Động cơ diesel có giá thành rẻ hơn động cơ xăng nhưng vẫn còn nhiều hạn chế khi sử dụng như: khi tăng tốc bốc ra nhiều khói đen, tiếng ồn lớn và tốn nhiều nhiên liệu…
Chúng là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường trong cuộc sống hiện đại. Để khắc phục những vấn đề trên, các hãng xe đã nghiên cứu và cho ra đời hệ thống nhiên liệu diesel common rail.
1. sự ra đời của hệ thống nhiên liệu diesel common rail
Năm 1897, nhà phát minh người Đức Rudolf Diesel đã phát triển một động cơ diesel hoạt động trên nguyên tắc tự cháy. Gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng đốt của động cơ để giải phóng không khí và sau đó đốt cháy. Cho đến năm 1927: Robert Bosch phát triển và giới thiệu máy bơm cao áp (Máy bơm phun Bosch được lắp đặt trong động cơ diesel trên xe du lịch và xe thương mại vào năm 1936).
nhờ nghiên cứu các giải pháp tối ưu nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường, động cơ diesel không ngừng phát triển. Lịch sử phát triển động cơ diesel đã đưa ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và bố trí đốt để hạn chế các chất ô nhiễm thải ra môi trường. các biện pháp chủ yếu nhằm vào các mục đích sau:
- giảm một lượng lớn carbon không tinh khiết trong quá trình trộn nhiên liệu không khí được tăng tốc bằng cách tăng tốc độ phun.
- tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với những động cơ phun xăng trực tiếp.
- sắp xếp quy tắc phun theo xu hướng kết thúc nhanh quá trình phun để giảm hc.
- dung dịch hồi lưu cho 1 bộ khí thải erg (tuần hoàn khí thải).
Ngày nay, các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel gần như được khắc phục hoàn toàn với các bộ phận như: kim phun, bơm cao áp, dây chuyền dự trữ nhiên liệu áp suất cao, ứng dụng điều khiển tự động nhờ tiến bộ công nghệ (Năm 1986, Bosch giới thiệu hệ thống điều khiển điện tử cho động cơ diesel trên thị trường). Nó được gọi là hệ thống nhiên liệu diesel đường sắt chung.
2. Tổng quan về hệ thống đường sắt chung diesel
Với động cơ diesel ngày nay, áp suất phun được cấp cho từng kim phun riêng biệt, nhiên liệu áp suất cao được giữ trong bình chứa (đường ray), còn được gọi là “pin thủy lực”, và được phân phối đến từng vòi phun khi cần thiết. .
Kim phun Common rail có tác dụng giảm tiếng ồn và nhờ sự kết hợp của điều khiển điện tử (điều khiển lượng nhiên liệu phun vào) và thời điểm phun, nhiên liệu được lọc ở áp suất rất cao. do đó, hiệu suất động cơ và khả năng tiết kiệm nhiên liệu được tối ưu hóa.
So với các động cơ dẫn động bằng cam cũ hơn, hệ thống common rail tỏ ra rất linh hoạt trong khả năng thích ứng để điều khiển kim phun nhiên liệu diesel, chẳng hạn như:
- áp suất phun lên đến 1500 bar.
- ứng dụng đa dạng (cho ô tô, xe khách, tải nặng, tải nhẹ, tàu hỏa và thậm chí cả tàu thủy).
- bạn có thể thay đổi thời gian phun theo ý muốn.
- có 3 giai đoạn phun: phun ban đầu – phun chính – phun cuối cùng.
2.1. nó hoạt động như thế nào
Giống như các hệ thống nhiên liệu diesel thông thường khác, ở số (1) trong hình, nhiên liệu được bơm từ thùng nhiên liệu vào đường áp suất thấp (11) và được đẩy qua đường áp suất cao (11) để lưu trữ nhiên liệu. 7), còn được gọi là bộ tích lũy thủy lực, sau đó được gửi đến các kim phun đường sắt chung (9) và sẵn sàng bơm nhiên liệu vào xi lanh động cơ.
Phun nhiên liệu và điều áp hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống đường sắt chung. áp suất phun được thiết lập độc lập với tốc độ phun và mức nhiên liệu. nhiên liệu được lưu trữ với áp suất nắp trong bộ điều áp nhiên liệu (7).
Bàn đạp ga sẽ là nơi quyết định lượng xăng phun vào, dựa vào đồ thị dữ liệu đã lưu, ecu sẽ tính toán thời gian phun và áp suất phun. sau đó nhờ các cảm biến (10) – edu và ecu sẽ điều khiển các kim phun của từng kim phun trong mỗi xilanh của động cơ để phun nhiên liệu với áp suất phun lên đến 1500 bar.
Sau đó, nhiên liệu thừa trong kim phun sẽ đi qua bộ tích lũy thủy lực (7) rồi trở lại bơm cao áp (2), van điều khiển áp suất trong bơm lúc này sẽ mở để cho phép lượng nhiên liệu thừa quay trở lại bình chứa. nhiên liệu (1). Phần trên của ắc quy thủy lực được gắn cảm biến áp suất và van an toàn được bố trí ở đầu (8), nếu thấy áp suất chứa trong ắc quy thủy lực (7) quá lớn, van an toàn sẽ tự động mở . để nhiên liệu chảy vào bình.
(1) thùng nhiên liệu; (2) máy bơm cao áp common rail; (3) bộ lọc nhiên liệu; (4) đường cung cấp nhiên liệu áp suất cao; (5) kết nối cảm biến áp suất với ecu; (6) cảm biến áp suất; (7) lưu trữ và điều áp nhiên liệu đường sắt chung (còn được gọi là bộ tích lũy thủy lực); (8) van an toàn (giới hạn áp suất); (9) vòi phun; (10) các cảm biến được kết nối với ecu và bộ điều khiển thiết bị (edu); (11) đường hồi nhiên liệu (áp suất thấp); edu: (bộ điều khiển điện tử) và ecu: (bộ điều khiển điện tử).
Nhờ hình dạng này, nhờ áp suất phun 1500bar, nó có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi động cơ đang chạy ở tốc độ thấp.
2.2. Hệ thống diesel chung đường sắt được chia thành 4 phân đoạn cơ bản:
- thiết bị thực hiện (đồng hồ đo áp suất, bộ tăng áp, bộ hồi lưu khí xả, vòi phun điều khiển van điện từ …).
- bộ điều khiển trung tâm (edu, ecu) điều khiển chính xác lượng phun, điều chỉnh áp suất và giám sát các điều kiện hoạt động của động cơ.
2.3. các chức năng của hệ thống nhiên liệu diesel common rail
trước tiên, bạn cần phân biệt được 3 nhóm chức năng common rail khác nhau:
- mạch áp suất thấp
- mạch áp suất cao
- ecu và cảm biến
* chức năng chính: điều chỉnh lượng phun nhiên liệu phù hợp, đúng thời điểm và đúng áp suất theo chế độ vận hành của động cơ.
* chức năng phụ: điều chỉnh các vòng đóng mở, chẳng hạn như hệ thống kiểm soát khí thải hồi lưu, ga tự động, tăng áp, v.v., giảm lượng khí thải độc hại và tiêu thụ nhiên liệu.
3. những ưu điểm của hệ thống nhiên liệu diesel common rail
hệ thống nhiên liệu diesel common rail có 5 ưu điểm chính, bao gồm:
- tiết kiệm nhiên liệu
- động cơ chạy êm hơn, giảm tiếng ồn
- cải thiện hiệu suất động cơ
- khí thải ít thân thiện với môi trường hơn
- phù hợp với nhiều động cơ diesel
Với động cơ diesel đời đầu, tiếng ồn tạo ra trong quá trình vận hành là khá lớn. Khi muốn tăng tốc, khí thải thoát ra nhiều dẫn đến ô nhiễm môi trường và tiêu hao nhiên liệu.
Hệ thống nhiên liệu Common rail áp suất phun lên đến 1500 bar, có thể ở mọi lúc, mọi chế độ vận hành của động cơ, kể cả khi động cơ chạy ở tốc độ thấp, áp suất phun vẫn không giảm. áp suất cao cũng làm cho quá trình đốt cháy sạch hơn.
Nhờ cải tiến bơm cao áp, động cơ chạy êm hơn. Với piston bơm được bố trí theo hình sao có khe hở 120 độ giúp xe vận hành linh hoạt, êm ái và đạt năng suất cao, giảm tải trọng bên trong động cơ.
Giai đoạn phun sơ cấp giảm thời gian phun thứ cấp và thời gian trễ để giúp quá trình đốt cháy hoàn thiện hơn. Ngoài ra, động cơ còn áp dụng điều khiển điện tử, tuần hoàn khí xả (EGR), tăng áp để hoàn thiện các tính năng của động cơ. trong đó đáng chú ý nhất vẫn là loại kim phun common rail, có thể phun và bảo quản ở áp suất cao.
Hơn nữa, vòi van điện từ trợ lực được sản xuất với độ kín cực cao. kim phun, van và cuộn dây điện từ trong thân vòi phun. dòng nhiên liệu giữa mạch cao áp đi qua van tiết lưu và vào buồng van điều khiển. chúng ta có thể thấy rằng đầu phun có thể làm việc trong môi trường áp suất cao khi áp suất bên trong đầu phun bằng áp suất trong bình tích thủy lực, do đó các bộ phận như van bi, kim phun, lò xo và van tiết lưu điện từ phải hoạt động rất chính xác.
một ưu điểm đáng chú ý khác của hệ thống nhiên liệu bosch common rail là chúng có thể thay thế các hệ thống nhiên liệu diesel cũ hơn, tức là vị trí của các bộ phận và cách lắp đặt chúng trong động cơ được điều chỉnh phù hợp với động cơ đang sử dụng.
Tuy nhiên, hệ thống nhiên liệu đường sắt chung vẫn còn những tồn tại như:
- đòi hỏi ngành công nghệ cao vì việc thiết kế và sản xuất chúng rất phức tạp.
- khó xác định và lắp đặt các bộ phận chi tiết của hệ thống common rail trên động cơ cũ.
kết luận về hệ thống đường sắt chung chạy bằng diesel
Với hệ thống đường sắt chung động cơ diesel, các đặc tính của động cơ và khả năng tiết kiệm nhiên liệu đã được cải thiện đáng kể. tạo ra một hướng nghiên cứu mới cho các ngành như giao thông, khí động học … trong nước. hiện tại, chúng tôi có thể tìm thấy hệ thống này trên các ô tô như chạy nước rút, vận chuyển,…
Trung tâm đào tạo kỹ thuật ô tô vac Việt Nam
địa chỉ: không. 50 đường 12, phường tam bình, quận thủ đức, tp.hcm điện thoại: 0945711717 email: info@oto.edu.vn
nguồn: oto-hui.com
