Hệ thống cung cấp nhiên liệu CHƯƠNG 9 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng để cung cấp một tỉ lệ không khí nhiên liệu phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ. Ở động cơ xăng, hệ thống cung cấp nhiên liệu có hai kiểu chính.  Động cơ dùng bộ chế hoà khí.  Động cơ phun xăng (Fuel Injection System). Hệ thống phun xăng có hai kiểu: - Kiểu phun nhiên liệu vào đường ống nạp. - Kiểu phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt. 1. Bộ điều áp. 2. Lọc nhiên liệu. 3. Bơm nhiên liệu. 4. Lưới lọc. 5. Nhiên liệu vào 6. Nhiên liệu ra. 7. Đường ống. Trong chương này chúng tôi chỉ trình bày phần chính là hệ thống cung cấp nhiên liệu trong động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí, còn hệ thống phun xăng được trình bày chi tiết ở tập II của tài liệu này. Ở động cơ dùng bộ chế hoà khí, nhiên liệu sử dụng chính là xăng. Cấu trúc của hệ thống bao gồm:  Thùng chứa nhiên liệu.  Các đường ống dẫn nhiên liệu.  Hộp thu hồi hơi nhiên liệu.  Lọc nhiên liệu.  Bơm nhiên liệu.  Bộ chế hoà khí. 159 Hệ thống cung cấp nhiên liệu A. CẤU TRÚC - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG I. THÙNG NHIÊN LIỆU Thùng nhiên liệu được chế tạo bằng tôn mỏng hoặc bằng cao su cứng. Nó được đặt ở phía sau xe để tránh sự rò rỉ của nhiên liệu do va chạm. Bên trong thùng được chia làm nhiều ngăn ăn thông với nhau để giảm sự dao động của nhiên liệu khi ôtô hoạt động. Lượng nhiên liệu chứa trong thùng phải đủ lớn để ôtô có thể hoạt động trên một quảng đường dài mà không cần phải tiếp nhiên liệu. Ống nhiên liệu cung cấp ra bên ngoài được đặt cách đáy thùng từ 2 cm đến 3cm để ngăn ngừa các cặn bẩn hoặc nước lẫn lộn trong nhiên liệu đi vào đường ống. 160 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Đường ống nhiên liệu hồi được nối với bộ chế hoà khí hoặc bơm nhiên liệu. Đường ống chống ô nhiểm nối với hộp chứa than hoạt tính. Ống đổ nhiên liệu được nối ra bên ngoài và được che kín bởi một nắp đậy. Bên trong thùng nhiên liệu còn bố trí bộ cảm biến xác đònh lượng nhiên liệu có trong thùng chứa. Thùng nhiên liệu phải được xúc rửa đònh kì để làm sạch các chất bẩn và xả nước ra khỏi thùng chứa. Ở những động cơ cũ, nắp đậy thùng nhiên liệu có hai van: Van áp cao dùng để xả hơi nhiên liệu từ trong thùng nhiên liệu ra môi trường và một van áp thấp, dùng để đưa không khí từ môi trường vào thùng nhiên liệu để cân bằng áp suất. Động cơ sau này, nắp đậy thùng nhiên liệu chỉ có van áp thấp. Hơi nhiên liệu có áp cao sẽ được hộp than hoạt tính hấp thụ. II. ỐNG DẪN NHIÊN LIỆU Ở các loại ôtô cũ chỉ có một đường ống dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến lọc nhiên liệu. Ôtô ngày nay có 3 đường ống dẫn.  Đường ống dẫn chính nối từ thùng nhiên liệu đến lọc nhiên liệu.  Đường ống nhiên liệu hồi dẫn nhiên liệu từ bơm nhiên liệu hoặc từ bộ chế hòa khí trở về thùng nhiên liệu.  Đường ống chống ô nhiểm dẫn hơi nhiên liệu từ thùng nhiên liệu đến hộp than hoạt tính và ngược lại. Các đường ống dẫn nhiên liệu được cặp với nhau và bố trí dọc theo sườn xe để tránh sự hư hỏng do sỏi đá trên mặt đường va chạm. III. LỌC NHIÊN LIỆU Lọc nhiên liệu được bố trí giữa thùng nhiên liệu và bơm nhiên liệu. Nó dùng để gạn lọc các bụi bẩn và nước lẫn lộn trong nhiên liệu. Vỏ của lọc được làm bằng nhựa trong để dễ dàng quan sát và lọc làm bằng giấy đặc biệt. Nhiên liệu từ thùng nhiên liệu được cung cấp đến bên ngoài của lọc, sau đó mới đi qua lọc và vào bên trong. Khi nhiên liệu vào lọc, tốc độ nhiên liệu di chuyển chậm lại. Vì vậy nước và các hạt bụi nặng sẽ lắng đọng phía dưới đáy lọc, phần bụi bẩn còn lại không lắng được sẽ được lọc sạch trước khi cung cấp đến bộ chế hòa khí. 161 Hệ thống cung cấp nhiên liệu IV. BƠM NHIÊN LIỆU Bơm nhiên liệu dùng để cung cấp nhiên liệu từ thùng chứa đến bộ chế hòa khí. Bơm nhiên liệu có hai kiểu: Kiểu bơm cơ khí và kiểu bơm điện. 1. LOẠI DẪN ĐỘNG BẰNG CƠ KHÍ Cấu trúc bơm nhiên liệu gồm một màng bố trí ở giữa, một cặp van bố trí bên trong có tác dụng ngược nhau. Cam dẫn động bơm nhiên liệu được bố trí trên trục cam. Khi cam quay, cần bơm chuyển động ra vào và sẽ điều khiển màng bơm dòch chuyển. NẠP NHIÊN LIỆU Khi trục cam chuyển động mỏ cam tác động lên cần bơm làm màng bơm chuyển động đi xuống tạo ra độ chân không phía trên màng, van thoát đóng và van nạp mở, nhiên liệu từ thùng đi qua lọc cung cấp vào phía trên màng. 162 Hệ thống cung cấp nhiên liệu CUNG CẤP NHIÊN LIỆU Khi cam không đội lò xo hoàn lực sẽ đẩy cần bơm tiếp xúc sát với bề mặt của cam, làm đầu còn lại của cần bơm thả tự do thanh kéo. Lò xo trụ bên trong đẩy màng bơm đi lên, nhiên liệu bò nén làm van nạp đóng và van thoát mở, nhiên liệu trong bơm được cung cấp đến bộ chế hòa khí và một phần nhỏ nhiên liệu đi qua lỗ đònh lượng và sau đó thoát trở lại thùng nhiên liệu. Nhiên liệu di chuyển theo đường ống tiếp xúc với nhiệt tạo thành bọt, lượng nhiên liệu tạo bọt nổi lên phía trên và sẽ thoát về thùng chứa tránh được sự cung cấp nhiên liệu đến bộ chế hòa khí bò giảm. Sự tạo bọt sẽ làm cho hỗn hợp nghèo, động cơ tăng tốc kém và khó khởi động. ĐIỀU TIẾT ÁP SUẤT Nếu nhiên liệu do bơm cung cấp nhiều hơn sự cần thiết của bộ chế hòa khí, lượng nhiên liệu phía trên màng chống lại sự đẩy của màng đi lên do sự tác động của lò xo. Màng và thanh đẩy được giữ ở phía dưới. Lúc này cần bơm vẫn giữ sự hoạt động theo chuyển động của cam, nhưng màng không dòch chuyển cho đến khi có sự tiếp nhận nhiên liệu từ bộ chế hoà khí. Sự hoạt động này chính là sự điều hòa áp suất nhiên liệu cung cấp đến bộ chế hòa khí. 2. BƠM ĐIỆN Bơm điện được dẫn động bởi động cơ điện một chiều 12vôn. Nó được bố trí ở bên trong hoặc bên ngoài thùng nhiên liệu. Bơm điện được điều khiển từ contact máy hoặc dùng xung sơ cấp của hệ thống đánh lửa. V. HỆ THỐNG THU HỒI HƠI NHIÊN LIỆU Để tránh hơi nhiên liệu từ thùng nhiên liệu và buồng phao bộ chế hòa khí bay ra bên ngoài môi trường, các ôtô ngày nay được trang bò hệ thống thu hồi hơi nhiên liệu. Phần chính là hộp than hoạt 163 Hệ thống cung cấp nhiên liệu tính dùng để hấp thu hơi nhiên liệu, sau đó đưa lượng hơi nhiên liệu này đến đường ống nạp để vào buồng đốt khi động cơ hoạt động. Điều này tránh được sự ô nhiểm môi sinh và tiết kiệm nhiên liệu. Vỏ hộp than hoạt tính bằng cao su cứng, bên trong chứa các hạt than dùng để hút hơi nhiên liệu. Hộp than hoạt tính có 3 đường ống.  Đường ống nối với thùng nhiên liệu. Đường này cho phép hơi nhiên liệu có áp suất cao từ thùng nhiên liệu đến hộp than hoạt tính qua van một chiều ở giữa. Khi trong thùng nhiên liệu có độ chân không, van một chiều bên trái mở cho không khí và hơi nhiên liệu đi vào thùng nhiên liệu để cân bằng áp suất.  Đường ống thứ hai nối đến bộ chế hoà khí thông qua một van điện bố trí ở bên ngoài. Khi động cơ dừng, van mở cho phép hơi nhiên liệu từ buồng phao đến bộ thu hồi hơi nhiên liệu. Khi động cơ hoạt động van điện đóng.  Đường ống nối từ hộp than hoạt tính đến bộ chế hòa khí: Khi động cơ hoạt động ở tốc độ thấp, không có độ chân không truyền đến hộp than hoạt tính do đường ống nằm ở phía trên cánh bướm ga. Khi cánh bướm ga mở lớn hơn 10°, dưới tác dụng của độ chân không, không khí từ bên ngoài đi qua lọc bố trí bên dưới của hộp than hoạt tính, lượng không khí đi vào sẽ cuốn hơi nhiên liệu qua van một chiều bên phải để đến đường ống nạp. VI. BỘ CHẾ HÒA KHÍ Động cơ sử dụng bộ chế hoà khí có khuyết điểm lớn là việc đònh lượng nhiên liệu không chính xác, nhiên liệu phân phối đến các xy lanh không đồng đều, tổn thất áp suất nạp lớn, hao nhiên liệu và gây ô nhiểm môi sinh. Bộ chế hoà khí dùng để cung cấp tỉ lệ nhiên liệu không khí phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ. Theo lý thuyết để đốt cháy 1kg nhiên liệu, cần phải cung cấp một khối lượng không khí là 14,7kg. 164 Hệ thống cung cấp nhiên liệu ĐIỀU KIỆN HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ A/F Khởi động ở nhiệt độ 0°C 1:1 Khởi động ở nhiệt độ 20°C 5:1 Khi tăng tốc 8:1 Chạy cầm chừng 11:1 Ở tốc độ thấp 12/1 – 13/1 Tải trung bình 16/1 – 18/1 Chế độ tải lớn 12/1 – 13/1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ CHẾ HÒA KHÍ Ở quá trình nạp không khí từ bên ngoài qua lọc gió, khi không khí qua ống khuếch tán thì tốc độ dòng khí tăng mạnh tạo độ chân không tại ống khuếch tán. Độ chân không này hút nhiên liệu từ buồng phao ra khỏi vòi phun chính để cung cấp cho động cơ. Lượng không khí nạp vào động cơ được điều khiển bởi bướm ga và cánh bướm ga được điều khiển bởi bàn đạp ga do người lái xe điều khiển. Cánh bướm gió dùng để khởi động cơ, khi động cơ hoạt động bình thường bướm gió luôn mở tối đa. ỐNG KHUẾCH TÁN Có 3 kiểu ống khuếch tán.  Kiểu ống khuếch tán cố đònh.  Kiểu ống khuếch tán có tiết diện thay đổi.  Và kiểu dùng van không khí. Trong ba kiểu trên, kiểu ống khuếch tán cố đònh được sử dụng phổ biến nhất. Kiểu thứ hai, bướm ga điều khiển lưu lượng không khí nạp và độ chân không tại ống khuếch tán điều khiển độ nâng của trụ 165 Hệ thống cung cấp nhiên liệu ga, loại này có kết cấu phức tạp nên ít được sử dụng. Kiểu thứ ba, thường gặp ở một số loại xe của hãng Toyota. CÁCH BỐ TRÍ BỘ CHK Có hai kiểu bố trí cơ bản: Kiểu đặt thẳng đứng và kiểu đặt nằm ngang. Kiểu đặt đứng sử dụng phổ biến nhất, kiểu đặt ngang có ưu điểm là hạ thấp được trọng tâm của xe. SỐ BUỒNG HỖN HP Buồng hỗn hợp là khoảng không gian không khí và nhiên liệu di chuyển từ ống khuếch tán tới đầu ra của bộ chế hòa khí. Tuỳ theo số lượng buồng hỗn hợp có trong bộ chế hoà khí mà người ta gọi bộ chế hoà khí một buồng hỗn hợp, hai buồng hỗn hợp và nhiều buồng hỗn hợp. Kiểu một buồng hỗn hợp được sử dụng trong các loại ôtô đời cũ. Kiểu hai buồng hỗn hợp được sử dụng khá phổ biến hiện nay. Còn kiểu nhiều buồng hỗn hợp phức tạp rất ít được sử dụng. HỆ THỐNG BUỒNG PHAO Buồng phao dùng để chứa một lượng nhiên liệu nhất đònh. Chức năng của buồng phao dùng để giữ cho mực xăng trong bộ chế hoà khí là không đổi. 166 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu từ bơm cung cấp vào buồng phao làm phao nổi lên. Khi mức nhiên liệu được xác đònh, van đóng kín trên bệ của nó. Khi lượng nhiên liệu trong buồng phao được tiêu thụ, mực xăng trong buồng phao giảm và van mở để bổ xung một lượng nhiên liệu cần thiết. Mực xăng trong buồng phao được kiểm tra dễ dàng qua một mặt kính bố trí ở hông buồng phao. Để tránh trường hợp van mở khi động cơ rung động, sự liên kết giữa cần phao với van phải qua sự điều khiển trung gian của một lò xo và một piston. ỐNG THÔNG HƠI BUỒNG PHAO Khi lọc gió bò bẩn, lượng không khí vào bộ chế hòa khí sẽ thiếu. Nguyên nhân này làm hình thành độ chân không tại khoảng không gian sau lọc gió làm gia tăng độ chân không tại ống khuếch tán nên tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Nếu bố trí ống thông khí với buồng phao, áp suất tại mặt thoáng buồng phao luôn bằng với áp suất sau lọc gió. Điều này tránh được hiện tượng dư nhiên liệu khi lọc gió quá bẩn. 167 Hệ thống cung cấp nhiên liệu B. BỘ CHẾ HÒA KHÍ HAI BUỒNG HỖN HP Bộ chế hòa khí nhiều buồng hỗn hợp được sử dụng với mục đích làm giảm sức cản không khí đi qua bộ chế hòa khí nhằm tăng công suất động cơ. Bộ chế hòa khí hai buồng hỗn hợp có thể chia làm hai hệ thống:  Hệ thống sơ cấp: Dùng để cung cấp tỉ lệ hỗn hợp không khí nhiên liệu cho động cơ hoạt động ở mọi chế độ tốc độ.  Hệ thống thứ cấp: Dùng để hổ trợ thêm cho hệ thống sơ cấp một lượng hỗn hợp cần thiết giúp cho động cơ hoạt động tốt ở số vòng quay cao hoặc tải lớn. Bộ chế hòa khí một buồng hỗn hợp, có cấu trúc và nguyên lý hoạt động giống như hệ thống sơ cấp của bộ chế hòa khí hai buồng hỗn hợp. Bộ chế hòa khí hai buồng hỗn hợp gồm các bộ phận sau: • Hệ thống buồng phao. • Mạch sơ cấp tốc độ chậm. • Mạch sơ cấp tốc độ cao. • Mạch thứ cấp tốc độ chậm. • Mạch thứ cấp tốc độ cao. • Bơm tăng tốc. • Mạch làm đậm. • Và cơ cấu điều khiển bướm gió. I. MẠCH SƠ CẤP TỐC ĐỘ CHẬM Mạch sơ cấp tốc độ chậm dùng để cung cấp một tỉ lệ hỗn hợp cần thiết cho động cơ hoạt động ở tốc độ cầm chừng và tốc độ chậm. 168 [...]... KHIỂN BƯỚM GIÓ MỞ TỰ ĐỘNG Bộ i u khiển bướm gió mở tự động dùng để i u khiển lượng hỗn hợp cung cấp cho động cơ khi kh i động, sau kh i động và trong giai đoạn làm ấm a Tháo đầu n i i n đến bộ i u khiển bướm gió mở tự động b Dùng đồng hồ kiểm tra i n trở cuộn dây nhiệt R = 17 – 19 Ω ở nhiệt độ 20°C 181 Hệ thống cung cấp nhiên liệu c N i l i đầu n i i n d Kh i động động cơ e Kiểm tra bướm gió bắt đầu... bộ i u khiển bướm gió mở tự động 3 KIỂM TRA BỘ I U KHIỂN BƯỚM GIÓ MỞ MỘT PHẦN Bộ i u khiển cánh bướm gió mở một phần dùng để i u khiển bướm gió mở nhẹ sau khi kh i động a Kh i động động cơ b Khi động cơ lạnh, tháo đường ống chân không cung cấp đến màng, cánh bướm gió ph i khép l i c N i l i đường ống chân không và kiểm tra sự di chuyển của bướm gió trong th i gian từ 1 đến 5 giây d Dừng động cơ. .. cấp nhiên liệu f Tháo đầu n i i n đến bộ OVCV và kiểm tra i n trở của cuộn dây R = 63 - 73Ω g N i l i đường ống và đầu n i i n 8 KIỂM TRA BỘ I U KHIỂN BƯỚM GIÓ MỞ MỘT PHẦN KHI ĐỘNG CƠ NÓNG a Cho động cơ hoạt động để đạt nhiệt độ bình thường b Tháo đường ống chân không từ màng B của bộ CB và kiểm tra sự khép l i của bướm gió c N i đường ống trở l i màng B d Dừng động cơ 9 KIỂM TRA BỘ I U KHIỂN BƯỚM... dây i n trở khi cánh bướm gió mở hoàn toàn Sau kh i động, nếu bướm gió mở từ từ, động cơ sẽ tắt máy do hỗn hợp quá giàu Để tránh trường hợp này, bên ngo i bộ chế hoà khí ngư i ta có bố trí cơ cấu CB Cơ cấu CB sẽ i u khiển bướm gió mở một phần sau khi kh i động để bổ xung thêm một lượng không khí cho động cơ CƠ CẤU I U KHIỂN BƯỚM GIÓ MỞ MỘT PHẦN CB Cơ cấu CB có hai màng i u khiển bướm gió theo hai... th i gian từ 1 đến 5 giây f Dừng động cơ 5 KIỂM TRA BỘ I U KHIỂN BƯỚM GIÓ MỞ HOÀN TOÀN a Tháo đường ống chân không đến bộ CO b Khi nhiệt độ nước làm mát dư i 40°C Đạp ga và buông chân ga để cho cánh bướm gió khép l i c Kh i động động cơ d N i l i đường ống chân không đến bộ CO và kiểm tra bướm gió không di chuyển e Dừng động cơ 6 KIỂM TRA BƠM TĂNG TỐC PHỤ a Nhiệt độ nước làm mát dư i 40°C b Kh i động. .. ở nhiệt độ dư i 30˚C, lò xo lưỡng kim đẩy cơ cấu làm bướm gió đóng kín Độ chân không sau bướm gió làm cho nhiên liệu phun ra từ mạch tốc độ chậm và mạch tốc độ cao sơ cấp nhiều nên hỗn hợp giàu nhiên liệu giúp động cơ kh i động dễ dàng SAU KH I ĐỘNG Khi động cơ hoạt động, dòng i n từ cực L của máy phát i n cung cấp đến i n trở làm cho nhiệt độ của lò xo lưỡng kim bắt đầu tăng dần Khi lưỡng kim nóng,... cuộn l i và thả tay đòn i u khiển bướm gió làm cho bướm gió mở từ từ dư i tác dụng của trọng lượng của nó và lực đẩy của không khí 175 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Khi bướm gió mở lớn dần, sự làm giàu hỗn hợp giảm cho đến khi cánh bướm gió mở t i đa Một nhiệt i n trở dương được mắc n i tiếp v i dây i n trở Khi nhiệt độ dây i n trở tăng, i n trở của nhiệt i n trở cũng tăng để làm giảm dòng i n cung... nên động cơ rất khó kh i động Bên cạnh đó, khi lạnh ma sát động cơ lớn nên tốc độ quay của trục khuỷu bò chậm làm cho độ chân không trong đường ống nạp yếu nên lượng nhiên liệu cung cấp từ bộ chế hòa khí cũng giảm i Để kh i động dễ dàng khi lạnh, ngư i ta sử dụng hệ thống bướm gió Hệ thống này sẽ đáp ứng sự làm giàu hỗn hợp khi kh i động lạnh và sau kh i động KHI KH I ĐỘNG Khi đạp ga để kh i động. .. tốc, bướm ga i u khiển tay đòn bố trí ở bên ngo i bộ chế hòa khí dòch chuyển Tay đòn này sẽ nén một lò xo qua cơ cấu truyền động làm piston bơm i xuống từ từ Piston i xuống làm van nạp đóng, van thoát mở và nhiên liệu được phun từ từ ra kh i miệng v i phun để hổ trợ nhiên liệu cho mạch chính VII HỆ THỐNG BƯỚM GIÓ TỰ ĐỘNG Khi động cơ lạnh nhiên liệu bay h i không tốt, phần lớn nhiên liệu bám vào đường... sẽ i u khiển bướm gió mở khi động cơ nóng Khi nhiệt độ nước làm mát dư i 68°C, van nhiệt i u khiển chân không TVSV (Thermostatic Vacuum Switch Valve) đóng, nên cơ cấu i u khiển bướm gió mở hoàn toàn không làm việc 178 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Khi nhiệt độ nước làm mát trên 68°C, TVSV mở Độ chân không từ đường ống nạp được dẫn đến bộ CO làm màng dòch chuyển và bướm gió được mở hoàn toàn VIII CƠ . i u khiển b i bướm ga và cánh bướm ga được i u khiển b i bàn đạp ga do ngư i l i xe i u khiển. Cánh bướm gió dùng để kh i động cơ, khi động cơ hoạt động bình thường bướm gió luôn mở t i đa nhiên liệu có hai kiểu chính.  Động cơ dùng bộ chế hoà khí.  Động cơ phun xăng (Fuel Injection System). Hệ thống phun xăng có hai kiểu: - Kiểu phun nhiên liệu vào đường ống nạp. - Kiểu. Bơm nhiên liệu dùng để cung cấp nhiên liệu từ thùng chứa đến bộ chế hòa khí. Bơm nhiên liệu có hai kiểu: Kiểu bơm cơ khí và kiểu bơm i n. 1. LO I DẪN ĐỘNG BẰNG CƠ KHÍ Cấu trúc bơm nhiên liệu