Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI - Chương 2: NỘI DUNG THỰC HIỆN - Chương 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1 Tieu luan Chương 2. NỘI DUNG THỰC HIỆN 2. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống phun dầu điện tử 2. Nhiệm vụ của hệ thống phun dầu điện tử - Cung cấp nhiên liệu cần thiết tùy theo chế độ làm việc của động cơ.
- Cung cấp lượng nhiên liệu đồng đều cho các cylinder động cơ đúng thời điểm và đúng thứ tự thì nổ. - Phun sương và phân tán đều hơi nhiên liệu vào buồng đốt. Yêu cầu của hệ thống phun dầu điện tử - Thùng nhiên liệu dự trữ phải đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong suốt thời gian quy định. - Các lọc phải lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu.
- Các chi tiết phải chắc chắn, có độ chính xác cao, dễ chế tạo. - Dễ dàng trong việc bảo dưỡng và sửa chữa. Phân loại của hệ thống phun dầu điện tử - Bơm cao áp kiểu vạn năng: Trục cam của bơm cao áp được dẫn động từ trục khuỷu, số phân nhánh bơm của bơm cao áp sẽ bằng số cylinder, các phân nhánh bơm có thể được bố trí 1 dãy hoặc 2 dãy theo hình chữ V. Bơm cao áp kiểu vạn năng được sử dụng cho các động cơ V-2, D-6… Mỗi phân nhánh của bơm cao áp sẽ bao gồm các chi tiết: piston, cylinder, trục cam, con đội, lò xo, van cao áp….
Bơm cao áp loại này có thể được sử dụng cho một họ các động cơ có công suất khác nhau. Trên cùng một thân bơm có thể lắp các cặp piston cylinder có đường kính khác nhau nhưng phải có chung hành trình piston. Ngoài ra, nhờ cấu tạo linh hoạt của thân bơm, cho phép thay đổi thứ tự làm việc của cylinder. - Bơm cao áp phân phối: 2 Tieu luan Thực hiện đồng thời 2 chức năng: bơm và phân phối nhiên liệu cho các cylinder do piston của bơm cao áp có thể chuyển động tịnh tiến với chuyển động quay.
Bơm cao áp phân phối được chia thành nhiều loại: Hình 2.1: Bơm cao áp + Kiểu dùng đôi plunger: plunger thực hiện chức năng của bộ phân phối cho các cylinder bằng cách vừa chuyển động tịnh tiến để bơm nhiên liệu vừa quay để phân phối nhiên liệu + Kiểu rotor: rotor sẽ thực hiện chức năng của bộ phân phối cho các cylinder bằng cách plunger nằm trong rotor chuyển động tịnh tiến để bơm nhiên liệu, rotor quay để phân phối. + Điều chỉnh bằng thời điểm cắt nhiên liệu. + Điều chỉnh bằng tiết lưu đường nạp. + Thay đổi hành trình plunger.
+ Điều chỉnh độ nâng van. - Bơm cao áp vòi phun kết hợp: 3 Tieu luan Hình 2.2: Bơm cao áp kiểu vòi phun kết hợp Bao gồm 2 loại: hệ thống vòi phun kết hợp UIS và bơm cao áp thiết kế liền khối với vòi phun bố trí trên nắp máy. Loại bơm cao áp này được sử dụng trên các động cơ diesel 2 kỳ và các loại xe tải hạng nặng. - Bơm cao áp riêng biệt: Là loại bơm cao áp đơn, loại bơm này được sử dụng cho các loại động cơ từ vài mã lực đến hàng trăm mã lực.
Trên động cơ buộc phải trang bị số bơm phun cao áp bằng đúng số cylinder. Kết cấu hệ thống riêng biệt, cấu tạo đơn giản, dễ dàng sửa chữa, bảo dưỡng. Giá thành tương đối thấp. Tuy nhiên, việc phân phối nhiên liệu tới các cylinder là không đồng đều.
- Hệ thống Common Rail: 4 Tieu luan Hình 2.3: Hệ thống common rail Lưu trữ nhiên liệu áp suất cao trong ống Rail và phun nhiên liệu vào cylinder của động cơ với thời điểm phun được điều khiển bởi bộ điều khiển động cơ ECU, cho phép phun nhiên liệu áp suất cao không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Kết quả là, hệ thống Common Rail có thể làm giảm các chất gây hại như oxit nitơ (NOx) và phần tử hạt (PM) thải ra và tăng công suất động cơ. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống phun dầu điện tử 2. Cấu tạo của hệ thống phun dầu điện tử 5 Tieu luan Hình 2.4: Hệ thống phun dầu điện tử CDI - Hệ thống cung cấp nhiên liệu: gồm thùng nhiên liệu, bơm cao áp, lọc nhiên liệu, ống phân phối, kim phun và các đường ống cao áp.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu có tác dụng hút nhiên liệu từ thùng chứa, nén nhiên liệu lên áp suất cao và sau đó chờ tín hiệu điều khiển từ ECU phun nhiên liệu vào buồng đốt. - Hệ thống điều khiển điện tử: gồm bộ xử lý trung tâm ECU, các cảm biến đầu vào, bộ khuếch đại điện áp để mở kim phun ECU và bộ chấp hành. ECU thu thập tín hiệu từ cảm biến khác nhau để nhận biết tình trạng hoạt động của động cơ, sau đó tính toán lượng phun, thời điểm phun nhiên liệu, gửi tín hiệu điều khiển phun đến ECU để ECU điều khiển mở kim phun. Thùng nhiên liệu: Bình chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mòn và phải giữ cho không bị rò rỉ ở áp suất gấp đôi áp suất hoạt động bình thường.
Van an toàn phải được lắp để áp suất quá cao có thể tự thoát ra ngoài. Nhiên liệu cũng không được rò rỉ ở cổ nối với bình lọc nhiên liệu hay ở thiết bị bù áp suất khi xe bị rung xóc nhỏ, cũng như khi xe vào cua hoặc dừng hay chạy trên đường dốc. Bình nhiên liệu và động cơ phải nằm cách xa nhau để trong trường hợp tai nạn xảy ra sẽ không có nguy cơ bị cháy. 6 Tieu luan Hình 2.5: Thùng nhiên liệu Bơm cao áp: Bơm cao áp tạo áp lực cho nhiên liệu đến một áp suất lên đến 1350 bar.
Nhiên liệu được tăng áp này sau đó di chuyển đến đường ống áp suất cao và được đưa vào bộ tích nhiên liệu áp suất cao có hình ống. Bơm cao áp được lắp đặt tốt nhất ngay trên động cơ như ở hệ thống nhiên liệu của bơm phân phối loại cũ. Nó được dẫn động bằng động cơ (tốc độ quay bằng ½ tốc độ động cơ, nhưng tối đa là 3000 vòng/phút) thông qua khớp nối (coupling), bánh răng xích, xích hay dây đai có răng và được bôi trơn bằng chính nhiên liệu nó bơm. Tùy thuộc vào không gian sẵn có, van điều khiển áp suất được lắp trực tiếp trên bơm hay lắp xa bơm.
Thông thường có hai loại máy bơm được phân phối: máy bơm piston hướng trục và máy bơm piston hướng kính.6: Bơm cao áp 7 Tieu luan Lọc nhiên liệu: Một bộ lọc nhiên liệu không thích hợp có thể dẫn đến hư hỏng cho các thành phần của bơm, van phân phối và kim phun. Bộ lọc nhiên liệu làm sạch nhiên liệu trước khi đưa đến bơm cao áp, và do đó ngăn ngừa sự mài mòn nhanh của các chi tiết của bơm. Nước lọt vào hệ thống nhiên liệu có thể làm hư hỏng hệ thống ở dạng ăn mòn. Tương tự với các hệ thống nhiên liệu khác, hệ thống common rail cũng cần một bộ lọc nhiên liệu có bình chứa nước, từ đó nước sẽ được xả.
Một số xe du lịch lắp động cơ diesel thường có thiết bị cảnh báo bằng đèn khi lượng nước trong bình lọc vượt quá mức. Nắp bầu lọc 2. Đường dầu vào 3. Phần giấy lọc 4.
Bọng chứa dầu sau khi lọc 5. Phần chứa nước có lẫn trong dầu 6. Thiết bị báo mực nước trong bầu lọc khi vượt mức cho phép 7. Đường dầu ra Hình 2.7: Lọc nhiên liệu Ống phân phối: Ống phân phối dùng để chứa nhiên liệu có áp suất cao.
Đồng thời, sự dao động của áp suất do bơm cao áp tạo ra sẽ được giảm chấn (damped) bởi thể tích của ống.8: Ống phân phối Ống phân phối này dùng chung cho tất cả các cylinder. Do đó, tên nó là “đường ống chung” (“common rail”). Ngay cả khi một lượng nhiên liệu bị mất đi khi phun, ống vẫn 8 Tieu luan duy trì áp suất thực tế bên trong không đổi. Điều này bảo đảm cho áp suất phun của kim không đổi ngay từ khi kim phun mở.
Để thích hợp với các điều kiện lắp đặt khác nhau trên động cơ, ống phải được thiết kế với nhiều kiểu để phù hợp với bộ hạn chế dòng chảy và dự phòng chỗ để gắn các cảm biến, van điều khiển áp suất, van hạn chế áp suất. Thể tích bên trong của ống thường xuyên được điền đầy bằng nhiên liệu có áp suất. Khả năng nén của nhiên liệu dưới áp suất cao được tận dụng để tạo hiệu quả tích trữ. Khi nhiên liệu rời khỏi ống để phun ra thì áp suất thực tế trong bộ tích trữ nhiên liệu áp suất cao vẫn được duy trì không đổi.
Sự thay đổi áp suất là do bơm cao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để bù vào phần nhiên liệu vừa phun. Kim phun: Tương tự như các kim phun kiểu cũ trong các động cơ phun nhiên liệu trực tiếp, các bộ kẹp được ưu tiên sử dụng để lắp kim vào nắp máy. Kim phun có thể chia làm các phần theo chức năng như sau: - Lỗ kim phun; - Hệ thống trợ lực dầu (the hydraulic servo-system); - Van điện. Hoạt động của kim phun có thể chia làm 4 giai đoạn chính khi động cơ làm việc và bơm cao áp tạo ra áp suất cao: - Kim phun đóng (khi có áp lực dầu tác dụng); - Kim phun mở (bắt đầu phun); - Kim phun mở hoàn toàn; - Kim phun đóng (kết thúc phun).9: Cấu tạo của kim phun 9 Tieu luan a.
Khi kim đóng b. Khi kim nhấc 1. Đường dầu về 2. Đường dầu vào (dầu có áp suất cao) từ ống phân phối 5.
Ống cấp dầu 8. Van điều khiển ở buồng 9. Van điều khiển piston 10. Lỗ cấp dầu cho đầu kim 11.
Đầu kim Hình 2.10: Cấu tạo bên trong kim phun Theo hình 2.10, nhiên liệu từ đường dầu đến kim và theo đường ống dẫn sẽ đi đến buồng điều khiển (8) thông qua lỗ nạp (7). Buồng điều khiển được nối với đường dầu về thông qua lỗ xả (6) được mở bởi van solenoid. Khi lỗ đóng, áp lực của dầu đặt lên piston (9) cao hơn áp lực dầu tại thân ty kim (11). Kết quả là kim bị đẩy xuống dưới và làm kín lỗ phun với buồng đốt.
Khi van solenoid có dòng điện, lỗ xả (6) được mở ra. Điều này làm cho áp suất ở buồng điều khiển giảm xuống, kết quả là áp lực tác dụng lên piston cũng giảm theo. Khi áp lực dầu trên piston giảm xuống thấp hơn áp lực tác dụng lên ty kim, thì ty kim mở ra và nhiên liệu được phun vào buồng đốt qua các lỗ phun.