Đồ án Phân tích nguyên lý làm việc, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa, hệ thống khởi động động cơ diesel

- 1 - LỜI NÓI ĐẦU Nhằm nâng cao kiến thức và áp dụng khoa học vào lĩnh vực nghiên cứu, nằm trong mục tiêu đào tạo cho sinh viên ngành cơ khí Động lực tàu thuyền của trường đại học Nha Trang và góp phần làm phong phú thêm các bài giảng về động cơ nhất là động cơ diesel. Em được nhận đề tốt nghiệp: Tên đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm, nguyên lý làm việc, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hệ thống nhiên liệu, hệ thống khởi động động cơ Mục tiêu đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm, nguyên lý làm việc, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ diesel, hệ thống khởi động điện động cơ diesel. Nội dung: 1. Tổng quan về hệ thống phục vụ động cơ. 2. Quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ diesel, hệ thống khởi động điện. 3. Mô phỏng đặc điểm, nguyên lý làm việc, quy trình tháo lắp, điều chỉnh, sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ diesel, hệ thống khởi động điện động cơ. Với kiến thức với thời gian có hạn nên đề tài của em còn nhiều sai sót, kính mong sự chỉ dẫn của quý thầy giáo đóng góp ý kiến của các bạn. Em cũng xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: Th.S. Phùng Minh Lọc, T.S. Lê Bá Khang, Th.S. Dương Tử Tiên, Th.S. Vũ Thăng Long và các thầy trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ em để hoàn thành đề tài này. Nha trang, tháng 6 / 2007 Sinh Viên thực hiện Đinh Bá Phước - 2 - CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHỤC VỤ ĐỘNG CƠ 1.1. Tổng quan về động cơ đốt trong Động cơ là loại máy có chức năng biến đổi các dạng năng lượng khác nhau này sang cơ năng. Động cơ nhiệt là loại máy có chức năng biến đổi nhiệt năng thành cơ năng. Căn cứ vào vị trí đốt nhiên liệu, người ta phân chia động cơ nhiệt thành hai: động cơ đốt trong và động cơ đốt ngoài. Ở động cơ đốt trong nhiên liệu được đốt cháy bên trong không gian công tác động cơ. Ở động cơ đốt ngoài nhiên liệu được đốt cháy trong lò đốt riêng biệt để cấp nhiệt cho môi chất công tác (MCCT), sau đó MCTC được dẫn vào không gian công tác của động cơ, tại đó MCCT dãn nở để chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng. Theo cách phân loại như trên thì các loại động cơ có tên thường gọi như: động cơ xăng, động cơ diesel, động cơ piston quay, động cơ piston tự do, động cơ phản lực, tuabine khí…đều có thể xếp vào nhóm động cơ đốt trong; còn động cơ hơi nước kiểu piston, động cơ Stirling, tuabine hơi nước thuộc nhóm động cơ đốt ngoài. Tuabine khí ĐTĐT ki ểu piston ………… …… Động cơ Động cơ Điện Động cơ Gió Động cơ Nhiệt Động cơ Thủy lực Động cơ Nổ Động cơ Hơi nước Đ/cơ ph ản lực Tên l ửa Hình.1.1. Phân loại tổng quát động cơ - 3 - Tuy nhiên theo quy ước, thuật ngữ “động cơ đốt trong” ( Internal Combustion Engine) thường được dùng chỉ loại động cơ có cơ cấu truyền lực kiểu piston – thanh truyền – trục khuỷu, trong đó piston chuyển động tịnh tiến qua lại trong xylanh động cơ. Các loại động cơ khác thường được gọi bằng các tên riêng. Bảng.1.1. Phân loại theo các tiêu chí khác nhau động cơ đốt trong Tiêu chí Phân loại Loại nhiên liệu - Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng dễ bay hơi như: xăng, cồn, benzol… - Động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng khó bay hơi như: gas oil, mazout… - Động cơ chạy bằng khí đốt. Phương pháp phát hỏa - Động cơ phát hỏa bằng tia lửa - Động cơ diesel - Động cơ semidiesel Cách thực hiện CTCT - Động cơ 4 kỳ - Động cơ 2 kỳ Phương pháp nạp khí mới - Động cơ không tăng áp - Động cơ tăng áp Đặc điểm kết cấu - Động cơ một hàng xylanh - Động cơ hình sao, hình chữ V, W, H… - Động cơ có một hàng xylanh thẳng đứng, ngang, nghiêng. Theo tính năng - Động cơ thấp tốc, trung tốc và cao tốc - Động cơ công suất nhỏ, vừa và lớn Theo công dụng - Động cơ cơ giới đường bộ - Động cơ thủy - Động cơ máy bay - Động cơ tĩnh tại - 4 - Động cơ phát hỏa bằng tia lửa – loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiên liệu được phát hỏa bằng tia lửa được sinh ra từ nguồn nhiệt bên ngoài không gian công tác của xylanh. Chúng ta có thể gặp những kiểu động cơ phát hỏa bằng tia lửa với các tên gọi khác như: động cơ Ôttô, động cơ carburetor, động cơ phun xăng, động cơ đốt trong cưỡng bức, động cơ hình hành hỗn hợp cháy từ bên ngoài, động cơ xăng, động cơ gas...Nhiên liệu dùng cho động cơ phát hỏa bằng tia lửa thường là nhiên liệu lỏng dể bay hơi như: xăng, cồn, benzol, khí hóa lỏng… Trong các loại nhiên liệu kể trên thì nhiên liệu xăng là sử dụng phổ biến nhất từ thời kỳ đầu phát triển động cơ cho đến nay. Động cơ diesel – là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiên liệu tự phát hỏa khi được phun vào buồng đốt chứa khí nén có áp suất và nhiệt độ cao. Động cơ 4 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành sau 4 hành trình của piston. Động cơ 2 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành sau 2 hành trình của piston. 1.2.Tổng quan hệ thống phục vụ hệ thống phục vụ động cơ 1.2.1. Nhiệm vụ Để đảm bảo cung cấp đủ nhiên liệu, dầu nhờn, nước và không khí cho động cơ diesel chính và phụ, cũng như loại bỏ sản phẩm cháy của thiết bị năng lượng tàu và điều khiển nó, người ta trang bị các hệ thống: nhiên liệu, bôi trơn, làm mát bằng nước, không khí nén, khí xả và điều khiển. 1.2.2. Phân loại hệ thống phục vụ động cơ - Hệ thống nhiên liệu - Hệ thống làm mát - Hệ thống bôi trơn - Hệ thống trao đổi khí - Hệ thống khởi động động cơ - Hệ thống điều khiển 1.2.3. Yêu cầu - 5 - Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát có yêu cầu về mặt nhiệt độ của máy khi đã được làm mát là thỏa mãn. Hệ thống bôi trơn: Chất bôi trơn phải phù hợp với loại máy đốt trong (2 hay 4 kỳ, tăng áp hay không, tốc độ cao hay thấp…), phù hợp với nhiệm vụ, chế độ và điều kiện làm việc của cơ cấu, hệ thống, mối ghép … mà nó phải bôi trơn. Phải dễ kiếm, giá thành vừa phải,không độc hại. Bền vững về tính chất bôi trơn,không gây nổ, gây cháy… Chất bôi trơn phải được đưa tới nơi cần bôi trơn một cách liên tục, đều đặn, với lưu lượng, trạng thái (áp suất, nhiệt độ) tính chất xác định và có thể kiểm tra, điều chỉnh và điều khiển được. Các thiết bị, bộ phận… của HTBT phải đơn giản, dễ sử dụng, tháo lắp, kiểm tra, sửa chữa, điều chỉnh… có khả năng tự động hóa cao, nhưng giá thành vừa phải. Hệ thống trao đổi khí: Yêu cầu với hệ thống trao đổi khí là phải thải sạch và nạp đầy - 6 - CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐẶC ĐIỂM, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, QUY TRÌNH THÁO LẮP, KIỂM TRA, ĐIỀU CHỈNH, SỬA CHỮA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL Điều kiện để vận hành động cơ diesel. Nén và hệ thống nhiên liệu là những yếu tố quan trọng nhất để vận hành động cơ diesel một cách có hiệu quả. Hệ thống sấy sơ bộ sấy nóng không khí nén cần thiết cho sự khởi động động cơ nguội. 1. Nén. Động cơ diesel nén không khí để đạt được mức nóng cần thiết cho nhiên liệu tự cháy. Do đó, nén trong động cơ diesel đóng vai trò giống như sự đánh lửa trong động cơ xăng. 2. Hệ thống nhiên liệu. Động cơ diesel không có bướm ga điều khiển công suất động cơ như động cơ xăng. Công suất của động cơ xăng được kiểm soát bằng đóng và mở bướm ga. Do đó kiểm soát lượng hỗn hợp nhiên liệu vào. Tuy nhiên, động cơ diesel kiểm soát công suất động cơ bằng điều chỉnh lượng mức độ phun nhiên liệu. Hơn nữa, khi hành trình đốt cháy bắt đầu với việc phun nhiên liệu, nó cũng điều chỉnh thời điểm phun nhiên liệu. 3. Hệ thống sấy nóng sơ bộ. Hệ thống sấy sơ bộ là nét đặc biệt của động cơ diesel. Hệ thống sấy sơ bộ sấy không khí nén bằng điện để khởi động động cơ nguội. Có hai loại: loại bugi sấy, nung nóng không khí bên trong buồng cháy và loại sấy nóng trực tiếp không khí nạp từ bộ lọc không khí. 4. Điều chỉnh công suất động cơ diesel. Trong động cơ diesel, nhiên liệu được đưa vào sau khi không khí bị nén và tạo nhiệt độ và áp suất cao. Để có áp suất nén cao ngay cả khi tốc độ của động cơ chậm, một lượng lớn không khí được đưa vào các xylanh. Do đó, không sử dụng bướm ga vì nó tạo ra lực cản nạp. Trong động cơ diesel, công suất động cơ được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh lượng nhiên liệu phun vào. - Lượng phun nhiên liệu nhỏ: Công suất nhỏ - Lượng phun nhiên liệu lớn: Công suất lớn - 7 - 2.1. Chức năng, nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 2.1.1. Chức năng Lọc sạch nhiên liệu rồi phun vào buồng đốt theo những yêu cầu phù hợp với đặc điểm cấu tạo và tính năng của động cơ. Từ góc độ chức năng, hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel phải thỏa mãn những yêu cầu chính sau: 2.1.1.1. Định lượng Cung cấp những lượng nhiên liệu chính xác phù hợp với chế độ làm việc của động cơ, cung cấp nhiên liệu đồng đều cho các xylanh của động cơ nhiều xylanh. Hỗn hợp cháy được cung cấp vào xylanh phải tương ứng với tải trọng của động cơ ở một chế độ bất kì cho trước. Lượng cung cấp nhiên liệu chu trình (gct) là một trong các thông số đặc trưng cho chế độ công tác của BCA được biểu diễn bằng công thức sau: 1000. . . (1) 60. . e e ct i nl N g Zg n   Trong đó : gct : Tổng số nhiên liệu được phun vào buồng đốt trong thời gian một chu trình (mm3/ct). Ne: Công suất có ích của động cơ (Kw). ge: Suất tiêu hao nhiên liệu riêng có ích (g/Kw.h). Z: Hệ số phụ thuộc vào số kì của động cơ Z=1 đối với động cơ 2 kỳ . Z=2 đối với động cơ 4 kỳ. n: Tốc độ quay của động cơ (v/p). i: Số xylanh của động cơ. nl : Khối lượng riêng của nhiên liệu (kg/m3). Từ công thức (1) ta thấy lượng nhiên liệu gct cần phun vào mỗi xylanh trong thời gian, chu trình công tác phải được điều chỉnh phù hợp với chế độ làm việc của động cơ tức là phải phù hợp với công suất của động cơ phát ra tốc độ quay tương ứng với công suất đó. - 8 - Sự phụ thuộc này gọi là đặc tính cung cấp nhiên liệu, được xác định bởi kết cấu và tình trạng kỹ thuật của thiết bị nhiên liệu. Đó là đặc tính bên trong của BCA làm ảnh hưởng đến gct mà không có tác dụng của cơ cấu điều khiển. Hiệu suất nạp của BCA: 1 1 (2) .vb vb vb Fn g g g V     Trong đó : vb : Hiệu suất nạp nhiên liệu của BCA. g1 : Lượng nhiên liệu thực tế được nạp vào khoang bơm của BCA trong một chu trình công tác (g/Kw.h). gs: : Lượng nhiên liệu chứa đầy không gian công tác của xylanh BCA ở điều kiện áp suất trong khoang nạp (g/Kw.h). Fn : Mật độ của nhiên liệu trong khoang nạp (kg/m3). Vsb: Dung tích công tác của xylanh BCA (m3). Trị số của hiệu suất nạp còn ảnh hưởng đến thời điểm bắt đầu phun và lượng cấp nhiên liệu chu trình thực tế ứng với một vị trí của cơ cấu điều khiển. Hiệu suất nạp chịu ảnh hưởng rất nhiều yếu tố như: Sức cản thủy động, thể tích khoang nạp, áp suất và biến động áp suất trong khoang nạp...Độ ổn định của nó còn ảnh hưởng đến chất lượng định lượng và định thời của hệ thống phun nhiên liệu. Bên cạnh sức cản thủy động sự xuất hiện của các xung áp suất trong khoang nạp tại thời điểm kết thúc quá trình phun Hình học (thời điểm rãnh piston bắt đầu thông với khoang nạp) là hiện tượng còn ảnh hưởng rất lớn đến trị số và sự biến động của hiệu suất nạp. Đối với các động cơ nhiều xylanh lượng nhiên liệu chu trình được phun vào các xylanh phải bằng nhau nhằm hạn chế những tác hại đã nêu. Sự khác nhau giữa lượng nhiên liệu chu trình cung cấp cho các xylanh của 1 động cơ được đánh giá thông qua “độ cấp không đồng đều”: max max 2. (3)ct ct mimnl ct ct mim g g g g         - 9 - Độ cấp nhiên liệu không đồng đều là một trong những nguyên nhân giảm công suất và tuổi thọ của động cơ, tăng suất tiêu hao nhiên liệu và gây một số biểu hiện khác ở động cơ. Trong thực tế sử dụng không thể điều chỉnh hệ thống phun nhiên liệu còn thể đạt được onl = 0 mà định kì người ta phải điều chỉnh để những giá trị độ lệch này nằm trong giới hạn cho phép. 2.1.1.2. Định thời Phun nhiên liệu vào buồng đốt đúng thời điểm, theo quy luật phù hợp với đặc điểm tổ chức quá trình cháy. Thời điểm tạo hỗn hợp cháy do thời điểm phun nhiên liệu quyết định. Nếu hỗn hợp cháy đúng lúc thì quá trình cháy sẽ diễn ra và kết thúc đúng lúc với trị số pz và wtb vừa phải. Thông số để đánh giá thời điểm tạo hỗn hợp cháy là góc phun sớm (fs). Trong quá trình sử dụng động cơ fs bị thay đổi do các nguyên nhân chủ yếu sau:  Các chi tiết chuyển động bị hao mòn (các khớp nối trục đối với bơm, các con lăn...)  Các cam nhiên liệu bị hao mòn.  Đặc tính của các cặp lắp ghép chính xác khác nhau.  Cặp lắp ghép piston – xylanh BCA bị hao mòn. Sự điều chỉnh ban đầu bị thay đổi hoặc còn sai sót trong các hệ thống truyền động (con đội, nối ghép bị lỏng...). Hình.2.1 biểu thị ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu đến quá trình cháy. Khi phun nhiên liệu quá sớm, giai đoạn cháy trễ tăng vì áp suất và nhiệt độ không khí lúc bắt đầu phun thấp. Tốc độ tăng áp suất cũng như áp suất cháy cực đại do tập trung một lượng nhiên liệu lớn trong buồng cháy đến thời điểm bốc cháy và phần lớn nhiên liệu cháy ở gần ĐCT khi thể tích công tác xylanh nhỏ và nồng độ ôxy lớn (đường 1 - hình .2.1). Ngược lại khi fs quá muộn, giai đoạn cháy trễ giảm, động cơ làm việc êm hơn, công suất động cơ giảm và cháy không hoàn toàn vì một phần lớn nhiên liệu - 10 - cháy ở quá trình cháy giãn nở, tốc độ tăng áp suất và áp suất cháy cực đại còn trị số nhỏ (đường 3 - hình.2.1). 1 2 3 C 13       ÑCT P  C 12 C 11 Hình.2.1. Ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu đến chất lượng của quá trình cháy. Đường số 1-Thời điểm phun quá sớm. Đường số 2-Thời điểm phun đúng lúc. Đường số 3-Thời điểm phun quá trễ 2.1.1.3. Quy luật phun Quy luật phun nhiên liệu có ảnh hưởng quyết định đến quy luật hình thành hỗn hợp cháy, đặc biệt là đối với phương pháp tạo hỗn hợp cháy kiểu thể tích, qua đó ảnh hưởng đến hàng loạt chỉ tiêu chất lượng của động cơ diesel. Việc lựa chọn quy luật phun nhiên liệu như thế nào là tuỳ thuộc vào tính năng của động cơ và cách thức tổ chức quá trình cháy. Cấu trúc các tia nhiên liệu và quy luật phun phù hợp với đặc điểm cấu tạo và tính năng của động cơ. Hệ thống nhiên liệu không chỉ còn nhiệm vụ đưa vào buồng cháy một lượng nhiên liệu (gct) thích hợp với chế độ làm việc mà lượng nhiên liệu đó phải được phun vào buồng cháy đúng thời điểm và đúng quy luật phù hợp với đặc điểm cấu tạo của động cơ. Do thời điểm kết thúc phun muộn hơn nên quá trình cháy phải kéo dài sang đường giãn nở (đường 2) làm cho công suất và hiệu suất của động cơ giảm. - 11 -      p 1 2 1 2 T z ' 1 e f z 1 z 2 z ' 2 e e 1 e e2 C fC i g c t C f C i e f Hình.2.2. Ảnh hưởng của quy luật phun nhiên liệu đến quá trình cháy. Trên hình 2.2 biểu thị quy luật phun nhiên liệu đến quá trình cháy trong điều kiện các yếu tố khác giữ nguyên. Quy luật phun nhiên liệu là quy luật bao gồm 2 yếu tố: Sự phân bố tốc độ phun và thời điểm phun. Nếu cùng một lượng cấp nhiên liệu chu trình gct mà rất ngắn thời gian phun sẽ làm tăng tốc độ phun ở giai đoạn cháy trễ dẫn đến lượng nhiên liệu tập trung ở giai đoạn này g1 là lớn. Chính vì vậy mà quá trình cháy của động cơ còn trị số pz và wtb lớn, tuy nhiên quá trình cháy sẽ kết thúc sớm hơn (đường 1). Ngược lại với thời điểm phun kéo dài dẫn đến quá trình cháy của động cơ còn trị số pz và wtb nhỏ hơn, động cơ làm việc êm hơn. 2.1.2. Nhiệm vụ Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có các nhiệm vụ sau: a. Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định, không cần cấp thêm nhiên liệu; lọc sạch nước; tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu; giúp nhiên liệu chuyển động thông thoáng trong hệ thống. b. Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo tốt các yếu cầu sau: - Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. - Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng quy luật mong muốn. - Lưu lượng nhiên liệu vào các xylanh phải đồng đều. - 12 - c. Các tia nhiên liệu phun vào động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy và với cường độ và phương hướng chuyển động cảu môi chất trong buồng cháy để hòa khí được hình thành nhanh và đều. 2.1.3. Yêu cầu Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Hoạt động lâu bền, độ tin cậy cao. - Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa. - Dễ chế tạo, giá thành hạ. Các bộ phận cơ bản: Hình.2.3. Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel. a). với bơm cao áp cụm; b). với bơm cao đơn 1. thùng nhiên liệu; 2. bơm thấp áp; 3. lọc nhiên liệu; 4. bơm cao áp; 5. ống cao áp; 6. vòi phun 7.bộ điều tốc; 8. bộ điều chỉnh góc phun sớm; 9. ống thấp áp; 10. ống dầu hồi - 13 -  Thùng nhiên liệu: Bao gồm thùng nhiên liệu hằng ngày và thùng nhiên liệu dự trữ. Thùng nhiên liệu hằng ngây cần có dung tích bảo đảm chứa đủ nhiên liệu cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian định trước.  Lọc nhiên liệu: Trong hệ thống nhiên liệu động cơ còn các bộ phận được chế tạo với độ chính xác rất cao như: Cặp piston xylanh của BCA – VP, các bộ phận này rất dễ bị hư hỏng nếu trong nhiên liệu còn tạp chất cơ học. Vì thế nhiên liệu cần phải được lọc sạch trước khi đến BCA  Ống dẫn nhiên liệu: Gồm còn ống cao áp và ống thấp áp. Ống cao áp dẫn nhiên liệu có áp suất cao từ BCA tới vòi phun. Ống thấp áp dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm thấp áp và dẫn nhiên liệu về thùng chứa.  Bơm thấp áp (bơm cung cấp): Có chức năng hút nhiên liệu từ thùng chứa hằng ngày rồi đẩy tới BCA. Hệ thống nhiên liệu có thể không cần bơm thấp áp nếu thùng chứa nhiên liệu hằng ngây được đặt ở vị trí cao hơn động cơ.  Bơm cao áp (BCA): Có chức năng sau: Bơm nhiên liệu đến áp suất cao rồi đẩy đến vòi phun. - Điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng đốt phù hợp với chế độ làm việc của động cơ (chức năng định lượng). - Định thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình phun nhiên liệu (chức năng định thời).  Vòi phun nhiên liệu (VP): Có chức năng phun nhiên liệu cao áp vào buồng đốt với cấu trúc tia nhiên liệu phù hợp với phương pháp tổ chức quá trình cháy. Ưu điểm động cơ diesel là tiêu thụ nhiên liệu ít hơn động cơ chạy xăng do hao hụt bơm nhiên liệu ít hơn và tỷ lệ nén cao. Nhược điểm độ rung và ồn trong quá trình hoạt động lớn hơn. Đồng thời, số chất độc hại trong khí xả ra lớn hơn so với động cơ xăng. 2.1.4. Phân tích đánh giá và lựa chọn các bộ phận cần mô phỏng 2.1.4.1. Phân tích Vì hệ thống nhiên liệu động cơ diesel rất đa dạng và phức tạp, trong phạm vi nghiên cứu là đề tài em chỉ chắt lọc những hệ thống, bộ phận cơ bản có tính chất quan trọng trong hệ thống. Đặc biệt được ứng dụng nhiều trong thực tế, là bộ phận - 14 - có cấu tạo dặc trưng dễ nghiên cứu và nằm trong chương trình giảng dạy của trường. 2.1.4.2. Lựa chọn các bộ phận thể hiện Sau khi tham khảo một số tài liệu có liên quan và được sự hướng dẫn của thầy Th.S Phùng Minh Lọc, em xin trình bày một số hệ thống, bộ phận tiêu biểu của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel. - Hệ thống nhiên liệu cổ điển, hệ thống nhiên liệu dùng bơm phân phối, hệ thống nhiên liệu điều kiển điện tử. - Các loại bơm cao áp. Các loại vòi phun. - Các loại bơm chuyển nhiên liệu. Các loại lọc nhiên liệu. Các bộ phận tự động điều chỉnh. Bugi xông máy. 2.2. Phân loại hệ thống nhiên liệu động cơ diesel Hệ thống phun nhiên liệu thường được phân loại căn cứ vào đặc điểm của BCA. Bảng.2.1. Phân loại tổng quát hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel. Tiêu chí phân loại Phân loại Phương pháp phun nhiên liệu 1) Hệ thông phun nhiên liệu bằng không khí nén 2) Hệ thống phun nhiên liệu bằng thuỷ lực Phương pháp tạo và duy trì áp suất phun 1) Hệ thống phun trực tiếp 2) Hệ thống phun gián tiếp Phương pháp điều chỉnh quá trình phun 1) Hệ thống được điều chỉnh kiểu cơ khí 2) Hệ thống được điều chỉnh kiểu điện tử Cách thức tổ hợp các thành tố của hệ thống phun 1) Hệ thống phun cổ điển 2) Hệ thống phun với BCA-VP liên hợp 3) Hệ thống phun với BCA phân phối 4) Hệ thống phun đặc biệt. Loại vòi phun 1) Hệ thống phun với vòi phun hở 2) Hệ thống phun với vòi phun kín - 15 - 2.2.1. Hệ thống nhiên liệu cổ điển Hệ thống phun nhiên liệu cổ điển là là tên gọi qui ước của loại HTPNL trực tiếp có những đặc điểm cơ bản sau đây: Toàn bộ HTPNL được tổ hợp từ các "tiểu hệ thống phun " hoàn toàn giống nhau. Mỗi tiểu hệ thống phun được cấu thành từ một phần tử bơm, 1 ống cao áp và 1 vòi phun nhiên liệu (hình. 2.4). Động cơ có bao nhiêu xylanh thì có bấy nhiêu tiểu hệ thống phun. Các tiểu hệ thống phun hoạt động độc lập với nhau . 1 Phaàn töû b ôm Voøi p hun n hieân lieäu oáng cao aùp 3 4 5 6 N B 7 F 2 C Hình. 2.4. Cấu tạo tiểu hệ thống phun của HTPNL với BCA Bosch cổ điển 1- cam nhiên liệu, 2- con đội , 3- lò so khứ hồi, 4- piston, 5- vành răng và thanh răng điều khiển, 6- xylanh, 7- van triệt hồi , N- khoang nạp, B- khoang bơm, C- khoang cao áp, F- khoang phun - 16 - 802.2.2. Hệ thống nhiên liệu điều kiển điện tử Nhằm nâng cao chất lượng quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ diesel, khắc phục những nhược điểm mà hệ thống nhiên liệu cổ điển điều khiển bằng cơ khí vẫn còn tồn tại như việc định lượng, định thời điểm phun chưa chính xác, tính tự động điều chỉnh và tự động hóa còn hạn chế nhất là các chế độ làm việc không ổn định như: khởi động, tăng tốc, giảm tốc...và các cơ cấu hệ thống (điều tốc, thay đổi góc phun sớm...) làm việc chưa nhạy lắm. Việc áp dụng các thiết bị điện tử vào hệ thống nhiên liệu động cơ diesel nhằm mục đích giải quyết những vấn đề này, ngoài ra nó còn góp phần giảm bớt tính độc hại cho môi trường do quá trình cháy của nhiên liệu được cháy hoàn toàn hơn. 20 BOSCH 19 IOC 1817 10 16 8 7 9 6 2 5 4 1 3 15141312 11 Hình.2.5. Hệ thống phun nhiên liệu trang bị bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử. 1. thùng nhiên liệu; 2. bơm tiếp vận; 3. lọc thứ cấp; 4. bơm cao áp PE; 5. cơ cấu kiểm soát thời điểm phun nhiên liệu; 6. cơ cấu điều tốc; 7. vòi phun nhiên liệu 8,18. ống dẫn dầu về; 9. bugi xông máy và bộ phận kiểm soát 10. bộ phận điều khiển trung tâm; 11. đèn báo kết quả chuẩn đoán; 12. công tắc của bộ phận li hợp 13. bộ cảm biến vị trí bàn đạp; 14. bộ cảm biến tốc độ động cơ; 15. bộ cảm biến nhiệt độ;16. bộ cảm biến áp suất khí nạp; 17. tuabin tăng áp 19. ắc quy; 20. công tắc buji xông máy và khởi động - 17 - Trên động cơ diesel thế hệ mới, bộ điều tốc cơ năng hay chân không của bơm cao áp PE được thay thế bằng hệ thống điều tốc điện tử. Hê thống này gồm các bộ phận sau đây: 1. Bộ phận tác động tác động (bộ phận chấp hành) hoạt động do một xôlênoy tác động. 2. Một cảm biến khoảng dịch chuyển của thanh răng. 3. Một bộ cảm biến vận tốc trục khuỷu động cơ. 4. Bộ sử lý và điều khiển điện tử trung tâm ECU. Hình.2.5. giới thiệu hệ thông điều tốc loại này. Kiểu điều tốc này phức tạp hơn nhiều so với bộ điều tốc cơ năng. Tuy nhiên khả năng điều tốc và hoạt động của nó rất phong phú, bao gồm các công việc sau đây:  Bảo đảm việc khởi động / ngừng máy.  Đặc biệt có khả năng điều tốc ổn định đáp ứng mội chế độ động cơ.  Thực hiện việc điều tốc động cơ căn cứ vào các thông tin về nhiệt độ không khí nạp, nhiệt độ của nhiên liệu và của nước làm mát động cơ. Giới hạn và điều tiết lượng nhiên liệu bơm đi tùy theo khối lượng không khí được nạp vào xylanh cũng như vận tốc của trục khuỷu. - Đảm bảo cung cấp tốt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng không tải. - Kiểm soát vận tốc trung bình và giới hạn vận tốc tối đa. - Phát tín hiệu về tình hình công suất, vận tốc của động và về kết quả chuẩn đoán. Hệ thống nhiên liệu diesel được điện tử điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun bằng điện tử để đạt đến một mức tối ưu. Làm như vậy, sẽ đạt được các ích lợi sau đây: 1. Công suất của động cơ cao 2. Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp 3. Các khí thải thấp 4. Tiếng ồn thấp 5. Giảm lượng xả khói đen và trắng 6. Tăng khả năng khởi động - 18 - Ưu điểm: Làm việc ổn định và tin cậy. Nhược điểm: Giá thành cao, cồng kềnh, phức tạp. Phạm vi ứng dụng: sử dụng phổ biến trên các động cơ hiện đại. 2.2.3. Hệ thống phun với BCA phân phối Hệ thống này được sử dụng trên động cơ Reo II, III, GMC, ONAN. Hình.2.6. Hệ thống nhiên liệu BCA phân phối. 1. bơm cao áp phân phối; 2. lọc nhiên liệu; 3. thùng chứa nhiên liệu 4. bơm thấp áp; 5. vòi phun Khác với hệ thống nhiên liệu khác, hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối còn bơm cao áp đặt nằm ngang và bộ điều tốc cơ khí (các loại bơm cao áp đặt thẳng đứng còn bộ điều tốc thủy lực). Bơm cao áp loại phân phối được chia làm 2 nhóm cơ bản là bơm cao áp kiểu piston và bơ