MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5
1.1.Tổng quan hệ thống nhiên liệu diesel điện tử 9
1.2. Bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả 9
1.2.1.Bơm VE điện tử một piston hướng trục 9
1.2.2. Bơm VE điện tử một piston hướng kính 10
1.2.3. Van điều khiển lượng phun SPV 11
a) SPV loại thông thường 11
1.2.4. Van điều khiển thời điểm phun TVC 13
1.3. Hệ thống nhiên liệu với bơm- vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI và
HEUI) 15
1.3.1.Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI 15
b) Hệ thống dẫn động phun 16
1.4. Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 19
1.4.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 19
1.4.2. Vòi phun HEUI 20
1.5.Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail 22
1.5.1.Sơ đồ cấu tạo chung 22
1.5.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 22
1.5.3.Phân loại bơm cao áp của hệ thống 23
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail 27
2.1.1. Nguyên lý hoạt động 27
2.1.2. Cấu tạo 28
2.1.2.1. Bơm thấp áp 28
2.1.2.2 Bơm cao áp 29
2.1.2.3.Ống phân phối Rail 31
2.1.2.4. Bộ hạn chế áp suất 32
2.1.2.6.Van điều khiển hút (SCV) 33
2.1.2.8. Van điều khiển áp suất nhiên liệu Rail 38
1
công suất,tiêu thụ nhiên liệu và phát thải động cơ tại tốc độ 2000 v/ph 63
2
4.1.1. Ảnh hưởng áp suất phun tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát
thải của động cơ tại tốc độ 2000 v/p 63
4.1.2. Ảnh hưởng góc phun sớm tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát
thải của động cơ tại tốc độ 2000 v/ph 69
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 74
3
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Số hiệu Tên bảng Trang
Bảng 4.1 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ
tải 25%
64
Bảng 4.2 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ
tải 50%
66
Bảng 4.3 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ
tải 75%
68
Bảng 4.4 Bảng kết quả đo ảnh hưởng góc phun sớm tại tốc độ 2000(v/ph),
25% tải
Error:
Refere
nce
source
not
found
Bảng 4.5 Bảng kết quả đo ảnh hưởng góc phun sớm tại tốc độ 2000(v/ph),
50% tải
Error:
Cổng nối tiếp để kết nối máy tính và vi xử lý
10 PC
Máy tính
11 ge
Suất tiêu hao nhiên liệu
12 p
Áp suất
13 M
Momen
6
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
a. Tính cấp thiêt của đề tài
Động cơ đốt trong hiện nay là một trong những nguồn động lực chủ yếu trong các
ngành công nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải. Một nhược điểm lớn
nhất của động cơ đốt trong là trong khí xả có chứa nhiều chất độc hại đối với sức khỏe
của con người và gây ô nhiễm môi trường. Để hạn chế nhược điểm này, các nước trên
thế giới đã đưa ra các tiêu chuẩn về khí thải.Muốn đáp ứng được các tiêu chuẩn về khí
thải cần có các biện pháp kĩ thuật xử lý khí thải. Các thông số kinh tế kĩ thuật của động
cơ diesel phụ thuộc nhiều vào quá trình hình thành hỗn hợp trong xylanh động cơ,
trong đó quy luật cung cấp nhiên liệu có ảnh hưởng quyết định nhằm nâng cao chất
lượng động cơ đặc biệt là chất lượng khí xả, hệ thống nhiên liệu Common Rail điều
khiển điện tử hiện nay đã được xử dụng khá rộng rãi . Hệ thống nhiên liệu Common
Rail cung cấp nhiên liệu chính xác điều khiển áp suất phun, thời điểm phun hợp lý ở
từng chế độ làm việc của động cơ.
Đứng trước vấn đề ô nhiễm môi trường và tiếngồn đặc trưng của động cơ diesel ,
em đã chọn đề tài “Nghiên cứuảnh hưởng quy luật phun đến hệ thống nhiên liệu
Common Rail” để có thể hiểu sâu hơn về vấn đề này.
b. Ý nghĩa của đề tài
- Đề tài giúp sinh viên củng cố, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành
ECU phát hiện tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ các cảm
biến. Căn cứ vào các 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 đông động cơ bằng cơ cấu chấp
hành.
Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của hệ thống
Hệ thống EFI – Diesel điều khiển lượng phun, thời điểm phun thông qua ECU
điều khiển đạt được những lợi ích tối ưu:
- Công suất động cơ cao
- Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp
- Các khí thải thấp
- Tiếng ồn thấp
- Giảm lượng khí xả đen và trắng
1.2. Bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả
1.2.1.Bơm VE điện tử một piston hướng trục
a) Cấu tạo:
Bơm VE loại này có:Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành con lăn, cơ
cấu điều khiển phun sớm, van xả áp SPV,van điều khiển phun sớm TCV, cảm biếntốc
độ… không có quả ga và piston không có lỗ ngang. Vì vậy để điều chỉnh lượng nhiên
liệu phun thì bơm sử dụng một van xả áp thông với khoang xylanh.
9
Hình 1.2. Cấu trúc của bơm VE loại hướng trục
b) Hoạt động:
Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí trong bơm VE
sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén trong khoang bơm đến áp suất 2 ÷ 7 (kg/cm2)
và gọi là áp suất sơ cấp.Sau đó dầu có áp suất này được đưa tới chờ sẵn tại cửa nạp và
khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vào khoang xylanh.
Khi piston quay lên thì phần không xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp cửa nạp, đồng thời
lúc này phần lồi của cam đĩa sẽ trèo lên con lăn làm cho piston bị đẩy lên để nén dầu
trong khoang xylanh. Dầu trong khoang xylanh bị nén tới gần áp suất phun thì cửa
chia dầu trên piston trùng với một đường dẫn ra một vòi phun nào đó. Do vậy, khi dầu
- SPV trực tiếp: Được sử dụng trong máy bơm piston hướng kính cho những ứng
dụng áp suất cao.
a) SPV loại thông thường
+ Cấu tạo
11
Hình 1.4. SPV loại thông thường
SPV loại thông thường bao gồm 2 van: Van chính và van điều khiển. Ngoài ra
còn có thêm một cuộn dây, lò xa chính và lò xo điều khiển.
SPV áp dụng cho cả hai loại bơm khác nhau có cấu tạo và hoạt động khác nhau.
Loại van xả áp thông thường áp dụng cho bơm một piston hướng trục có cấu tạo thành
hai phần: Van chính và van điều khiển. Cuộn dây của van điều khiển được cấp dương
và điều khiển mát. Nó điều khiển bằng điện áp nguồn cơ bản của xe. Ở van chính có
một tiết lưu nhỏ để thông áp suất từ khoang xylanh lên mặt trên của khoang chính tạo
ra sự cân bằng lực tác động vào van chính. Như vậy van điều khiển chỉ đóng vai trò xả
phần áp suất phía trên của van chính, tạo điều điện cho áp suất ở khoang xylanh đẩy
van chính lên mở đường xả áp suất về khoang bơm và kết thức phun.
+ Hoạt động
Khi khóa điện bật ON thì cuộn dây của van điều khiển cũng được cấp điện.Để
nút (bịt) đường dầu hồi phía trên van chính và như vậy quá trình phun dầu xảy ra bình
thường.Đến khi cần kết thúc phun thì ECU sẽ cắt điện ở cuộn dây van điều khiển, lò
xo điều khiển sẽ đẩy lõi thép của van điều khiển và mở thông khoang trên của van
chính với khoang xylanh.
b) SPV loại điều khiển trực tiếp
+ Cấu tạo
12
Hình 1.5. SPV loại điều khiển trực tiếp
SPV loại trược tiếp gồm có: Một cuộn dây, một van điện từ và một lò xo
Trái ngược với SPV loại thông thường, lọa SPV hoạt động trực tiếp thích hợp
dùng cho máy bơm có áp suất cao, với các đực điểm là mức độ thích ứng và lưu lượng
phun cao.
cuộn dây, dưới
tác dụng của
lực từ lõi bị hút
về bên phải
mở đường dầu
thông giữa hai buồng áp lực của bộ định thời.Khi ECU ngừng cung cấp điện, dưới tác
dụng của lực lò xo lõi dịch chuyển về bên trái đóng đường dầu thông giữa hai buồng
áp lực.
14
1.3. Hệ thống nhiên liệu với bơm- vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI
và HEUI)
1.3.1.Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI
a) Khái quát
Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI
1- Thùng dầu; 2- Bầu lọc thô; 3- Bơm chuyển nhiên liệu; 4- Bầu lọc tinh; 5-
Các vòi phun; 6- ECM; 7- Các cảm biến
Mặc dù được giới thiệu vào cuối những năm 80, nhưng hệ thống nhiên liệu EUI
đã đạt được những thành tựu nhất định về mặt cấu tạo, nâng cao tính năng làm việc và
độ tin cậy. EUI còn là tiền đề cho hệ thống nhiên liệu HEUI (Tác động thủy lực, điều
khiển điện tử )sau này.
+ Hệ thống nhiên liệu EUI có 5 bộ phận cấu thành:
- Các vòi phun EUI: Tạo ra áp suất phun tới 207000kPa (30.000 psi) và ở tốc
độđịnh mức nó phun tới 19 lần/s;
- Bơm chuyển nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu cho các vòi phun bằng cách hút
nhiên liệu từ thùng chứa và tạo ra một áp suất từ 60-125 psi;
- Mô-đun điều khiển điện tử (ECM – Electronic Control Module): Là một máy vi
tính công suất lớn điều khiển các hoạt động chính của động cơ;
- Các cảm biến: Là những thiết bị điện tử kiểm soát các thông số của các động
cơ: như nhiệt độ, áp suất, tốc độ… và cung cấp các thông tin cho ECM bằng một điện
thế tín hiệu.
cơ sử dụng ống lót làm bằng thép không rỉ được ép nhẹ vào mặt quy lát
Trước khi phun:Việc tạo sương mù trước khi phun bắt đầu với Piston bơm và xi
lanh ép của vòi phun ở trên đỉnh của hành trình phun nhiên liệu. Khi rãnh của Piston
bơm đầy nhiên liệu, van trụ và van kim ở vị trí mở. Nhiên liệu ra khỏi rãnh của Piston
bơm khi cơ cấu đòn gánh đẩy xi lanh ép và Piston bơm 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 pít tông lông giơ
tiếp tục chảy vào đường cấp nhiên liệu.
17
Nạp nhiên liệu Phun nhiên liệu
Hình 1.11: Các giai đoạn hoạt động của vòi phun
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 Piston bơmbị
đóng. Piston bơm tiếp tục nén nhiên liệu từ rãnh Piston bơm 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.
Kết thúc phun:Sự phun vẫn tiếp tục khi Piston bơmdi 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.Khi áp suất vòi phun giảm tới khoảng 24.000 kPa (3500 pis), vòi phun đóng
và sự phun dừng lại.Đây là kết thúc phun.
Nạp: Khi Piston bơm đi xuống tới dưới của xi lanh, nhiên liệu không bị ép từ
rãnh Pít tông long-giơ nữa. Piston bơmbị đẩy bởi bộ phận truyền động và lò xo hồi vị.
Sự dịch chuyển lên phía trên của Piston bơm là do áp suất trong rãnh Piston bơm hạ
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 đường 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
1.4.2. Vòi phun HEUI
+ Cấu tạo
Hình 1.13: Cấu tạo vòi phun HEUI
Vòi phun là một thiết bị độc lập được điều khiển trực tiếp bởi mô dun điều khiển
điện tử ECM (2). Dầu có áp suất từ 800 đến 3000 psi được bơm cao áp (3) 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. 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.
20
Hình1.14: Quá trình phun của vòi phun HEUI
+ Nguyên lý làm việc
Bơm áp cao của hệ thống cấp một lượng dầu thủy lựctới van điện từ củavòi 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 liệucó 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 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
chỉnh lượng nhiên liệu đi vào bơm áp cao.
ECU luôn theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất
nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi.
22
1.5.3.Phân loại bơm cao áp của hệ thống
+ Bơm cao áp của hệ thống Common Rail gồm 3 loại chính
- Loại bơm 2 piston
- Loại bơm 3 piston
- Loại bơm 4 piston
a. Bơm cao áp loại 2 piston
Hình 1.16: Cấu tạo bơm áp cao loại 2 pitton
1- Van hút; 2- Pittong; 3- Cam không đồng trục; 4- SCV (Van điều khiển nạp);
5- Van phân phối; 6- Bơm cấp liệu
+ Nguyên lý vận hành
Píttông B dẫn nhiên liệu vào trong khi pittông A bơm nhiên liệu ra. Do đó,
píttông A và B lần lượt hút nhiên liệu từ bơm cấp liệu vào khoang cao áp và bơm
nhiên liệu ra ống phân phối.
Việc quay của cam lệch tâm làm cho cam vòng quay với một trục lệch. Cam
vòng quay và đẩy một trong hai pittông đi lên trong khi đẩy pittông kia đi xuống hoặc
ngược lại đối với hướng đi xuống.
23
Hình 1.16: Nguyên lý tạo áp suất trong bơm áp cao 2 pitton
Piston B bị đẩy xuống để nén nhiên liệu và chuyển nó vào ống phân phối khi
píttông A bị kéo xuống để hút nhiên liệu vào. Ngược lại, khi pittông A được đẩy lên để
nén nhiên liệu và dẫn nó đến ống phân phối thì pittông B được kéo lên để hút nhiên
liệu lên.
b. Bơm áp cao loại 3 pitton
Loại này gồm các chi tiết: Cam lệch tâm 3 vấu và 3 cụm piston – xylanh được đặt
cách nhau 120
0
Copyright: Tài liệu đại học ©