HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG BƠM CAO ÁP VÕI PHUN ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (COMMON RAIL). KHÁI QUÁT CHUNG.EFI Diesel là gì? (Electronic Fuel Injection Diesel). ECU (Electronic Control Unit) phát hiện các tình trạng hoạt động của động c dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau. Căn cứ vào thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun để đạt đến một mức tối ưu bằng cách dẫn động các bộ chấp hành.
Mô tả hoạt động của hệ thống EFI Diesel. Hệ thống EFI Diesel điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun bằng điện tử để đạt đến một mức tối ưu. Làm như vậy, sẽ đạt được các ích lợi sau đây: - Công suất của động c cao - Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp - Các khí thải thấp - Tiếng ồn thấp - Giảm lượng xả khói đen và trắng - Tăng khả năng khởi động 3. Sơ lƣợc về hệ thống.
Hệ thống điều khiển động c Diesel bằng điện tử trong một thời gian dài chậm phát triển so với động c xăng. Sở dĩ như vậy là vì bản thân động c Diesel thải ra ít chất độc h n nên áp lực về vấn đề môi trường lên các nhà sản 117 xuất ô tô không lớn. H n nữa, do độ êm dịu không cao nên Diesel ít được sử dụng trên xe du lịch. Trong thời gian đầu, các hãng chủ yếu sử dụng hệ thống điều khiển b m cao áp bằng điện trong các hệ thống EDC (Electronic Diesel Control).
Hệ thống EDC vẫn sử dụng b m cao áp kiểu cũ nhưng có thêm một số cảm biến và c cấu chấp hành, chủ yếu để chống ô nhiễm và điều tốc bằng điện tử. Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển mới, hệ thống Common rail với việc điều khiển kim phun bằng điện đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi. Lĩnh vực áp dụng. Thế hệ b m cao áp thẳng hàng đầu tiên được giới thiệu vào năm 1927 đã đánh dấu sự khởi đầu của hệ thống nhiên liệu Diesel của hãng Bosch.
Lĩnh vực áp dụng chính của các loại b m thẳng hàng là: trong các loại xe thư ng mại sử dụng dầu Diesel, máy tĩnh tại, xe lửa, và tàu thuỷ. Áp suất phun đạt đến khoảng 1350 bar và có thể sinh ra công suất khoảng 160 kW mỗi xylanh. Qua nhiều năm, với các yêu cầu khác nhau, chẳng hạn như việc lắp đặt động c phun nhiên liệu trực tiếp trong các xe tải nhỏ và xe du lịch đã dẫn đến sự phát triển của các hệ thống nhiên liệu Diesel khác nhau để đáp ứng các đòi hỏi ứng dụng đặc biệt. Điều quan trọng nhất của những sự phát triển này không chỉ là việc tăng công suất mà còn là nhu cầu giảm tiêu thụ nhiên liệu, giảm tiếng ồn và khí thải.
So với hệ thống cũ dẫn động bằng cam, hệ thống common rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động c Diesel, như: - Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch và xe tải nhỏ có công suất đạt đến 30 kW/xy lanh, cũng như xe tải nặng, xe lửa, và tàu thuỷ có công suất đạt đến 200 kW/xy lanh. - Áp suất phun đạt đến khoảng 1400 bar. - Có thể thay đổi thời điểm phun nhiên liệu. Có thể phun làm 3 giai đoạn: phun s khởi (pilot injection), phun chính (main injection), phun kết thúc (post injection).
- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động c. + Có hai loại hệ thống Diesel EFI (Electronic Fuel Injection): - Diesel EFI loại thông thường - Diesel EFI loại phân phối 118 3. Diesel EFI loại thông thƣờng. Hệ thống này sử dụng các cảm biến để phát hiện góc mở của bàn đạp ga và tốc độ động c và ECU (Electronic Control Unit) để xác định lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu.
Những c cấu điều khiển dùng cho quá trình b m, phân phối và phun dựa trên hệ thống Diesel loại c khí. Bình nhiên liệu 4. Lọc nhiên liệu 5. Sơ đồ hệ thống Diesel EFI thông thƣờng.
Ngoài ra còn có một số hệ thống EDC khác + Hệ thống UI. Trong hệ thống UI b m cao áp và vòi phun tạo thành một khối, mỗi b m cao áp được lắp riêng cho một xylanh động c và được dẫn động trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua con đội hay cò mổ. So sánh với b m thẳng hàng và b m phân phối, loại này có áp suất phun cao h n (trên 2050 bar). Các thông số của hệ thống nhiên liệu được tính toán bởi ECU, việc phun nhiên liệu được điều khiển bằng cách đóng mở các van điện từ.
Cam dẫn động 2. Van cao áp điện từ 4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống UI. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EDC loại UI.
Kim bơm liên hợp UI; 4. Thùng nhiên liệu; 5. Bộ tản nhiệt ECU; 6. Đường dầu hồi + Hệ thống UP.
Hệ thống UP về nguyên lý hoạt động tư ng tự hệ thống UI chỉ khác ở chỗ có thêm đoạn ống cao áp ngắn nối từ b m cao áp đến vòi phun. B m được dẫn động bởi trục cam động c , vòi phun được lắp trên buồng đốt động c. Mỗi bộ b m UP cho mỗi xy lanh động c gồm có b m cao áp, ống dẫn cao áp và kim phun. Lượng nhiên liệu phun và thời điểm phun của hệ thống UP cũng được điều khiển bởi van cao áp điện từ.
Đầu kim phun 2. Van cao áp điện từ 5. Cam dẫn động Hình 1. Hệ thống nhiên liệu UP.
Thùng nhiên liệu; 7. Bộ tản nhiệt; 8.Diesel EDC dùng ống phân phối a. Sơ đồ hệ thống EDC dùng ống phân phối. Ống phân phối; 3.
Cảm biến áp suất nhiên liệu; 4. Bộ giới hạn áp suất; 5. Bình nhiên liệu; 10. Lọc nhiên liệu; 11.
Van một chiều 121 3. HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬDÙNG BƠM CAO ÁP VE 3. KHÁI QUÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL VE-EDC. Hệ thống nhiên liệu Diesel điều khiển điện tử dùng b m cao áp phân phối khiểu VE (VE EDC) tư ng tự như ở hệ thống Diesel điều khiển c khí, nhiên liệu cao áp được tạo ra từ b m và được đưa đến từng kim phun nhờ ống cao áp nhưng việc điều khiển thời điểm và lưu lượng phun được ECU quyết định thông qua việc điều khiển hai van điện từ là TCV (Timing Control Valve) và SPV (SPill Valve).
Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Diesel VE- EDC. Vị trí các bộ phận trên ôtô. Hoạt động của hệ thống nhiên liệu Diesel VE- EDC. Nhiên liệu được b m cấp liệu hút lên từ bình nhiên liệu, đi qua bộ lọc nhiên liệu rồi được dẫn vào b m để tạo áp suất rồi được b m đi bằng píttông cao áp ở bên trong máy b m cao áp.
Quá trình này cũng tư ng tự như trong máy b m động c diezel thông thường. Nhiên liệu ở trong buồng b m được b m cấp liệu tạo áp suất đạt mức (1. H n nữa, để tư ng ứng với những tín hiệu phát ra từ ECU, SPV sẽ điều khiển lượng phun (khoảng thời gian phun) và TCV điều khiển thời điểm phun nhiên liệu (thời gian bắt đầu phun).CẤU TẠO VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM CAO ÁP VE-EDC. Kiểu pít tông hƣớng trục Hình 2.
Kiểu pít tông hƣớng tâm 123 3. Cấu tạo các bộ phận của bơm cao áp điều khiển điện tử loại VE. Vành con lăn, đĩa cam và pít tông bơm. - Dùng cho b m hướng trục Hình 2.
Đĩa cam được nối với pít tông b m và được dẫn động bởi trục dẫn động. Khi rôto quay các vấu cam trên đĩa cam tác động vào con lăn làm cho pít tông b m chuyển động vừa quay vừa tịnh tiến tạo áp suất cao cho nhiên liệu, số vấu cam bằng với số xy lanh của động c. Pít tông b m có bốn rãnh hút (bằng số xy lanh), một cửa phân phối và được nối cứng với đĩa cam, pít tông và đĩa cam luôn tiếp xúc với con lăn nhờ lò xo pít tông b m. Khi đĩa cam quay một vòng thì pít tông cũng quay một vòng và tịnh tiến bốn lần, mỗi lần tịnh tiến ứng với một lần phun của kim phun nào đó.
* Nguyên tắc hoạt động của pít tông bơm hướng trục: - Giai đoạn nạp: Van SPV đóng do tác dụng của lò xo van, pít tông b m dịch chuyển về phía trái, cửa nạp được mở và nhiên liệu từ trong thân b m được hút vào xy lanh b m. Hoạt động của bơm hƣớng trục. 124 - Giai đoạn phun: ECU sẽ gửi tín hiệu đến van SPV, SPV vẫn ở trạng thái đóng, pít tông b m bắt đầu dịch chuyển sang phải, nhiên liệu bắt đầu bị nén và nhiên liệu được đưa đến các kim phun qua ống phân phối. - Giai đoạn kết thúc phun: ECU ngắt tín hiệu gửi tới van SPV, van SPV mở, áp suất nhiên liệu trong xy lanh b m giảm xuống, quá trìnhợphun kết thúc.
* Dùng cho bơm hướng tâm: Hình 2. * Nguyên tắc hoạt động của pít tông bơm hướng tâm: Khi trục b m được dẫn động, đĩa cam đứng yên, con lăn cùng pít tông dịch chuyển trong biên dạng của cam. Khi con lăn dịch chuyển đến phần cao của cam, pít tông b m dịch chuyển đến tâm b m, nén nhiên liệu. Nhiên liệu có áp suất cao đưa đến cửa phân phối cho các xy lanh Hình 2.
B m này là b m cánh gạt, có bốn cánh và một rotor, khi trục dẫn động quay làm rô to quay, các cánh gạt dưới tác dụng của lực ly tâm ép sát vào vách buồng áp suất và ép nhiêm liệu tới thân b m. 125 Khi b m cấp liệu quay sẽ hút nhiên liệu từ thùng chứa, qua bộ lọc nhiên liệu đi vào trong thân b m với áp suất được giới hạn bởi van điều khiển. Cảm biến tốc độ. Cảm biến tốc độ.
Cảm biến tốc độ được lắp trên b m cao áp bao gồm một rôto ép dính với trục dẫn động một cảm biến (cuộn dây). Khi rotor quay xung tín hiệu được tạo ra trong cảm biến dưới dạng các xung điện áp hình sin và được gửi về ECU. Điện trở cuộn dây ở 200C là khoảng (210 - 250) . Van điều khiển lƣợng phun thông thƣờng (SPV thông thƣờng sử dụng cho bơm pít tông hƣớng trục).
Gồm có hai con trượt, ở mỗi đầu con trượt có các tiếp điểm đưa ra các tín hiệu về góc mở bướm ga hay tín hiệu cầm chừng. - Trong thời kỳ nạp, pít tông di chuyển về bên trái hút nhiên liệu vào buồng b m. Lúc này ECU chưa gửi tín hiệu đến van SPV. Cửa B mở nhưng vanchính vẫn đóng.