Nhiệm vụ cấu tạo và nguyên lý bơm cao áp tập trung PE Diesel

I- NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI BƠM CAO ÁP TẬP TRUNG PE

1. Nhiệm vụ bơm cap áp tập trung PE

- Bơm cao áp tập trung PE có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho vòi phun với áp suất cao đảm bảo cho nhiên liệu phun vào buồng cháy dưới dạng sương mù.
- Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm quy định cho các xy lanh của động cơ.
- Điều chỉnh được lượng nhiên liệu cung cấp cho các xy lanh phù hợp với các chế độ làm việc và lượng nhiên liệu cung cấp phải đồng đều giữa các xy lanh.
- Đảm bảo thời điểm bắt đầu phun và kết thúc phun phải chính xác, tránh hiện tượng phun nhỏ giọt.

2. Yêu cầu bơm cao áp tập trung PE

- Áp suất nhiên liệu do bơm tạo ra phải lớn hơn áp suất phun của vòi phun.
- Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm quy định cho các xy lanh của động cơ.
- Điều chỉnh được lượng nhiên liệu cho các xy lanh phù hợp với các chế độ làm việc và lượng nhiên liệu cung cấp phải đồng đều giữa các xy lanh.
- Đảm bảo thời điểm bắt đầu phun và kết thúc phun phải chính xác, tránh hiện tượng phun nhỏ giọt.

3. Phân loại bơm cao áp tập trung PE

- Dựa vào số lượng phần tử bơm phân ra: Bơm cao áp tập trung (bơm PE) 4, 6, hoặc 8 phần tử bơm.
- Dựa vào bộ điều tốc lắp trên bơm phân ra: Bơm cao áp PE sử dụng bộ điều tốc chân không, bơm cao áp PE sử dụng bộ điều tốc cơ năng.
- Dựa vào phương pháp điều khiển phân ra: Bơm cao áp PE điều khiển bằng cơ khí, điều khiển bằng điện tử.

II CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM CAO ÁP TẬP TRUNG

1. Đặc điểm cấu tạo của bơm tập trung

Bơm cao áp tập trung còn gọi là bơm PE đặc điểm kết cấu của bơm. Bơm PE có nhiều phần tử bơm lắp chung trong một vỏ bằng nhôm, được điều khiển bằng một trục cam nằm trong vỏ bơm. Một thanh răng chung điều khiển các pít tông bơm.
Động cơ diesel có bao nhiêu xy lanh thì bơm PE của nó có bấy nhiêu phần tử bơm. Một phần tử bơm bao gồm: Pít tông xy lanh bơm, vòng răng điều khiển pít tông thay đổi lưu lượng nhiên liệu và bộ van thoát nhiên liệu cao áp.
Phần trên vỏ bơm là khoang chứa nhiên liệu thông với tất cả các xy lanh bơm. Hai đầu bơm PE có lắp cơ cấu phun dầu sớm tự động, bộ điều tốc.

Cấu tạo của một bơm PE có 6 phần tử bơm 

Cấu tạo của một phần tử bơm cao áp PE

Hình trên giới thiệu các chi tiết của một phần tử bơm cao áp PE. Hai chi tiết chủ yếu của phần tử bơm lắp trong vỏ bơm là pít tông và xy lanh bơm. Pít tông bơm được kéo đi xuống nhờ lò xo và được đẩy đi lên nhờ vấu cam lệch tâm ở trên trục cam bơm cao áp. Hai đầu lò xo có đế tựa lò xo. ống răng được lắp khớp với phần chữ T ở đuôi pít tông. Pít tông được dẫn động xoay nhờ thanh răng ăn khớp với ống răng. Bộ van thoát cao áp bao gồm van, đế van và lò xo van bố trí bên trên thân bơm.

  a) Xy lanh bơm cao áp

   Xy lanh bơm cao áp làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston longio chuyển động. Trên thành xy lanh có các lỗ dùng để nạp và thoát nhiên liệu trong quá trình bơm hoạt động. Xy lanh có hai loại: Loại có hai lỗ đối xứng và loại có hai lỗ không đối xứng.

  b) Piston bơm cao áp (piston longio)

   Piston longio bơm cao áp gồm có ba phần: đầu piston, thân piston và đuôi piston.

  + Đầu piston

   Đầu của piston bơm cao áp có có xẻ rãnh đứng và rãnh xiên để tăng, giảm lượng nhiên liệu cung cấp của bơm. Cả hai rãnh này thông với rãnh ngang giữa thân piston bơm. Rãnh xiên trên đầu piston bơm thường có các dạng sau.

  Hình sau kết cấu phần đầu piston bơm cao áp 

Kết cấu phần đầu của pít tông bơm PE

- Rãnh xiên vát phía dưới bên phải rãnh đứng (hình 3 - 3a) loại này thay đổi được thời điểm kết thúc cung cấp nhiên liệu và hiện nay được sử dụng nhiều.

   - Rãnh xiên vát phía trên bên phải rãnh đứng (hình 3 - 3b) loại này thay đổi thời điểm bắt đầu cung cấp nhiên liệu.

  - Dạng rãnh xiên kết hợp cả hai loại trên (hình 3 - 3c) loại này thay đổi cả thời điểm bắt đầu và thời điểm kết thúc cung cấp nhiên liệu.

  + Thân piston

   Thân piston bơm là phần dẫn hướng cho piston chuyển động. 

  + Đuôi piston

   Phía đuôi piston có lắp vành răng phía trên có vành răng ăn khớp với thanh răng. Khi tác dụng một lực vào bàn đạp ga, qua cơ cấu liên động làm thanh răng dịch chuyển kéo vành răng quay, dẫn động piston quay để cho rãnh xiên mở sớm hay mở muộn lỗ thoát dầu, nhiên liệu bơm đi ít hay nhiều thay đổi lưu lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, vận tốc trục khuỷu động cơ giảm hay tăng lên.

2. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp PE

   Piston bơm cao áp PE chuyển động lên xuống trong xy lanh nhờ cam lệch tâm bố trí trên trục cam bơm dẫn động. Nếu để thanh răng ở vị trí nhất định thì piston chỉ chuyển động lên xuống trong xy lanh mà không tự xoay được. Nguyên tắc hoạt động của bơm cao áp PE tạm chia ra làm ba giai đoạn: Nạp nhiên liệu vào bơm, bắt đầu bơm và kết thúc bơm.

  a) Nạp nhiên liệu (hình 3-4 a)

   Khi cam chưa tác dụng lò xo kéo piston bơm xuống vị trí thấp nhất hai lỗ nạp N và thoát T mở ra nhiên liệu tràn vào xy lanh qua hai lỗ nạp và thoát.

  b) Bắt đầu bơm nhiên liệu (hình 3-4 b)

   Khi cam tác dụng, đẩy piston đi lên đến lúc đỉnh pít tông đóng kín hai cửa N, T là thời điểm bắt đầu bơm áp suất trong xy lanh bơm tăng lên đẩy van thoát dầu cao áp mở ra, piston tiếp tục đi lên để bơm nhiên liệu đến vòi phun.

  c) Kết thúc bơm nhiên liệu (hình 3-4 c)

Nguyên tắc hoạt động của bơm cao áp PE

Piston tiếp tục đi lên cho đến khi rãnh xiên trên pít tông mở lỗ thoát T . Lúc này nhiên liệu ở trên đỉnh piston thông qua rãnh thẳng đứng, qua rãnh xiên, đến rãnh ngang thoát về buồng chứa nhiên liệu trên vỏ bơm cao áp. áp suất trong xy lanh bơm giảm nhanh và van thoát cao áp lập tức đóng lại, bơm cao áp kết thúc cung cấp nhiên liệu, vòi phun kết thúc phun, piston bơm vẫn tiếp tục đi lên vị trí cao nhất.

Nguyên lý thay đổi lưu lượng nhiên liệu của bơm cao áp PE

Muốn thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, người ta tìm cách xoay pít tông trong xy lanh bơm. Bằng cách dịch chuyển thanh răng để xoay piston bơm cho rãnh xiên của nó mở sớm hay mở muộn lỗ thoát dầu T.

Khi ta điều chỉnh thanh răng và vành răng răng thông qua cần ga để xoay pít tông bơm qua trái, rãnh xiên trên đầu piston bơm mở lỗ thoát dầu T muộn nhiên liệu bơm đi nhiều, vận tốc trục khủyu động cơ tăng lên.

Khi ta  xoay piston bơm qua phải rãnh xiên mở lỗ thoát T sớm nhiên liệu bơm đi ít, vận tốc trục khuỷu giảm. Có nghĩa là khi giảm ga thời điểm kết thúc bơm sớm hơn khi tăng ga.

Nếu tiếp tục xoay piston bơm về tận cùng phía bên phải (hình 3-4d) rãnh đứng ở trên đầu piston bơm đối diện với lỗ thoát dầu T, lưu lượng nhiên liệu bơm đi bằng 0, tắt máy.

Thời điểm bắt đầu bơm cố định với mọi vận tốc trục khuỷu, thời điểm kết thúc bơm thay đổi, lượng nhiên liệu cung cấp của bơm chỉ phụ thuộc vào thời điểm kết thúc bơm.

3. Van thoát cao áp

Van thoát cao áp lắp ở phía trên bơm cao áp có nhiệm vụ bắt đầu cung cấp nhiên liệu kịp thời, kết thúc cung cấp nhiên liệu dứt khoát tránh hiện tượng phun rớt nhiên liệu.

Hiện tượng phun rớt: Ngay sau khi bơm cao áp kết thúc bơm, van kim trong vòi phun đóng kín vào đế van, nơi đầu kim phun vẫn còn nhiễu một vài giọt nhiên liệu, đó là hiện tượng phun rớt. Phun rớt làm tiêu hao nhiên liệu, động cơ thải khói đen và dễ bị đóng muội than đầu kim phun.

Để cải thiện tình trạng này van thoát cao áp được thiết kế với hình dáng đặc biệt (hình 3-5). Tiết diện hình côn C có tác dụng làm kín đóng kín vào đế van, ngay dưới tiết diện hình côn là đoạn hình trụ giảm áp T. Khi kết thúc phun lò xo đẩy van xuống đóng kín vào đế van, đoạn hình trụ T lọt vào đế van trước, nhiên liệu từ ống cao áp không trở về bơm nữa nhưng van vẫn tiếp tục đi xuống làm thể tích trên đường ống cao áp tăng, áp suất giảm nhanh ngừng cung cấp nhiên liệu dứt khoát, van kim đóng nhanh và dứt điểm tránh được hiện tượng phun rớt. Mặt khác nhiên liệu không quay về bơm nên trên đường ống cao áp bao giờ cũng tồn tại một lượng nhiên liệu đảm bảo cung cấp nhiên liệu kịp thời ở hành trình sau.