2.2 Công dụng

Khi máy kéo làm việc tải trọng trên động cơ luôn thay đổi Nếu thanhrăng của bơm cao áp hoặc bướm tiết lưu giữ nguyên một chỗ thì khi tăng tảitrọng, số vòng quay của động cơ sẽ giảm xuống, còn khi tải trọng giảm thì sốvòng quay tăng lên Điều đó dẫn đến trước tiên làm thay đổi tốc độ tiến củamáy kéo, thứ hai là động cơ buộc phải làm việc ở những chế độ không có lợi

Để giữ cho số vòng quay trục khuỷu động cơ không thay đổi khi chế độtải trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lượng nhiênliệu cấp vào xilanh, còn khi giảm tải thì giảm lượng nhiên liệu cấp vào xilanh Khi luôn luôn có sự thay đổi tải trọng thì không thể dùng tay mà điềuđiều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào xilanh Công việc ấy được thực hiện tựđộng nhờ một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu điều ga điện từ

Nhiệm vụ:

Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải hay không tải (giữ vững một tốc độhay trong phạm vi cho phép tuỳ theo loại) có nghĩa là lúc có tải hay không tảiđều phải giữ một tốc độ động cơ trong lúc cần ga đứng yên

Đáp ứng được mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ

Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy

Phải tự động cúp dầu để tắt máy khi số vòng quay vượt quá mức ấnđịnh

tạo nên từ trường lớn hay nhỏ tác động vào thanh răng làm cho thang răngtiến về chiều giảm hay tăng kéo theo tốc độ động cơ thay đổi.

3 Loại bơm VE điều khiển điện tử điều khiển bằng cơ cấu điều ga điện

từ 3.1 Bơm cao áp

Bơm phun nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun Bơm phun cóchức năng kiểm soát lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu

Hình 1.5: Bơm cao áp với cơ cấu điều ga điện từ

2 Van điện từ cắt nhiên liệu 5 Piston

3 Bộ điêu khiển phun sớm(van TCV) 6 Cơ cấu điêu ga

Bơm nhiên liệu có áp suất cao cho xy lanh động cơ đúng thời điểm,đúng qui luật và với lượng phù hợp với chế độ làm việc của động cơ

3.2 Hoạt động

Hút nhiên liệu: Bơm cấp nhiên liệu hút nhiên liệu từ bình và nén trongthân bơm.

Bơm nhiên liệu cao áp: Sử dụng một piston để đưa nhiên liệu áp suấtcao tới mỗi vòi phun bằng chuyển động tịnh tiến và quay

Điều khiển lượng phun: Cơ cấu điều ga điều khiển lượng phun và công

suất động cơ Cơ cấu điều ga điện từ có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa củađộng cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy khôngtải

Điều khiển thời điểm phun: Bộ định thời điểm phun theo tỷ lệ thuận vớitốc độ động cơ Van TCV sẽ thực hiện chức năng này

Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu được kéo vào trong,đường thông giữa thân bơm và piston mở Khi bơm cấp nhiên liệu quay, hútnhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bộ lắng đọng nước và bộ lọc nhiên liệu, đivào thân bơm theo áp suất được điều chỉnh bởi van điều chỉnh Piston hútnhiên liệu từ thân bơm vào buồng áp suất trong hành trình hút (dịch chuyểnsang trái) và nén nhiên liệu ở mức cao để dẫn đến từng van phân phối tronghành trình nén (di chuyển sang phải)

Sau khi qua van phân phối, nhiên liệu được đưa vào các vòi phun quacác ống dẫn cao áp, từ đó nhiên liệu được phun vào các xylanh Cùng lúc, các

bộ phận bên trong bơm được nhiên liệu làm mát và bôi trơn Một phần nhiênliệu quay trở về bình nhiên liệu từ vít tràn để kiểm soát mức độ tăng nhiệt độcủa nhiên liệu trong bơm

3.3 Bơm cấp và van điều chỉnh

Hình 1.6: Bơm cấp và van điều chỉnhBơm cấp nhiên liệu: Bơm cấp nhiên liệu kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánhgạt và một roto Trục dẫn động quay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánhgạt ép nhiên liệu lên thành trong của buồng áp suất Do trọng tâm của rotolệch so với tâm của buồng nén nên nhiên liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy

3.4 Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp

Bơm cấp nhiên liệu, đĩa cam và piston được điều khiển bằng trục dẫnđộng và quay theo tỷ lệ bằng một nửa tốc độ của động cơ

Hai lò xo piston đẩy piston và đĩa cam lên các con lăn

Đĩa cam có số mặt cam bằng số xylanh (động cơ 4 xylanh thì có 4 đĩacam) Đĩa cam quay trên con lăn cố định nó đẩy piston ra và vào Do đó,piston 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, piston sẽ quay một vòng

Nhiên liệu được hút từ rãnh của piston Sau đó nhiên liệu nén mạnh quavan phân phối từ cửa phân phối và bơm vào vòi phun

Hút nhiên liệu:

Hình 1.7: Piston bơmKhi piston đi xuống (chuyển sang trái), một trong 4 rãnh hút trongpiston bơm sẽ thẳng hàng với cửa hút trong đầu phân phối

Do vậy, nhiên liệu được hút vào buồng áp suất và đi vào trong piston Cung cấp nhiên liệu: Khi đĩa cam và piston quay, cửa hút của đầu phânphối đóng, cửa phân phối của piston sẽ thẳng hàng với đường phân phối

Khi đĩa cam chạy trên con lăn, piston đi lên (chuyển sang phải) và nénnhiên liệu

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

ra qua vòi phun

Kết thúc: Khi đĩa cam quay tiếp và piston đi lên (dịch chuyển sangphải), hai cửa tràn của piston bị đẩy ra ngoài vành tràn Kết quả là áp suấtnhiên liệu giảm đột ngột và kết thúc nạp nhiên liệu

Hành trình hữu ích: Hành trình hữu ích là khoảng cách piston dịchchuyển 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 trànlàm 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 thúchơn và lượng nhiên liệu nạp tăng Ngược lại, nén kết thúc sớm hơn và lượngnhiên liệu nạp giảm khi hành trình hữu ích ngắn hơn

3.5 Cơ cấu điều ga điện từ

3.5.1 Cấu tạo

Hình 1.8: Cơ cấu điều ga điện từ ủa bơm VE

Cơ cấu điều ga điện từ gồm 1 cuộn điều khiển được cấp điện từ ECUđộng cơ theo mức độ tay ga.

3.5.2 Nguyên lý hoạt động

Lực từ trường do cuộn dây sinh ra sẽ tác động lên một trống lớn và đểcân bằng với lực từ trường thì lò xo hồi vị được lắp đối diện ở phía kia củatrống lớn Trống lớn có một trục được lắp lệch tâm và trục này được lắp vớimột trống nhỏ, trên trống nhỏ lại có một chốt lệch tâm được cắm vào lỗ trênquả ga

Khi người lái xe muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ thìngười lái xe tác động lên bàn đạp ga và thông qua cảm biến chân ga gửi tínhiệu (hay ý nguyện của người lái) gửi về ECU và ECU nhận thêm một số tínhiệu khác như: Ne, THW, VG… Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thườngtrực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga tạo nên từ trường tácđộng vào trống lớn làm cho trống lớn xoay một góc, kéo theo trống nhỏ cũng

bị xoay đi một góc Khi đó chốt lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả ga tiến lênhay lùi lại để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun

ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó tính toán để đưa ralượng phun phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ và tạo thời điểmphun sớm thích hợp nhất

4 Loại bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp

4.1 Đặc điểm và phân loại

Hình 1.9: Bơm VE

a Bơm piston hướng trục b Bơm piston hướng kính

Loại bơm VE này phải có:

+ Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành cam lăn, cơ cấu điềukhiển phun sớm

+ Tuy nhiên không có quả ga và piston không có lỗ ngang

+ Có thêm van xả áp và van điều khiển phun sớm, cảm biến tốc độ, cácđiện trở hiệu chỉnh…

4.2 Bơm VE điện tử một piston hướng trục

4.2.1 Đặc điểm và cấu tạo

Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hướng trục do không có quả ganên để điều khiển lượng nhiên liệu phun (tức là muốn thay đổi tốc độ động

cơ, công suất của động cơ) thì bơm sử dụng một khoang xả áp thông vớikhoang xylanh

Hình 1.10: Cấu trúc của bơm piston hướng trục

Hình 1.11: Các chi tiết của bơm piston hướng trục

4.2.2 Hoạt động

Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí ởtrong bơm VE sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén căng vào trong khoangbơm đến áp suất 2÷7(kg/cm2 ) và áp suất này gọi là áp suất sơ cấp P1 Dầu có

áp suất P1 được đưa tới chờ sẵn tại cửa nạp và khi phần xẻ rãnh của piston

trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vào khoang xylanh Tiếp đó khi pistonquay lên phần không xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp cửa nạp đồng thời lúcnày phần lồi của cam đĩa chèo lên con lăn làm cho piston bị đẩy lên để néndầu trong khoang xylanh Dầu trong khoang xylanh bị nén gần tới áp suấtphun thì cửa chia dầu trên piston trùng với một đường dẫn ra một vòi phunnào đó Do vậy, khi dầu trong khoang xylanh đạt áp suất phun thì nó sẽ mởkim phun và phun vào trong buồng cháy động cơ lượng dầu phun vào động cơnhiều hay ít phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp, tức là nếu vòi phun đangphun mà van xả áp được mở ra thì dầu trong khoang xylanh sẽ thông qua van

xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun

4.3 Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính

4.3.1 Cấu tạo

Loại bơm VE nhiều piston hướng kính trước hết vẫn phải có một bơm

sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm Trục bơm được nốivới Roto chia và ở Roto chia bố trí 4 piston hướng kính, ở giữa là một lỗkhoan dọc tâm lỗ khoan này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu Phíangoài Roto chia là một vành có các con lăn và toàn bộ cụ này được đặt trongmột vành cam

Hình 1.12: Cấu trúc bơm hướng kính

Hình 1.4.49: Các chi tiết của bơm hướng kính

lỗ xẻ rãnh khác trên Roto chia lại trùng với cửa chia dầu ra một vòi phun nào

đó Nên khi dầu trong xylanh đạt áp suất phun thì vòi phun sẽ phun dầu, cònmuốn phun nhiều hay ít thì phụ thuộc vào việc mở van xả áp khi nào

4.4 Van xả áp (SPV)

Hình 1.14: Van xả ápĐiện trở cuộn dây ở 20

0

C khoảng 1÷ Ω2Van xả áp để điều khiển lượng phun

Van xả áp gồm hai loại:

- SPV thông thường; Một piston hướng trục

- SPV trực tiếp; Nhiều piston hướng kính

4.4.1 SPV loại thông thường

a Cấu tạo

Hình 1.15: SPV loại thông thườngSPV loại thông thường bao gồm 2 van: Van chính và van điều khiển.Ngoài ra còn có thêm một cuộn dây, lò xo chính và lò xo điều khiển

SPV áp dụng cho cả hai loại bơm khác nhau có cấu tạo và hoạt độngkhác nhau Loại van xả áp thông thường áp dụng cho bơm một piston hướngtrục có cấu tạo thành hai phần: Van chính và van điều khiển Cuộn dây củavan điều khiển được cấp dương và điều khiển mát Nó điều khiển bằng điện

áp nguồn cơ bản của xe Ở van chính có một tiết lưu nhỏ để thông áp suất từkhoang xylanh lên mặt trên của khoang chính tạo ra sự cân bằng lực tác độngvào van chính Như vậy van điều khiển chỉ đóng vai trò xả phần áp suất phíatrên của van chính, tạo điều điện cho áp suất ở khoang xylanh đẩy van chínhlên mở đường xả áp suất về khoang bơm và kết thúc phun

b Hoạt động

Khi khóa điện bật ON thì cuộn dây của van điều khiển cũng được cấpđiện Để nút (bịt) đường dầu hồi phía trên van chính và như vậy quá trìnhphun dầu xảy ra bình thường Đến khi cần kết thúc phun thì ECU sẽ cắt điện ởcuộn dây van điều khiển, lò xo điều khiển sẽ đẩy lõi thép của van điều khiển

và mở thông khoang trên của van chính với khoang xylanh

Hình 1.16: Hoạt động của SPV loại thông thường

4.4.2 SPV loại điêu khiển trực tiếp

a Cấu tạo

Hình 1.17: SPV loại điều khiển trực tiếpSPV loại trược tiếp gồm có: Một cuộn dây, một van điện từ và một lò xo Trái ngược với SPV loại thông thường, lọai SPV hoạt động trực tiếp thíchhợp dùng cho máy bơm có áp suất cao, với các đực điểm là mức độ thích ứng

và lưu lượng phun cao Hơn nữa, các tín hiệu từ ECU được khuyếch đại bằngEDU để vận hành van ở mức điện áp cao khoảng 160 ÷ 190 (V) khi van đóng.Sau đó, van vẫn ở trạng thái đóng khi điện áp giảm thấp xuống

b Hoạt động

Khi khóa điện được bật ON thì EDU sẽ cấp cho cuộn dây của van điệnmột điện áp khoảng 160 ÷190 (V) và ngay sau đó nó duy trì điện áp trên cuộndây khoảng 60 ÷ 80(V) Khi đó, lõi thép của van sẽ bị từ trường của cuộn dâyhút mạnh và làm cho van đóng chặt cửa hồi dầu Đảm bảo quá trình phunnhiên liệu xảy ra bình thường Khi muốn kết thúc phun thì tín hiệu từ ECUthông qua EDU điều khiển cắt điện ở cuộn dây van xả áp, lò xo sẽ đẩy lõithép đi lên, đồng thời áp lực dầu ở khoang xylanh đẩy phần van để mở đườngdầu xả về khoang bơm làm mất áp suất phun.

Hình 1.18: Hoạt động của SPV loại trực tiếp

4.4.3 Bơm piston hướng trục và van xả áp SPV

Hình 1.19: Van SPV ở máy bơm piston hướng trục

4.4.4 Bơm piston hướng kính và van xả áp SPV

Hình 1.20: Van SPV ở máy bơm piston hướng kínhHoạt động

- Hành trình nạp: SPV mở ra, các con lăn và piston mở rộng, hút nhiênliệu vào trong buồng bơm

- Áp suất tăng: SPV đóng lại các con lăn và piston thu lại làm cho ápsuất tăng

- Phun: SPV đóng lại, Roto quay và nối với cổng bơm và cổng phânphối cảu Roto để bơm nhiên liệu đi

- Kết thúc phun: SPV mở ra, do lượng nhiên liệu giảm nên áp suất cũnggiảm xuống Quá trình phun kết thúc Khi các điều kiện thỏa mãn để cắt nhiênliệu, áp suất không tăng lên do SPV vẫn đang trong trạng thái mở

4.5 Van điều khiển thời điểm phun TCV

Hình 1.22: Cấu trúc bộ định thời điểm phun

4.5.2 Sự vận hành của bộ định thời của bơm Piston hướng trục

Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ hiệu dụng (tỷ lệ theo chu kỳ làmviệc) thời gian tắt/bật của dòng điện chạy qua cuộn dây Khi điện bật, độ dài

thời gian mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ địnhthời.

Hình 1.23: Nguyên lý hoạt động TCVKhi ECU cấp điện cho cuộn dây, dưới tác dụng của lực từ lõi bị hút vềbên phải mở đường dầu thông giữa hai buồng áp lực của bộ định thời KhiECU ngừng cung cấp điện, dưới tác dụng của lực lò xo lõi dịch chuyển về bêntrái đóng đường dầu thông giữa hai buồng áp lực

a Làm sớm thời điểm phun:

Khi độ dài thời gian mở van rút ngắn lại (tỷ lệ của dòng điện đang sửdụng thấp), thì lượng nhiên liệu đi tắt giảm xuống Do đó, Piston của bộ địnhthời chuyển động sang trái làm xoay vòng con lăn theo chiều làm làm sớmthời điểm phun

Hình 1.24: Làm sớm thời điểm phun

b Làm muộn thời điểm phun:

Khi độ dài thời gian mở van dài (tỷ lệ của dòng điện đang được sử dụngcao), thì lượng nhiên liệu đi tắt tăng lên Do đó, piston của bộ định thờichuyển sang phải do lực của lò xo để làm quay vành con lăn theo hướng làmmuộn thời điểm phun.

Hình 1.25: Làm muộn thời điểm phun

4.5.3 Sự vận hành của bộ định thời máy bơm piston hướng kính

Hình 1.26: Bộ định thời của máy bơm piston hướng kính

Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ hiệu dụng (tỷ lệ theo chu kỳ làmviệc) thời gian tắt/bật của dòng điện chạy qua cuộn dây Khi điện bật, độ dàithời gian mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ địnhthời

a Làm sớm thời điểm phun

Khi độ dài thời gian mở van rút ngắn lại (tỷ lệ của dòng điện đang được

sủ dụng thấp), thì lượng nhiên liệu đi tắt giảm xuống Do đó, piston của bộ

định thời chuyển động sang trái làm quay vành con lăn theo chiêu làm sớmthời điểm phun.

b Làm muộn thời điểm phun

Khi độ dài thời gian mở van dài (tỷ lệ của dòng điện đang được sử dụngcao), thì lượng nhiên liệu đi tắt tăng lên Do đó, piston của bộ định thờichuyển sang phải do lực của lò xo làm quay vành con lăn theo chiều làmmuộn thời điểm phun

5 Hệ thống nhiên liệu diezel điện tử với ống phân phối (Common Rail) 5.1 Cấu tạo chung

Hệ thống Common Rail gồm các khối chức năng:

- Khối cấp dầu thấp áp: Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu vàđường dầu hồi

- Khối cấp dầu cao áp: Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòiphun (ống rail, ống chia chung), các ty ô cao áp, van an toàn và van xả áp, vòiphun

- Khối cơ – điện tử: các cảm biến và tín hiệu, ECU và EDU (nếu có), vòi phun,các van điều khiển nạp (còn gọi là van điều khiển áp suất rail)

5.2 Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm tiếp dầu đặt trong bơm áp cao được néntới áp suất cần thiết Pittong trong bơm áp cao tạo ra áp suất phun cần thiết, ápsuất này thay đổi theo tốc độ động cơ và điều kiện tải từ 20 Mpa ở chế độkhông tải đến 4.495 Mpa ở chế độ tải cao và tốc độ vận hành cao ( trong các

hệ thống Diesel điện tử thông thường thì áp suất này từ 10 đến 80 Mpa

ECU điều khiển SCV (van điều khiển nạp) để điều chỉnh áp suất nhiênliệu, điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào bơm áp cao

ECU luôn theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảmbiến áp suất nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi

5.3 Các bộ phận chính của hệ thống

5.3.1 Bơm cao áp loại 2 pittong (HP3)

a Cấu tạo

Hình 1.27: Cấu tạo bơm cao áp loại 2 pittong

1 Van hút

2 Pittong

3 Cam không đồng trục

4 SCV (Van điêu khiển nạp)

5 Van phân phối

6 Bơm cấp liệu

b Nguyên lý hoạt động

Píttông B dẫn nhiên liệu vào trong khi pittông A bơm nhiên liệu ra Do

đó, píttông A và B lần lượt hút nhiên liệu từ bơm cấp liệu vào khoang cao áp

và bơm nhiên liệu ra ống phân phối

Việc quay của cam lệch tâm làm cho cam vòng quay với một trục lệch.Cam vòng quay và đẩy một trong hai pittông đi lên trong khi đẩy pittông kia

đi xuống hoặc ngược lại đối với hướng đi xuống

Piston B bị đẩy xuống để nén nhiên liệu và chuyển nó vào ống phânphối khi píttông A bị kéo xuống để hút nhiên liệu vào Ngược lại, khi pittông

A được đẩy lên để nén nhiên liệu và dẫn nó đến ống phân phối thì pittông Bđược kéo lên để hút nhiên liệu lên

Hình 1.28: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pitton

5 Dầu từ thùng dầu vào

6 Dầu đến bơm cao áp

5.3.2 Bơm áp cao loại 3 pitton

a Cấu tạo

Hình 1.30: Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton

Hình 1.31: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong

c Bơm cấp liệu

Hình 1.32: Bơm cấp liệu kiểu bánh răng ăn khớp

1 Đường dầu vào từ bình nhiên liệu; 2 Đường dầu ra khoang cao áp

5.3.3 Bơm áp cao loại 4 pitton

a Cấu tạo

Hình 1.33: Cấu tạo bơm áp cao loại 4 pitton

Hình 1.34: Cấu tạo ống phân phối

Hình 1.13

sự ngưng