Bài 4: Nhiệm vụ, cấu tạo các bộ phận của hệ thống
II. Cấu tạo các cụm chi tiết, chi tiết trong bơm cao áp
1. Bộ tạo áp suất cao và phân phối.
a. Cấu tạo
1. Trục bơm 8. Đệm 2. Khớp nối 9. Van tiết lưu 3. Vòng lăn 10. Đầu bơm 4. Con lăn 11. Piston chia 5. Đĩa cam 12. Thân van 6. Lò xo hồi vị 13. Van áp lực 7. Miếng nối đàn hồi
Hình 10.24. Bộ tạo áp suất cao và phân phối
Trục truyền động (1) được dẫn động từ động cơ để làm piston (11) chuyển động tịnh tiến thông qua đĩa cam (5) và con lăn (4) đặt trên vòng lăn (3).
Đĩa cam (5) được nối với trục (1) bằng khớp nối ràng (2) piston được nối với đĩa cam bằng một rãnh trên piston và một chốt trên đĩa cam, lò xo hồi vị được tỳ lên
piston nhờ miếng nối (7), trên piston có lắp van tiết lưu (9) để điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp cho từng chế độ. Đầu bơm (10) bố trí đường nạp và đường xả cao áp và đầu nối cao áp ra thân van (12) và van áp lực (13).
b. Nguyên lí làm việc.
Khi trục (1) chuyển động quay qua khớp nối ràng buộc (2) nối với đĩa cam (5) làm đĩa cam(5) và piston (11) quay theo khi piston ở điểm thấp nhất trong xi lanh, tức là các vấu cam chưa tì lên con lăn, piston có hai chuyển động là chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay. Khi cửa nạp đóng và cửa chia trên piston trùng với đường xả thì bắt đầu sự cung cấp nhiên liệu ở một đường cao áp nào đó. Sự kết thúc cung cấp nhiên liệu khi piston đi lên và cửa xả trên piston mở ra làm nhiên liệu đi từ buồng cao áp trở lại khoang bơm, van triệt hồi đóng khi piston qua điểm cao nhất trên đĩa cam, lò xo (6) đẩy piston về vị trí thấp nhất. Piston quay và cửa nạp mở, nhiên liệu được nạp vào buồng cao áp, van tiết lưu (9) dùng để cung cấp nhiên liệu tuỳ thuộc vào từng chế độ của động cơ, van được điều khiển bằng bộ điều tốc. Khi van dịch chuyển sang phải tăng lượng nhiên liệu và khi sang trái thì giảm lượng nhiên liệu.
c. Các chế độ vòng quay của bộ tạo áp suất cao và phân phối.
*. Chuyển động hút nhiên liệu (h.a)
Khi piston đi từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, piston quay khi rãnh nạp(2) trùng với cửa nạp (1) nhiên liệu sẽ đi vào khoang(3).
*. Chuyển động nén (h.b)
Khi piston đổi chiều chuyển động cửa nạp (1) đóng bắt đầu quá trình tạo áp suất.
Hình 10.25. Hành trình của piston.
1. Cửa nạp; 2. Rãnh nạp; 3. Khoang cao áp; 4. Cửa chia; 5. Đường xả; 6. Cửa xả; 7. Van tiết lưu
*. Chuyển động có ích (h.c)
Nhiên liệu bị nén trong khoang (3) với áp suất cao khi lỗ chia (4) trên piston trùng với đường xả (5), nhiên liệu được cung cấp cho hệ thống phun.
*. Chuyển động cắt nhiên liệu (h.d)
Khi piston đi lên cửa xả (6) ra khỏi van tiết lưu (7) nhiên liệu từ buồng cao áp chuyển về khoang bơm.
*. Chuyển động chung (h.e)
Kết thúc của chuyển động lên xuống
2. Bơm cánh gạt
a. Cấu tạo 1. Cửa nạp 2. Đường nạp 3. Lỗ bắt vít 4. Vòng lệch tâm 5. Cánh gạt 6. Đường xả 7. Lỗ xả 8. Cửa xả 9. Trục bơm
10. Trục chuyển động
Hình 10.26. Bơm cánh gạt
Bơm cánh gạt đươc bố trí trên trục truyền chính trong thân bơm chia. Nó gồm rôto (9) đươc lắp cố định trên trục bằng then. Trên rôto có 4 rãnh lắp 4 cánh gạt (5) . Để thực hiện quá trình bơm bên trên vòng ngoài rôto lắp vòng sai tâm bằng 2 vít (3). Trên vòng chặn có một lỗ (7) ở đường ra của bơm cánh gạt vào khoang bơm.
Đường nhiên liệu từ ngoài vào bơm vào đường nạp (2), cửa nạp (1) của bơm. Trên đường ra của bơm có van điều áp và đường dầu hồi để ổn định áp suất trong khoang bơm.
*. Cấu tạo van điều áp
1. Đệm cao su 2. Lò xo
3. Xilanh (thân van ) 4. Lỗ cân bằng áp suất 5. Lỗ dầu hồi
6. Đường dầu ra 7. Đường dầu đến
8. Piston 9. Ren
Hình 10.27: Van tiết lưu
Van ổn áp cấu tạo gồm piston (8) được lắp trong xi lanh (thân van ) (3) đầu dưới tiếp xúc với cửa xả của bơm chuyển tiếp nhiên liệu. Đầu trên tiếp xúc với lò xo (2). Đế van luôn ở trạng thái đóng khi áp suất trên đường ra chưa thắng nổi sức căng của lò xo. Trên thân van có hai lỗ, lỗ đường dầu hồi khi áp súât thắng sức căng lò xo đẩy piston (8) đi lên mở lỗ (5) đưa nhiên liệu về đường nạp. Và lỗ cân bằng áp suất (4) phía trên, lỗ này có nhiệm vụ cân bằng áp suất ở phía trên cửa piston khi mà piston đi lên. Nó giúp cho áp suất để mở van chỉ phụ thuộc vào sức căng của lò xo và khi piston(8) đi xuống nó bù một lượng nhiên liệu vào để không tạo ra độ chân không cản trở việc piston đi xuống đóng lỗ dầu hồi lại(5). Khi áp suất nhiên liệu trong khoang bơm ở mức quy định. Van được lắp vào thân bơm bằng ren (9) và để không lọt dầu trên thân van , hai vòng đệm cao su (1) Van sẽ làm việc khi áp suất nhiên liệu trong khoang bơm thắng sức căng lò xo (2)
*. Đường dầu hồi (Đường hạn chế dầu tràn)
1. Đệm bằng đồng 2. Đầu nối
3. Đường dầu ra 4. Lỗ khoan 5. Lưới lọc 6. Đường dầu đến
Hình 10.28. Van dầu hồi
Đường dầu hồi (đường hạn chế dầu tràn) được lắp bằng đầu nối (2) vào nắp bơm nhằm ổn định áp suất của nhiên liệu trong bơm phân phối VE, sự thông nhau đường ra với đầu nối bằng lỗ khoan (4). Nó làm thay đổi một lượng nhiên liệu trả lại thùng nhiên liệu qua lỗ khoan nhỏ (4) khoảng 0,6mm. Nó cho nhiên liệu tràn qua và hạn chế sự tăng chảy khi có mặt lỗ khoan có kích thước được tính toán để duy trì.
Bởi vì đã xác định áp suất đúng yêu cầu của lỗ khoan, nó điều khiển lượng nhiên liệu và chống hình thành khí trong khoang bơm.
b. Nguyên lí hoạt động của bơm cánh gạt
Khi trục truyền động quay, rôto(9) được lắp cố định trên trục sẽ quay theo, nhờ lưc li tâm, cánh gạt (5) sẽ văng ra,nhiên liệu từ đường dầu vào (2) đến cửa nạp của bơm. Do cấu tạo của vòng lệch tâm (4), cánh gạt (5)bị văng ra lớn nhất nhiên liệu vào trong khoảng không gian trong cánh gạt (5), rôto(9) vòng lệch tâm (4). Rôto tiếp tục quay làm cánh gạt tiếp xúc đầu ngoài với vòng lệch tâm bị thu hẹp lại do vòng lệch tâm nhiên liệu trong khoang này bị nén lại tạo áp suất. Khi rôto quay khoang nhiên liệu bị nén đến cửa xả nhiên liệu có áp suất vào cửa xả (8)và theo lỗ xả (7) đi vào khoang bơm để cung cấp cho piston chia. áp suất của nhiên liệu tăng lên khi số vòng quay của động cơ tăng, khi áp suất nhiên liệu trong khoang bơm tăng, để điều chỉnh áp suất ở khoang bơm theo số vòng quay của trục bơm thì van điều áp lắp trên cửa ra của bơm cánh gạt sẽ hoạt động, áp suất trong khoang bơm lớn thắng sức căng của lò xo van đẩy piston đi lên, mở cửa dầu hồi nhiên liệu từ cửa xả của bơm cánh gạt về đường dầu nạp cho bơm. Ngoài ra trên nắp bơm có lắp một đường dầu hồi (7) về thùng nhiên liệu.
3. Bộ tắt máy (van ngắt nhiên liệu).
a. Bộ tắt máy bằng cơ khí.
*. Cấu tạo :
1. Tay đòn phía ngoài 2. Tay đòn khởi động 3. Van tiết lưu
4. Piston chia
5. Tay đòn phía trong 6. Chốt
7. Tay đòn tỳ 8. Chốt
9. Lỗ thoát nhiên liệu
Hình 10.29. Bộ tắt máy bằng cơ khí
Bộ tắt máy bằng cơ khí do người lái điều khiển thông qua dây cáp đến các tay đòn. Tay đòn bên ngoài (1) nối với tay đòn bên trong (5) quay theo khi đầu dưới tay đòn (5) tác động vào tay đòn khởi động (2) làm cho lò xo khởi động bị nén lại, khi tay đòn khởi động (2) và tay đòn tỳ (7) tiếp xúc với nhau, lúc này người lái tiếp tục kéo dây cáp làm tay đòn tiếp tục quay đẩy đầu trên của cơ cấu điều tốc về phía phải cho đầu dưới của cơ cấu điều tốc nối với van tiết lưu đi về bên trái, khi van tiết lưu đi về bên trái mở lỗ xả nhiên liệu(9) trên piston chia lúc này piston chia vẫn chuyển động quay, tịnh tiến lên xuống do không tạo
được áp suất cao trong xilanh và piston vì nhiên liệu theo đường xả trở lại khoang bơm. Vì vậy trong khoang bơm có nhiên liệu cung cấp cho vòi phun, động cơ ngừng hoạt động.
b. Bộ tắt máy bằng điện
* Cấu tạo
1. Piston chia 6. Khoang nhiên liệu 2. Đường dầu vào 7. Van triệt hồi 3. Van cắt nhiên liệu 8. ống xả 4. Nam châm điện 9. Đầu bơm
5. Ty van 10. Cửa chia nhiên liệu
Hình 10.30. Bộ tắt máy bằng điện
Van cắt nhiên liệu có cấu tạo đơn giản gồm một nam châm điện (4) và một ty van(5) cùng với một lò xo trong ty van để đẩy ty van đóng đường nạp nhiên liệu từ khoang bơm vào khoang nhiên liệu (6).
*. Nguyên lí hoạt động.
Đối với bơm chia VE ngưòi ta thường ứng dụng bộ tắt máy bằng điện (Van điện từ) vì có cấu tạo đơn giản và quá trình sử dụng thuận tiện cắt nhiên liệu dứt khoát.
Khi có dòng điện do người lái điều khiển cấp cho van, dòng điện chảy qua làm nam châm điện phát sinh lực từ, khi lực từ đủ lớn thắng sức căng của lò xo thì ty van sẽ bị hút lên phía trên mở đường dầu vào (2) thông với khoang nhiên liệu (6) piston chia chuyển động quay, tịnh tiến lên xuống sẽ nén nhiên liệu với áp suất cao cung cấp cho c?a xả thắng sức căng lò xo van triệt hồi đến vòi phun . Khi người lái muốn tắt máy tức là ngừng cung cấp nhiên liệu cho các vòi phun, thì chỉ việc cắt điện đến van cắt nhiên liệu (3). Khi không có dòng điện chạy qua thì nam châm điện giảm lực từ, nên lực từ không đủ sức thắng sức căng của lò xo lên ty van bị lò xo đẩy về vị trí cũ, đường dầu (2) với khoang (6) bị đóng lại, khi đó không có nhiên liệu cung cấp cho vòi phun và động cơ ngừng hoạt động.
4. Van triệt hồi a. Cấu tạo
Hình 10.31. Cấu tạo và nguyên lí làm việc
1. Giá đỡ van; 2. Chi tiết giảm tảI; 3. Van hình nón; 4. Lò xo; 5. Khoảng chạy; 6. Rãnh dài; 7. Trục van
Van điều áp được cấu tạo đặc biệt, đầu trên của van có bề mặt hình nón gọi là van hình nón (3) để đóng kín đường cao áp, van có vành giảm tải (2) trục dẫn hướng (7) để dẫn hướng chuyển động của van giúp cho luôn cân bằng rãnh dọc (6) để dẫn nhiên liệu áp suất cao, ngoài ra giá đỡ van (1) có bề mặt làm việc tiếp xúc với van hình nón có độ chính xác cao, lò xo van (4) giúp van luôn đóng khi piston chia chưa tạo áp suất cao cho đường xả. Bề mặt làm việc của vành giảm tải (2), van hình nón (3), trục dẫn hướng (7) với giá đỡ (1) có độ chính xác rất cao.
b. Nguyên lí làm việc
Van áp lực làm việc cùng thời gian với xi lanh bơm chia từ lúc hành trình cung cấp bắt đầu đến hành trình kết thúc, trong hành trình cung cấp van áp lực liên tục mở .
Trong hành trình cung cấp nhiên liệu, nhiên liệu từ lỗ chia trên piston trùng với đường xả, nhiên liệu có áp suất cao đến van áp lực theo rãnh dài (6) tác dụng vào vành thoát tải (2). Khi áp suất thắng sức căng của lò xo (4)đẩy van thoát tải đi lên và khi hết khoảng chạy giữa giá đỡ van và vành thoát tải (5) van mở nhiên liệu đi vào khoang trong thân van theo đường cao áp đến vòi phun, kết thúc quá trình cung cấp nhiên liệu. Khi đường xả giảm áp suất do áp lực cao ở đường cao áp và do lực đẩy của lò xo (4) van bị đẩy về vị trí cũ do đó khi đóng nó còn có thêm nhiệm vụ giảm áp lực trong ống dẫn để kim ở vòi phun để vòi phun có thể đóng chính xác.
Khi van đi xuống trục van (7) có nhiệm vụ dẫn hướng, rãnh thoát tải (2) có hình dáng đặc biệt, ngắn, cuối giai đoạn cung cấp nó phải ngâm trong ống dẫn hướng của van và lập tức đóng đường áp suất cao, để giảm sự nhỏ giọt của nhiên liệu trong buồng đốt. Khi đi hết khoảng chạy của vành giảm tải trong ống dẫn hướng vành thoát tải giúp van hình nón đóng êm dịu thì van hình nón (3) hạ xuống thấp vào vị trí của nó và làm cho nhiên liệu tăng trong đường áp suất để cung cấp cho thể tích sau có nhằm giảm tải cho rãnh thoát tải, điều này làm giảm áp suất một cách chính xác trong đường cao áp, nó làm đóng nhanh kim của vòi phun.
5. Bộ điều chỉnh góc phun sớm a. Cấu tạo :
1. Vỏ bơm 2. Vòng con lăn 3. Con lăn
4. Chốt điều chỉnh 5. Đường dầu đi 6. Mặt bích
7. Piston điều chỉnh phun 8. Con trượt
9. Lò xo
Hình 10.32. Thiết bị điều chỉnh góc phun sớm
Thiết bị điều chỉnh phun sẽ tạo ra khả năng điều chỉnh cho phù hợp với từng chế độ và trạng thái làm việc của động cơ. Nhờ đó mà động cơ đạt được công suất cao nhất, nhiên liệu tiêu tốn hợp lí và giảm được các chất độc hại trong khí thải. Nó được lắp phía dưới vòng con lăn của bơm chia gồm có : piston điều chỉnh phun (7) trong piston đường dẫn (5) thông với khoang bơm, piston được đẩy về bên phải bằng lò xo (9), cố định góc phun ban đầu bằng mặt bích (6), con trượt (8) được lắp trong piston (7) thông qua chốt điều chỉnh (4), chốt này được lắp vào vòng cam, một đầu lắp vào con trượt để khi piston điều chỉnh chuyển động thì thông qua chốt điều chỉnh vòng con lăn sẽ chuyển động theo.
b. Nguyên lí làm việc.
h.a h.b
Hình 10.33. Sơ đồ nguyên lí làm việc của bộ điều chỉnh phun
a. Vị trí khi chưa làm việc b. Vị trí khi làm việc 1. Trục cam 6. Con lăn 2. Vòng con lăn 7. Đường dầu đi 3. Piston điều chỉnh phun sớm 8. Buồng áp suất
4. Chốt điều chỉnh 9. Đường dầu thông với cửa nạp bơm thấp áp 5. Lò xo
Khi bơm chia ở trạng thái không làm việc, piston điều chỉnh phun (3) bị lò xo điều chỉnh (5) đẩy về vị trí ban đầu. Khi động cơ làm việc từ số vòng quay nhất định tuỳ vào chế độ làm việc của động cơ, nhờ áp lực trong khoang bơm qua đường dầu (7) vào buồng (8). Khi áp lực tác dụng vào đầu piston thắng được sức nén lò xo sẽ đẩy piston điều chỉnh phun (3) sang bên trái, sự dịch chuyển thẳng đứng của piston (3) được truyền tới vòng con lăn (2) thông qua chốt điều chỉnh (4), sự dịch chuyển này làm vòng con lăn quay ngược chiều chuyển động của đĩa cam, nhờ đó mà thời điểm phun sớm được thực hiện. Tuỳ thuộc vào tốc độ và trạng thái làm việc của động cơ mà có góc phun sớm khác nhau.
6. Bộ điều tốc hai chế độ.
a. Cấu tạo:
1. Đòn điều chỉnh số vòng quay (cần ga) 2. Vít điều chỉnh không tải 3. Vít điều chỉnh toàn tải 4. Lò xo cân bằng 5. Lò xo toàn tải 6. Chốt chặn 7. ổ trục dẫn ty ga 8. Lò xo không tải 9. Đòn khởi động
10. Lò xo khởi động
11. Đòn ép(cơ cấu dẫn động ga) 12. Trục quay tay đòn
13. Van trượt điều khiển 14. Cửa xả
15. Piston
Trong bộ điều tốc hai chế độ thì phạm vi điều chỉnh chỉ thực hiện ở hai chế độ không tải và chế độ tải lớn nhất. Về cấu tạo nó có thêm một lò xo cân bằng (7), một lò xo toàn tải (8). 16. Tay ga (trục điều khiển ) 17. Má văng18. Lò xo điều khiển
b. Nguyên lí hoạt động
Hình 10.34. Bộ điều tốc hai chế độ
Khi động cơ ở trạng thái không làm việc, lò xo khởi động (10) đẩy đòn khởi động (9) sang bên trái một đoạn và tác động đến ty quả văng (16) qua đó van trượt điều khiển (14) được đưa sang phải. Khi khởi động cửa dầu xả được đóng hoàn toàn nghĩa là lượng cung cấp nhiên liệu tăng lên khi khởi động.
Sau khi khởi động số vòng quay của động cơ tăng dần lên nhờ sự chuyển động của trục chia qua bánh răng tới bộ điều tốc và tác động lên bốn má văng (17) của bộ điều tốc. Lực li tâm của các má văng tăng lên theo số vòng quay và tác động đến ty ga (16) thắng sức căng của lò xo khởi động (10) và dịch chuyển đòn khởi động (9) sang phải làm van trượt điều khiển (13) đi sang trái, khoảng chạy có ích sẽ giảm đi, như vậy tay đòn vượt qua khoảng cách a và sau đó nằm ở vị trí chạy không tải (8) nó sẽ điều chỉnh số vòng quay của động cơ ở vị trí chạy không tải.
Khi tăng số vòng quay của động cơ bằng cách tác động vào cần ga (6) do đó khoảng cách b và a của chế độ không tải được đặt ở vị trí toàn tải (có tải lớn nhất) và tác động vào đòn ép (11) qua sự nén của lò xo điều tốc (18), lò xo cân bằng (4) không bị nén tạo ra một vòng không điều tốc. Số vòng quay lúc này do người lái tác động qua bàn ga, cần ga(1) thẳng tới đòn ép (11) đòn khởi động (9) dịch chuyển sang trái, làm van trượt điều khiển (13) đi sang phải. Lúc này khoảng chạy có ích tăng lên, khối lượng nhiên liệu cung cấp tăng lên và khối lượng này sẽ được điều khiển trực tiếp từ bàn ga của xe.
Khi số vòng quay của động cơ đạt đến cực đại thì các má văng (17) sẽ văng ra hoàn toàn, lò xo điều tốc (18) bị nén hoàn toàn, van trượt điều chỉnh sẽ chẩy về bên trái làm mở hết cửa xả do đó không sinh ra áp lực trong bơm cao áp, nhiên liệu không cung cấp cho bộ điều tốc. Bộ điều tốc hai chế độ có bộ cân bằng phụ sẽ có thêm vào đó một lò xo cân bằng (4) lò xo điều chỉnh (18) sau khi số vòng quay không tải vượt quá mức quy định. Lúc này lò xo cân bằng bị nén hoàn toàn do vây đòn khởi động (9) và đòn ép (11) tác động điều chỉnh van trượt (13) dịch chuyển sang trái như vậy lượng nhiên liệu trong khi tăng số vòng quay sẽ giảm xuống, nhờ đó mà động cơ chạy được ở chế độ ổn định đều và với số vòng quay nhất định. Trước khi đạt được