Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay trong xu thế hội nhập và mở cửa của nền kinh tế Việt Nam với nền kinh tế của
các nước trên thế giới, ngành công nghiệp sản xuất ôtô cũng đang đứng trước nhiều cơ
hội cũng như những thách thức mới. Đó là những cơ hội cải tiến và phát triển công nghệ
cho ngang tầm với các nước trên thế giới nhưng cũng có nhiều thử thách đặt ra đó là khả
năng nắm bắt và tiếp thu công nghệ mới, cải tiến công nghệ cũ lạc hậu.
Hiện nay công nghệ ôtô phát triển dựa trên những tiêu chí: tăng công suất, tốc độ,
giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển và hạn chế mức
thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ nhằm tạo ra 1 nền công
nghiệp ôtô phát triển và thân thiện với môi trường.
Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học hóa, tự động hóa trong ngành sản xuất và các
sản phẩm ô tô. Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá trình làm việc của động cơ và
ôtô nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiễm môi trường, tối ưu hoá quá trình điều khiển
dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp, làm cho người sử dụng và cán bộ
công nhân kỹ thuật ngành ô tô ở nước ta còn nhiều lúng túng và sai sót, khó khăn trong
việc nắm bắt công nghệ mới này nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ thống điện tử
trên động cơ ô tô.
Là một sinh viên của ngành động lực sắp ra trường, em chọn đề tài: "Tính toán
thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l" làm đề tài tốt
nghiệp. Em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra
trường em có thể đóng góp 1 phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô của nước
nhà.
Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn Trần
Văn Nam đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc trong
khi hoàn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó em cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa cơ
khí giao thông đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này.
Sinh viên thực hiện
2.2.6.2 Đặc tính phun của hệ thống phun nhiên liệu kiểu cũ 14
2.3. Hệ thống nhiên liệu CommonRail Diesel 15
2.3.1.Nguyên lý hoạt động 16
2.3.2 Các chức năng của hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel 19
3. Các thông số của động cơ Duratorq 2.4l 22
4. Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l 23
2
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
4.1 Tính toán hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l 23
4.1.1. Tính toán nhiệt 23
4.1.1.1. Thông số động cơ 23
4.1.1.2. Các thông số chọn ban đầu 24
4.1.1.3. Thông số tính toán 24
4.1.1.4. Những thông số chỉ thị 29
4.1.1.5. Các chỉ tiêu có ích 30
4.1.1.6. Kiểm nghiệm kích thước xy lanh 31
4.1.2 . Vẽ đồ thị công 31
4.1.2.1. Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số đa biến n
1
32
4.1.2.2. Xây đựng đường cong áp suất trên đường giãn nở 32
4.2. Xác định các thông số cơ bản của bơm cao áp 34
4.2.1. Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình 34
4.2.2. Đường kính piston bơm cao áp 35
4.3. Xác định các thông số cơ bản của vòi phun 36
4.3.1. Tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình 36
4.3.2. Tổng số tiết diện lưu thông của lỗ phun 36
5.3.5. Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) 59
5.3.6. Cảm biến vị trí trục cam (CMP) 61
5.3.7. Cảm biến áp suất nhiên liệu 62
5.4. Thiết kế hệ thống điều khiển điện tử 63
5.4.1. Thiết kế hệ thống xử lý thông tin điều khiển hệ thống nhiên liệu của động cơ 63
5.4.1.1. Giới thiệu sơ đồ tổng quan chức năng điều khiển điện tử 63
5.4.1.2. Hệ thống xử lý 65
5.4.1.3. Hệ thống chấp hành 65
5.4.1.4. Bộ xử lí điều khiển góc phun sớm 65
5.4.1.5. Bộ xử lý 66
5.4.1.6. Bộ xử lý tín hiệu vào 66
5.4.1.7. Bộ vi xử lý 67
5.4.1.8. Bộ kiểm tra hệ thống 68
5.4.1.9. Bộ nhớ đầu ra 68
5.4.1.10. Các chức năng của đầu ra 69
6. Chuẩn đoán hư hỏng và sửa chữa hệ thống nhiên liệu 69
6.1. Khói đen 69
6.2. Khói trắng 71
6.3. Bơm cao áp bị hỏng 71
6.4. Bộ lọc bị tắc, hoặc có nước trong nhiên liệu 72
6.5. Nhiên liệu rò ra lỗ vòi phun 72
6.6. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel 72
6.6.1. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một 72
6.6.2. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai 72
6.6.3. Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa 73
6.6.4. Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử 73
7. Kết luận 74
4
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
dụng rất thông dụng tại Việt Nam và đang mang lại những hiệu quả tích cực cả về tính
5
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
kinh tế và khả năng bảo vệ môi trường.
Vì những lý do trên em chọn đề tài "Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu
Common Rail Diesel động cơ Duratorq 2.4l" để làm đề tài tốt nghiệp.
2. Các phương án thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l
2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và đặc điểm chung của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel
2.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel
1. Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng
thời gian quy định.
2. Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu.
3. Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy
định của động cơ.
4. Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định của
động cơ.
5. Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng thời điểm theo một quy luật đã định.
6. Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích môi chất trong buồng cháy, bằng
cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các tia nhiên liệu với
hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trong buồng cháy.
Diễn biến chu trình công tác của động cơ diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình hình hoạt
động của thiết bị cung cấp nhiên liệu. Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu và dạng đường
cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theo góc quay trục
khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:
- Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm).
- Biến thiên của tốc độ phun (tức là quy luật cấp nhiên liệu ).
- Chất lượng phun (thể hiện bằng mức phun nhỏ và đều).
- Sự hoà trộn giữa nhiên liệu với khí nạp trong buồng cháy.
2.1.3.1. Đặc điểm
Có hai đặc điểm sau:
- Hoà khí được hình thành bên trong xylanh động cơ với thời gian rất ngắn; tính theo
góc quay trục khuỷu, chỉ bằng 1/10 đến 1/20 so với trường hợp của máy xăng; ngoài ra
nhiên liệu diesel lại khó bay hơi hơn xăng nên phải được phun thật tơi và hoà trộn đều
trong không gian buồng cháy. Vì vậy phải tạo điều kiện để nhiên liệu được sấy nóng, bay
hơi nhanh và hoà trộn đều với không khí trong buồng cháy nhằm tạo ra hoà khí, mặt khác
phải đảm bảo cho nhiệt độ không khí trong buồng cháy tại thời gian phun nhiên liệu đủ
lớn để hoà khí có thể tự bốc cháy.
- Quá trình hình thành hoà khí và quá trình bốc cháy nhiên liệu của động cơ diesel
chồng chéo lên nhau. Sau khi phun nhiên liệu, trong buồng cháy diễn ra một loạt thay đổi
lý hoá của nhiên liệu, sau đó phần nhiên liệu phun vào trước đã tạo ra hoà khí, tự bốc
cháy, trong khi nhiên liệu vẫn được phun tiếp, cung cấp cho xylanh của động cơ. Như
vậy sau khi đã cháy một phần, hoà khí vẫn tiếp tục được hình thành, và thành phần hoà
khí thay đổi liên tục trong không gian của quá trình.
2.1.3.2. Những đặc trưng của động cơ diesel
Do thời gian hình thành hoà khí bên trong ngắn, làm cho chất lượng hoà trộn rất khó
đạt tới mức độ đồng đều, vì vậy động cơ có những đặc trưng sau:
7
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
- Trong quá trình nén, bên trong xylanh chỉ là không khí, do đó có thể tăng tỷ số nén ε
, qua đó làm tăng hiệu suất động cơ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi làm tăng nhiệt độ
môi chất giúp hoà khí dễ tự bốc cháy.
- Đường nạp chỉ có không khí nén nên không cần để ý đến vấn đề sấy nóng, bay hơi
của nhiên liệu trên đường nạp như máy xăng. Có thể dùng đường nạp có kích thước lớn ít
gây cản và không cần sấy nóng với cấu tạo đơn giản.
- Có thể dùng hoà khí rất nhạt trong buồng cháy (do tính hoà trộn không đều của hoà
khí) nên có thể sử dụng cách điều chỉnh chất (tức chỉ điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho
xe Ford Transit
Trên hình 2-1 giới thiệu sơ đồ hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel. Bơm chuyển
nhiên liệu 4 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1 qua bình lọc thô 3 để cung cấp nhiên liệu qua
bầu lọc tinh 6 tới bơm cao áp 9. Ở đây, bơm cao áp tiếp tục đưa nhiên liệu lên vòi phun,
với áp suất cao để phun vào buồng cháy hỗn hợp với không khí từ bên ngoài qua bình
lọc, ống nạp, tạo thành hoà khí và tự cháy, do không khí nén có nhiệt độ cao. Hoà khí
cháy giãn nở tác dụng vào piston, qua thanh truyền, làm quay. trục khuỷu sinh công. Khí
cháy sau khi đã làm việc, được đi ra khỏi xy lanh bằng ống xả và ống tiêu âm như hệ
thống nhiên liệu của động cơ xăng. Nhiên liệu rò qua khe hở thân kim phun của vòi phun
và các tổ bơm theo ống nhiên liệu hồi 7, 12, 13 trở về thùng chứa.
2.2.2 Cấu tạo của bơm cao áp.
2.2.2.1. Cấu tạo bơm cao áp thẳng hàng.
Hình 2-2 Bơm cao áp thẳng hàng.
1- Bulông xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun; 4- Đầu nối ống
nhiên liệu vào bơm; 5- Vỏ bộ hạn chế nhiên liệu; 6- Khớp nối của trục cam; 7- Đĩa chắn
dầu; 8- Trục bơm; 9- Ổ bi; 10- Vỏ bộ điều tốc; 11- Lò xo van cao áp; 12- Van cao áp; 13-
Xilanh bơm cao áp; 14- Lỗ xả; 15- Piston bơm cao áp; 16- Vít; 17- Ống xoay; 18- Đĩa
trên; 19- Lò xo bơm cao áp; 20- Đĩa dưới; 21- Bulông điều chỉnh; 22- Con đội; 23- Con
lăn; 24: Cam.
9
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
Nguyên lý hoạt động: Piston đi xuống nhờ lực đẩy lò xo 19, van cao áp 12 đóng
kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trên piston, khi mở các lỗ A,
B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tới khi piston nằm ở vị trí thấp nhất.
Piston đi lên nhờ cam 24, lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua các lỗ A, B ra ngoài; khi đỉnh
piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía trên piston 15 tăng áp suất,
đẩy mở van cao áp 12, nhiên liệu đi vào đường cao áp tới vòi phun. Quá trình cấp nhiên
liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêng trên đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp
a) Vòi phun hở; b) Vòi phun kín tiêu chuẩn; c) Vòi phun kín loại van lỗ phun; d) Có
chốt trên đầu kim; e) Phần đầu của vòi phun có chốt trên kim; 1- Thân; 2, 7- Ê cu
tròng; 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đế kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9- Đũa đẩy;
10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc.
11
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
Vòi phun thường được lắp trên nắp hoặc trên sườn (trường hợp động cơ piston đối đỉnh)
xi lanh động cơ. Công dụng chính của vòi phun là phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể
tích buồng cháy của động cơ.
Trên động cơ Diesel sử dụng hai loại vòi phun là: Vòi phun hở và vòi phun kín. Vòi
phun kín tức là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong vòi phun với không gian
trong buồng cháy động cơ.
Vòi phun kín được chia làm 4 loại:
+ Vòi phun kín tiêu chuẩn.
+ Vòi phun kín loại van.
+ Vòi phun kín có chốt trên kim phun.
+ Vòi phun kín loại van lỗ phun.
Vòi phun hở: Là loại vòi phun không có van ngăn cách không gian trong vòi phun
với không gian trong buồng cháy động cơ do đó có các nhược điểm sau:
- Trong khoảng thời gian giữa các lần phun, một phần nhiên liệu trong vòi phun bị
chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thể trong xy lanh cũng đi vào chiếm đầy
không gian bị chèn ép đó.
- Thời gian đầu và thời gian cuối của quá trình phun, chất lượng phun rất kém vì lúc
ấy áp suất nhiên liệu trong vòi phun rất thấp.
- Sau mỗi lần phun vẫn còn nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lỗ phun gây kết cốc đầu
vòi phun.
- Do không có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nên nhiều khi
phần khí thể ấy sẽ gây trở ngại cho quá trình cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ.
13
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
được hai bánh răng guồng sang đường dầu áp suất cao 3 theo chiều mũi tên. Van an toàn 4
dùng để xã dầu khi có hiện tượng tắc nghẽn đường ống thì áp suất dầu vượt quá giới hạn
cho phép, dầu đẩy van mở ra để chảy về đường dầu áp suất thấp. Điều chỉnh áp suất của
dầu bằng vít điều chỉnh 5.
2.2.4.2. Loại bơm piston
Khi trục bơm quay bánh cam đẩy con đội lên, làm cho pittông dịch chuyển về phía
buồng hút, tạo ra độ chân không ở buồng đẩy. Các lò xo bị nén lại, nhiên liệu chảy từ
buồng hút ra, qua van đẩy và theo rãnh chảy vào buồng đẩy.
Hình 2-6 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm thấp áp kiểu piston
a, Hành trình hút; b, Hành trình đẩy.
1-Cam; 2- Con lăn; 3-Thân con đội; 4,7,9,11-Lò xo; 5-Cần kéo; 6-Van nạp; 8-
Rãnh thoát; 10-Piston; 12-Van đẩy; 13-Bơm tay; A-Từ lọc thô đến; B-Đến
bầu lọc tinh.
- Hành trình làm việc:
Piston 10 được dẫn động từ trục cam của bơm cao áp thông qua con đội 3 và cần kéo
5; vận động ngược lại của piston là do lò xo 9 điều khiển. Khi piston dich chuyển theo
lực tác dụng của lò xo (hình 2-6). Nhiên liệu đi di qua van nạp 6 đi vào không gian chứa
lò xo của bơm, lúc ấy trong không gian phía dưới piston 10, nhiên liệu được bơm vào
đường ống dẫn đến bình lọc. Khi piston dich chuyển theo lực đẩy trên con đội thông qua
cần kéo 5 thì nhiên liệu từ không gian chứa lò xo chỉ có một phần đi qua phía không gian
14
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
dưới piston 10. Vì không gian phía dưới piston 10 có cần 5 nên không chứa hết nhiên liệu
của không gian chứa lò xo đẩy ra, nhiên liệu dôi ra sẽ di tới bình lọc.
xe Ford Transit
Lõi lọc thô là một chồng phiến kim loại mỏng, phiến tròn và phiến hình sao xếp xen
kẽ nhau (phiến tròn dày 0,15 mm, xung quanh có 6 lỗ ô van; phiến hình sao dày 0,07
mm) tạo ra các khe hở 0,07 mm, nhiên liệu lọc đi qua các khe hở này, chiều cao lõi
lọc phụ thuộc lượng nhiên liệu đi qua.
2.2.5.2 Lọc nhiên liệu tinh.
Hình 2-8 Kết cấu bầu lọc tinh
1- Vỏ bầu lọc, 2- Ống dẫn, 3- Lưới lọc, 4- Bulông, 5- Đai ốc, 6- Nắp lọc, 7- Đầu nối,
8,9- Phiến lọc, 10- Cốc lọc, 11- Lò xo tỳ, 12- Ốc xả cặn
Lõi lọc gồm có lưới kim loại, bao lụa và, phiến lọc làm bằng sợi bông. Tám phiến lọc
làm bằng sợi bông mịn hơn. Các phiến lọc (mỏng và dày) đặt xen kẽ nhau và đều lồng ra
ngoài lưới kim loại và bao lụa. Trên nắp có lắp đường ống nhiên liệu vào bầu lọc và ra
khỏi bầu lọc, lắp vít xả khí, phía dưới nắp có ống để chứa nhiên liệu đã được lọc sạch,
mặt khác ống còn ngăn không cho không khí dưới đáy lọc lọt vào không gian dẫn nhiên
liệu ra.
2.2.6 Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel sử dụng bơm Bosch:
Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel cổ điển đó là các bộ phận, cụm
chi tiết của hệ thống được dẫn động bằng cơ khí nên có độ trễ nhất định vì vậy làm việc
không thích hợp với sự thay đổi tải của động cơ. Làm thải khói đen khá lớn khi tăng tốc,
tiêu hao nhiên liệu còn cao và tiếng ồn lớn…
16
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
2.2.6.1 Đặc tính tốc độ của bơm cao áp
Tại một vị trí của thanh răng bơm cao áp, biến thiên lượng nhiên liệu cấp cho chu
trình g
ct
(lượng nhiên liệu của một hành trình bơm) theo tốc độ trục khuỷu n của bơm
Bosch được gọi là đặc tính cung cấp của bơm. Hành trình có ích h
ct
.
Đặc tính cung cấp của bơm cao áp (bơm Bosch) trái ngược với đặc tính về thay
đổi hệ số nạp
v
η
của động cơ khi tăng tốc độ n (càng tăng n hệ số nạp
v
η
càng giảm). Tốc
độ gây ảnh hưởng lớn nhất tới η
v
. Khi tăng n sẽ làm tăng tốc độ môi chất đi qua xupap
nạp cũng như xupap xả, làm giảm p
a
và làm tăng p
r
, mặt khác cũng làm giảm
∆
T (do
giảm thời gian tiếp xúc), kết quả làm giảm η
v
.
17
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
Vì vậy nếu điều chỉnh sao cho thành phần hoà khí thích hợp ở tốc độ cao thì khi
giảm tốc độ n, do nhiên liệu chu trình g
ct
đóng của ti kim phun ở cuối quá trình phun.
Hậu quả là:
18
Chế độ ít tải
Chế độ đầy tải
η
v
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
- Khi phun với lượng nhiên liệu ít thì áp suất phun cũng nhỏ và ngược lại.
- Áp suất đỉnh cao gấp đôi áp suất phun trung bình.
Để quá trình cháy hiệu quả, đường cong mức độ phun nhiên liệu thực tế có dạng
tam giác.
Áp suất đỉnh quyết định tải trọng đặt lên các thành phần của bơm và các thiết bị
dẫn động. Ở hệ thống nhiên liệu cũ, nó còn ảnh hưởng đến tỉ lệ hỗn hợp khí và nhiên liệu
trong buồng cháy.
Hình2-11 Đặc tính phun nhiên liệu thường
2.3. Hệ thống nhiên liệu CommonRail Diesel
Trong động cơ Diesel hiện đại, áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách
riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong hộp chứa (Rail) hay còn gọi là “Ắcquy
thủy lực”và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu tùy thuộc vào trạng thái làm
việc của động cơ. Lợi ích của vòi phun Common Rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên
liệu được phun ra ở áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun,
thời điểm phun. Do đó làm hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn. 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 cơ Diesel như:
- Phạm vi ứng dụng rộng rãi (cho xe du lịch, xe khách, tải nhẹ, tải nặng, xe lửa, tàu
thủy… ).
- Áp suất phun đạt đến từ 1600 bar đến 2000 bar.
phun nhiên liệu nhờ thông tin từ các cảm biến (10) với áp suất phun có thể đến 1500 bar.
Nhiên liệu thừa của vòi phun đi qua ắcquy thủy lực trở về bơm cao áp, van điều khiển áp
suất tại bơm mở để nó trở về thùng nhiên liệu (1). Trên ắcquy thủy lực có gắn cảm biến
áp suất và đầu cuối có bố trí van an toàn (8), nếu áp suất tích trữ trong ắc quy thủy lực (7)
lớn quá giới hạn van an toàn sẽ mở để nhiên liệu tháo về thùng chứa
Với phương pháp này áp suất phun từ 1600 bar đến 2000 bar có thể thực hiện ở mọi
thời điểm ngay cả động cơ lúc thấp tốc. Trong hệ thống Common Rail quá trình phun
được chia thành các cách phun:
- Phun mồi (hay Phun sơ khởi- Pre-injection hoặc Pilot- injection).
- Phun chính (Main injection).
- Phun thứ cấp (Post-injection).
Một hệ thống Common Rail Diesel gồm có 4 thành phần căn bản :
- Bơm áp suất cao với van điều chỉnh áp suất và van đo lường.
- Các cảm biến ( tốc độ quay trục khuỷu, trục cam, bàn đạp ra, lưu lượng không khí và
nước làm mát, cảm biến áp suất Rail, …).
- Các cơ cấu chấp hành (Vòi phun điều khiển bằng van solenoid, bộ tăng áp, bộ hồi
lưu khí xả, các đồng hồ đo áp suất,…)
- Bộ điều khiển điện tử (ECU (PCM), EDU) kiểm soát lượng phun chính xác, điều chỉnh
áp suất và giám sát các điều kiện hoạt động của động cơ.
21
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
Mạch áp suất thấp:
Hình 2-13 Mạch áp suất thấp
Mạch áp suất cao:
Hình 2-14 Mạch áp suất cao
22
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
24
Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l TDCi lắp trên
xe Ford Transit
Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trễ và phun thứ cấp tạo cho quá trình
cháy hoàn thiện. Ngoài ra, hệ thống còn ứng dụng điều khiển điện tử cho động cơ, lắp
thêm bộ hồi lưu khí xả (EGR) và tăng áp góp phần cải thiện tính năng động cơ. Trong đó
phải kể đến vòi phun Common Rail, nó thực hiện phun và lưu ở áp suất cao.
Vòi phun có van trợ lực điện từ. Nó là một thành phần chính xác cao, được chế tạo chịu
được độ kín khít cực cao. Các van, kim phun và cuộn điện từ được định vị trên thân vòi
phun. Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao đi qua van tiết lưu đi vào buồng chứa
van điều khiển. Có áp suất bên trong vòi phun bằng áp suất trong ắcquy thủy lực, như
vậy ta thấy rằng vòi phun được thiết kế làm việc ở áp suất rất cao do đó các chi tiết lò xo,
van bi, kim phun và van điện từ làm việc phải chính xác. Hình 2-18 Vòi phun Common Rail Diesel- Bosch.
Qua phân tích trên ta có thể kết luận Hệ thống Common Rail Diesel có 5 ưu điểm sau:
- Tiêu hao nhiên liệu thấp.
- Phát thải ô nhiễm thấp.
- Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn.
25
Copyright: Tài liệu đại học ©