Cấu tạo và nguyên lý bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu

Bơm cao áp

Mô tả
Mô tả

Bơm phun bơm nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun.
Bơm phun có chức năng kiểm soát lượng phun và thời điểm
phun nhiên liệu.
1. Hút nhiên liệu
Bơm cấp liệu hút nhiên liệu từ bình và nén trong thân
bơm.
2. Bơm nhiên liệu
Sử dụng một pít tông để đưa nhiên liệu áp suất cao tới
mỗi vòi phun bằng chuyển động tịnh tiến và quay.
3. Kiểm soát lượng phun
Bộ điều tốc điều khiển lượng phun và công suất động cơ.
Bộ điều tốc có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của
động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định
tốc độ chạy không tải.
4. Kiểm soát thời điểm phun
Bộ định thời điều khiển thêi ®iĨm phun theo tû lƯ thn
víi tèc ®é ®éng cơ.
Các bộ phận bên trong bơm phun được bôi trơn và làm
mát bằng nhiên liệu.
(1/1)
Tóm tắt hoạt động
Khi bật khoá điện ON, van điện từ cắt nhiên
liệu được kéo vào trong, đường thông giữa thân
bơm và pít tông mở. Khi bơm cấp liệu quay, hút
nhiên liệu từ bình nhiên liệu, qua bộ lắng đọng
nước và bộ lọc nhiên liệu, đi vào thân bơm theo

áp suất được điều chỉnh bởi van điều chỉnh. Pít
tông hút nhiên liệu từ thân bơm vào buồng áp
suất trong hành trình hút (dịch chuyển sang
trái) và nén nhiên liệu ở mức độ cao để dẫn đến
từng van phân phối trong hành trình nén (di
chuyển sang phải).
Sau khi qua van phân phối, nhiên liệu được
đưa vào các vòi phun qua các ống dẫn cao áp,
từ đó nhiên liệu được phun vào các xi lanh.
Cùng lúc, các bộ phận bên trong bơm được
nhiên liệu làm mát và bôi trơn . Một phần nhiên
liệu quay trở về bình nhiên liệu từ vít tràn để
kiểm soát mức độ tăng nhiệt độ cuả nhiên liệu
trong bơm.
(1/1)

-1-


Bơm cấp liệu và Van điều chỉnh
1. Bơm cấp liệu
Bơm cấp liệu kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một
rôto. Trục dẫn động quay rôto và nhờ có lực ly tâm mà
các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong của buồng áp
suất. Do trọng tâm của rô to lệch so với tâm của buồng
nén nên nhiên liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra
ngoài.
2. Van điều chỉnh
Van điều chỉnh điều chỉnh áp suất xả của bơn cấp liệu
phù hợp với tốc độ bơm.

Bộ định thời kiểm soát thời điểm phun nhiên liệu theo áp
suất trong bơm.
(1/1)

Phân phối và phun nhiên liệu
1. Bơm cấp liệu, đĩa cam và pít tông được điều khiển bằng
trục dẫn động và quay theo tỷ lệ bằng một nửa tốc độ
của động cơ.
2. Hai lò xo pít tông đẩy pít tông và đĩa cam lên các con lăn.
3. Đĩa cam có số mặt cam bằng số xi lanh. (Động cơ 4 xi
lanh thì đĩa cam có 4 mặt cam). Đĩa cam quay trên con
lăn cố định nó đẩy pít tông ra và vào. Do đó, pít tông theo
sự dịch chuyển của mặt cam và chuyển động tịnh
tiến ăn khớp với cam và quay. ứng với một vòng quay
của đĩa cam, pít tông sẽ quay một vòng và tịnh tiến 4 lần.
4. Việc cung cấp nhiên liệu cho mỗi xi lanh được thực hiện
bằng 1/4 vòng quay đĩa cam và một lần chuyển động
tịnh tiến của píttông (động cơ 4 xi lanh).
(1/3)

-2-


5. Pít tông có 4 rÃnh hút, một cửa phân phối,
một cửa tràn và một rÃnh cân bằng áp suất.
Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng
với lỗ vào ở tâm pít tông.
6. Nhiên liệu được hút từ rÃnh hút của pít tông.
Sau đó nhiên liệu nén mạnh qua van phân
phối từ cửa phân phối và bơm vào vòi phun.

(2/3)

-3-


1. Hút
Khi pít tông đi xuống (chuyển sang trái), một trong 4 rÃnh
hút trong pít tông bơm sẽ thẳng hàng với cửa hút trong
đầu phân phối.
Do vậy, nhiên liệu được hút vào buồng áp suất và đi vào
trong pít tông.
(3/3)

-4-


2. Cung cấp
Khi đĩa cam và pít tông quay, cửa hút của đầu phân phối
đóng, cửa phân phối của pít tông sẽ thẳng hàng với
đường phân phối.
Khi đĩa cam chạy trên con lăn, píttông đi lên (chuyển
sang phải) và nén nhiên liệu.
Khi áp suất nhiên liệu đạt giá trị ấn định trước, nhiên liệu
sẽ được phun ra qua vòi phun.

3. Kết thúc
Khi đĩa cam quay tiếp và pít tông đi lên (dịch chuyển
sang phải), 2 cửa tràn của pít tông bị đẩy ra ngoài vành
tràn. Khi đó, nhiên liệu có áp suất cao sẽ quay trở lại thân
bơm qua các cửa tràn. Kết qủa là áp suất nhiên liệu giảm

đột ngột và kết thúc nạp nhiên liệu.

-5-


à Hành trình hữu ích
Hành trình hữu ích là khoảng cách pít tông dịch chuyển
từ khi bắt đầu nén nhiên liệu tới khi kết thúc.
Vì các hành trình bơm là không đổi, nên sự thay đổi vị trí
đặt vành tràn làm thay đổi hành trình hữu ích để tăng
hoặc giảm lượng phun nhiên liệu.
Khi hành trình hữu ích kéo dài hơn thì hành trình nén sẽ
lâu kết thúc hơn và lượng nhiên liệu nạp tăng. Ngược lại,
nén kết thúc sớm hơn và lượng nhiên liệu nạp giảm khi
hành trình hữu ích ngắn hơn.
(3/3)

Van điện từ cắt nhiên liệu
Van điện từ cắt nhiên liệu mở và đóng đường nhiên liệu dẫn
đến cửa hút.
(Van vẫn mở trong khi đang bật khoá điện ON)
1. Van điện từ cắt nhiên liệu đóng
ắc quy cấp điện cho van điện từ, và nó nén lò xo lại để đi
lên, kết quả là cửa hút mở ra và nhiên liệu được cung
cấp.

-6-


2. Van điện từ cắt nhiên liệu ngắt

Dòng điện chạy vào van điện từ bị ngắt, van bị đẩy xuống
dưới bằng lò xo.
Khi van đóng cửa hút, việc cung cấp nhiên liệu vào xi
lanh ngừng và làm động cơ ngừng hoạt động
(1/1)

Chống quay ngược
Nói chung, động cơ điêzen có thể quay ngược. Nếu nhiên
liệu được phun vào khi không khí được hút vào từ phía xả và
được nén lại thì động cơ sẽ quay ngược.
Tuy nhiên, bơm được thiết kế để cho động cơ không thể
quay ngược. Nếu bơm quay ngược, nhiên liệu sẽ được đưa
trở lại thân bơm khi píttông bơm di chuyển lên trên và cửa
hút mở.
Ngoài ra, nhiên liệu không được nén do pít tông bơm di
chuyển xuống dưới khi cửa phân phối mở. Do đó, nhiên liệu
không được phun, và động cơ không thể quay ngược.
(1/1)

-7-


Bộ định thời tự động (Điều khiển thời điểm
phun)
Giống như thời điểm đánh lửa của động cơ
xăng, thời điểm phun nhiên liệu của động cơ
điêzen phải sớm (hoặc muộn) theo tốc độ của
động cơ để đạt được công suất tối ưu. Bộ định
thời tự động điều khiển thời điểm phun sớm
hoặc muộn theo tốc độ của động cơ.

à Cấu tạo và hoạt động
Việc thay đổi vị trí con lăn tiếp xúc mặt cam
sẽ điều khiển thời điểm phun nhiên liệu. Khi
bơm phun nhiên liệu không quay, con lăn sẽ
ở vị trí muộn tối đa. Khi bơm phun nhiên liệu
bắt đầu quay và tốc độ tăng, pít tông của bộ
định thời dịch chuyển sang trái đẩy lò xo bộ
định thời, khi đó áp suất nhiên liệu trong
bơm tăng. Chốt trượt nối với pít tông chuyển
hoá sự dịch chuyển của pít tông thành
chuyển động quay của vành lăn. Khi vành
lăn quay theo chiều ngược lại với trục dẫn
động, thời điểm phun sẽ sớm hơn. Khi vành
lăn quay cùng một hướng, thời điểm phun
sÏ muén.
(1/1)

-8-


Bộ điều tốc cơ học của bơm VE

Mô tả
Cần thiết phải kiểm soát lượng phun nhiên liệu
phù hợp với lực ép xuống bàn đạp ga và tải
trọng của động cơ, bởi vì công suất động cơ
điêzen do lượng nhiên liệu nạp điều khiển. Do
vị trí vành tràn quyết định lượng phun nhiên liệu
nên bộ điều tốc phải điểu chỉnh vị trí vành tràn
để động cơ có thể chạy ổn định.

1. Điều khiển theo mức nhấn bàn đạp ga
ấn xuống:
Lượng nhiên liệu nạp tăng (tốc độ động cơ
tăng)
Nhả ra:
Lượng nhiên liệu nạp giảm (tốc độ động cơ
giảm)
2. Kiểm soát khi vị trí bàn đạp ga không thay
đổi nhưng trọng tải của động cơ thay đổi.
Trọng tải tăng:
Lượng nhiên liệu nạp tăng.
Trọng tải giảm:
Lượng nhiên liệu nạp giảm.
Bộ điều tốc còn đóng các vai trò:
Ngăn động cơ không chạy quá tốc bằng
việc kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ và
giữ cho động cơ chạy ổn định ở tốc độ thấp.
(1/1)

-9-


Cơ cấu và chức năng
Đối với bộ điều tốc kiểu cơ học, các quả văng
quay cùng với trục dẫn động của bơm phun
nhiên liệu; chúng bung rộng ra nhờ lực li tâm,
tuỳ theo sự tăng tốc độ quay của trục.
Chuyển động này được truyền đến vành tràn
(thông qua ống nối và cần điều khiển của bộ
điều tốc) để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu.

Có hai loại bộ điều tốc
à Bộ ®iỊu tèc kiĨu mäi tèc ®é
· Bé ®iỊu tèc kiĨu tèc ®é M – M (Tèi thiĨu Tèi ®a)
(1/1)

Bé ®iỊu tèc kiĨu mäi tèc ®é
Bé ®iỊu tèc kiĨu mäi tèc độ kiểm soát lượng
nhiên liệu nạp trong toàn bộ dải tốc độ của
động cơ. Bộ điều tốc dịch chuyển vành tràn
làm thay đổi hành trình hữu ích và điều chỉnh
lượng phun.

-10-


1. Khởi động
Khi nhấn bàn đạp ga xuống và cần điều
chỉnh được gạt theo hướng toàn tải tại thời
điểm khởi động, lò xo điều khiển kéo cần
căng cho đến khi tiếp xúc với vấu chặn.
Do tốc độ bơm tại thời điểm khởi động còn
thấp và lực li tâm của quả văng rất nhỏ,
thậm chí lò xo khởi động (lò xo đĩa) với sức
căng nhỏ cũng có thể đẩy cần điều khiển tì
vào ống trượt của bộ điều tốc, làm cho quả
văng cụp lại hoàn toàn.
Lúc này, cần điều khiển quay ngược chiều
kim đồng hồ quanh điểm tựa A và dịch
chuyển vành tràn tới vị trí khởi động (lượng
phun tối đa) để cung lượng nhiên liệu cần

thiết trong khởi động.
2. Chạy không tải
Sau khi khởi động động cơ và nhả bàn đạp
ga, cần điều chỉnh quay về vị trí không tải.
Do sức căng của lò xo điều khiển tại thời
điểm này là 0, quả văng có thể bung rộng ra
ngoài kể cả khi tốc độ chậm. ống trượt bộ
điều tốc nén lò xo không tải lại.
Lúc này, cần điều khiển quay cùng chiều
kim đồng hồ quanh điểm tựa A và dịch
chuyển vành tràn tới vị trí không tải.
Bằng cách đó, có thể đạt được tốc độ không
tải ổn định khi lực ly tâm của các quả văng
và sức căng của lò xo không tải cân bằng.

-11-


3. Đầy tải (Đạp bàn đạp ga xuống hoàn
toàn)
Khi bàn đạp ga được nhấn xuống hoàn
toàn, cần điều chỉnh dịch chuyển theo vị trí
toàn tải và cần căng sẽ tiếp xúc với vấu
chặn, giống như khi khởi động.
Trong trường hợp này, lò xo điều khiển có
sức căng cao và lò xo giảm chấn bị ép lại
hoàn toàn và không hoạt động.
Khác với khi khởi động, lúc này lực ly tâm
của quả văng có tác động mạnh. ống trượt
của bộ điều tốc đẩy cần điều khiển sang

phải. Sau đó cần điều khiĨn quay theo
chiỊu kim ®ång hå quanh ®iĨm tùa A cho
đến khi điểm tựa B tiếp xúc với cần căng, từ
đó dịch chuyển vành tràn tới vị trí toàn tải.
Kết quả lượng nhiên liệu nạp sẽ giảm so với
trong khi khởi động.
4. Tốc độ tối đa (Đạp bàn đạp ga xuống
hoàn toàn)
Khi tốc độ động cơ cao hơn mức quy định,
lực ly tâm của quả văng trở nên lớn hơn, làm
cho lực ép của ống trượt bộ điều tốc lớn hơn
sức cản trong lò xo điều khiển. Khi đó cần
điều khiển và cần căng cùng dịch chuyển,
quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm
tựa A để dịch chuyển vành tràn theo hướng
giảm lượng phun nhiên liệu. Nhờ khống chế
được tốc độ tối đa nên động cơ không bị
chạy quá tốc cho phÐp.

-12-


5. Tải cục bộ (Tốc độ trung bình) (Đạp bàn
đạp ga xuống một nửa)
Khi cần điều chỉnh ở vị trí trung gian giữa
đầy tải và không tải, lò xo điều khiển có lực
căng yếu, cho phép vành tràn dịch chuyển
theo hướng giảm lượng phun ở tốc độ thấp
hơn trong khi kiểm soát tốc độ tối đa. Kết
quả là tốc độ động cơ được kiểm soát phù

hợp với mức độ nhấn bàn đạp ga.
Đặc điểm của lượng phun nhiên liệu trong
trường hợp này cũng giống như trường hợp
đầy tải, khi tốc độ của động cơ còn thấp
(trước khi vành tràn dịch chuyển theo hướng
để giảm lượng phun). Khi tốc độ tăng, lượng
phun sẽ giảm để kiểm soát tốc độ.
(1/1)
Bộ điều tốc kiĨu tèc ®é M-M (Tèi ®a- Tèi
thiĨu)
Bé ®iỊu tèc kiĨu tốc độ M-M kiểm soát lượng
phun theo tốc độ động cơ ở tốc độ tối đa và tối
thiểu. ở các dải tốc độ khác, lượng nhiên liệu
nạp theo mức độ nhấn bàn đạp ga.
(Trừ lò xo điều khiển, về cơ bản cơ cấu của bộ
điều tốc kiểu mọi tốc độ và bộ điều tốc kiểu tốc
độ M-M là giống nhau)
(1/1)

-13-


Các vít điều chỉnh

Bơm phun nhiên liệu có các vít ®iỊu chØnh sau:
1. VÝt ®iỊu chØnh tèc ®é tèi ®a:
KiĨm soát tốc độ tối đa của động cơ.
2. Vít điều chỉnh tốc độ không tải
Điều chỉnh tốc độ của động cơ khi chạy không tải.
3. Vít điều chỉnh toàn tải

Điều chỉnh lượng nhiên liệu nạp
Gợi ý:
Khi vít điều chỉnh tốc độ tối đa và vít điều chỉnh toàn tải được điều chỉnh ở vị trí thích hợp và được niêm
phong, thông thường chúng không được điều chỉnh nữa. Tuy nhiên, nếu do thay đổi theo thời gian, cần
thiết phải điều chỉnh, bỏ niêm phong và tiến hành điều chỉnh. Sau khi điều chỉnh, vít điều chỉnh tốc độ tối
đa và vít điều chỉnh toàn tải phải được niêm phong lại.
(1/1)
LST (Bộ điều chỉnh thời điểm phun theo tải)
LST thay đổi thời điểm phun nhiên liệu theo tải của động cơ
và tạo thời điểm phun sớm.
Nhiên liệu được thoát ra qua cửa thoát trên ống trượt của bộ
điều tốc, qua đường dẫn trong trục của bộ điều tốc, đi vào
bơm cung cấp liệu. Do đó áp suất trong bơm này được giảm
xuống để làm cho thời điểm phun chậm lại.
Khi tải trong động cơ tăng (lượng phun nhiên liệu tăng), quả
văng vẫn còn cụp lại. áp suất trong thân bơm không được
hạ thấp nữa vì cửa thoát trên ống trượt của bộ điều tốc
không còn khớp với đường dẫn trong trục của bộ điều tốc.
Ngược lại, khi trọng tải của động cơ giảm (lượng phun giảm),
quả văng lại bung ra. Cửa thoát trên trên ống trượt bộ điều
tốc và đường dẫn trong trục bộ điều tốc thẳng hàng, làm áp
suất trong bơm giảm và thời điểm phun chậm lại.
(1/1)

-14-


à Hoạt động

-15-

TCV (Van điều khiển thời điểm)
TCV làm cho LST không hoạt động nếu xe
hoạt động với động cơ nguội (nhiệt độ nước
làm mát dưới 600C) hoặc ở độ cao cao (áp suất
khí quyển dưới 93 kPa (700mmHg)). Mục đích
của việc lắp TCV là để ngăn sự bỏ máy. Trong
những điều kiện đễ xảy ra bỏ máy sớm (động
cơ nguội hoặc ®é cao lín) th× viƯc ®iỊu chØnh ®Ĩ
cã thêi ®iĨm phun sớm lên có thể ngăn ngừa
được hiện tượng bỏ máy. Do đó cũng ngăn
được khói trắng.
ECU của động cơ sẽ xác định các tình trạng
của động cơ trên cơ sở các tín hiệu từ cảm biến
nhiệt độ nước và cảm biến áp suất khí quyển.
Sau đó, ECU phát ra các tín hiệu để TCV đóng
đường nhiên liệu của LST, làm cho LST không
hoạt động.
à TCV làm việc
Trước khi động cơ được hâm nóng lên (nhiệt
độ làm mát dưới 600C hoặc khi xe chạy ở độ
cao cao (áp suất khí qun d­íi 93 kPa
(700 mmHg)), ECU ph¸t ra tÝn hiƯu để TCV
làm việc và đóng đường nhiên liệu. Vì thế,
ngay cả khi nhả bàn đạp ga ra và tải trọng
của động cơ giảm xuống thì LST vẫn không
hoạt động và không làm trễ thời gian phun
nhiên liệu.
(1/1)

Bơm VE

Thiết bị khởi động lạnh, điều khiển tự động
(ACSD)
1. Mô tả
ACSD sử dụng các đặc tính co dÃn của sáp
chịu nhiệt và sức căng của lò xo để làm cho
thời điểm phun tự động diễn ra sớm theo
nhiệt độ của nước làm mát, để chạy hâm
nóng động cơ (chạy không tải tốc độ cao).
Điều này tăng tính dễ khởi động ở nhiệt độ
thấp và tính ổn định của chạy không tải.
(1/2)

-16-


2. Hoạt động
(1) Động cơ lạnh
Sáp chịu nhiệt co và kéo pít tông.
Cần A quay theo chiều kimđồng hồ bằng
sức căng của lò xo.
Điều này làm cho cần B đầy cần điều chỉnh
hướng tới vị trí bù không không tải, làm tăng
tốc độ chạy không tải. Đồng thời, vòng lăn
quay làm sớm thời phun nhiên.

(2) Động cơ nóng
Khi nhiệt độ của nước làm mát tăng, sáp
chịu nhiệt dÃn ra và đẩy pít tông ra ngoài.

Cần A làm pít tông quay ngược chiều kim
đồng hồ, giảm dần góc phun sớm và giảm
tốc độ chạy không tải.
Khi nhiệt độ nước làm mát đạt khoản 500C,
thì thời điểm phun và tốc độ không tải lại trở
về bình thường.
Gợi ý:
Giữa động cơ có ACSD và động cơ không
có ACSD có phương pháp điều chỉnh kh¸c
nhau.
(2/2)

-17-