Đồ án Tốt nghiệp- Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2

1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 3 2.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL: 4 2.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL. 4 2.2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 4 2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel. 4 2.2.2 Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel: 5 2.2.3. Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel. 10 3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 19 3.1. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 19 3.1.1. Các thông số kỹ thuật động cơ IVECO NEF 60TE2 20 3.1.2 Đặc điểm các nhóm chi tiết và cơ cấu của động cơ IVECO NEF 60TE2 22 3.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2. 39 3.2.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2. 39 3.2.2. Đặc tính phun nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2: 40 3.2.3. Kết cấu hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2. 43 3.2.4. Vùng áp suất thấp. 43 3.2.5. Vùng nhiên liệu áp suất cao: 47 3.3 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2. 57 3.3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử của hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2. 57 3.3.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động các thành phần trong hệ thống điện tử điều khiển phun nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2 60 4. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2. 76 4.1. TÍNH TOÁN NHIỆT: 76 4.1.1. Thông số động cơ. 76 4.1.2. Các thông số chọn ban đầu. 77 4.1.3. Thông số tính toán. 77 4.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BƠM CAO ÁP. 84 4.2.1. Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình. 84 4.2.2. Đường kính piston bơm cao áp. 85 4.3. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA VÒI 86 4.3.1. Tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình. 86 4.3.2. Tiết diện lưu thông của một lỗ phun. 87 4.3.3. Đường kính lỗ phun tính toán. 87 5. TÌM HIỂU CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ SỮA CHỬA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 87 5.1.1. Các hư hỏng bơm cao áp. 87 5.1.2. Các hư hỏng của vòi phun. 88 5.1.3. Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu. 88 5.1.4. Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu. 88 5.1.5. Hư hỏng hệ thống điện tử và các cảm biến. 88 5.2.1. Bơm cao áp. 89 5.2.2. Ống phân phối. 89 5.2.3. Vòi phun. 89 5.3. PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN 89 5.3.1. Chẩn đoán theo một số trạng thái hoạt động của động cơ. 89 5.3.2 Chẩn đoán hệ thống điều khiển điện tử bằng máy quét mã lỗi scaner 91 5.4.1 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một 94 5.4.2. Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai 94 5.4.3. Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa 94 5.4.4. Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử. 94 6. KẾT LUẬN 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Hiện nay máy phát điện công nghiệp được sử dụng làm nguồn điện chính hay dự phòng trong các xí nghiệp, nhà xưởng, văn phòng cao ốc, bệnh viện, mạng lưới viễn thông… Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, máy phát điện được tích hợp các hệ thống điều khiển tự động ngày càng nhiều. Yêu cầu đặt ra đối với động cơ kéo máy phát điện là tiêu hao nhiên liệu thấp, giảm tiếng ồn, hoạt động lâu dài và ổn định. Hệ thống nhiên liệu common rail là một trong số những hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua máy phát điện vì những lợi ích mà nó mang lại khi sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn trong động cơ. Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu common rail sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sữa chữa và cải tiến chúng. Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác. Các loại động cơ ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thải đựợc chấp thuận trong ngành sản xuất động cơ nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đó công nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải có kiến thức vững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như dây chuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ra trường. Vì những lý do trên em chọn đề tài "Khảo sát hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ IVECONEF 60TE2 để làm đề tài tốt nghiệp. 2.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL: 2.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL. Ra đời sớm từ những năm 1892 nhưng động cơ diesel không phát triển như động cơ xăng do động cơ diesel gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ các vấn đề được giải quyết và động cơ Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng. Khi mới ra đời các hệ thống động cơ diesel được điều khiển bằng cơ khí nên công suất động cơ, suát tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt động của động cơ chưa được hoàn thiện trong quá trình sử dụng và gây nhiều khó khăn cho người sử dụng. Do đó với cộc cách mạng khoa học kỹ thuật ra đời vào những năm 50-60 của thế kỷ XX đã có tác dụng tích cực làm thay đổi khả năng tự động điều khiển của động cơ, với sự trợ giúp chủ yếu của các cảm biến, bộ xữ lý và các bộ thừa hành làm cho quá trình điều khiển động cơ thích ứng vớii điều kiện làm việc nhanh hơn và chính xác hơn rất nhiều so với các hệ thống điều khiển cơ khí, thủy lực thường dùng. Các nghiên cứu cải tiến động cơ Diesel trước hết liện quan đến việc hoàn thiện kỹ thuật phun, đặc biệt là việc áp dụng kỹ thuật phun điều khiển điên tử cho phép nâng cao momen và công suất, giảm ồn , giảm ô nhiễm không khí…các nghiên cứu này sẽ liên quan chủ yếu đến áp suất phun, dạng quy luật phun và độ chính xác của lượng nhiên liệu phun. Một ví dụ điển hình về các kĩ thuật phun mới là sự phát triển hệ thống nhiên liệu common-rail. Trong hệ thống này, áp suất phun có thể được modun hóa một cách tùy ý 2.2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel. Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel có những nhiệm vụ sau: 1. Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian quy định. 2. Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu. 3. Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy định của động cơ. 4. Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định của động cơ. 5. Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng thời điểm theo một quy luật đã định. 6. Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích môi chất trong buồng cháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trong buồng cháy. Diễn biến chu trình công tác của động cơ diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình hình hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu. Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu và dạng đường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theo góc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau: - Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm). - Biến thiên của tốc độ phun (tức là quy luật cấp nhiên liệu ). - Chất lượng phun (thể hiện bằng mức phun nhỏ và đều). - Sự hoà trộn giữa nhiên liệu với khí nạp trong buồng cháy. - Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo dài 20(45 độ góc quay trục khuỷu (tức là khoảng 0,0033(0,0075 [s]). Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ 0,15(0,2 [MN/m2]. Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, trong vòi phun áp suất tăng lên tới mấy chục [MN/m2]. Áp suất phun nhiên liệu cao như vậy là nhằm đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ với một tốc độ cần thiết. Áp suất phun nhiên liệu nhỏ nhất cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều của nhiên liệu, nó phụ thuộc vào cấu tạo vòi phun và cường độ vận động xoáy lốc của môi chất trong buồng cháy khi phun nhiên liệu. Trên thực tế thường không nhỏ hơn 10[MN/m2] áp suất phun nhiên liệu lớn nhất thường không vượt quá 40(50 [MN/m2], vì lớn hơn nữa sẽ gây ra những khó khăn không cần thiết về mặt công nghệ chế tạo, ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của bơm cao áp và vòi phun, mặc dầu về mặt chất lượng phun có được cải thiện chút ít. Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau: 1. Bền và có độ tin cậy cao. 2. Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ. 3. Dễ dàng và thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sữa chữa. 2.2.2 Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel: Quá trình hình thành hòa khí trong động cơ diesel có hai đặc điểm chính sau: Hòa khí được hình thành bên trong xilanh động cơ với thời gian rất ngắn. Tính theo góc quay trục khuỷu chỉ bằng 1/10 đến 1/20 so với trường hợp máy xăng. Ngoài ra nhiên liệu diesel lại khó bay hơi hơn xăng nên phải phun thật tơi và hòa trộn đều với không khí trong buồng cháy nhằm tạo ra hòa khí. Mặt khác nhằm đảm bảo cho nhiệt độ không khí trong buồn cháy tại thời gan phun nhiên liệu phải đủ lớn để hòa khí có thể tự bốc cháy. Quá trình hình thành hòa khí và quá trình bốc cháy nhiên liệu của động cơ diesel chồng chéo lên nhau. Sau khi phun nhiên liệu, trong buồn cháy diễn ra một loạt thay đổi về lý hóa nhiên liệu, sau đó phần nhiên liệu được phun vào trước đã được tạo ra hòa khí, tự bốc cháy, trong khi nhiên liệu vẫn được phun tiếp, cung cấp cho xilanh của động cơ. Như vậy sau khi đã cháy một phần, hòa khí thay đởi liên tục trong không gian và suốt thời gian của quá trình. Chính đặc điểm của quá trình hình thành hoà khí và quá trình cháy như vậy nên để cho phù hợp thì động cơ diesel có rất nhiều loại buồng cháy khác nhau tuỳ theo cấu tạo của động cơ và mục đích sử dụng động cơ. Hiện nay buồng cháy của động cơ diesel được phân loại theo hai cách. Dựa vào vị trí bay hơi của nhiên liệu thì được chia thành: + Hình thành kiểu màng trực tiếp . + Hình thành kiểu thể tích. + Hình thành kiểu thể tích - màng. Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình hành hoà khí thì chia thành: + Phun trực tiếp + Phun gián tiếp Đối với động cơ phun trực tiếp thì buồng cháy trong động cơ được chia thành: + Buồng cháy thống nhất. + Buồng cháy khoét lõm sâu trên đỉnh piston. Còn động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp thì buồng cháy của động cơ cũng được chia thành ba loại sau đây: + Buồng cháy xoáy lốc. + Buồng cháy dự bị. + Buồng cháy không khí. Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ D iesel chỉ chiếm một thời gian nhỏ do đặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là hỗn hợp không đồng nhất. Vì vậy quá trình hình thành là một quá trình rất phức tạp và diễn ra ở nhiều giai đoạn khác nhau.
Hình 2-1 Một số buồng cháy động cơ Diesel a,d: Buồng cháy thống nhất. b,e,f : Buồng cháy khoét sâu. c : Buồng cháy không khí. Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhưng chủ yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ. Dưới đây là các kiểu hình thành hoà khí trong buồng cháy. 2.2.2.1. Hình thành kiểu màng trực tiếp. - Hình thành hoà khí kiểu màng dựa trên kết quả phối hợp giữa dòng chảy xoáy lốc của môi chất với màng nhiên liệu được tráng trên thành buồng cháy. Hơi nhiên liệu từ màng bay hơi lên cuốn theo dòng khí xoáy lốc tạo thành hoà khí; chất lượng của hoà khí phụ thuộc và nhiệt độ của thành buồng cháy và diện tích màng nhiên liệu được tráng trên thành. Nguyên tắc hình thành hoà khí kiểu màng được kỹ sư Meurer của hãng MAN sáng chế, vì vậy còn được gọi là quá trình M. - Buồng cháy phần lớn có dạng hình cầu, cá biệt có dạng elip tròn xoay, nên còn có tên là buồng cháy hình cầu. Tuy nhiên việc hình thành hoà khí cũng như quá trình cháy không giống như các loại buồng cháy khoét sâu trên đỉnh piston thông thường. * Đặc điểm quan trọng nhất của quá trình M: - Là dùng vòi phun có một hoặc hai lỗ phun, nhiên liệu được phun thuận chiều dòng xoáy và tiếp tuyến với thành buồng cháy như ở hình vẽ 2.2. Nhờ tác dụng của dòng xoáy mạnh, nhiên liệu được tráng đều trên thành buồng cháy tạo ra màng mỏng. Nhiệt độ thành buồng cháy được giữ nhất định, điều khiển tốc độ bay hơi của nhiên liệu.  Hình 2-2 Quá trình M C: Màng nhiên liệu * Đặc tính của quá trình M : - Một ít nhiên liệu được hình thành hoà khí theo kiểu không gian tự bốc cháy, sau đó châm cháy số hoà khí hình thành từ màng. Do số hoà khí được chuẩn bị trong thời kỳ cháy trễ tương đối ít nên động cơ chạy êm, không có hiện tượng gõ máy do tính tự cháy kém của nhiên liệu làm tăng thời gian cháy trễ gây ra, nên động cơ có thể dùng nhiều loại nhiên liệu. Chỉ số xê-tan rất thấp nên phải tăng tỉ số nén và phải dùng hệ thống phun thích hợp. Dưới tác dụng của dòng khí lướt qua bề mặt màng, tầng tầng lớp lớp nhiên liệu được cuốn theo dòng khí tạo thành hoà khí. Một phần nhiên liệu được phun vào không gian, có nhiệt độ cao với thành phần hoà khí thích hợp sẽ tự bốc cháy trước tạo nên nguồn lửa châm cháy số hoà khí được hình thành từ màng nhiên liệu. Trong khi cháy thì nhiệt độ môi chất tăng dần càng làm tăng tốc độ bay hơi của nhiên liệu và tốc độ hình thành hoà khí. Nhờ tác dụng của hiện tượng của “hoà khí nóng” phần hoà khí đã cháy đi vào tâm buồng cháy, còn phần không khí thì từ tâm buồng cháy dần dần đi ra phía thành làm tăng tốc độ hình thành hoà khí . - Do phần lớn nhiên liệu được bay hơi từ màng, không có hiện tượng nhiên liệu bị phân giải ở nhiệt độ cao do thiếu ôxy nên giảm hàm lượng muội than trong khí xả, mặt khác thì hệ số sử dụng không khí khi cháy rất lớn, ở chế độ thiết kế có thể dùng ( = 1,05. 2.2.2.2. Hình thành kiểu thể tích. - Hình thành hoà khí kiểu thể tích là cách phun tơi nhiên liệu vào hầu khắp không gian buồng cháy để các hạt nhiên liệu được sấy nóng, bay hơi và hoà trộn đều với không khí tạo ra hoà khí. - Thực ra phân loại buồng cháy theo nguyên tắc hình thành hoà khí không có tính tuyệt đối vì trong quá trình M có khoảng 20 ( 30% nhiên liệu được hình thành hoà khí theo kiểu thể tích và trong các buồng cháy hình thành hoà khí theo kiểu thể tích cũng có được một ít nhiên liệu được hình thành hoà khí theo kiểu màng. Vì vậy nếu nói chính xác thì phải gọi nặng về hình thành hoà khí kiểu màng và nặng về hình thành hoà khí kiểu thể tích. Phần lõm trên đỉnh Piston có thành mỏng với tỉ số
và không sâu. Vòi phun có lỗ phun có đường kính nhỏ d= 0,15 - 0,25(mm) với số lỗ từ 5-10 lỗ, áp suất phun lớn 20-60 MN/m2. Tia phun nhiên liệu tới sát thành buồng cháy nhưng không chạm vào thành buồng cháy.  Hình 2-3 Buồng cháy thống nhất với phương pháp hỗn hợp thể tích D: đường kính piston; db: đường kính phần khoét lõm Khi piston đi lên trong quá trình nén, hiện tượng không khí bị chèn vào không gian trên đỉnh piston xảy ra không mãnh liệt. Nói cách khác, xoáy lốc không mạnh nên ít ảnh hưởng đến quá trình hình thành hỗn hợp (buồng cháy ít tận dụng xoáy lốc không khí). Nhiên liệu được phun ra rất tơi và tia phun phù hợp với profin buồng cháy, do đó tia nhiên liệu đã thâm nhập đến phần lớn thể tích buồng cháy, tạo quá trình bay hơi hòa trộn nhiên liệu với không khí để hình thành hỗn hợp. Vì vậy, người ta gọi đây là phương pháp hình thành thể tích. 2.2.2.3. Hình thành kiểu thể tích - màng.
 Hình 2-4 Buồng cháy thống nhất với phương pháp hỗn hợp thể tích- màng. Phần không gian trên đỉnh Piston có thành dòng với
và khá sâu, có hình dáng đa dạng như kiểu ( , (. Tỷ lệ thể tích không gian trên đỉnh piston Vb và thể tích buồng cháy Vc là lớn trong khoảng 0,75 - 0,9. Vòi phun có số lỗ từ (3-5) lỗ, áp suất phun lớn 15-20MN/m2. Khi Piston đi lên trong quá trình nén thì khối lượng không khí giữa nắp xylanh và đỉnh Piston bị chèn mãnh liệt vào không gian trên đỉnh Piston tạo ra chuyển động xoáy lốc hướng kính với cường độ lớn (buồng cháy tận dụng xoáy lốc). Đến thời điểm nhiên liệu được phun vào, một phần bị xoáy lốc xé nhỏ và hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp, phần còn lại gần 50% bám lên thành buồng cháy tạo thành màng và được dòng khí xoáy lốc cuốn dần tạo thành hỗn hợp. Phương pháp hỗn hợp này gọi là phương pháp hỗn hợp thể tích màng. Như vậy, muốn nâng cao tính năng của động cơ cần phải đaøm bảo nạp nhiều nhất không khí mới vào xylanh, phải nâng cao hết mức hiệu suất sử dụng số không khí này, có nghĩa là phải đảm bảo cho nhiên liệu được cháy kiệt với hệ số dư lượng không khí
nhỏ nhất và quá trình cháy phải được kết thúc ở khu vực gần điểm chết trên. Do đó, kết cấu của buồng cháy phải phù hợp với quá trình hình thành hòa khí và quá trình cháy nhiên liệu là khâu then chốt quyết định tính năng động lực và tính năng kinh tế của động cơ Diesel 2.2.3. Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel. 2.2.3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Đặc điểm khác biệt của động cơ diesel so với động cơ xăng là địa điểm và thời gian hình thành hoà khí. Trong động cơ xăng, hoà khí bắt đầu hình thành ngay từ khi xăng được hút khỏi vòi phun vào đường nạp (động cơ dùng bộ chế hoà khí) hoặc được phun vào đường ống nạp (động cơ phun xăng). Quá trình trên được còn tiếp diễn trong xylanh, suốt quá trình nạp và quá trình nén cho đến khi được đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện. Ở động cơ diesel gần cuối quá trình nén, nhiên liệu mới được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hoà khí rồi tự bốc cháy. Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel là bộ phận quan trọng nhất của động cơ thực hiện sự hình thành hoà khí kể trên. Bơm chuyển nhiên liệu (9) hút nhiên liệu từ thùng chứa (12), sau đó đẩy tới bầu lọc tinh (2). Tại bầu lọc tinh nhiên liệu được lọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệu theo đường ống (3) tới bơm cao áp (8). Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp suất đủ lớn theo đường ống cao áp (6) đến vòi phun (4) cung cấp cho xylanh động cơ. Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổ bơm cao áp được theo đường ống dẫn (5) và (11) trở về thùng chứa. Nhiên liệu đi vào trong xylanh bơm cao áp không được lẫn không khí vì không khí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định, thậm chí có thể làm gián đoạn quá trình cấp nhiên liệu. Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu có thể là do không khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi đột ngột, cũng có thể do khí trời lọt vào do đường ống không kín, đặc biệt là ở những khu vực mà áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời. Để xả không khí ra khỏi hệ thống nhiên liệu trên bầu lọc, trên vòi phun và trên bơm cao áp có bulông xả khí.
Hình 2-5 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel 1- Bulông xả khí; 2- Bầu lọc nhiên liệu; 3, 5, 6, 10, 11- Ống dẫn nhiên liệu; 4- Vòi phu; 7- Van tràn; 8- Bơm cao áp; 9- Bơm chuyển; 12- Thùng chưa nhiên liệu; 13- Bulông xả nước Không khí từ ngoài trời qua lọc khí vào ống nạp rồi qua xupáp nạp đi vào động cơ. Trong quá trình nén các xupáp hút và xả đều đóng kín, khi piston đi lên không khí trong xylanh bị nén. Piston càng tới sát điểm chết trên, không khí bên trên piston bị chèn chui vào phần khoét lõm ở đỉnh piston, tạo ra ở đây dòng xoáy lốc hướng kính ngày càng mạnh. Cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào dòng xoáy lốc này, được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trộn đều với không khí tạo ra hoà khí rồi tự bốc cháy. Việc phân loại động cơ diesel chủ yếu dựa vào đặc điểm cấu tạo của bơm cao áp. Hiên nay có các loại hệ thống nhiên liệu diesel chính là: hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp thẳng hàng, hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp loại phân phối, hệ thống nhiên liệu diesel hỗn hợp dùng bơm cao áp vòi phun, hệ thống nhiên liệu common rail… 2.2.3.2. Hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp loại dãy và bơm cao áp loại phân phối a. Kết cấu bơm dãy Kết cấu bơm cao áp loại dãy được thể hiện trên hình 2-6
Hình 2-6 Bơm cao áp loại dãy (bosch) 1- Bulông xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun; 4- Đầu nối ống nhiên liệu vào bơm; 5- Vỏ bộ hạn chế nhiên liệu; 6- Khớp nối của trục cam; 7- Đĩa chắn dầu; 8- Trục bơm; 9- Ổ bi; 10- Vỏ bộ điều tốc; 11- Lò xo van cao áp; 12- Van cao áp; 13- Xilanh bơm cao áp; 14- Lỗ xả; 15- Piston bơm cao áp; 16- Vít; 17- Ống xoay; 18- Đĩa trên; 19- Lò xo bơm cao áp; 20- Đĩa dưới; 21- Bulông điều chỉnh; 22- Con đội; 23- Con lăn; 24- Cam. Nguyên lý hoạt động : Piston đi xuống nhờ lực đẩy lò xo (19), van cao áp (12) đóng kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trên piston, khi mở các lỗ A, B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tới khi piston nằm ở vị trí thấp nhất. Piston đi lên nhờ cam (24), lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua các lỗ A, B ra ngoài ; khi đỉnh piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía trên piston (15) tăng áp suất, đẩy mở van cao áp (12), nhiên liệu đi vào đường cao áp tới vòi phun. Quá trình cấp nhiên liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêng trên đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc ấy nhiên liệu từ không gian phía trên piston qua rãnh dọc thoát qua lỗ B ra ngoài khiến áp suất trong xilanh giảm đột ngột, van cao áp được đóng lại. b.Kết cấu Bơm phân phối.
Hình 2-7 Bơm phân phối 1- Bạc xả; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun; 3- Vành cam; 4- Con lăn; 5- Đĩa truyền động; 6- Trục vào; 7- Bánh răng bơm chuyển; 8- Trục bộ điều tốc; 9- Bánh răng bộ điều tốc; 10- Quả văn; 11- Đòn điều chỉnh; 12- Lò xo điều tốc; 13- Màng chân không; 14- Ống nối đường nạp; 15- Lò xo màng điều chỉnh chân không; 16- Đường ống hồi dầu; 17- Vít điều chỉnh; 18- Đòn áp lực; 19- Van điện từ; 20- Piston; 21- Van cao áp; 22- Đầu nối với vòi phun. Nguyên lý hoạt động : Dẫn động xoay piston (20) được trục bơm (6) dẫn động, còn dẫn động định tiến do vành cam (3) trên trục bơm (6) dẫn động. Trên sườn piston có các lỗ thoát B, khi piston xoay lỗ thoát này sẽ lần lượt ăn thông với các lỗ khoan chéo A trên đầu bơm. Trong hành trình công tác nhiên liệu nén và phân phối lần lượt qua các lỗ khoan chéo A, khi đó áp suất nhiên liệu nén đi qua van cao áp (21) rồi đi đến vòi phun nhiên liệu của xylanh tương ứng. Trên bơm còn có bơm chuyển nhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một áp suất ổn định, quả văng (10) thông qua quan hệ tay đòn, quả văng tác động vào bạc xả (1) qua đó làm thay đổi thời điểm mở lỗ xả và thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ. Bơm cao áp loại phân phối chỉ dùng một cặp piston-xylanh, đồng thời dùng cách phân phối và định lượng thích hợp để đưa nhiên liệu cao áp đến các xylanh của động cơ nhiều xylanh. Do đó loại bơm này có ưu điểm là trong kết cấu ít cặp chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao, kích thước nhỏ gọn, làm việc tin cậy, ít ồn hơn bơm cao áp thẳng hàng. Việc phân phối nhiên liệu cho các xylanh đồng đều hơn và việc bảo dưỡng, sữa chữa cũng dễ dàng. c. Các dạng cấu tạo vòi phun trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel sử dụng bơm dãy và bơm phân phối và bơm Trên động cơ Diesel sử dụng hai loại vòi phun là : Vòi phun hở và vòi phun kín. Vòi phun kín tức là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong vòi phun với không gian trong buồng cháy động cơ. Vòi phun kín được chia làm 4 loại : + Vòi phun kín tiêu chuẩn. + Vòi phun kín loại van. + Vòi phun kín có chốt trên kim phun. + Vòi phun kín loại van lỗ phun. Vòi phun hở : Là loại vòi phun không có van ngăn cách không gian trong vòi phun với không gian trong buồng cháy động cơ do đó có các nhược điểm sau : - Trong khoảng thời gian giữa các lần phun, một phần nhiên liệu trong vòi phun bị chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thể trong xy lanh cũng đi vào chiếm đầy không gian bị chèn ép đó. - Thời gian đầu và thời gian cuối của quá trình phun, chất lượng phun rất kém vì lúc ấy áp suất nhiên liệu trong vòi phun rất thấp. - Sau mỗi lần phun vẫn còn nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lô phun gây kết cốc đầu vòi phun. - Do không có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nên nhiều khi phần khí thể ấy sẽ gây trở ngại cho quá trình cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ.
Hình 2-8 Các dạng vòi phun a) Vòi phun hở; b) Vòi phun kín tiêu chuẩn; c) Vòi phun kín loại van lỗ phun; d) Vòi phun Có chốt trên đầu kim 1- Thân; 2 ,7- Ê cu tròng; 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đế kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9- Đũa đẩy; 10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc; 13- Vít điều chỉnh; 14- Ê cu hãm; 15- Đầu nối; 16- Chụp; 17- Lưới lọc; 18- Thân vòi phun; 19- Đường nhiên liệu; 20, 21- Thân kim.. Khắc phục được nhược điểm trên, nên vòi phun kín làm cho chất lượng phun nhiên liệu tốt, tăng chỉ tiêu công suất và hiệu suất của động cơ đồng thời làm giảm hiện tượng kết muội than trên vòi phun và xy lanh động cơ. Nguyên lý hoạt động vòi phun kín : Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc (17), qua các đường (19) trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt côn tựa của van kim. Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích hình vành khăn của van kim chống lại lực ép của lò xo. Khi lực của áp suất nhiên liệu lớn hơn lực ép của lò xo thì van kim bị đẩy bật lên mở đường thông cho nhiên liệu tới lỗ phun. Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu mở được gọi là áp suất bắt đầu phun nhiên liệu.