Biểu Đồ Các Giai Đoạn Phun Và Áp Suất Cháy Trong Xy Lanh Động Cơ

Hình 2-42. Cáu tạo vòi phun nhiên liệu

1. Van ngoài; 2.Tiết lưu 2; 3. Tiết lưu 1; 4. Đường dầu từ ống phân phối; 5. Chốt tỳ; 6. Van trong; 7. Đường dầu hồi; 8. Khoang chốt tỳ; 9.Lò xo hồi vị; 10.Kim phun

Nếu ECU cấp xung điều khiển vào van điện tạo từ trường hút van ngoài và mở đường hồi dầu làm mất áp suất đè chốt tỳ. Khi đó áp suất rail ở khoang kim phun sẽ đẩy kim phun cùng chốt tỳ đi lên để phun dầu vào buồng cháy động cơ

Khi kết thúc xung điều khiển phun thì lò xo ở van điện đẩy van ngoài đóng đường dầu hồi. Lúc này dầu ở áp suất rail lại thông qua tiết lưu 1 để cấp vào khoang chốt tỳ tạo áp lực đè chặt kim phun kết thúc hành trình phun.

Điều khiển lượng phun (hình 2-43)

Hình 2-43. Sơ đồ điều khiển lượng phun

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 137 trang tài liệu này.

Các tín hiện từ ECU được khuếch đại bởi EDU để vận hành vòi phun. Điện áp cao được sử dụng đặc biệt khi van được mở để mở vòi phun.

Lượng phun và thời điểm phun được điều khiển bằng cách điều chỉnh thời điểm đóng và mở vòi phun tương tự như trong hệ thống EFI của động cơ xăng.

Quá trình phun có giai đoạn phun trước (phun mồi) và phun chính:

- Phun trước: tiến hành trước điểm chết trên với một lượng nhỏ nhằm đạt một số hiệu quả như: Áp suất cuối quá trình nén tăng một ít và nhiên liệu cháy một phần. Điều này giúp giảm thời gian trễ cháy, giảm sự tăng đột ngột của áp suất khí cháy và áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn). Kết quả là giảm tiếng ồn của động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và trong nhiều trường hợp giảm được độ độc hại của khí thải. Quá trình phun trước góp phần gián tiếp vào việc tăng công suất động cơ (hình 2-39b).

- Phun chính: công suất đầu ra của động cơ phụ thuộc vào giai đoạn phun chính tiếp theo giai đoạn phun trước Điều này có nghĩa là giai đoạn phun chính giúp tăng lực kéo của động cơ. Với hệ thống Common Rail, áp suất phun vẫn giữ không đổi trong suốt quá trình phun.

Hình 2-44. Biểu đồ các giai đoạn phun và áp suất cháy trong xy lanh động cơ

1.Phun trước; 1a. Áp suất cháy có phun trước

2. Phun chính; 2a. Áp suất cháy không có phun trước

c) Điện trở vòi phun (hình 2-45)

Với cùng một khoảng thời gian phun, sự không khớp cơ khí vẫn đang gây ra sự khác biệt về lượng phun của mỗi vòi phun.

Hình 2-45. Điện trở vòi phun

Để đảm bảo cho ECU hiệu chỉnh những sự không khớp đó các vòi phun được bố trí một điện trở điều chỉnh đối với từng vòi phun.

Trên cơ sở thông tin nhận được từ mỗi điện trở điều chỉnh ECU sẽ hiệu chỉnh sự không khớp về lượng phun giữa các vòi phun. Những điện trở điều chỉnh đó được cung cấp để tạo cho ECU khả năng nhận biết các vòi phun, và chúng không được nối vào mạch vòi phun

Chú ý:

Điện trở điều chỉnh nêu trên không được cung cấp kèm theo vòi phun của động cơ 1ND-TV.

Có 3 kiểu vòi phun được trang bị điện trở này dựa trên cơ sở khác nhau về lượng phun, và các số hiệu phân biệt (A,B,C) được gắn trên đỉnh của mỗi vòi phun.

Có 25 kiểu vòi phun được nêu dưới đây, mỗi kiểu được cung cấp với một điện trở điều chỉnh khác nhau

Khi thay một vòi phun nào đó thì ECU sẽ tự động thực hiện việc điều chỉnh nhiên liệu thích hợp, do đó không cần thiết phải thay nó bằng một vòi phun cùng với điện trở điều chỉnh tương tự

Bảng giá trị điện trở điều chỉnh của vòi phun

4. Một số hệ thống Common Rail thông dụng

a) Common Rail (CRS) Bosch

Hình 2-46. Các bộ phận chính của CRS Bosch

- Đây là hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử của động cơ diesel

- Bơm cao áp luôn hoạt động ở mọi trạng thái làm việc của động cơ

- Sự tạo thành và điều khiển áp suất cao độc lập với điều khiển sự phun

- Áp suất và thời gian phun nhiên liệu của hệ thống được thiết kế cho động cơ phun trực tiếp hoạt động với tốc độ cao

ECM

Vòi phun

Xy lanh

Hình 2-47. Điều khiển vời phun CRS Bosch

Hình 2-48. Mạch thấp áp CRS Bosch

1.Thùng nhiên liệu; 2. Lọc sơ bộ; 3. Bơm sơ cấp; 4. Bầu lọc; 5. Đường dẫn nhiên liệu thấp áp; 6. Bơm cao áp; 7. Đường nhiên liệu cao áp; 8. Ống phân phối; 9. Vòi phun; 10. Đường nhiên liệu hồi; 11. ECU

(1) (2) (3)

(4) (5) (6) (7)

Hình 2-49. Mạch cao áp CRS Bosch

1.Cảm biến trục khuỷu; 2. Cảm biến trục cam; 3. Cảm biến bàn đạp ga;

4. Cảm biến áp suất khí nạp; 5. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 6. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 7. Cảm biến khối lượng khí nạp

Trong mạch thấp áp, nhiên liệu được hút ra khỏi thùng nhiên liệu, qua bầu lọc, vào khoang bên trong của bơm cao áp bằng một bơm cấp liệu sơ cấp.

Tại bơm cao áp, nhiên liệu được tạo áp suất cao rồi được cấp lên và lưu trữ trong ống phân phối với áp suất khoảng 1350 bar. Áp suất này được duy trì với một khoảng giá trị nhất định bởi van điều khiển áp suất.

Van điều khiển áp suất được kích hoạt bởi ECM. Khi nó mở, nhiên liệu được hồi về thùng chứa qua đường dầu hồi và áp suất ống phân phối giảm xuống giá trị quy định. ECM có thể điều khiển van điều khiển áp suất một cách chính xác nhờ tín hiệu của cảm biến áp suất ống phân phối. Cảm biến này đo giá trị áp suất ống phân phối.

Vòi phun nhiên liệu nối với ống phân phối. Khi vòi phun được kích hoạt mở bởi ECM, nhiên liệu cao áp từ ống phân phối qua vòi phun và phun vào xy lanh động cơ. Mỗi xi lanh có 1 vòi phun.

Các thông số của sự phun như thời điểm phun, lượng phun, áp suất phun được điều khiển bởi mô đun điều khiển điện tử (ECM) cho phép sự phun tối ưu. Áp suất phun độc lập với tốc độ quay của động cơ và đạt áp suất cao ngay cả khi tốc độ quay của động cơ thấp nên nhiên liệu vẫn được tán nhỏ và phun một lượng chính xác vào xy lanh động cơ.

b) Commonrail Denso

1995: Giới thiệu hệ thống CRS cải tiến đầu tiên trên thế giới cho xe Tải. 1996: Bắt đầu bổ sung hệ thống CRS cho xe chở hành khách.

1999: Xuất hiện lần đầu hệ thống CRS trên thị trường Châu Âu. 2002: cung cấp CRS 1800 bar

2008: đưa ra thị trường loại có âp suất phun 2000 bar

2012: trang bị hệ thống điều khiển động cơ gọi là intelligent-Accuracy Refinement Technology (i-ART), trong đó, các vòi phun được gắn liền với cảm biến âp suất để đo áp suất phun nhiên liệu tại thời điểm hiện tại và điều khiển lượng phun, thời điểm phun của mỗi vòi phun.

Hệ thống Commonrail Denso có tiếng ồn thấp, khí thải sạch và tốc độ cao.

Bình dầu

Dầu đến vòi phun

Các cảm biến

Hình 2-50. Sơ đồ hệ thống Commonrail Denso

2.5. Hệ thống EFI-diesel UI

Bơm vòi

phun

CB áp suất

khí nạp

ECU

CB nhiệt độ nước làm mát

CB tốc độ động cơ

CB bàn đạp ga

CB trục cam

Hình 2-51. Sơ đồ hệ thống EFI-Diesel UI

Hệ thống UI là hệ thống các bơm cao áp riêng được điều khiển phun nhiên liệu bằng các van solenoid, được thiết kế theo từng đơn vị riêng nên đem lại tính linh hoạt cao thích hợp với các động cơ sẵn có và bảo dưỡng sửa chữa dễ dàng.

Cũng giống như các hệ thống phun nhiên liệu khác, hệ thống UI thực hiện được các chức năng sau:

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ Diesel.

- Tạo ra áp suất cao cần thiết cho việc phun nhiên liệu.

- Phun một lượng nhiên liệu chính xác vào thời điểm chính xác.

Trái với các hệ thống phun nhiên liệu khác, hệ thống UI được thiết kế theo từng đơn vị riêng và sử dụng bơm vòi phun kết hợp. Mỗi xilanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một bơm vòi phun.

Sau đây, lấy động cơ 1.9 lít với bơm vòi phun kết hợp của hãng Volkswagen để nghiên cứu.

2.5.1. Cấu tạo

Hệ thống nhiên liệu EFI-diesel dùng bơm vòi phun kết hợp (UI) gồm các bộ phận chính sau: 1.Thùng nhiên liệu; 2. Bầu lọc; 3. Van 1 chiều; 4. Van áp suất; 5. Bơm cấp liệu; 6. Bộ lọc bóng hơi nhiên liệu; 7. Giclơ (cho hơi nhiên liệu trở về); 8. Nắp máy; 9. Van giới hạn áp suất nhiên liệu hồi (14,5 psi); 10. Giclơ cho hơi nhiên liệu về thùng (khi thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng); 11. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 12. Bộ lảm mát nhiên liệu.

2.5.2. Nguyên lý hoạt động

Khi động cơ hoạt động, Bơm cấp liệu 5 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1, qua bầu lọc 3, van 1 chiều 3 vào bơm rồi đẩy qua bộ lọc bóng nhiên liệu 6 vào các vòi phun. Tại đây, nhờ các cam tác dụng vào bơm vòi phun tạo nhiên liệu có áp suất cao phun vào xi lanh động cơ theo sự điều khiển của ECM. ECM sẽ kích hoạt bộ van điện từ ở bơm vòi phun để điều khiển thời điểm phun, lượng phun và kết thúc phun phù hợp với các chế độ tải trọng của động cơ. Nhiên liệu thừa dẽ theo đường hồi, qua van giới hạn áp suất nhiên liệu 9, bộ pàm mát nhiên liệu 12 trở về thùng chứa (hình 2-52).

Khi áp suất nhiên liệu quá mức cho phép, van 4 mở cho một phần nhiên liệu trở về trước bơm làm giảm áp suất nhiên liệu cấp cho các bơm vòi phun và khống chế áp suất lớn nhất cho phép cấp cho các bơm vòi phun.

Giclơ 7 cho phép phần hơi nhiên liệu trở về, đảm bảo chỉ có nhiên liệu lỏng cấp tới các bơm vòi phun.

Van 1 chiều 3 có tác dụng ngăn nhiên liệu trở về thùng chứa tạo điều kiện thuận lợi cho khởi động lại

Van 10 cho hơi nhiên liệu về thùng trong trường hợp thùng hết nhiên liệu và van 9 đóng.