HỆ THỐNG COMMON RAIL LÀ GÌ?
Hệ thống Common Rail hay còn gọi là hệ thống phân phối và phun nhiên liệu trực tiếp – là một trong những tiến bộ công nghệ được ứng dụng trong hệ thống nhiên liệu của động cơ.
Xe tải Hyundai và xe khách Hyundai đã sử dụng Hệ thống Common Rail từ rất nhiều năm nay và đem lại kết quả đáng kinh ngạc khi xe giảm tới 15% lượng tiêu hao nhiên liệu đồng thời công suất tăng 26% so với xe không sử dụng hệ thống Common Rail.
CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL ( DÀNH CHO ĐỘNG CƠ DIESEL )
Một Hệ thống Common Rail được chia thành 4 đoạn cơ bản:
– Bơm áp suất cao cùng van đo lường và van điều chỉnh áp suất thấp.
– Các cảm biến (trục cam, tộc độ quay trục khuỷu, lưu lượng không khí, bàn đạp ra và nước làm mát, cam biến áp suất Rail…).
– Các cơ cấu thực hiện (Các đồng hồ đo áp suất, bộ tăng áp, bộ hồi lưu khí xả, vòi phun điều khiển bằng van solenoid…).
– Bộ điều khiển trung tâm (EDU, ECU) kiểm soát chính xác lượng phun, điều chỉnh áp suất và giám sát điều kiện hoạt động của động cơ.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL
Trong Hệ thống Common Rail quá trình phun nhiên liệu được chia thành các cách phun:
Phun mồi (hay Phun sơ khởi- Pre-injection hoặc Pilot- injection)
Phun chính (Main injection)
Phun thứ cấp (Post-injection).
Nhiên liệu được Bơm cao áp (2) lấy từ Thùng nhiên liệu (1) trên đường ống thấp áp qua Bầu lọc nhiên liệu (3). Khi nhiên liệu đến bơm cao áp, từ đây nhiên liệu được bơm cao áp nén đẩy vào Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao hay còn gọi là ắc quy thủy lực (7) và được đưa đến Vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động cơ.
Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ắc quy thủy lực. Lượng phun ra được quyết định bởi điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun cũng như áp suất phun được tính toán bằng ECU dựa trên các biểu đồ dữ liệu đã lưu trên nó.
Sau đó ECU và EDU sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu nhờ thông tin từ các Cảm biến (10) với áp suất phun có thể đến 1500bar.
Nhiên liệu thừa của vòi phun đi qua ắc quy thủy lực trở về bơm cao áp, van điều khiển áp suất tại bơm mở để nó trở về Thùng nhiên liệu (1).
Trên ắc quy thủy lực có gắn cảm biến áp suất và đầu cuối có bố trí Van an toàn (8), nếu áp suất tích trữ trong ắc quy thủy lực (7) lớn quá giới hạn van an toàn sẽ mở để nhiên liệu tháo về thùng chứa.
Chú thích: 1. Thùng nhiên liệu 2. Bơm cao áp Common rail 3. Lọc nhiên liệu 4. Đường cấp nhiên liệu cao áp 5. Đường nối cảm biến áp suất đến ECU 6. Cảm biến áp suất 7. Common Rail tích trữ & điều áp nhiên liệu (hay còn gọi ắc quy thuỷ lực) 8. Van an toàn (giới hạn áp suất) 9. Vòi phun 10. Các cảm biến nối đến ECU và Bộ điều khiển thiết bị (EDU) 11. Đường về nhiên liệu (thấp áp) EDU: (Electronic Driver Unit) và ECU : (Electronic Control Unit).
CÔNG NĂNG CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL
* Chức năng chính: căn chỉnh phun nhiên liệu đúng lượng, đúng thời điểm và áp suất phù hợp với các chế độ vận hành của động cơ.
* Chức năng phụ: Điều chỉnh vòng hở và vòng kín như hệ điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải, ga tự động, tăng áp,… làm giảm lượng khí thải độc hại và mức độ tiêu hao của nhiên liệu.
ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG COMMON RAIL
Với những động cơ Diesel đời đầu có rất nhiều hạn chế như: tiếng ồn phát ra trong quá trình vận hành khá lớn, Khi muốn tăng tốc thì lượng khí thải thoát ra rất nhiều dẫn tới ô nhiễm môi trường và tiêu hao nhiều nhiên liệu.
Động cơ ứng dụng Hệ thống Common Rail thì lại khác, cho áp suất phun lên tới 1500bar, có thể ở mọi thời điểm, mọi chế độ hoạt động của động cơ, ngay cả thời điểm động cơ đang vận hành ở vận tốc thấp thì áp suất phun vẫn không hạ xuống. Với ap suất cao như vậy khiến cho quá trình đốt cháy nhiên liệu diễn ra sạch hơn.
Sự cải tiến của bơm cao áp giúp động cơ làm việc êm dịu hơn. Với kiểu bơm piston sắp xếp theo hình sao chêch lệch nhau 120 độ, xe hoạt động linh hoạt, nhẹ nhàng và đạt năng suất cao, giảm được tải trong cho động cơ.
Giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian phun thứ cấp tạo thời gian cháy trễ giúp quá trình cháy trở nên hoàn thiện hơn. Bên cạnh đó, động cơ còn được áp dụng điều khiển điện tử, bộ hồi lưu khí xả (EGR) và tăng áp góp phần hoàn thiện các tính năng của động cơ. Trong đó đáng nhắc đến nhất vẫn là vòi phun Common Rail, có thể tiến hành phun và lưu ở áp suất cao.
Ngoài ra, vòi phun có van trợ lực điện từ được chế tạo có độ kín cực cao. Các kim phun, van và cuộn điện từ trên thân vòi phun. Dòng nhiên liệu giữa mạch áp suất cao đi qua van tiết lưu và tới buồng chứa van điều khiển. Ta có thể thấy được vòi phun có thể làm việc trong môi môi trường có áp suất cao khi có áp suất bên trong vòi phun bằng áp suất trong ắc quy thủy lực, vậy nên các chi tiết bộ phận như van bi, kim phun, lò xo và van điện tử phải làm việc rất chính xác.
Tóm lại, Hệ thống nhiên liệu Common Rail có 5 ưu điểm chính gồm:
Tiết kiệm nhiên liệu
Động cơ hoạt động êm dịu, giảm tiếng ồn
Cản thiện tính năng động cơ
Khí thải thoát ra môi trường ít
Thích hợp với nhiều động cơ Diesel
