Vòi phun Các bộ phận của vòi phun bao gồm van điều khiển điện từ, khoang xylanh, piston bơm, chốt đẩy piston và cụm đầu vòi phun phần kim phun.. Các vòi phun dùng chốt đẩy piston và xy
Trang 1vấu dẫn động xupap nạp và xupap xả, còn một vấu dẫn động cơ cấu bơm vòi phun Lực được truyền từ vấu cam dẫn động vòi phun trên trục cam qua con đội đến đũa đẩy Lực
của đũa đẩy được truyền qua cơ cấu cụm cò mổ và tới chốt đẩy piston bơm Ecu điều
chỉnh cho phép điều chỉnh vòi phun
2.3.1.3 Vòi phun
Các bộ phận của vòi phun bao gồm van điều khiển điện từ, khoang xylanh, piston bơm, chốt đẩy piston và cụm đầu vòi phun ( phần kim phun) Các chi tiết của cụm đầu phun gồm lò xo, kim phun và một đầu phun Van ống bao gồm các bộ phận: van điều khiển điện từ, phần ứng, van đĩa và lò xo van đĩa.(hình 37)
Hình 37 : Các bộ phận chính của vòi phun
1 Van ĐK điện từ 4 Khoang xylanh
2 chốt đẩy piston 5 phần kim phun
3 Piston bơm
Ho ạt động của vòi phun
Hoạt động của vòi phun điện tử EUI bao gồm 4 giai đoạn sau: Trước khi phun, Phun, Kết thúc phun và nạp nhiên liệu Các vòi phun dùng chốt đẩy piston và xylanh ép để bơm nhiên liệu áp suất cao vào buồng đốt Vòi phun được lắp vào lỗ vòi phun trên mặt quy lát
có đường cấp liệu thống nhất Ống lót vòi phun cách ly nó với chất làm mát động cơ và
áo nước Một số động cơ sử dụng ống lót làm bằng thép không rỉ được ép nhẹ vào mặt quy lát
Trang 2
Nạp nhiên liệu Phun nhiên liệu
Hình 38 : Các giai đoạn hoạt động của vòi phun
Trước khi phun: Việc tạo sương mù trước khi phun bắt đầu với chốt đẩy piston và xi
lanh ép của vòi phun ở trên đỉnh của hành trình phun nhiên liệu Khi rãnh của chốt đẩy piston đầy nhiên liệu, van trụ và van kim ở vị trí mở Nhiên liệu ra khỏi rãnh của chốt đẩy piston khi cơ cấu đòn gánh đ ẩy xylanh ép và Pis chốt đẩy piston đi xuống Dòng nhiên liệu bị van kim đóng chặn lại sẽ chảy qua van trụ mở về đường cấp nhiên liệu trong mặt quy lát Nếu công tắc điện từ có điện, van trụ tiếp tục mở và nhiên liệu từ chốt đẩy piston
tiếp tục chảy vào đường cấp nhiên liệu
Phun: Để bắt đầu phun, ECM gửi một dòng điện tới công tắc điện từ trên van ống Công tắc điện từ tạo ra từ trường để hút phần ứng Khi công tắc điện từ hoạt động, bộ phần ứng sẽ nâng van trụ do đó van trụ tiếp xúc với đế van Đây là vị trí đóng Ngay khi van trụ đóng, đường dẫn nhiên liệu đi vào trong rãnh chốt đẩy piston bị đóng Chốt đẩy piston tiếp tục nén nhiên liệu từ rãnh Piston lông-giơ và làm áp suất nhiên liệu tăng lên Khi áp suất nhiên liệu đạt khoảng 34.500kPa (5000 psi), lực của nhiên liệu áp suất cao
thắng được lực căng của lò xo Lực căng này giữ vòi phun ở vị trí đóng Kim phun di chuyển cùng đế van lên trên và nhiên liệu được phun ra ngoài Đây là sự bắt đầu phun
K ết thúc phun: Sự phun vẫn tiếp tục khi Pít tông long-giơ di chuyển xuống dưới và
van trụ ở vị đóng Khi áp suất không đạt tới mức quy định, ECM dừng dòng điện tới công tắc điện từ khi dòng điện tới công tắc điện từ bị ngắt, van trụ mở Van trụ được mở bởi lò
xo và áp suất nhiên liệu Khi đó, nhiên liệu áp suất cao có thể chảy qua van trụ mở và trở
lại nguồn cung cấp nhiên liệu Đó là kết quả sự giảm nhanh chóng áp suất trong vòi phun
Trang 3Khi áp suất vòi phun giảm tới khoảng 24.000 kPa (3500 pis), vòi phun đóng và s ự phun
dừng lại Đây là kết thúc phun
N ạp: Khi chốt đẩy piston đi xuống tới dưới của xylanh, nhiên liệu không bị ép từ
rãnh chốt đẩy piston nữa chốt đẩy piston bị đẩy bởi bộ phận truyền động và lò xo hồi vị
Sự dịch chuyển lên phía trên của chốt đẩy piston là do áp suất trong rãnh chốt đẩy piston
hạ thấp hơn áp suất nguồn cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu chảy từ nguồn cung cấp nhiên
liệu qua van trụ mở và đi vào rãnh chốt đẩy piston và làm chốt đẩy piston di chuyển lên trên Khi chốt đẩy piston đi đến đỉnh của hành trình, khoang chốt đẩy piston chứa đầy nhiên liệu và nhiên liệu chảy vào khoang chốt đẩy piston dừng lại Đây là bắt đầu của chuẩn bị phun
2.3.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector)
2.3.2.1 Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI
Hệ thống nhiên liệu HEUI (Hydraulically Actuated Electronically Controlled Unit Injector- Tác động thủy lực, điều khiển điện tử) là một trong những cải tiến lớn của động
cơ Diesel Nó cũng là một bộ phận trong công nghệ ACERT của hãng Carterpillar Sự ra đời của HEUI đã thiết lập những tiêu chuẩn mới đối với động cơ về tiêu hao nhiên liệu,
độ bền cũng như các tiêu chuẩn về khí thải
Công nghệ phun nhiên liệu HEUI đang thay đổi cách nghĩ của cả nhà kỹ thuật lẫn người vận hành về hiệu suất của động cơ Diesel Vượt trội hơn hẳn công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây, HEUI cho phép điều chỉnh chính xác nhiên liệu phun vào buồng cháy cả về thời gian, áp suất và lượng nhiên liệu phun mang lại hiệu suất cao cho động cơ
Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây phụ thuộc vào tốc độ động cơ, khi
tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hưởng đến độ bền của động
cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ Áp suất phun đối với hệ thống nhiên
liệu HEUI không phụ thuộc vào tốc độ động cơ, mà được điều khiển bằng điện Vì vậy, động cơ trang bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và khí xả sạch hơn Như vậy ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm việc
của động cơ, tiết kiệm nhiện liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng như tiếng ồn của động
cơ
Tuy nhiên, các thiết bị trong hệ thống nhiêu liệu HEUI có độ chính xác rất cao, nhiên
liệu bẩn có thể gây mòn, thậm chí phá hỏng các chi tiết trong hệ thống Hạt bẩn có
Trang 4đường kính chỉ bằng 1/5 đường kính sợi tóc đã có thể gây nguy hiểm cho hệ thống Chính
vì vậy bộ lọc giữ một vai trò rất lớn trong việc nâng cao độ bền của hệ thống
Hình 39 : Đặc tính áp suất phun của hệ thống nhiên liệu HEUI
Trang 52.3.2.2 Sơ đồ hệ thống HEUI
Hình 40 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI
1 Bơm áp cao 4 Các cảm biến
2 Van điều khiển áp suất tác động phun 5 ECM
3 Cụm vòi phun
Trang 62.3.2.3 Vòi phun HEUI
a Cấu tạo
Hình 41: Vòi phun HEUI
Hình 42: Cấu tạo vòi phun HEUI
Trang 7Hình 43 : Quá trình phun của vòi phun HEUI
b Nguyên lý làm việc
Bơm áp cao của hệ thống cấp một lượng dầu thủy lực tới van điện từ của vòi phun HEUI Tại đây van điện từ sẽ được điều khiển mở cho dầu có áp suất cao này vào trong khoang phía dưới van hình nấm để tác động phun
Một bơm cấp liệu ( bơm dầu Diesel ) nằm trong bơm áp cao đồng thời cấp một lượng nhiên liệu có áp suất nhất định vào đường biên của cụm kim phun Tại đây nhiên liệu có
áp suất nhất định sẽ chờ sẵn ở khoang của cụm phun nằm phía dưới cần đẩy Một phần nhiên liệu cũng được đưa xuống cụm piston tăng cường áp suất
Khi van điện từ mở, dầu áp cao sẽ được đưa vào trong khoang của van hình nấm, tạo nên một áp suất đẩy cần đẩy đi xuống Cần đẩy ( Plunger ) đi xuống sẽ đồng thời tạo ra
một áp suất thắng được sức căng của lò xo trong cụm tăng cường áp suất, đẩy nhiên liệu chờ sẵn dưới khoang cảu cần đẩy ra ngoài buồng đốt của động cơ Khi van điện từ đóng lại, dầu cao áp ngừng cấp vào khoang van hình nấm , áp suất trên khoang van bị mất , đồng thời áp suất khoang bên dưới cần đẩy cũng giảm đột ngột, áp suất khoang phía dưới
cần đẩy ko đủ để thắng sức căng của lò xo cụm tăng áp nữa, ngắt quá trình phun nhiên
liệu
Ở vòi phun HEUI thì quá trình phun có cả phun mồi ( Pilot Injection )
Vòi phun là một thiết bị độc lập được điều khiển trực tiếp bởi mô dun điều khiển điện
tử ECM Dầu Diesel có áp suất từ 800 đến 3000 psi được bơm cấp chuyển đến vòi phun
Bộ phận pít tông lông-giơ trong vòi phun hoạt động tương tự như xi lanh thuỷ lực có tác
dụng nâng áp suất dầu vào vòi phun lên đến áp suất phun ( từ 3000 đến 21000 psi ) Van điện từ ở phía trên vòi phun nhận tín hiệu điều khiển từ ECM, qua đó điều khiển dầu bôi trơn tác động tác động vào pít tông lông-giơ để điều khiển thời điểm và lượng nhiên liệu phun
Trang 82.3.2.4 Mô đun điều khiển điện tử (ECM – Electronic Control Modul )
Hoạt động như một máy tính điều khiển toàn bộ động cơ ECM nhận tín hiệu từ các
cảm biến khác nhau, phân tích xử lý nhờ phần mềm đã cài đặt trong bộ nhớ của ECM và đưa tín hiệu điều khiển đến van điện từ của vòi phun (1) để điều khiển thời điểm, và lượng nhiên liệu phun Đồng thời, ECM cũng gửi tín hiệu đến van điều khiển áp suất tác động phun (4) để điều khiển áp suất dầu chuyển đến vòi phun Do áp suất này tỉ lệ với áp
suất phun, nên qua đó ECM sẽ điều khiển được áp suất phun Như vậy ECM sẽ điều khiển được toàn bộ quá trình phun nhiên liệu phù hợp với tín hiệu do các cảm biến gửi
về
2.3.2.5 Bơm cao áp
Là bơm pít tông hướng trục thay đổi lưu lượng Dầu từ thùng dầu được hút qua c ác thiết bị lọc vào bơm, hoạt động của bơm sẽ làm cho áp suất dầu tăng lên đến áp suất yêu cầu và bơm dầu đến vòi phun HEUI
Bơm cao áp ở hệ thống HEUI có nhiệm vụ tạo ra áp suất cao cho dầu thủy lực( chính
là dầu bôi trơn ) tác động phun để đẩy xilanh ép ECM sẽ điều khiển dòng dầu cao áp này vào khoang ép của xilanh ép trong vòi phun
2.3.2.6 Van điều khiển áp suất tác động phun
Thông thường, áp suất do bơm cao áp tạo ra sẽ cao hơn áp suất phun, van điều khiển
áp suất tác động phun sẽ xả một phần dầu trở về thùng để ổn định áp suất dầu bằng áp suất yêu cầu do tín hiệu ECM qui định
Trang 92.4 H Ệ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ CÁC CẢM BIẾN TRONG HỆ THỐNG
2.4.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG DIESEL ĐIỆN TỬ
Trên (hình 44 và 45) là sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI - Diesel Máy tính (ECU) sẽ nhận các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến và các công tắc sau đó các tín hiệu sẽ được xử lý và máy tính đưa ra tín hiệu đầu ra đến EDU tới bộ chấp hành Đồng thời cũng đưa ra các tín hiệu chẩn đoán độ an toàn hoạt động của các cảm biến và các công tắc
Hình 44 : Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI- Diesel với bơm cao áp
Hình 45 : Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử EFI- Diesel ống phân phối
Trang 102.4.2 CÁC C ẢM BIẾN
Hình 46 : Sơ đồ khối các cảm biến
Các cảm biến cung cấp tín hiệu đầu vào cho bộ xử lý của máy tính ( ECU)
2.4.2.1 V ị trí các cảm biến
Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel với bơm cao áp ( xem trên hình 47 ) và Vị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel ống phân phối ( xem trên hình 48)
Hình 47 : V ị trí các cảm biến trong hệ thống nhiên liệu EFI- Diesel với bơm cao áp
1 C ảm biến tốc độ 5 C ảm biến nhiệt độ nước làm mát
2 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 6 Cảm biến áp suất tuabin
3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 7 Cảm biến vị trí trục khuỷu
4 Cảm biến nhiệt độ khí nạp
