Hệ thống phun dầu diesel điện tử với ống phân phối

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 và đường dầu hồi. Khối cấp dầu cao áp : Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun ( ống rail, ống chia chung), các tyo cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun. 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 ) 1.2. Nguyên lý hoạt động Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm tiếp dầu đặt trong bơm áp cao được nén tới áp suất cần thiết. Pittong trong bơm áp cao tạo ra áp suất phun cần thiết , áp suất này thay đổi theo tốc độ động cơ và điều kiện tải từ 20 Mpa ở chế độ không tải đến 135 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 nhiên liệu, điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào bơm áp cao. ECU luôn theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi. 2. CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG 2.1. Bơm áp cao 2.1.1. Bơm áp cao loại 2 pittong ( HP3) a. Cấu tạo

II : HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI ỐNG PHÂN PHỐI

1 KHÁI QUÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ VỚI ỐNG PHÂN PHỐI

1.1 Cấu tạo chung :

Hình 27 : Cấu tạo hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử với ống phân phối

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 và đường dầu hồi

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

- 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 )

1.2 Nguyên lý hoạt động

Nhiên liệu được dẫn lên từ bơm tiếp dầu đặt trong bơm áp cao được nén tới áp suất cần thiết Pittong trong bơm áp cao tạo ra áp suất phun cần thiết , áp suất này thay đổi theo tốc độ động cơ và điều kiện tải từ 20 Mpa ở chế độ không tải đến 135 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 nhiên liệu, điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào bơm áp cao

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

2 CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG

2.1 Bơm áp cao

2.1.1 Bơm áp cao loại 2 pittong ( HP3)

a Cấu tạo

Hình 28 : Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pitton

1 Van hút

2 Pittong

3 Cam không đồng trục

4 SCV ( Van điều khiển nạp )

5 Van phân phối

6 Bơm cấp liệu

b Nguyên lý vận hành

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 phân phối 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 B được kéo lên để hút nhiên liệu lên

Hình 29: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pitton

c Bơm cấp liệu

Hình 30 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng lồng vào nhau

1 Rô to ngoài

2 Rô to trong

3 Bộ phận hút

4 Bộ phận xả

5 Dầu từ thùng dầu vào

6 Dầu đến bơm cao áp

2.1.2 Bơm áp cao loại 3 pitton

a Cấu tạo

Hình 31 : Cấu tạo bơm áp cao loại 3 pitton

1 Trục lệch tâm 6 Bơm cấp liệu

2 Cam lệch tâm 7 PCV- Van ĐK nạp

3 Piston bơm 8 Đường dầu hồi

4 Van nạp 9.Dầu hồi về từ ống rail

5 Lò xo hồi vị 10.Đường dầu đến ống rail

b Nguyên lý vận hành

Nguyên lý của bơm cao áp dùng có ba píttông như được mô tả và gửi nhiên liệu vào ống phân phối bằng cách lần lượt hút vào và bơm ra

Bơm áp cao điều khiển lượng nhiên liệu dẫn vào pittông bằng PCV (van nam châm tỉ lệ), nó có các chức năng giống như của SCV (van điều khiển hút)

Hình 32 : Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 3 pittong

c Bơm cấp liệu

Hình 33 : Bơm cấp liệu kiểu bánh răng ăn khớp

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

2.1.3 Bơm áp cao loại 4 pitton

a Cấu tạo

Hình 34 : Cấu tạo bơm áp cao loại 4 pitton( Dùng cho động cơ 2KD-FTV)

2 Van một chiều 5 Van phân phối

3 Pittong

Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối

2.2 Ống phân phối

Ống phân phối chứa nhiên liệu sáp suất cao được tạo ra bởi bơm cao áp, và phân phối nhiên liệu đó qua các ống phun tới các vòi phun của xi lanh

Cảm biến áp suất nhiên liệu phát hiện áp suất trong ống phân phối và truyền tín hiệu tới ECU

Trong trường hợp hệ thống bị trục trặc, trong đó áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường thì van này mở và xả áp suất Nhiên liệu được hồi về bình nhiên liệu

Hình 35 : Cấu tạo ống phân phối

2.2.1 Bộ hạn chế áp suất

Bộ hạn chế áp suất không hoạt động Bộ hạn chế áp suất hoạt động

Hình 36 : Hoạt động của bộ hạn chế áp suất

Bộ hạn chế áp suất được vận hành cơ khí thông thường để xả áp suất trong trường hợp áp suất trong ống phân phối lên cao tới mức không bình thường

2.2.2 Van xả áp ( Bộ điều chỉnh áp suất )

Hình 37 : Hoạt động của bộ điều chỉnh áp suất.

Khi áp suất nhiên liệu của ống phân phối cao hơn áp suất phun mong muốn thì

liệu ngược về bình nhiên liệu để cho áp suất nhiên liệu có thể trở lại áp suất phun mong muốn

2.3 Van điều khiển hút (SCV)

Có nhiều cách gọi van điều khiển hút tùy thuộc vào từng hãng :

Toyota : SCV ( )

Bosch : PCV ( Pressure control vale )

Delphi : IMV ( Inlet Metering Vale )

Nhiên liệu được nạp bởi bơm cấp liệu sẽ di chuyển qua SCV và van một chiều, và được nén bởi pítttông và được bơm qua van phân phối đến ống phân phối

SCV hoạt động dưới sự điều khiển theo chu kỳ làm việc của ECU

Đồng thời, việc điều khiển dòng điện được thực hiện để hạn chế dòng điện truyền trong quá trình bật lên “ON”, vì vậy ngăn ngừa cho cuộn dây trong SCV không bị hư hỏng

Để điều chỉnh việc tạo áp ra suất nhiên liệu, thì lượng nhiên liệu đi vào bơm cao áp được điều chỉnh bằng cách thay đổi thời gian mở /đóng của SCV

Hình 38 : Hoạt động của SCV

2.4 Vòi phun

Các tín hiện 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

2.4.1 Cấu tạo

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 tử được điều khiển từ ECU hoặc EDU

+ Phần dưới là phần vòi phun cơ khí nhưng cũng rất khác vơí 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 :

+ Tiết lưu số 1 : Thông với reco tyo 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 )

Hình 39 : Cấu tạo vòi phun

hồi

3 Tiết lưu 1 8 Khoang chốt

tỳ

4 Đường dầu từ ống phân phối

9.Lò xo hồi vị

2.4.2 Hoạt động

Khi động cơ khởi động bơm áp cao sẽ nén dầu đến áp suất rail cấp vào ống phân phối và từ ống phân phối thông qua các tyo cao áp cấp điện đến các vòi phun chờ sẵn Ở đường vào của vòi phun thì dầu cao áp chia thành 2 hướng:

+ Hướng 1 : Cấp xuống khoang kim phun

+ Hướng 2 : Thông qua van tiết lưu 1 được cấp vào khoang chốt tỳ

Trường hợp không phun : Nếu lúc này ECU chưa cấp xung điều khiển vào

van điện của vòi phun thì lò xo van điện đẩy van ngoài xuống đóng kín đường dầu hồi ở khoang chốt tỳ Do đó áp suất rail phía trên chốt tỳ sẽ tạo áp lực đè chặt kim phun không cho vòi phun dầu

Trường hợp phun : Nếu ECU cấp xung điều khiển vào van điện tạo từ trường

hút van ngoài và mở đường hồi dầu làm mất áp suất đè chốt tỳ Khi đó áp suất rail

ở khoang kim phun sẽ đẩy kim phun cùng chốt tỳ đi lên để phun dầu vào buồng cháy động cơ

Khi kết thúc xung điều khiển phun thì lò xo ở van điện đẩy van ngoài đóng đường dầu hồi Lúc này dầu ở áp suất rail lại thông qua tiết lưu 1 để cấp vào khoang chốt

tỳ tạo áp lực đè chặt kim phun kết thúc hành trình phun

2.4.4 Điện trở vòi phun

Hình 40 : Điện trở vòi phun

Với cùng một khoảng thời gian phun, sự không khớp cơ khí vẫn đang gây ra

sự khác biệt về lượng phun của mỗi vòi phun

Để đảm bảo cho ECU hiệu chỉnh những sự không khớp đó các vòi phun được

bố trí một điện trở điều chỉnh đối với từng vòi phun

Trên cơ sở thông tin nhận được từ mỗi điện trở điều chỉnh ECU sẽ hiệu chỉnh

sự không khớp về lượng phun giữa các vòi phun Những điện trở điều chỉnh đó được cung cấp để tạo cho ECU khả năng nhận biết các vòi phun, và chúng không được nối vào mạch vòi phun