Cơ cấu điều khiển động cơ ô tô máy dầu

Tổng quan về cơ cấu điều khiển

Hệ thống điều khiển của động cơ diesel được cho là thỏa mãn khi nó phản ứng ngay khi bạn đạp chân ga. Trong động cơ diesel, hệ thống điều khiển được thiết kế để đáp ứng yêu cầu đó. Cơ cấu điều khiển bao gồm cụm quả văng và cơ cấu cần điều khiển. Cơ cầu này điều chỉnh vị trí của vòng điều khiển tức là điều chỉnh độ dài của hành trình bơm nhiên liệu nghĩa là lượng nhiên liệu được phun vào mỗi xi lanh. Cơ cấu điều khiển được dẫn động bới trục dẫn động của bơm bao gồm hộp quả văng và quả văng. Cụm điều khiển được lắp vào trục cụm điều khiển và có thể quay tự do quanh trục đó. Khi cơ cấu điều khiển quay, dưới tác động của lực li tâm, quả văng sẽ bị văng ra ngoài theo hướng hướng kính, hướng chuyển động này qua cơ cấu đòn bẩy sẽ chuyển thành chuyển động của ống trượt theo hướng dọc trục. Ống trươt này sẽ tác động vào cụm cần điều khiển. Lực tác động của ống trượt, kết hợp với lực của cần điều khiển, lực căng lò xo, vít điều chỉnh sẽ xác định vị trí của ống điều khiển dẫn điến điều chỉnh lượng nhiên liệu được phun.

Chức năng cơ bản của cơ cấu điều khiển là điều khiển tốc độ lớn nhất của động cơ, ngoài ra, tùy theo thiết kế, cơ cấu điều khiển có thể điều khiển thêm các chức năng sau:

•  Điều khiển tốc độ không tải.
•  Điều khiển tốc độ lớn nhất: Khi đạp hết chân ga, tốc độ động cơ không được vượt quá tốc độ lớn nhất, khi nhả chân ga, tốc độ động cơ phải hạ xuống.
•  Điều khiển tốc độ trung bình.

Đối với xe du lịch thườnh trang bị cơ cấu điều chỉnh tốc độ cao nhất/thấp nhất kết hợp với điều khiển tốc độ biến thiên. 

Cơ cấu điều khiển tốc độ biến thiên: Điều khiển chế độ khởi động

Tại vị trí khởi động, quả văng (1) và ống trượt (2) ở vị trí ban đầu. Cần khởi động (4) bị lò xo khởi động (5) đẩy về vị trí khởi động. Thông qua điểm tựa (M2), vòng điều khiển (6) trên piston bị đẩy về vị trí khởi động tương ứng lượng nhiên liệu được phun lúc khởi động. Điều này có nghĩa là, khi động cơ được đề, piston 8 phải ở vị trí BDC và đi vào để cấp nhiên liệu trước khi vòng cắt (7) đi ra ngoài vòng điều khiển (6) và quá trình phun kết thúc. Do đó, lượng nhiên liệu luôn có sẵn trong bơm khi bắt đầu khởi động. Cần điều khiển được giữ trong bơm sao cho nó có thể quay quanh điểm tựa (12). Cần điều khiển có thể được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh nhiên liệu (16). Tương tự như vậy, cần khởi động (4) và cần (3) có thể quay quanh điểm tựa (M2). Chốt cầu (17) trên cần khởi động được gắn vào vòng điều khiển. Lò xo chạy không tải (14) được lắp vào chốt (15) ở phía trên cần (3). Lò xo (13) được nối giữa chốt (15) và cần điều khiển tốc độ động cơ (10) thông qua cần (11) và điểm tựa (12).

Cơ cấu điều khiển tốc độ biến thiên: Điều khiển chế độ chạy không tải

Với chế độ chạy không tải, động cơ vẫn hoạt động và chân ga nhả hoàn toàn, cần điều khiển động cơ được chuyển sang vị trí tựa vào vít điều chỉnh chế độ chạy không tải (9). Tốc độ chạy không tải được chọn sao cho tiết kiệm nhiên liệu nhất mà vẫn đảm bảo động cơ chạy êm và có thể chịu tải nhẹ. Chế độ chạy không tải được điều khiển bằng lò xo chạy không tải (14). Lực căng của lò xo (14) cân bằng với lực li tâm của quả văng (1). Lực cân bằng này định vị vị trí của vòng điều khiển (6) so với  rãnh cắt (7). Tại chế độ chạy không tải, lò xo khởi động (5) bị ép sát vào cần (3) và coi như không còn tác dụng. Khi tốc độ lớn hơn tốc độ không tải, lò xo (14) cũng bị ép sát vào chốt (15) và cũng không còn tác dụng. Để điều chỉnh tốc độ chạy không tải ta có thể điều chỉnh sức căng của lò xo 14 độc lập với điều chỉnh điểm đặt của chân ga.

Cơ cấu điều khiển tốc độ biến thiên: Điều khiển chế độ chạy thông thường

Trong chế độ chạy thông thường, phụ thuộc vào tốc độ động cơ và tốc độ xe mà cần điều khiển 10 sẽ nằm giữa không gian của hai vít 9 và 16. Vị trí này được điều khiển bởi lái xe thông qua chân ga. Tại tốc độ động cơ lớn hơn tốc độ không tải, lò xo 5 và 14 bị ép chặt và không còn tác dụng điều khiển, lò xo 13 sẽ thay thế hai lò xo trên để điều khiển. Sử dụng chân ga, lái xe điều khiển cần 10 đến vị trí tương đương với tốc độ mong muốn, khi vị trí cần 10 thay đổi, lực căng của lò xo 13 tăng lên và thắng được lực đẩy của ống trượt 2 làm cho cần điều khiển 3 và 4 di chuyển sang trái, thông qua điểm tựa M2, ống điều khiển sẽ đi sang phải đến vị trí lớn nhất tương đương với lượng nhiên liệu nhiều nhất được phun và tốc độ động cơ tăng. Khi tốc độ động cơ tăng, lực li tâm của quả văng tăng khiến cho lực đẩy của ống trượt tăng, lực này ngược chiều với lực căng của lò xo. Ống điều khiển sẽ nằm nguyên vị trí cho đến khi có sự cân bằng giữa hai lực. Nếu tốc độ động cơ tiếp tục tăng thì ống trượt sẽ đẩy ngược lại cần điều khiển thông qua điểm tự M2 khiến cho ống điều khiển đi sang phải dẫn đến rãnh cắt được đi ra khỏi ống điều khiển sớm hơn, lượng nhiên liệu được bơm ít hơn. Lượng nhiên liệu có thể được giảm tới 0 để tốc độ động cơ giữ trong giới hạn. Vậy, trong quá trình hoạt động cho đến khi động cơ chưa bị quá tải, cần điều khiển 10 luôn định vị vòng điều khiển vận tốc nằm giữa tải lớn nhất và không tải. Ngay khi quá tải, vòng điều khiển ở vị trí tải trọng cao nhất nhưng tốc độ không tăng do tác dụng của lực li tâm của quả văng. Khi xuống dốc, có hiện tượng xe kéo máy và tốc độ động cơ sẽ tăng lên. Dưới tác dụng của quả văng, cổ điều khiển sẽ bị đẩy sang trái cho đến khi gần như không có nhiên liệu được phun vào trong buồng đốt.

Cơ cấu điều khiển tốc độ lớn nhất/nhỏ nhất

Cơ cấu điều khiển này chỉ điều khiển tốc độ chạy không tải và tốc độ cao nhất, còng phạm vi tốc độ khác được lái xe điều khiển thông qua chân ga. Sự khác biệt cơ bản của kết cấu này so với loại cơ cấu điều khiển tốc độ biến thiên là ở lò xo 4 (13), nó hoạt động ở trạng thái nén và được đặt trong một ống dẫn hướng.

Chế độ khởi động:

Tương tự như cơ cấu trước, dưới tác dụng của lò xo 10 và cần 8, vòng điều khiển sẽ ở vị trí cố định trên piston và định lượng lượng nhiên liệu được phun khi bắt đầu khởi động.

Chế độ chạy không tải:

Khi động cơ bắt đầu chạy và chân ga được nhả hoàn toàn, cần điều khiển 2 được kéo về vị trí khởi động do lực hồi của lò xo, lực li tâm do quả văng sinh ra sẽ truyền qua ống trượt và tác động vào cần khởi động 8. Lực này sẽ cân bằng với lực hồi của lò xo không tải 7 và thông qua cơ cấu đòn bẩy sẽ định vị vị trí vòng điều khiển trên piston tại vị trí sao cho lượng nhiên liệu phun ít nhất mà vẫn đảm bảo động cơ hoạt động êm và không bị chết máy.

Chế độ chạy thông thường:

Khi lái xe đạp chân ga, cần điều khiển 2 sẽ quay đi một góc qua điểm tựa, lò xo khởi động 11 và lò xo không tải 7 bị ép chặt lại và không  còn tác dụng điều khiển. Lò xo trung gian 5 cung cấp 1 giai đoạn chuyển tiếp mềm sang chế độ không điều khiển. Nếu cần điều khiển được kéo xa hơn, lò xo 5 bị ép chặt và không còn tác dụng điều khiển và giai đoạn không điều khiển bắt đầu. Do lực căng của lo xo 4 nên toàn bộ lò xo và ống dẫn hướng thành một cơ cấu cứng và lài xe điều khiển trược tiếp vị trí vòng điều khiển tức là điều khiển trực tiếp lượng nhiên liệu được phun. Nếu tải động cơ giảm khi chân ga không đổi (Ví dụ xuống dốc), tốc độ động cơ tăng nhưng lượng nhiên liệu phun không tăng. Khi tốc độ tăng thì lực li tâm của quả văng tăng lên và lực đẩy của ống trượt tác động vào cần điều khiển cũng tăng. Nếu tốc độ động cơ tiếp tục tăng dẫn đến lực đẩy của ống trượt tăng thêm nữa và đếm mức thắng được lực căng của lò xo 4. Khi đó, cần điều khiển sẽ bị đẩy sang phải và qua điểm tựa nó sẽ đẩy ống điều khiển sang trái dẫn đến lượng nhiên liệu được phun giảm. Nếu tốc độ động cơ tiếp tục tăng thì lượng nhiên liệu được phun có thể giảm về 0 để giữ cho tốc độ động cơ nằm trong giới hạn.

Cơ cấu điều khiển thời điểm phun nhiên liệu

Để bù thời gian phun nhiên liệu trễ và thời gian đánh lửa trễ khi tốc độ động cơ tăng lên người ta lắp một cơ cấu điều khiển thời điểm phun. Thời gian phun nhiên liệu trễ được tính từ thời điểm piston bắt đầu nén nhiên liệu cho đến khi áp suất thắng lực lò xo và kim phun bắt đầu phun. Thời gian đáng lửa trễ được tính từ lúc phun đến khi nhiên liệu cháy. Cơ cấu điều khiển thời điểm phun nhiên liệu được lắp bên dưới bơm. Bên trong cấu có một piston, khoang bên trái pison có một lò xo hồi, khoang bên phải có đường nối với khoang nhiên liệu trong bơm. Piston được nối với vòng lăn bằng một chốt trượt. Khi tốc độ thấp, piston bị lò xo đẩy về bên phải do áp suất nhiên liệu thấp. Khi áp suất nhiên liệu tăng lên, piston bị đẩy sang trái do áp suất nhiên liệu tăng dẫn đến vòng lăn quay đi một góc làm cho thời điểm bắt đầu nén nhiên liệu sớm hơn một chút.

Thiết bị tắt động cơ bằng điện

Do động cơ diesel sử dụng nguyên lí tự bốc cháy do đó bạn chỉ có thể tắt động cơ khi ngừng cấp nhiên liệu. Thông thường sử dụng một van solenoid để đóng mở đường cấp nhiên liệu. Van solenoid được lắp vào đầu bơm cao áp, van này sẽ đóng/mở đường cấp nhiên liệu cho xi lanh bơm cao áp. Khi chìa khóa điện tắt, nguồn điện cấp cho van solenoid tắt, dưới tác dụng của lực lò xo, van này sẽ đóng đường cấp nhiên liệu. Khi bật chìa khóa điện, nguồn điện được cấp cho van solenoit làm cho van mở cấp nhiên liệu cho xi lanh bơm cao áp