a. Bơm VE điều khiển điện tử có một piston hướng trục.
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 biến tốc 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.
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 trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì van ngắt dầu mở, dầu theo đường cao áp tới kim phun. Nó sẽ mở kim phun và phun dầu vào buồng cháy động cơ. Lượng dầu phun vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp. Nếu vòi phun đang phun mà van xả áp mở ra thì dầu trong khoang xylanh sẽ thông qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun.
b. Bơm VE điều khiển điện tử loại nhiều piston hướng kính:
Cấu tạo:
Bơm VE loại này vẫn có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm. Trục bơm được nối với roto và ở roto bố trí 4 piston hướng kính chịu tác động của các con lăn thông qua đế con lăn, ở giữa là một lỗ khoang dọc tâm, lỗ khoang này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu. Phía ngoài roto là một vành cam.
Khi động cơ làm việc thì dầu có áp suất sơ cấp sẽ chờ sẵn ở của nạp dầu và đến khi một lỗ xẻ rãnh ở trên roto trùng với cửa nạp thì dầu sẽ được nạp vào trong khoang xylanh, tiếp sau đó thì lỗ xẻ rãnh trên roto sẽ che lấp lỗ nạp dầu đồng thời các con lăn sẽ trèo lên phần lồi của vành cam nên các piston có xu hướng chuyển động dập vào với nhau để nén dầu trong khoang xylanh. Và khi áp suất dầu gần đạt tới áp suất phun thì một lỗ xẻ rãnh khác trên roto lại trùng với cửa chia dầu ra một vòi phun nào đó. Nên khi dầu trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì vòi phun sẽ phun dầu vào buồng cháy động cơ, còn lượng phun nhiều hay ít thì phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp.
c. Van điều khiển lượng phun (SPV).
Van điều khiển lượng phun là một trong những bộ phận trong bộ chấp hành của hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử. Nó có nhiệm vụ điều khiển lượng phun nhiên liệu vào buồng cháy động cơ thông qua các tín hiệu tác động từ ECU và xả áp suất về bơm khi kết thúc quá trình phun.Van điều khiển lượng phun hiện nay có hai loại:
- SPV thông thường : Được sử dụng trong máy bơm piston hướng trục.
- SPV trực tiếp: Được sử dụng trong máy bơm piston hướng kính cho những ứng dụng áp suất cao.
Sau đây ta sẽ lần lượt tìm hiểu về kết cấu và nguyên lý làm việc của từng loại.
SPV loại thông thường:
Hình 3:Cấu tạo SPV loại thông thường
SPV loại thông thườngbao gồm hai van: van chính 4 và van điều khiển 5. Ngoài ra còn có thêm một cuộn dây, lò xo chính và lò xo điều khiển.
Loại này dùng cho bơm một piston hướng trục. Cuộn dây của van được điều khiển bởi ECU qua điện áp nguồn của xe. Ở van chính có một lỗ tiết lưu nhỏ để thông áp suất từ khoang xylanh của bơm cao áp lên khoang trên của khoang chính tạo ra sự cân bằng lực tác động vào van chính.Van điều khiển được gắn một lò xo để có thể đóng mở đường dầu hồi về khoang bơm cao áp ở phía trên van chính tùy theo từ trường biến thiên của cuôn dây.
Hoạt động của van : Hoạt động của SPV loại thông thường được chia làm ba giai đoạn: Hành trình nạp, hành trình phun và hành trình kết thúc phun. Mỗi giai đoạn SPV được điều khiển khác nhau tạo nên áp suất nhiên tăng giảm khác nhau làm thay đổi lượng nhiên liệu phun.
* Hành trình nạp:
Khi khóa điện bật ON thì cuộn dây của van điều khiển được cấp điện và xuất hiện từ trường trong cuộn dây. Khi đó van điều khiển sẽ bị từ trường của cuộn dây hút mạnh và làm cho van đóng chặt đường hồi dầu phía trên van chính, đồng thời piston bơm cao áp chuyển động sang trái, nhiên liệu được cấp vào buồng bơm nhờ bơm nạp .
* Hành trình phun:
Van điều khiển vẫn đóng đường dầu hồi về buồng bơm cao áp, piston chuyển động sang phải làm cho nhiên liệu bị nén và áp suất tăng lên, áp lực do nhiên liệu tạo ra thắng được lò xo đóng van phân phối, van phân phối mở ra, nhiên liệu được bơm qua van phân phối và theo đường dẫn tới các vòi phun .Tùy theo khoảng thời gian tín hiệu xung từ ECU đến van điều khiển mà lưu lượng đến các vòi phun được điều chỉnh phù hợp.
* Kết thúc quá trình phun:
Đến khi cần kết thúc quá trình phun thì tín hiệu từ ECU sẽ điều khiển cắt điện ở cuộn dây của van điều khiển, từ trường trên cuộn dây bị mất đi, lò xo sẽ đẩy van điều khiển đi lên, áp suất bên trong buồng van chính giảm, van chính bị đẩy lên do áp lực dầu từ bơm nạp, dầu được xả về khoang bơm và quá trình phun kết thúc.
SPV loại điều khiển trực tiếp:
SPV loại trực tiếp gồm có: một cuộn dây, một van điện từ và một lò xo. Khác với SPV loại thông thường, loại SPV hoạt động trực tiếp thích hợp dùng cho bơm cao áp có áp suất cao, với các đặc điểm là mức độ thích ứng và lưu lượng phun cao.
Hơn nữa, các tín hiệu từ ECU được khếch đại bằng EDU để vận hành van ở mức điện áp cao, khoảng 160 ÷ 190 (V) khi van đóng, sau đó van vẫn ở trạng thái đóng khi điện áp giảm thấp xuống.
Khi khóa điện bật ON thì EDU sẽ cấp cho cuộn dây của van điện từ một điện áp khoảng 160 ÷ 190 (V) và ngay sau đó nó duy trì điện áp trên cuộn dây khoảng 60 ÷ 80 (V). Khi đó van điện từ sẽ bị từ trường hút mạnh và làm cho van đóng chặt cửa hồi dầu về khoang bơm cao áp,nhiên liệu áp suất cao được cấp đến các vòi phun, đảm bảo quá trình phun xảy ra bình thường.
Khi muốn kết thúc quá trình phun thì tín hiệu từ ECU thông qua EDU điều khiển cắt điện ở cuộn dây của van điện từ, từ trường của cuộn dây bị mất đi, lò xo sẽ đẩy van điện từ đi lên, đồng thời áp lực dầu cũng đẩy van lên ở trạng thái mở để xả dầu về khoang bơm làm mất áp suất phun, quá trình phun kết thúc. Tùy theo khoảng thời gian tín hiệu xung từ ECU đến van điện từ mà lưu lượng đến các vòi phun được điều chỉnh phù hợp.
Như vậy, SPV dùng cho hai loại bơm khác nhau có cấu tao khác nhau nhưng hoạt động lại tương tự như nhau.Cả hai đều loại đều dựa trên từ trường của cuộn dây để điều khiển van đóng mở đường dầu hồi về khoang bơm nhằm điều chỉnh áp suất phun và lượng phun vào từng thời điểm.Tuy nhiên, SPV loại điều khiển trực tiếp chỉ dùng một van điện từ để xả áp suất. Còn ở SPV loại thông thường van điều khiển đóng vai trò xả phần áp suất phía trên của van chính, tạo điều kiên cho áp suất ở trong khoang xylanh bơm cao áp đẩy van chính lên mở đường xả áp suất về khoang bơm và kết thúc quá trình phun.
d. Van điều khiển thời điểm phun TCV:
Cấu tạo chính của van TCV gồm: lõi stator, lò xo hồi vị và lõi chuyển động.
Van TCV được điều khiển bằng tỷ lệ thường trực xung. Khi điện bật, độ dài thời gian mở van sẽ điều khiển áp suất nhiên liệu trong piston của bộ định thời.
] Khi ECU cấp điện cho cuộn dây bằng chuỗi xung, 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. Mức độ mở đường dầu này thay đổi theo tỷ lệ thường trực của xung. Do đó một lượng dầu áp suất p1 qua van TCV sẽ có áp suất p’1 tác động vào hai phía của piston định thời. Sự cân bằng lực giữa lực do áp suất p1 và lực lò xo do lực p’1 sinh ra sẽ giữ cho bộ định thời ở vị trí nhất định. Do đó vành con lăn cũng ở một vị trí nhất định nào đó tạo ra góc phun sớm. Khi ECU ngừng cấp điện, dưới tác dụng của lực lò xo, lõi chuyển động dịch chuyển về bên trái đóng đường dầu thông giữa hai buồng áp lực.
Khi xung điều khiển có tỷ lệ thường trực cao thì áp suất p’1 lớn. Do đó piston của bộ định thời chuyển động sang trái làm xoay vành con lăn theo chiều ngược lại với chiều quay của đĩa cam làm sớm thời điểm phun.
Khi xung điều khiển có tỷ lệ thường trực giảm thì áp suất p’1 thấp. Do đó piston của bộ định thời chuyển sang phải làm quay vành con lăn theo hướng làm muộn thời điểm phun.
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 biến tốc 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.
Hình 1: Cấu trúc của bơm VE loại hướng trục
1- Cảm biến tốc độ; 2- Bơm nạp; 3- Vành con lăn; 4- Roto; 5- Đĩa cam; 6- Van điều khiển thời điểm phun TCV; 7- Piston cao áp; 8- Van điều khiển lượng phun SPV
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 trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì van ngắt dầu mở, dầu theo đường cao áp tới kim phun. Nó sẽ mở kim phun và phun dầu vào buồng cháy động cơ. Lượng dầu phun vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp. Nếu vòi phun đang phun mà van xả áp mở ra thì dầu trong khoang xylanh sẽ thông qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun.
b. Bơm VE điều khiển điện tử loại nhiều piston hướng kính:
Cấu tạo:
Bơm VE loại này vẫn có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm. Trục bơm được nối với roto và ở roto bố trí 4 piston hướng kính chịu tác động của các con lăn thông qua đế con lăn, ở giữa là một lỗ khoang dọc tâm, lỗ khoang này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu. Phía ngoài roto là một vành cam.
Hình 2:Cấu trúc bơm VE loại hướng kính
1- Van điều khiển lượng phun SPV; 2- Roto; 3- Van điều khiển thời điểm phun TCV; 4- Vành cam ; 5- Piston cao áp; 6- Con lăn; 7- Bơm nạp; 8- Cảm biến tốc độ
Hoạt động:
Khi động cơ làm việc thì dầu có áp suất sơ cấp sẽ chờ sẵn ở của nạp dầu và đến khi một lỗ xẻ rãnh ở trên roto trùng với cửa nạp thì dầu sẽ được nạp vào trong khoang xylanh, tiếp sau đó thì lỗ xẻ rãnh trên roto sẽ che lấp lỗ nạp dầu đồng thời các con lăn sẽ trèo lên phần lồi của vành cam nên các piston có xu hướng chuyển động dập vào với nhau để nén dầu trong khoang xylanh. Và khi áp suất dầu gần đạt tới áp suất phun thì một lỗ xẻ rãnh khác trên roto lại trùng với cửa chia dầu ra một vòi phun nào đó. Nên khi dầu trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì vòi phun sẽ phun dầu vào buồng cháy động cơ, còn lượng phun nhiều hay ít thì phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp.
c. Van điều khiển lượng phun (SPV).
Van điều khiển lượng phun là một trong những bộ phận trong bộ chấp hành của hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử. Nó có nhiệm vụ điều khiển lượng phun nhiên liệu vào buồng cháy động cơ thông qua các tín hiệu tác động từ ECU và xả áp suất về bơm khi kết thúc quá trình phun.Van điều khiển lượng phun hiện nay có hai loại:
- SPV thông thường : Được sử dụng trong máy bơm piston hướng trục.
- SPV trực tiếp: Được sử dụng trong máy bơm piston hướng kính cho những ứng dụng áp suất cao.
Sau đây ta sẽ lần lượt tìm hiểu về kết cấu và nguyên lý làm việc của từng loại.
SPV loại thông thường:
Hình 3:Cấu tạo SPV loại thông thường
1- Cuộn dây; 2- Lò xo điều khiển;
3- Lò xo chính; 4- Van chính; 5- Van điều khiển
SPV loại thông thườngbao gồm hai van: van chính 4 và van điều khiển 5. Ngoài ra còn có thêm một cuộn dây, lò xo chính và lò xo điều khiển.
Loại này dùng cho bơm một piston hướng trục. Cuộn dây của van được điều khiển bởi ECU qua điện áp nguồn của xe. Ở van chính có một lỗ tiết lưu nhỏ để thông áp suất từ khoang xylanh của bơm cao áp lên khoang trên của khoang chính tạo ra sự cân bằng lực tác động vào van chính.Van điều khiển được gắn một lò xo để có thể đóng mở đường dầu hồi về khoang bơm cao áp ở phía trên van chính tùy theo từ trường biến thiên của cuôn dây.
Hoạt động của van : Hoạt động của SPV loại thông thường được chia làm ba giai đoạn: Hành trình nạp, hành trình phun và hành trình kết thúc phun. Mỗi giai đoạn SPV được điều khiển khác nhau tạo nên áp suất nhiên tăng giảm khác nhau làm thay đổi lượng nhiên liệu phun.
* Hành trình nạp:
Khi khóa điện bật ON thì cuộn dây của van điều khiển được cấp điện và xuất hiện từ trường trong cuộn dây. Khi đó van điều khiển sẽ bị từ trường của cuộn dây hút mạnh và làm cho van đóng chặt đường hồi dầu phía trên van chính, đồng thời piston bơm cao áp chuyển động sang trái, nhiên liệu được cấp vào buồng bơm nhờ bơm nạp .
Hình 4:Hành trình nạp nhiên liệu
1- Van điều khiển; 2- Van chính; 3- Buồng bơm;
4- Piston; 5- Van phân phối; 6- Vòi phun.
* Hành trình phun:
Van điều khiển vẫn đóng đường dầu hồi về buồng bơm cao áp, piston chuyển động sang phải làm cho nhiên liệu bị nén và áp suất tăng lên, áp lực do nhiên liệu tạo ra thắng được lò xo đóng van phân phối, van phân phối mở ra, nhiên liệu được bơm qua van phân phối và theo đường dẫn tới các vòi phun .Tùy theo khoảng thời gian tín hiệu xung từ ECU đến van điều khiển mà lưu lượng đến các vòi phun được điều chỉnh phù hợp.
Hình 5: Hành trình nén và phun nhiên liệu
1- Van điều khiển; 2- Van chính; 3- Buồng bơm;
4- Piston; 5- Van phân phối; 6- Vòi phun.
Đến khi cần kết thúc quá trình phun thì tín hiệu từ ECU sẽ điều khiển cắt điện ở cuộn dây của van điều khiển, từ trường trên cuộn dây bị mất đi, lò xo sẽ đẩy van điều khiển đi lên, áp suất bên trong buồng van chính giảm, van chính bị đẩy lên do áp lực dầu từ bơm nạp, dầu được xả về khoang bơm và quá trình phun kết thúc.
Hình 6: Kết thúc quá trình phun
1- Van điều khiển; 2- Van chính; 3- Buồng bơm;
4- Piston; 5- Van phân phối; 6- Vòi phun.
SPV loại điều khiển trực tiếp:
SPV loại trực tiếp gồm có: một cuộn dây, một van điện từ và một lò xo. Khác với SPV loại thông thường, loại SPV hoạt động trực tiếp thích hợp dùng cho bơm cao áp có áp suất cao, với các đặc điểm là mức độ thích ứng và lưu lượng phun cao.
Hơn nữa, các tín hiệu từ ECU được khếch đại bằng EDU để vận hành van ở mức điện áp cao, khoảng 160 ÷ 190 (V) khi van đóng, sau đó van vẫn ở trạng thái đóng khi điện áp giảm thấp xuống.
Hình 7:Cấu tạo SPV loại điều khiển trực tiếp
1- Cuộn dây; 2- Van điện từ; 3- Lò xo
Khi muốn kết thúc quá trình phun thì tín hiệu từ ECU thông qua EDU điều khiển cắt điện ở cuộn dây của van điện từ, từ trường của cuộn dây bị mất đi, lò xo sẽ đẩy van điện từ đi lên, đồng thời áp lực dầu cũng đẩy van lên ở trạng thái mở để xả dầu về khoang bơm làm mất áp suất phun, quá trình phun kết thúc. Tùy theo khoảng thời gian tín hiệu xung từ ECU đến van điện từ mà lưu lượng đến các vòi phun được điều chỉnh phù hợp.
Như vậy, SPV dùng cho hai loại bơm khác nhau có cấu tao khác nhau nhưng hoạt động lại tương tự như nhau.Cả hai đều loại đều dựa trên từ trường của cuộn dây để điều khiển van đóng mở đường dầu hồi về khoang bơm nhằm điều chỉnh áp suất phun và lượng phun vào từng thời điểm.Tuy nhiên, SPV loại điều khiển trực tiếp chỉ dùng một van điện từ để xả áp suất. Còn ở SPV loại thông thường van điều khiển đóng vai trò xả phần áp suất phía trên của van chính, tạo điều kiên cho áp suất ở trong khoang xylanh bơm cao áp đẩy van chính lên mở đường xả áp suất về khoang bơm và kết thúc quá trình phun.
d. Van điều khiển thời điểm phun TCV:
Cấu tạo chính của van TCV gồm: lõi stator, lò xo hồi vị và lõi chuyển động.
Hình 8: Van TCV
Hình 9:Cấu trúc bộ định thời điểm phun
Hình 10:Nguyên lý hoạt động của TCV
Khi xung điều khiển có tỷ lệ thường trực cao thì áp suất p’1 lớn. Do đó piston của bộ định thời chuyển động sang trái làm xoay vành con lăn theo chiều ngược lại với chiều quay của đĩa cam làm sớm thời điểm phun.
Hình 11:Làm sớm thời điểm phun
Hình 12: Làm muộn thời điểm phun
