BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ----------------------------- LÝ MINH HIẾU PHẠM LÊ NGỌC TÍN 53.CNOT ĐỀ TÀI : “THIẾT LẬP MÔ HÌNH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRANG BỊ BƠM CAO ÁP KIỂU PHÂN PHỐI SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ TẢI NHẸ PHỤC VỤ ĐÀO TẠO” ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ NHA TRANG - Tháng 6 , năm 2015 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ----------------------------- LÝ MINH HIẾU PHẠM LÊ NGỌC TÍN 53.CNOT ĐỀ TÀI : “THIẾT LẬP MÔ HÌNH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRANG BỊ BƠM CAO ÁP KIỂU PHÂN PHỐI SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ Ô TÔ TẢI NHẸ PHỤC VỤ ĐÀO TẠO” ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ Cán bộ hướng dẫn : TS. LÊ BÁ KHANG NHA TRANG - Tháng 6, năm 2015 LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy TS. Lê Bá Khang đã dành thời gian quý báu, tận tình giúp đỡ, góp ý và chỉ bảo những thiếu xót cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện. Xin gửi lời cảm ơn đến GV. Phạm Tạo đã giúp đỡ chúng em. Cảm ơn cơ sở cân Heo béc HUY DŨNG ( 36 Lê Hồng Phong – Nha Trang – Khánh Hòa ) đã hỗ trợ chúng em trong thời gian thực nghiệm đồ án. Cuối cùng, nhóm chúng em xin gửi đến Thầy cô lời chúc sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học. Xin chân thành cảm ơn. Nhóm sinh viên thực hiện Lý Minh Hiếu Phạm Lê Ngọc Tín MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL .................................................................................................................. 1 1.1. Chức năng và yêu cầu .................................................................................... 1 1.1.1. Chức năng................................................................................................ 1 1.1.2. Yêu cầu.................................................................................................... 1 1.1.2.1. Yêu cầu chung của hệ thống .............................................................. 1 1.1.2.2. Yêu cầu về việc dự trữ và lọc nhiên liệu ............................................ 1 1.1.2.3. Yêu cầu về việc cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel.................. 1 1.1.2.4. Yêu cầu về cấu trúc tia nhiên liệu ...................................................... 1 1.2. Quá trình tạo hỗn hợp cháy (HHC) của động cơ diesel .................................. 2 1.2.1. Đặc điểm quá trình hình thành HHC trong động cơ diesel........................ 2 1.2.2. Chất lượng quá trình tạo HHC ở động cơ diesel ....................................... 2 1.2.2.1. Độ đồng nhất của HHC...................................................................... 2 1.2.2.2. Chất lượng định lượng ....................................................................... 3 1.2.2.3. Chất lượng định thời .......................................................................... 4 1.2.2.4. Quy luật phun nhiên liệu.................................................................... 6 1.3. Các bộ phận cơ bản trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel ........................ 8 1.3.1. Thùng nhiên liệu ...................................................................................... 8 1.3.2. Bơm thấp áp............................................................................................. 9 1.3.3. Lọc nhiên liệu ........................................................................................ 11 1.3.4. Ống dẫn nhiên liệu ................................................................................. 13 1.3.5. Bơm cao áp ............................................................................................ 13 1.3.6. Vòi phun nhiên liệu................................................................................ 16 1.3.6.1. Vòi phun hở..................................................................................... 17 1.3.6.2. Vòi phun kín.................................................................................... 18 1.4. Phân loại hệ thống nhiên liệu động cơ diesel ............................................... 20 1.4.1. Theo phương pháp phun nhiên liệu vào động cơ .................................... 20 1.4.1.1. Hệ thống phun nhiên liệu bằng khí nén ............................................ 20 1.4.1.2. Hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực........................................... 21 1.4.2. Theo phương pháp tạo và duy trì áp suất phun ....................................... 21 1.4.2.1. Phương pháp phun nhiên liệu trực tiếp............................................. 21 1.4.2.2. Phương pháp phun nhiên liệu gián tiếp ............................................ 22 1.4.3. Theo phương pháp định lượng nhiên liệu ............................................... 22 1.4.3.1. Hệ thống nhiên liệu điều chỉnh bằng cam dọc .................................. 22 1.4.3.2. Hệ thống nhiên liệu điều chỉnh bằng cách tiết lưu ............................ 23 1.4.3.3. Hệ thống nhiên liệu điều chỉnh bằng rãnh chéo trên piston .............. 24 1.4.3.4. Hệ thống nhiên liệu điều chỉnh bằng khâu phân lượng ..................... 26 1.5. Phương pháp tổ hợp các thành tố của hệ thống ............................................ 26 1.5.1. Hệ thống nhiên liệu với BCA kiểu piston – xylanh loại đơn (PF) ........... 26 1.5.2. Hệ thống nhiên liệu với BCA kiểu piston – xylanh loại cụm (PE) .......... 27 1.5.3. Hệ thống nhiên liệu với BCA – Vòi phun liên hợp ................................. 28 1.5.4. Hệ thống nhiên liệu với BCA kiểu phân phối ......................................... 29 1.5.5. Hệ thống nhiên liệu trang bị điều khiển điện tử Common rail ................ 31 1.5.5.1. Đặc điểm ......................................................................................... 32 1.5.5.2. Ưu điểm .......................................................................................... 33 1.5.5.3. Nhược điểm ..................................................................................... 34 1.5.5.4. Ứng dụng ........................................................................................ 34 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ............................ 36 2.1. Mục đích, yêu cầu của mô hình ................................................................... 36 2.1.1. Mục đích ................................................................................................ 36 2.1.2. Yêu cầu.................................................................................................. 36 2.2. Các phương án thiết lập mô hình ................................................................. 36 2.3. Phân tích các phương án và lựa chọn ........................................................... 37 2.3.1. Phân tích ................................................................................................ 37 2.3.2. Chọn phương án..................................................................................... 40 2.4. BCA lựa chọn trang bị trên mô hình ............................................................ 40 2.4.1. Cơ sở chọn BCA VE trang bị cho mô hình............................................. 40 2.4.2. Đặc điểm kết cấu BCA phân phối VE .................................................... 40 2.4.3. Nguyên lý làm việc BCA VE ................................................................. 42 2.4.4. Các cơ cấu trong BCA phân phối VE ..................................................... 43 2.4.4.1. Cơ cấu chuyển vận và điều áp.......................................................... 43 2.4.4.2. Cơ cấu định lượng ........................................................................... 46 2.4.4.3. Cơ cấu phân phối và phun nhiên liệu ............................................... 48 2.4.4.4. Cơ cấu bộ điều tốc ........................................................................... 53 2.4.4.5. Cơ cấu phun dầu sớm tự động ......................................................... 58 2.4.4.6. Cơ cấu truyền động.......................................................................... 61 CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH, THỬ NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC TẬP .................................................................................................. 64 3.1. Xây dựng các bài thực tập ........................................................................... 64 3.1.1. Thực tập trên mô hình BCA cắt bổ ......................................................... 64 3.1.1.1. Bài 1: Tìm hiểu cấu tạo từng bộ phận, chi tiết, nguyên lý hoạt động của BCA trên mô hình BCA cắt bổ. ............................................................. 64 3.1.1.2. Bài 2: Tháo lắp, đo kiểm BCA ......................................................... 69 3.1.2. Thực tập trên mô hình BCA hoạt động ................................................... 76 3.1.2.1. Bài 1: Tìm hiểu tổng thể mô hình .................................................... 76 3.1.2.2. Bài 2: Kiểm tra chất lượng phun và điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp ............................................................................................................... 80 3.1.2.3. Bài 3: Kiểm tra áp suất chuyển ........................................................ 82 3.1.2.3. Bài 4: Kiểm tra điều chỉnh góc phun sớm ........................................ 83 3.2. Thiết kế, chế tạo mô hình............................................................................. 85 3.2.1. BCA phân phối đã phân tích, lựa chọn tại mục 2.4 chương 2 ................. 85 3.2.2. Chọn động cơ điện dẫn động BCA ......................................................... 86 3.2.3. Thiết kế, chế tạo khung bàn ................................................................... 87 3.2.3.1. Các phương án thiết kế khung bàn ................................................... 87 3.2.3.2. Chọn phương án thiết kế .................................................................. 89 3.2.3.3. Kích thước khung bàn ..................................................................... 89 3.2.3.4.Tính toán khung bàn ......................................................................... 89 3.3. Thiết kế puly truyền động động cơ điện và BCA ......................................... 97 3.4. Chọn đường ống dẫn nhiên liệu ................................................................. 110 3.5 Chọn ống đo lưu lượng nhiên liệu............................................................... 110 3.6. Lựa chọn các thiết bị khác ......................................................................... 111 3.6.1. Đồng hồ đo áp suất cao áp ................................................................... 111 3.6.2. Thùng chứa nhiên liệu.......................................................................... 112 3.7. Chế tạo ...................................................................................................... 113 3.7.1. Bản vẽ chế tạo...................................................................................... 113 3.7.2. Thiết bị chế tạo .................................................................................... 113 3.7.3. Công nghệ - qui trình chế tạo ............................................................... 114 3.7.4. Kiểm tra chất lượng sản phẩm .............................................................. 115 3.7.4.1. Yêu cầu về độ bền ......................................................................... 115 3.7.4.2. Yêu cầu về an toàn và thẩm mỹ ..................................................... 115 3.7.4.3. Yêu cầu về tính năng di chuyển ..................................................... 115 3.8. Thiết kế giá gắn BCA ................................................................................ 116 3.9. Thử nghiệm và điều chỉnh ......................................................................... 116 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT ........................................................ 119 4.1 Kết luận ...................................................................................................... 119 4.2. Đề xuất ...................................................................................................... 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1. Ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu đến một số thông số công tác động cơ diesel.......................................................................................................... 5 Hình 1.2. Ảnh hưởng của quy luật phun nhiên liệu đến đồ thị công chỉ thị động cơ diesel ....................................................................................................................... 8 Hình 1.3. Thùng chứa nhiên liệu.............................................................................. 9 Hình 1.4. Bơm thấp áp kiểu piston........................................................................... 9 Hình 1.5. Bơm thấp áp kiểu bánh răng ................................................................... 10 Hình 1.6. Bơm thấp áp kiểu cánh gạt ..................................................................... 10 Hình 1.7. Bình lọc thô nhiên liệu ........................................................................... 11 Hình 1.8. Bình lọc tinh nhiên liệu .......................................................................... 12 Hình 1.9. Ống dẫn nhiên liệu cao áp ...................................................................... 13 Hình 1.10. Bơm cao áp động cơ diesel loại Bosch cổ điển ..................................... 14 Hình 1.11. Chu trình công tác của BCA Bosch cổ điển .......................................... 15 Hình 1.12. Vòi phun nhiên liệu .............................................................................. 17 Hình 1.13. Vòi phun hở ......................................................................................... 17 Hình 1.14. Vòi phun kín tiêu chuẩn ....................................................................... 18 Hình 1.15. Vòi phun kín loại van ........................................................................... 19 Hình 1.16.Vòi phun có chốt trên kim ..................................................................... 19 Hình 1.17. Phần đầu của vòi phun có chốt trên kim ............................................... 20 Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu bằng không khí nén............................. 21 Hình 1.19. BCA điều chỉnh bằng cam dọc ............................................................ 23 Hình 1.20. Bơm cao áp điều chỉnh bằng van tiết lưu ............................................. 24 Hình 1.21. Cấu tạo cặp piston - xylanh có rãnh chéo trên piston loại BCA Bosch .. 25 Hình 1.22. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp đơn PF ........................ 27 Hình 1.23. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu với BCA PE ................................................ 28 Hình 1.24. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu với BCA - Vòi phun liên hợp ...................... 29 Hình 1.25. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối loại CAV-DPA......... 30 Hình 1.26. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử Common rail .................. 34 Hình 1.27. Sơ đồ nguyên lý điều khiển phun nhiên liệu hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử Commonn rail .................................................................................. 35 Hình 2.1. Mô hình với BCA phân phối được cắt bổ kèm theo sơ đồ nguyên lý (đề xuất) ...................................................................................................................... 37 Hình 2.2. Mô hình với BCA phân phối và các cụm chi tiết có thể hoạt động bình thường (đề xuất). ................................................................................................... 38 Hình 2.3. Mô hình BCA phân phối kết hợp cả cắt bổ và hoạt động (đề xuất). ........ 39 Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo bơm cao áp phân phối VE loại cơ khí ............................... 41 Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý làm việc BCA phân phối VE....................................... 42 Hình 2.6. Cấu tạo bơm chuyển nhiên liệu .............................................................. 43 Hình 2.7. Van điều áp ............................................................................................ 44 Hình 2.8. Đường dầu hồi ....................................................................................... 45 Hình 2.9. Cấu tạo và nguyên lý làm việc van điện từ ............................................. 46 Hình 2.10. Hành trình có ích theo chiều tăng lượng cung cấp nhiên liệu ................ 47 Hình 2.11. Hành trình có ích theo chiều giảm lượng cung cấp nhiên liệu ............... 47 Hình 2.12. Cấu tạo đầu phân phối ......................................................................... 48 Hình 2.13. Cấu tạo đầu cao áp ............................................................................... 49 Hình 2.14. Cấu tạo van cao áp ............................................................................... 49 Hình 2.15. Nguyên lý làm việc can cao áp ............................................................. 50 Hình 2.16. Cấu tạo piston phân phối ...................................................................... 51 Hình 2.17. Quá trình hút nhiên liệu........................................................................ 52 Hình 2.18. Quá trình nén và cung cấp nhiên liệu.................................................... 52 Hình 2.19. Quá trình kết thúc cung cấp nhiên liệu ................................................. 52 Hình 2.20. Cấu tạo bộ điều tốc .............................................................................. 54 Hình 2.21. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ khởi động .............................................. 55 Hình 2.22. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ không tải ............................................... 55 Hình 2.23. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ tải trung bình......................................... 56 Hình 2.24. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ toàn tải .................................................. 57 Hình 2.25. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ tốc độ tối đa .......................................... 57 Hình 2.26. Cấu tạo bộ phun dầu sớm tự động ........................................................ 58 Hình 2.27. Nguyên lý làm việc của bộ phun dầu tự động ....................................... 59 Hình 2.28. Cấu tạo bộ điều khiển phun sớm theo tải .............................................. 60 Hình 2.29. Nguyên lý làm việc của bộ điều khiển phun sớm theo tải ..................... 61 Hình 2.30. Cấu tạo và vị trí lắp ghép các bộ phận truyền động .............................. 62 Hình 3.1. Cụm, bộ phận chuyển vận và điều áp ..................................................... 64 Hình 3.2. Bơm cấp nhiên liệu ................................................................................ 65 Hình 3.3. Mô phỏng hoạt động bơm cấp nhiên liệu và van điều áp ........................ 65 Hình 3.4. Van định lượng cắt nhiên liệu ................................................................ 65 Hình 3.5. Cụm, bộ phận phân phối và phun nhiên liệu ........................................... 66 Hình 3.6. Đầu phân phối nhiên liệu ....................................................................... 66 Hình 3.7. Cụm con lăn, đĩa cam và piston phân phối ............................................. 66 Hình 3.8. Cụm bộ điều tốc trên mô hình BCA cắt bổ ............................................. 67 Hình 3.9. Cụm bộ phận phun dầu sớm tự động ...................................................... 67 Hình 3.10 . Mô phỏng hoạt động bộ phun dầu sớm tự động ................................... 68 Hình 3.11. Cụm truyền động ................................................................................. 68 Hình 3.12. Bộ phận truyền động ............................................................................ 69 Hình 3.13. Mô phỏng nguyên lý, kết cấu hoạt BCA VE......................................... 69 Hình 3.14. Đồng hồ đo áp suất và vòi phun tại mỗi vòi phun ................................. 77 Hình 3.15. Vị trí lọc và thùng nhiên liệu ................................................................ 77 Hình 3.16. Vị trí động cơ điện và bộ phận dẫn động BCA ..................................... 78 Hình 3.17. Vị trí đặt BCA...................................................................................... 78 Hình 3.18. Vị trí công tắc điều khiển ..................................................................... 79 Hình 3.19. Sơ đồ mạch điện.................................................................................. 79 Hình 3.20. Kiểm tra chùm tia phun nhiên liệu ....................................................... 80 Hình 3.21. Sơ đồ lắp BCA lên băng thử ................................................................. 81 Hình 3.22. Vị trí đai ốc điều chỉnh lượng nhiên liệu .............................................. 81 Hình 3.23. Điều chỉnh áp lực bơm chuyển ............................................................. 83 Hình 3.24. Dụng cụ đo hành trình piston của bộ tự động điều chỉnh phun sớm ...... 84 Hình 3.25. Lắp dụng cụ đo lên BCA ...................................................................... 84 Hình 3.26. Các chi tiết điều chỉnh bộ tự động điều chỉnh phun sớm....................... 85 Hình 3.27. Bơm cao áp phân phối VE.................................................................... 86 Hình 3.28. Động cơ điện dẫn động BCA ............................................................... 87 Hình 3.29. Khung bàn dạng đứng ......................................................................... 87 Hình 3.30. Khung bàn dạng bảng bên hông và một nửa bảng đứng........................ 88 Hình 3.31. Kích thước khung bàn thiết kế dự kiến ................................................. 89 Hình 3.32. Giao diện chính của Sap 2000 .............................................................. 91 Hình 3.33. Hệ thống lưới trong chương trình Sap 2000 ......................................... 91 Hình 3.34. Đặt thuộc tính cho vật liệu ................................................................... 92 Hình 3.35. Định nghĩa loại tiết diện ....................................................................... 93 Hình 3.36. Đặt thuộc tính cho tiết diện .................................................................. 93 Hình 3.37. Gán tải trọng lên dầm ........................................................................... 94 Hình 3.38. Khai báo bậc tự do .............................................................................. 94 Hình 3.39. Xây dựng khung bàn tính toán trong Sap 2000 ..................................... 96 Hình 3.40. Giá trị nối lực tác dụng lên khung bàn .................................................. 96 Hình 3.41. Biểu đồ mô men tác dụng lên khung bàn .............................................. 97 Hình 3.42. Sơ đồ tiết diện đai ................................................................................ 99 Hình 3.43. Kích thước bánh đai thang ................................................................ 103 Hình 3.44. Ống dẫn nhiên liệu cao áp .................................................................. 110 Hình 3.45. Ống đo lưu lượng nhiên liệu............................................................... 111 Hình 3.46. Đồng hồ đo áp suất cao áp.................................................................. 111 Hình 3.47. Thùng chứa nhiên liệu ........................................................................ 112 Hình 3.48. Bản vẽ chế tạo khung bàn.................................................................. 113 Hình 3.49. Máy hàn ............................................................................................. 114 Hình 3.50. Máy cắt .............................................................................................. 114 Hình 3.51. Khung bàn trong quá trình chế tạo ..................................................... 115 Hình 3.52. Giá gắn BCA ..................................................................................... 116 Hình 3.53. Mô hình hoàn chỉnh sau thử nghiệm và điều chỉnh ............................. 118 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1. Giá trị thông số động - động lực học của hệ truyền dẫn khi nlv = 1000 (v/ph) ..................................................................................................... 99 Bảng 3.2. Thông số tiết diện đai ............................................................................ 99 Bảng 3.3. Kích thước bánh đai thang ................................................................... 103 Bảng 3.4. Giá trị thông số động - động lực học của hệ truyền dẫn khi nlv = 800 (v/ph) ................................................................................................... 105 Bảng 3.5. Thông số tiết diện đai .......................................................................... 105 Bảng 3.6. Kích thước bánh đai thang ................................................................... 109 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT HHC: Hỗn hợp cháy MCCT: Môi chất công tác BCA: Bơm cao áp HTPNL: Hệ thống phun nhiên liệu ECU: Bộ điều khiển điện tử LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, nước ta đang trên đà phát triển, thực hiện tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Do đó, nhu cầu về đi lại và vận chuyển hàng hóa ngày càng được nâng cao cả về chất lượng lẫn số lượng. Chính vì thế mà Ô tô là một trong những phương tiện giao thông không thể thiếu đối với việc phát triển kinh tế - xã hội của đất nước . Cùng với sự phát triển không ngừng của Khoa học kỹ thuật, tính năng Động cơ đốt trong ngày càng được nâng cao, sản xuất và ứng dụng rộng rãi. Chúng thực sự đóng vai trò tích cực và to lớn trong sự phát triển của đất nước và là động lực chủ yếu của thế giới trên mọi lĩnh vực như : Vận tải, xây dựng..v..v.. Với mục đích cũng cố kiến thức cơ bản đã được học, nâng cao kiến thức và kỹ năng chuyên ngành để ứng dụng vào thực tế cuộc sống, chúng em đã chọn và được Bộ môn Kỹ thuật ô tô, khoa Kỹ thuật giao thông giao đồ án tốt nghiệp với nội dung: “ Thiết lập mô hình hệ thống nhiên liệu trang bị bơm cao áp kiểu phân phối sử dụng trên động cơ ô tô tải nhẹ phục vụ đào tạo” Nội dung đồ án bao gồm các nội dung chính sau: 1. Cơ sở lý thuyết và đặc điểm của hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp kiểu phân phối 2. Phân tích, lựa chọn phương án 3. Thiết lập mô hình, thử nghiêm và xây dựng các bài thực tập 4. Kết luận và đề xuất Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp, chúng em đã cố gắng tìm kiếm tài liệu, tiếp cận thực tế để gia công, chế tạo mô hình. Do kiến thức và kinh nhiệm bản thân còn hạn chế lại thêm thời gian ngắn nên trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em kính mong Quí Thầy góp ý, chỉ bảo để đề tài đạt chất lượng tốt nhất. Nhóm sinh viên thực hiện Lý Minh Hiếu Phạm Lê Ngọc Tín CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 1.1. Chức năng và yêu cầu 1.1.1. Chức năng Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có chức năng dự trữ, lọc sạch rồi phun nhiên liệu vào buồng đốt theo những yêu cầu về cấu tạo và tính năng của động cơ. 1.1.2. Yêu cầu 1.1.2.1. Yêu cầu chung của hệ thống - Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao; - Dễ dàng, thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa; - Dễ chế tạo và giá thành vừa phải. 1.1.2.2. Yêu cầu về việc dự trữ và lọc nhiên liệu - Nhiên liệu được dự trữ đủ để động cơ hoạt động trong khoảng thời gian phù hợp với mục đích sử dụng của động cơ; - Nhiên liệu phải được lọc sạch nước và các tạp chất cơ học bảo đảm sự thông thoáng trong hệ thống, đặc biệt là các bề mặt lắp ghép siêu chính xác trong các thiết bị của hệ thống. 1.1.2.3. Yêu cầu về việc cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel - Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình phải phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ; - Nhiên liệu phải được phun vào buồng đốt đúng thời điểm và đúng qui luật; - Lưu lượng nhiên liệu phun vào các xylanh phải đồng đều. 1.1.2.4. Yêu cầu về cấu trúc tia nhiên liệu Tia nhiên liệu phải kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước với hình dạng của buồng đốt và với cường độ và phương hướng chuyển động của môi chất trong buồng đốt để bảo đảm hòa khí được hình thành nhanh và đều. 1 1.2. Quá trình tạo hỗn hợp cháy (HHC) của động cơ diesel 1.2.1. Đặc điểm quá trình hình thành HHC trong động cơ diesel Nhiên liệu được dùng cho động cơ diesel được chưng cất từ dầu mỏ, có độ nhớt lớn và khó bay hơi. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng hỗn hợp cháy, chúng ta phải dùng phương pháp phun tơi nhiên liệu vào môi trường có áp suất và nhiệt độ cao của môi chất công tác bên trong buồng đốt của động cơ vào cuối kỳ nén, dưới tác dụng của áp suất và nhiệt độ cao trong buồng đốt nhiên liệu sẽ được sấy nóng, hóa hơi một cách dễ dàng và tự phát hỏa. Trong động cơ diesel, do nhiên liệu chỉ được phun vào buồng đốt vào cuối hành trình nén, do đó quá trình tạo hỗn hợp cháy chỉ diễn ra trong một khoảng thời gian rất ngắn. Mặc khác, quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt cần một khoảng thời gian nhất định, trong suốt thời gian đó thành phần hòa khí trong xylanh biến động liên tục, do vậy luôn xuất hiện tình trạng không đồng đều về thành phần hỗn hợp cháy trong không gian công tác của động cơ diesel. 1.2.2. Chất lượng quá trình tạo HHC ở động cơ diesel Chất lượng quá trình tạo HHC ở động cơ diesel được đánh giá thông qua 4 đại lượng sau: 1.2.2.1. Độ đồng nhất của HHC HHC đựợc gọi là đồng nhất nếu nó có thành phần như nhau tại mọi khu vực trong buồng đốt. Để đạt được trạng thái này, nhiên liệu phải hòa trộn đều với lượng không khí trong xy lanh. Mức độ đồng nhất nhất của HHC có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, công suất và hàm lượng các chất độc hại có trong khí thải. HHC càng đồng nhất thì lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu sẽ càng nhỏ. Nếu HHC không đồng nhất thì sẽ có những khu vực trong buồng đốt thiếu hoặc thừa oxy. Tại khu vực thiếu oxy, nhiên liệu cháy không hoàn toàn sẽ làm giảm hiệu suất nhiệt của động cơ và tăng hàm lượng các chất độc hại trong khí thải. Việc thừa oxy quá mức cũng làm giảm hiệu suất nhiệt của động cơ do phải tiêu hao năng lượng cho việc sấy nóng, nạp và xả phần không khí dư quá mức, đồng thời làm giảm hiệu quả sử dụng dung tích công tác xylanh. 2 Độ đồng nhất của HHC được quyết định bởi các yếu tố: tính chất vật lý của nhiên liệu (tính hóa hơi, sức căng bề mặt, độ nhớt), nhiệt độ không khí và của các bề mặt tiếp xúc với HHC (vách đường nạp, đỉnh piston, thành xylanh), chuyển động rối của không khí trong đường ống nạp và trong thành xylanh..v..v.. Do động cơ diesel khó có thể tạo ra được HHC đồng nhất tại thời điểm phát hỏa, để nâng cao chất lượng quá trình tạo HHC cần áp dụng nhiều biện pháp khác nhau. Dưới đây là một số biện pháp phổ biến: + Phun nhiên liệu vào buồng đốt dưới dạng sương mù bằng cách nén nhiên liệu đến áp suất rất cao (khoảng 100 ÷1500 bar) rồi phun qua các lỗ có tiết diện lưu thông nhỏ; + Phối hợp cấu trúc tia nhiên liệu với hình dáng và kích thước của buồng đốt; + Tạo chuyển động rối mạnh trong buồng đốt bằng cách khoét lõm đỉnh piston và bố trí các đường ống nạp theo phương tiếp tuyến vách xylanh; + Sử dụng buồng đốt ngăn cách để tạo ra chuyển động rối mạnh trong buồng đốt, tạo ra hiệu năng nhiệt và hiệu năng phun thứ cấp, v.v... 1.2.2.2. Chất lượng định lượng Chất lượng định lượng là khả năng điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình cho phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ và cung cấp nhiên liệu đồng đều cho các xylanh của động cơ nhiều xylanh. Chất lượng định lượng của hệ thống nhiên liệu trong động cơ diesel được đánh giá bằng hai thông số: + Lượng nhiên liệu chu trình (gct): là một thông số đặc trưng cho chế độ công tác của BCA được biểu diễn bằng công thức, theo [1, trang 98]: g ct = 1000.N e .g e .Z 60.n.i.ρ nl 3 (1.1) Trong đó: gct - Lượng nhiên liệu phun vào buồng đốt trong thời gian một chu trình (mm3/s); Ne - Công suất có ích của động cơ (kW); ge - Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g/kW.h); Z - Hệ số phụ thuộc vào số kỳ của động cơ; Z = 1 - Đối với động cơ 2 kỳ Z = 2 - Đối với động cơ 4 kỳ n - Tốc độ quay trục cam BCA (v/ph); i - Số xy lanh; ρnl - Khối lượng riêng nhiên liệu (kg/m3). Từ biểu thức (1.1) thì lượng nhiên liệu gct cần phun vào mỗi xylanh trong thời gian một 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. + Độ định lượng không đồng đều (∆gct): là đại lượng đặc trưng cho mức độ khác nhau về số lượng nhiên liệu chu trình ở các xylanh của cùng một động cơ Δ gct =2. g ct.max - g ct.min .100 g ct.max + g ct.min (1.2) Trong đó: gctmax và gctmin là lượng nhiên liệu chu trình lớn nhất và nhỏ nhất ở các xylanh khác nhau có cùng vị trí điều khiển. Độ định lượng nhiên liệu không đồng đều là một trong những nguyên nhân làm giảm công suất và tuổi thọ của động cơ, tăng suất tiêu hao nhiên liệu và gây một số biểu hiện khác của động cơ. Đối với động cơ diesel chất lượng định lượng hoàn toàn do hệ thống nhiên liệu quyết định. 4 1.2.2.3. Chất lượng định thời Chất lượng định thời là khả năng định thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình phun nhiên liệu, phun nhiên liệu 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 áp suất cháy cực đại (pz) và tốc độ tăng áp suất (wp) vừa phải. Thông số để đánh giá thời điểm tạo hỗn hợp cháy là góc phun sớm (φs). Trong quá trình sử dụng động cơ thì góc phun sớm (φs) bị thay đổi do các nguyên nhân chủ yếu: + Các chi tiết chuyển động bị hao mòn; + Cam nhiên liệu bị mòn; + Đặc tính của các cặp lắp ghép chính xác khác nhau; + Cặp lắp ghép piston - xylanh bị hao mòn. Hình 1.1. Ảnh hưởng của góc phun sớm nhiên liệu đến một số thông số công tác động cơ diesel Đường số 1: Thời điểm phun quá sớm 5 Đường số 2: Thời điểm phun đúng Đường số 3: Thời điểm phun quá muộn Khi phun nhiên liệu quá sớm, nhiên liệu được phun vào buống đốt khi áp suất và nhiệt độ không khí nén vẫn còn thấp, quá trình chuẩn bị cho nhiên liệu phát hỏa diễn ra chậm. Kết quả là tại thời điểm phát hỏa, trong buồng đốt đã tập trung một phần lớn lượng nhiên liệu chu trình. Lượng nhiên liệu này sẽ bốc cháy mãnh liệt trong điều kiện nồng độ ôxy lớn và thể tích không gian công tác nhỏ, áp suất cháy cực đại (pz) và tốc độ tăng áp suất (wp) sẽ lớn, động cơ làm việc “cứng”. Ngược lai, khi phun nhiên liệu quá muộn, giai đoạn cháy trễ giảm động cơ làm việc êm hơn nhưng công suất động cơ giảm và và cháy không hoàn toàn vì một phần lớn nhiên liệu cháy ở quá trình giãn nở, tốc độ tăng áp suất và tốc độ cháy cực đại nhỏ. Trong động cơ diesel, chất lượng định thời do hệ thống nhiên liệu quyết định và được đặc trưng bằng hai thông số: + Góc phun sớm nhiên liệu (φs): là góc quay của trục khuỷu tính từ thời điểm nhiên liệu thực tế được phun vào buồng đốt đến thời điểm piston của động cơ đến điểm chết trên trong hành trình nén; + Độ định thời không đồng đều (∆φs): là đại lượng đánh giá mức độ khác nhau về góc phun sớm ở các xylanh khác nhau trong động cơ nhiều xylanh. Δφs = 2. φs max - φs min .100 φs max + φs min (1.3) Trong đó: - φs max và φs min là góc phun sớm nhiên liệu lớn nhất và nhỏ nhất ở các xylanh khác nhau có cùng vị trí điều khiển. Thực tế các thông số ∆gct và ∆φs không thể có trị số bằng 0% tức là lượng nhiên liệu chu trình và thời điểm cấp nhiên liệu cho các xylanh bằng nhau ở mọi chế độ làm việc của động cơ. Trị số lớn nhất của ∆gct và ∆φs nằm trong quy định của nhà chế tạo và phải được kiểm tra định kỳ. Nếu ∆gct và ∆φs lớn hơn trị số cho phép thì 6 động cơ sẽ không đạt được công suất thiết kế (Nen), suất tiêu hao nhiên liệu tăng, phụ tải nhiệt và cơ tác dụng không đồng đều ở các xylanh..v..v.. 1.2.2.4. Quy luật phun nhiên liệu Quy luật phun nhiên liệu là khái niệm bao gồm thời gian phun nhiên liệu và quy luật phân bố tốc độ phun. Quy luật tạo HHC là khái niệm bao hàm thời gian tạo HHC và quy luật phân bố tạo HHC. Hệ thống nhiên liệu không chỉ đưa nhiên liệu 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, đúng quy luật phù hợp với đặc điểm cấu tạo động cơ. + Quy luật phun dưới dạng vi phân là hàm số thể hiện đặc điểm thay đổi tốc độ phun tức thời theo góc quay trục khuỷu trong quá trình phun. + Quy luật phun dưới dạng tích phân là hàm số thể hiện đặc điểm thay đổi theo góc quay trục khuỷu của lượng nhiên liệu được phun vào buồng đốt tính từ thời điểm bắt đầu phun. Quy luật phun nhiên liệu có ảnh hưởng trực tiếp đến quy luật hình thành HHC, do đó ảnh hưởng đến hàng loạt chỉ tiêu chất lượng của động cơ diesel. Với phương pháp tạo HHC kiểu thể tích thông dụng (toàn bộ lượng nhiên liệu chu trình được phun trực tiếp vào buồng đốt và hòa trộn ngày với toàn bộ khối không khí có trong buồng đốt) thì quy luật phun nhiên liệu quyết định quy luật tạo HHC. Với phương pháp tạo HHC cháy khác ( ví dụ: tạo HHC kiểu mặt bằng buồng đốt kiểu M, buồng đốt ngăn cách ..v..v..) quy luật phun nhiên liệu và quy luật tạo HHC rất khác nhau. Có thể tất cả lượng nhiên liệu chu trình được phun vào buồng đốt trong một thời gian rất ngắn nhưng sự hóa hơi nhiên liệu và hòa trộn hơi đó với không khí để bốc cháy lại được điều chỉnh theo một quy luật khác. Với những điều kiện khác nhau như (ví dụ: cùng một loại nhiên liệu, lượng nhiên liệu chu trình…) nhưng có thể thu được những đồ thị công khác nhau nếu thay đổi quy luật tạo HHC. Hình 1.2 thể hiện ảnh hưởng của quy luật phun nhiên liệu đến diễn biến quá trình cháy trong trường hợp áp dụng phương pháp tạo hỗn 7 hợp cháy kiểu thể tích, trong đó có thể coi quy luật tạo HHC trùng với quy luật phun nhiên liệu. Hình 1.2. Ảnh hưởng của quy luật phun nhiên liệu đến đồ thị công chỉ thị động cơ diesel Với quy luật phun 1 (hình 1.2.b) lượng nhiên liệu được phun vào buồng đốt trong giai đoạn chậm cháy lớn hơn, dấn đến tốc độ tăng áp suất (wp) và áp suất cháy cực đại (pz) lớn hơn (đồ thị công 1). Kết quả động cơ làm việc cứng hơn nhưng công do MCCT sẽ lớn hơn. Với quy luật phun 2, động cơ sẽ làm việc mềm hơn nhưng lượng nhiên liệu cháy trong giai đoạn 2 ít hơn dẫn đến wp và pz nhỏ hơn nhưng công suất và hiệu suất động cơ sẽ giảm do lượng nhiên liệu cháy rớt nhiều hơn. 1.3. Các bộ phận cơ bản trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 1.3.1. Thùng nhiên liệu Bao gồm thùng nhiên liệu hàng ngày và thùng nhiên liệu dự trữ. Thùng nhiên liệu hàng ngày cần có dung tích đảm bảo chứa đủ số nhiên liệu cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian định trước. 8 Hình 1.3. Thùng chứa nhiên liệu 1. Thùng chứa nhiên liệu; 2. Nhiên liệu 1.3.2. Bơm thấp áp Bơm thấp áp là bơm có chức năng hút nhiên liệu từ thùng chứa hàng ngày rồi đẩy đến bơm cao áp. Hệ thống nhiên liệu có thể không có bơm thấp áp nếu thùng chứa nhiên liệu hàng ngày được đặt ở vị trí cao hơn động cơ để nhiên liệu tự chảy đến bơm cao áp. Có các loại bơm thấp áp như: Bơm thấp áp kiểu piston, kiểu bánh răng, kiểu cánh gạt. Hình 1.4. Bơm thấp áp kiểu piston 1. Cam; 2. Con đội con lăn và thanh đẩy; 3. Lò xo; 4. Cửa cấp nhiên liệu; 5, 8. Van một chiều; 6. Bơm tay; 7. Cửa hút nhiên liệu ; 9. Piston bơm Bơm piston được dẫn động từ trục cam, khi trục cam đi xuống lò xo (3) đẩy piston (8) đi xuống ép nhiên liệu ở không gian phía dưới piston làm cho van một chiều (5) đóng lại, Nhiên liệu được đẩy đến cửa cấp nhiên liệu (4) và đi đến BCA. 9 Lúc này, không gian phía trên piston có độ chân không nên van một chiểu (8) mở và nhiên liệu được hút từ thùng chứa qua cửa hút nhiên liệu (7) vào không gian này. Khi cam đẩy piston (9) và nén lò xo (3) đi lên, van (8) đóng lại, nhiên liệu từ khoang phía trên piston qua van (5) mở đi xuống không gian phía dưới piston. Tiếp theo, chu trình được lặp lại như trên. Bơm tay (6) dùng để bơm nhiên liệu lên BCA và xả khí trước khi động cơ hoạt động. Bơm thấp áp kiểu piston thường được áp dụng trên động cơ bơm Bosch. Hình 1.5. Bơm thấp áp kiểu bánh răng 1. Cửa cấp nhiên liệu; 2. Bánh răng; 3. Bơm tay; 4. Cửa hút nhiên liệu; 5. Van một chiều Bơm thấp áp kiểu bánh răng này có nguyên lý hoạt động giống như bơm bánh răng dùng trong hệ thống bôi trơn. Bơm có thể được trang bị thêm bơm tay (3) để bơm nhiên liệu lên hệ thống và xả khí trước khi động cơ hoạt động. Hình 1.6. Bơm thấp áp kiểu cánh gạt 1. Đường dầu đến; 2. Lò xo van an toàn; 3. Piston van an toàn; 4. Rotor 10 Bơm thấp áp kiểu cánh gạt thuộc loại bơm rotor. Khi rotor quay sẽ làm cho các cánh gạt chuyển động gạt nhiên liệu từ cửa hút sang cửa cấp nhiên liệu lên BCA. Khi áp suất nhiên liệu quá cao thì van piston van an toàn sẽ được nâng lên và xả bớt nhiên liệu về đường cấp. 1.3.3. Lọc nhiên liệu Trong hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel có các bộ phận được chế tạo và lắp ráp với độ chính xác rất cao, như: đầu phun, cặp piston - xylanh của bơm cao áp, van triệt hồi (van cao áp). Các bộ phận này rất dễ bị hư hại nếu trong nhiên liệu có tạp chất cơ học. Bởi vậy nhiên liệu phải được lọc sạch trước khi đến bơm cao áp. Hiện nay trên động cơ diesel đều dùng biện pháp lọc nối tiếp tức là cho nhiên liệu qua một vài bình lọc nối tiếp nhau. Bình lọc thô được đặt trên đường từ thùng chứa đến bơm chuyển nhiên liệu, còn bình lọc tinh đặt giữa bơm chuyển nhiên liệu đến BCA. Ngoài hai bình lọc trên, nhiều động cơ còn cho nhiên liệu qua bình lọc phụ đặt trên đường ống cao áp (gọi là bộ lọc cao áp). Hình 1.7. Bình lọc thô nhiên liệu 1. Cốc; 2. Phiến kim loại; 3. Nắp; 4. Đầu nối ống ra; 5. Đầu nối ống vào; 6. Bu lông; 7. Ống dẫn; 8. Lõi lục lăng; 9. Lõi lọc; 10. Phiến tròn; 11. Phiến hình sao. 11 Bình lọc thô bao gồm lõi lọc là một chồng phiến kim loại mỏng, phiến tròn và phiến hình sao xếp xen kẽ nhau. Phiến tròn dày 0,15 (mm), xung quanh có 6 lỗ ô van, phiến đệm hình sao dày 0,07 (mm). Do đó trên lõi lọc tạo ra các khe hở 0,07 (mm). Nhiên liệu sau khi vào bình lọc sẽ được lọc qua các khe hở này. Chiều cao của chồng phiến lọc phụ thuộc vào nhiên liệu qua lọc. Trên hình 1.8 là bình lọc tinh nhiên liệu. Bình lọc này có vỏ (11), lõi lọc và nắp (7) . Người ta dùng bu lông (1) và đai ốc (6) để bắt chặt cốc, lõi và nắp lọc lại với nhau. Lõi lọc gồm có lưới kim loại (2), bao lụa (3) và 15 phiến lọc (10) làm bằng sợi bông. Tám phiến lọc (9) làm bằng sợi bông mịn hơn. Các phiên dày và mỏng được xếp xen kẽ nhau và đều lồng ra ngoài lưới kim loại và bao lụa. Trên nắp (7) có 3 lỗ ren dùng để lắp ống nhiên liệu và nút xả khí (12). Phía dưới nắp có ống (4) nối thông với không gian A chứa nhiên liệu đã được lọc sạch với đầu nối ống đưa nhiên liệu đi ra (5). Mặt khác, ống (4) còn ngăn cản không cho không khí tập trung dưới đáy lọc lọt vào không gian dẫn nhiên liệu đi ra. Nhiên liệu từ đầu ống nối (8) đi vào bình lọc từ phía ngoài lõi lọc, thấm qua các phiến sợi bông, bao lụa và lưới lọc để vào không gian bên trong sau đó tới đầu ống ra (5). 12 Hình 1.8. Bình lọc tinh nhiên liệu 1.Bu lông; 2. Lưới lọc; 3. Bao lụa; 4. Ống dẫn; 5, 8. Đầu ống nối; 6. Đai ốc; 7. Nắp; 9, 10. Phiến lọc; 11. Cốc lọc; 12. Nút xả không khí 1.3.4. Ống dẫn nhiên liệu Ống dẫn nhiên liệu gồm có ống cao áp và ống thấp áp. Ống cao áp dẫn nhiên liệu có áp suất cao từ bơm cao áp đến vòi phun. Ống thấp áp dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp và dẫn nhiên liệu hồi về thùng chứa. Hình 1.9. Ống dẫn nhiên liệu cao áp 13 1.3.5. Bơm cao áp Bơm cao áp trong động cơ diesel có các chức năng chính cơ bản như sau:  Nén nhiên liệu đến áp suất rất cao (khoảng 100 - 1500 bar) rồi đưa đến vòi phun để phun nhiên liệu vào xylanh động cơ (chức năng nén).  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).  Có các loại BCA: BCA đơn PF, BCA cụm PE, BCA – VP liên hợp, BCA phân phối ..v..v.. Hình 1.10. Bơm cao áp động cơ diesel loại 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 14  Nguyên lý hoạt động BCA Bosch cổ điển hoạt động theo kiểu chu kỳ. Mỗi chu trình công tác của nó được hoàn thành sau 1 vòng quay của trục cam nhiên liệu, tương ứng với 2 hành trình của piston BCA được gọi là hành trình nạp và hành trình bơm. Hành trình nạp của piston BCA (piston BCA đi từ điểm cận trên đến điểm cận dưới) được thực hiện nhờ tác dụng của lò xo khứ hồi; còn hành trình bơm (piston BCA đi từ điểm cận dưới đến điểm cận trên) do cam nhiên liệu đẩy. Ở động cơ 4 kỳ, một vòng quay của trục cam nhiên liệu tương ứng với 2 vòng quay của trục khuỷu và 4 hành trình của piston động cơ; còn ở động cơ 2 kỳ, tương ứng với 1 vòng quay của trục khuỷu và 2 hành trình của piston động cơ. Hình 1.11. Chu trình công tác của BCA Bosch cổ điển 1. Piston ở điểm cận trên; 2. Nạp nhiên liệu vào khoang bơm; 3. Piston ở điểm cận dưới; 4. Bắt đầu bơm; 5. Kết thúc bơm; 6. Kết thúc chu trình công tác (piston của BCA trở lại điểm cận trên). Ở giai đoạn đầu của hành trình nạp, nhiên liệu trong khoang bơm vừa dãn nở vừa thoát ra khoang nạp qua rãnh dọc. Khi piston mở lỗ nạp, nhiên liệu từ khoang nạp tràn vào khoang bơm (Hình 1.11-1). Sau khi được lò xo khứ hồi kéo về điểm cận dưới, piston của của BCA sẽ không chuyển động trong một khoảng thời gian tuỳ thuộc vào cấu tạo của cam nhiên liệu và tốc độ của động cơ. Hành trình bơm được thực hiện nhờ tác dụng đẩy của cam nhiên liệu (Hình 1.11- 2,3,4). Ở giai đoạn 15 đầu của hành trình bơm, khoang nạp và khoang bơm vẫn được thông với nhau. Quá trình nén nhiên liệu trong khoang bơm được bắt đầu từ thời điểm piston đóng hoàn toàn lỗ nạp và lỗ xả trên xylanh của BCA. Nhiên liệu bắt đầu được bơm vào khoang cao áp (không gian chứa nhiên liệu trong rắcco cao áp, ống cao áp và vòi phun nhiên liệu) khi lực tác dụng lên kim van triệt hồi từ phía dưới được tạo ra bởi áp suất trong khoang bơm đạt tới trị số bằng lực tác dụng từ phía trên được tạo ra bởi lực căng ban đầu của lò so van triệt hồi và áp suất dư trong ống cao áp. Quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt bắt đầu khi lực tác dụng lên mặt côn nâng của kim phun được tạo ra bởi áp suất của nhiên liệu trong khoang phun (không gian chứa nhiên liệu trong đầu phun của vòi phun) thắng được lực căng ban đầu của lò xo vòi phun. Quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt kéo dài cho đến khi rãnh chéo trên piston được thông với khoang nạp (Hình 1.11 - 5), khi đó nhiên liệu dưới áp suất cao từ khoang bơm và khoang cao áp sẽ thoát ra khoang nạp qua rãnh dọc. Quá trình phun nhiên liệu kết thúc tại thời điểm áp suất trong khoang cao áp giảm xuống đến trị số, tại đó lực tác dụng lên mặt côn nâng của kim phun bằng lực căng ban đầu lò xo vòi phun. Sau thời điểm kết thúc phun, piston tiếp tục đi lên để kết thúc hành trình bơm tại điểm cận trên để kết thúc chu trình công tác của hệ thống phun nhiên liệu. 1.3.6. Vòi phun nhiên liệu Vòi phun nhiên liệu ở động cơ diesel 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. 16 Phân loại vòi phun nhiên liệu: Tiêu chí phân loại Phân loại Đặc điểm cách ly khoang phun với 1. Vòi phun hở buồng đốt 2. Vòi phun kín Đặc điểm cấu tạo đầu phun 1. Vòi phun kiểu chốt 2. Vòi phun kiểu lỗ 3. Vòi phun kiểu van Phương pháp tạo lực ép ban đầu lên 1. Ép kim phun bằng lò xo kim phun 2. Ép kim phun bằng thủy lực Theo phương pháp điều khiển 1. Vòi phun điều khiển cơ khí 2. Voi phun điều khiển thủy lực Hình 1.12. Vòi phun nhiên liệu 1. Thân kim; 2. Lỗ dầu đến; 3. Lò xo; 4. Đĩa lò xo; 5. Khâu nối; 6. Kim phun; .7. Lỗ phun 17 1.3.6.1. Vòi phun hở Vòi phun hở là loại vòi phun không có bộ phận ngăn cách không gian chứa nhiên liệu trong vòi phun với không gian trong buồng đốt của động cơ. Đầu phun có thể chỉ có những lỗ phun bình thường hoặc có cấu tạo đặc biệt để tạo ra cấu trúc tia nhiên liệu thích hợp. Hình 1.13. Vòi phun hở 1.3.6.2. Vòi phun kín Vòi phun kín: là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong vòi phun và không gian trong xylanh 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 và vòi phun kín loại van lỗ phun. + Vòi phun kín tiêu chuẩn: gồm 2 chi tiết chính xác gồm thân kim phun và kim phun. Khe hở trong phần dẫn hướng của 2 chi tiết này khoảng 2 ÷3 (μm). Các lỗ phun với đường kính 0,34 (mm) được phân bố đều quanh chu vi đầu vòi phun. Đường tâm các lỗ phun và đường tâm đầu vòi phun tạo thành góc 750. Mặt tiếp xúc giữa đầu và thân vòi phun được mài bóng. Trên phần thân kim phun có rãnh hình vành khăn. Từ rãnh này có ba lỗ khoan tạo thành các đường nhiên liệu dẫn tới các lỗ phun.Phần trên của thân và vòi phun có vít điều chỉnh để thay đổi lực lò xo. Lực lò xo thông qua đĩa và đũa đẩy ép van kim tỳ xuống đế van. Hình 1.14. Vòi phun kín tiêu chuẩn 18 + Vòi phun kín loại van: Trong loại van này chỉ có một tiết diện tiết lưu biến đổi đặt ở phần lỗ phun. Tiết diện tiết lưu này do van thuận (chiều mở trùng với chiều lưu động của nhiên liệu) hoặc van nghịch điều khiển. Hình 1.15. Vòi phun kín loại van + Vòi phun kín có chốt trên kim phun: Đặc điểm của vòi phun này là có một vài tiết diện biến đổi ở phần lỗ phun. Trên thân kim phun có một lỗ phun đường kính khoảng 1,5 ÷ 2 (mm). Mặt côn tựa của van kim che kín tiết diện trên cùng của lỗ phun. Đầu dưới của van kim có một chốt hình trụ. Phần đuôi của chốt trụ làm thành dạng hai mặt côn chung một đáy nhỏ. Khi lắp vào đầu vòi phun, chốt của kim phun nhô ra ngoài khoảng 0,4 ÷ 0,5 (mm). Trong quá trình mở kim phun, phần chốt của kim phun chuyển dịch trong lỗ phun hình trụ. Lúc ấy xung quanh chốt tạo thành một đường thông nhiên liệu hình vành khăn với ba mặt tiết lưu: mặt thứ nhất tại mặt côn tựa của kim, còn hai mặt khác tại hai đáy lớn của hai mặt côn (hình 1.16). Góc côn của tia nhiên liệu phụ thuộc vào hình dạng của chốt và vào hành trình của van kim và biến động trong khoảng từ 00 đến 600. Hình 1.16.Vòi phun có chốt trên kim 19 Hình 1.17. Phần đầu của vòi phun có chốt trên kim + Vòi phun kín loại van lỗ phun: Đặc điểm của loại vòi phun này giống với vòi phun tiêu chuẩn là có hai mặt tiết lưu. Mặt thứ nhất là mặt không biến đổi tại lỗ phun, mặt thứ hai là mặt biến đổi giữa van và đế van. Đặc điểm vòi phun kín lỗ van khác với vòi phun tiếu chuẩn ở chỗ chiều vận động mở van cùng chiều với chiều chuyển động của nhiên liệu. Vì vậy trên van chỉ dùng một lò xo mềm cũng đủ sức ép chặt lên đế, vì ngoài lực lò xo còn có lực khí thể trong xylanh động cơ cũng có tác dụng ép van tỳ lên đế van. Phần đầu vòi phun có thể có một hoặc vài lỗ phun. Ưu điểm của vòi phun này là kích thước nhỏ gọn, cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo. Nhược điểm của vòi phun này là đầu vòi phun tiếp xúc trực tiếp với khí nóng trong xylanh nên có thể bị nóng quá mức cho phép, làm thay đổi các khe hở trong đầu vòi phun khiến vòi phun bị cong, vênh gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng phun. 1.4. Phân loại hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel 1.4.1. Theo phương pháp phun nhiên liệu vào động cơ 1.4.1.1. Hệ thống phun nhiên liệu bằng khí nén Ở thời kỳ đầu phát triển động cơ diesel, người ta đã dùng không khí nén dưới áp suất 50 ÷ 60 (bar) để phun nhiên liệu vào xylanh động cơ. Phương pháp này không yêu cầu phải có các chi tiết siêu chính xác mà vẫn đảm bảo chất lượng hoà trộn nhiên liệu với không khí khá tốt. Tuy nhiên, động cơ phải lai máy nén khí nhiều cấp, vừa cồng kềnh vừa tiêu thụ một phần đáng kể công suất của động cơ 20 (công suất do máy nén khí tiêu thụ bằng khoảng 6% ÷ 8 % công suất của động cơ, trong khi hệ thống phun nhiên liệu bằng thuỷ lực tiêu thụ khoảng 1,5% ÷ 3,5% ). Ngoài ra, việc điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình cũng phức tạp và khó chính xác, nên kiểu hệ thống phun nhiên liệu bằng khí nén ở động cơ diesel đã được thay thế hoàn toàn bởi hệ thống phun nhiên liệu bằng thuỷ lực. Hình 1.18. Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu bằng không khí nén 1. Không gian phun; 2. Thùng nhiên liệu; 3. Bơm Chuyển nhiên liệu; 4. Kim phun; 5. Lò xo; 6. Đòn gánh; 7. Cam đội; 8. Máy nén khí 1.4.1.2. Hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực Ở hệ thống phun nhiên liệu bằng thuỷ lực, nhiên liệu được phun vào buồng đốt do sự chênh lệch áp suất rất lớn giữa áp suất của nhiên liệu trong vòi phun và áp suất của khí trong xylanh. Dưới tác dụng của lực kích động ban đầu trong tia nhiên liệu và lực cản khí động của khí trong buồng đốt, các tia nhiên liệu sẽ bị xé thành những hạt có đường kính rất nhỏ để hoá hơi nhanh và hoà trộn với không khí. 1.4.2. Theo phương pháp tạo và duy trì áp suất phun 1.4.2.1. Phương pháp phun nhiên liệu trực tiếp HTPNL trực tiếp là một loại HTPNL bằng thuỷ lực, ở đó nhiên liệu sau khi ra khỏi BCA được dẫn trực tiếp đến vòi phun bằng ống dẫn cao áp có dung tích nhỏ. 21 Ưu điểm của HTPNL kiểu này là: kết cấu tương đối đơn giản, có khả năng nhanh chóng thay đổi các thông số công tác phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. Nhược điểm cơ bản của HTPNL trực tiếp là: áp suất phun giảm khi giảm của tốc độ quay của động cơ, điều đó hạn chế khả năng làm việc ổn định của động cơ ở tốc độ quay thấp. Mặc dù chưa đáp ứng hoàn toàn các yêu cầu đặt ra, nhưng HTPNL trực tiếp vẫn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay cho tất cả các kiểu động cơ diesel. 1.4.2.2. Phương pháp phun nhiên liệu gián tiếp Ở hệ thống phun gián tiếp (còn gọi là hệ thống tích phun), nhiên liệu từ BCA không được đưa trực tiếp đến vòi phun mà được bơm đến ống cao áp chung. Thông thường, ống cao áp chung có dung tích lớn hơn nhiều lần so với thể tích nhiên liệu được phun vào buồng đốt trong một chu trình, nên áp suất phun hầu như không thay đổi trong suốt quá trình phun. Điều đó đảm bảo chất lượng phun tốt trong một phạm vi rộng của tốc động quay và tải. Để đảm bảo yêu cầu định lượng và định thời, hệ thống tích phun có kết cấu khá phức tạp. Vì vậy nó thường chỉ được sử dụng cho những động cơ diesel có yêu cầu cao về chất lượng phun nhiên liệu ở những chế độ tải nhỏ. 1.4.3. Theo phương pháp định lượng nhiên liệu 1.4.3.1. Hệ thống nhiên liệu điều chỉnh bằng cam dọc Loại điều chỉnh bằng cam dọc (cam di động dọc trục). Ở đây cam có dạng nửa hình côn. Ta điều chỉnh lượng cung cấp nhiên liệu bằng cách điều chỉnh trục cam dọc, chính là điều chỉnh phần cam làm việc có ích lớn hay nhỏ sẽ làm thay đổi hành trình piston bơm từ đó làm thay đổi lượng nhiên liệu đến vòi phun. Khi trục cam di động làm con đội piston bơm tiếp xúc và làm việc ở phần cam lớn sẽ làm tăng hành trình piston do đó làm tăng lưu lượng nhiên liệu phun. Ngược lại khi con đội piston bơm tiếp xúc và làm việc ở phần cam nhỏ sẽ làm giảm lưu lượng nhiên liệu phun. Phương pháp này hiện nay không còn được sử dụng. 22 Hình 1.19. BCA điều chỉnh bằng cam dọc 1. Piston; 2. Xylanh; 3. Đầu nối ống cao áp; 4. Ống cao áp; 5. Van triệt hồi; 6.Van nạp; 7. Lò xo khứ hồi; 8. Con đội; 9. Cam nhiên liệu; 10. Thân bơm. 1.4.3.2. Hệ thống nhiên liệu điều chỉnh bằng cách tiết lưu Loại điều chỉnh bằng cách tiết lưu. Lượng nhiên liệu cung cấp được điều chỉnh thông qua một van tiết lưu, khi điều chỉnh van chính là điều chỉnh đóng bớt, hay mở lớn van tiết lưu, lượng nhiên liệu phun vào xylanh sẽ bị thay đổi theo. Khi đóng bớt van tiết lưu, nhiên liệu hồi về ít sẽ làm tăng lưu lượng nhiên liệu đến vòi phun hay chính là lượng nhiên liệu phun vào xylanh động cơ nhiều hơn. Ngược lại, mở van tiết lưu lớn làm nhiên liệu hồi về nhiều hơn, do đó làm giảm lưu lượng nhiên liệu đến vòi phun và xylanh động cơ. 23 Hình 1.20. Bơm cao áp điều chỉnh bằng van tiết lưu 1. Piston; 2. Xy lanh; 3. Đầu nối ống cao áp; 4. Ống cao áp; 5. Van tiết lưu; 6. Lỗ nạp; 7. Chêm điều chỉnh góc phun sớm; 8. Lò so khứ hồi; 9.Thân BCA; 10. Con đội; 11. Cam nhiên liệu; 12. Cần bơm tay. 1.4.3.3. Hệ thống nhiên liệu điều chỉnh bằng rãnh chéo trên piston Loại điều chỉnh bằng rãnh chéo trên piston. Trên thân piston của bơm cao áp có rãnh chéo để khi xoay piston quanh tâm của nó sẽ làm thay đổi hành trình có ích của piston bơm, tức làm cho rãnh chéo tiếp xúc sớm hay muộn với đường nhiên liệu đến bơm cao áp, từ đây sẽ làm thay đổi lượng nhiên liệu đến vòi phun hay phun vào xylanh động cơ. Loại này hiện nay được sử dụng phổ biến trên hầu hết trên hệ thống nhiên liệu động cơ diesel hiện nay . 24 Hình 1.21. Cấu tạo cặp piston - xylanh có rãnh chéo trên piston loại BCA Bosch 1. Lỗ nạp; 2. Xylanh; 3. Piston; 4. Lỗ xả bà định vị; 5. Rãnh dọc; 6. Mép vát; 7. Rãnh chéo; 8. Rãnh ngang; Cặp piston - xylanh của BCA gồm 2 chi tiết : xylanh và piston. Trên thành xylanh có lỗ nạp, lỗ xả và lỗ định vị. Lỗ nạp để nhiên liệu từ khoang nạp (không gian chứa nhiên liệu thấp áp trong BCA) đi vào khoang bơm (không gian công tác của xylanh được giới hạn bởi đỉnh piston, van triệt hồi và thành xylanh của BCA). Lỗ xả để nhiên liệu thoát từ khoang bơm ra khoang nạp. Lỗ định vị để cố định xylanh với vỏ BCA. Một lỗ trên xylanh có thể chỉ thực hiện một chức năng (nạp, xả, định vị) hoặc thực hiện đồng thời 2 hay cả 3 chức năng. Trên phần đầu của piston có rãnh dọc, rãnh chéo và rãnh ngang. Rãnh dọc để cho nhiên liệu từ khoang bơm thoát về khoang nạp sau khi rãnh chéo thông với lỗ xả. Mép vát có tác dụng làm thay đổi hành trình có ích của piston, qua đó điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình khi piston được xoay trong lòng xylanh. Để tạo ra được áp suất rất cao của nhiên liệu trước khi phun vào buồng đốt, khe hở hướng kính giữa piston và xylanh phải rất nhỏ (khoảng 0,015 ÷0,025 mm). Cặp piston - xylanh là bộ phận quan trọng nhất của BCA và là một trong các cặp lắp ghép siêu chính xác trong hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel. 25 1.4.3.4. Hệ thống nhiên liệu điều chỉnh bằng khâu phân lượng Điều chỉnh bằng khâu phân lượng tức là khi ta điều chỉnh khâu phân lượng dịch lên hay dịch xuống sẽ làm thay đổi lỗ ngang của piston bơm với mạch nhiên liệu trễ hay sớm, sẽ làm cho nhiên liệu đến vòi phun nhiều hay ít. Khi ta điều chỉnh khâu phân lượng nhích lên thì thời điểm mở thông lỗ ngang của piston bơm với mạch nhiên liệu sẽ trễ, do đó lượng nhiên liệu sẽ đi đến vòi phun nhiều. Ngược lại, nếu điều chỉnh khâu phân lượng hạ xuống sẽ làm lượng nhiên liệu đến vòi phun ít. 1.5. Phương pháp tổ hợp các thành tố của hệ thống 1.5.1. Hệ thống nhiên liệu với BCA kiểu piston – xylanh loại đơn (PF) Bơm cao áp PF hoạt động nhờ dẫn động từ trục cam của động cơ, mỗi bơm cao áp PF riêng biệt cung cấp nhiên liệu cho một xylanh động cơ. Bộ phận chính của bơm cao áp PF là một cặp piston – xylanh siêu chính xác, trên piston có xẻ rãnh. Điều chỉnh lượng nhiên liệu đến vòi phun được thực hiện bằng cách thay đổi hành trình có ích của piston nhờ vào điều chỉnh thanh răng để xoay ty bơm, làm thay đổi thời điểm rãnh chéo trên piston để mở lỗ xả thông nhiên liệu với ống nạp. Nhiên liệu được nén với áp suất cao ở bơm cao áp rồi đưa đến vòi phun qua ống cao áp. Loại này có ưu điểm là ống dẫn cao áp ngắn, các ống đều bằng nhau. Các bơm hoạt động độc lập nên ta có thể sửa chữa một bơm trong khi các bơm khác vẫn đang hoạt động do đó sức sống của động cơ và thiết bị (tàu, ô tô…) cao. Bơm PF không thể tự điều chỉnh thời điểm phun, việc điều chỉnh này được thực hiện nhờ vào các cơ cấu lắp trên trục cam động cơ và quy luật phun do biên dạng cam quyết định. Bơm PF có nhiều kích cỡ, đường kính piston bơm khác nhau từ 4 ly đến 40 ly, khoảng chạy của piston bơm từ 7 ly đến 35 ly tùy vào mỗi quốc gia và chúng cũng có những ký hiệu khác nhau: Bơm do Mỹ chế tạo có ký hiệu APF, do Anh chế tạo là BPF, Đức là Rober Bosch. 26 Hình 1.22. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp đơn PF 1. Thùng nhiên liệu; 2, 4. Ống dầu thấp áp; 3. Lọc nhiên liệu 5. Thanh răng; 6. Bơm cao áp; 7. Đế bơm; 8. Vòi phun; 9. Ống dầu hồi 1.5.2. Hệ thống nhiên liệu với BCA kiểu piston – xylanh loại cụm (PE) Trong hệ thống nhiên liệu với BCA cụm PE thì bơm cao áp là bộ phận quan trọng nhất, bơm vừa thực hiện nhiệm vụ định lượng, định thời cũng như quy luật phun nhiên liệu. Bơm cao áp PE là một tổ hợp bơm gồm nhiều phần tử bơm PF lắp trong một vỏ, các phần tử bơm được dẫn động bằng một trục cam nằm trong vỏ bơm và một thanh răng chung điều khiển các piston bơm. Định lượng trong bơm PE được thực hiện thông qua bộ điều tốc cơ khí để điều khiển thanh răng nhiên liệu làm xoay piston bơm để làm thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình. Định thời được thực hiện bằng bộ điều chỉnh góc phun sớm lắp tại vị trí nối giữa bánh răng dẫn động trục cam và trục cam nhiên liệu. Quy luật phun do biên dạng cam quyết định. 27 Ngoài ra, hệ thống cũng có các bộ phận khác như thùng chứa nhiên liệu, bơm tiếp vận được lắp bên hông bơm cao áp, hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bầu lọc sơ cấp và thứ cấp trước khi đi vào bơm cao áp. Lọc sơ cấp được gắn trong bơm tiếp vận có tác dụng lắng nước và lọc các cặn lớn. Lọc thứ cấp (lọc tinh) lọc sạch các cặn bẩn rất bé trước khi đi vào bơm cao áp. Nơi rắc co dầu về ở bầu lọc thứ cấp có một van tràn để đảm bảo áp suất tiếp vận cần thiết để đẩy nhiên liệu đi qua bầu lọc thứ cấp trước khi tràn về thùng chứa. Nếu lò xo van này bị yếu hay gãy thì bơm cao áp sẽ thiếu nhiên liệu. Do đó, động cơ không làm việc được ở tốc độ cao. Hình 1.23. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu với BCA PE 1. Đường dầu hồi; 2. Thùng dầu; 3. Đường dầu đến bơm tiếp vận; 4. Bơm cao áp; 5. Bơm tiếp vận; 6. Lọc nhiên liệu; 7. Đường dầu cao áp; 8. Vòi phun. 1.5.3. Hệ thống nhiên liệu với BCA – Vòi phun liên hợp Bơm cao áp - vòi phun liên hợp được lắp trực tiếp lên nắp xylanh và phun nhiên liệu vào buồng đốt, mỗi xylanh động cơ được trang bị một bộ bơm cao áp vòi phun liên hợp, piston bơm được dẫn động nhờ vào hệ thống cam, đệm đẩy, đũa 28 đẩy và cò mổ. Định lượng nhiên liệu được thực hiện nhờ vào điều chỉnh thanh răng nhiên liệu thông qua bộ điều tốc. Định thời nhiên liệu và quy luật phun do các bộ điều chỉnh góc phun sớm và biên dạng cam nhiên liệu qui định. Một số loại bơm cao áp - vòi phun liên hợp: bơm cao áp - vòi phun liên hợp của hãng GM, bơm cao áp PT của hãng Cummin có phương pháp dẫn động tương tự như bơm cao áp vòi phun liên hợp của hãng GM nhưng dùng vòi phun hở, bơm cao áp vòi phun liên hợp của công ty Detroit trang bị cho động cơ series 53,71,92 có kết cấu tương tự như bơm cao áp của hãng GM. Hình 1.24. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu với BCA - Vòi phun liên hợp 1. Thùng chứa nhiên liệu; 2. Lọc thô; 3. Bơm tiếp vận; 4. Lọc tinh; 5. Ống dầu đến; 6. Ống dầu hồi; 7. BCA - Vòi phun 1.5.4. Hệ thống nhiên liệu với BCA kiểu phân phối Bơm cao áp kiểu phân phối là loại bơm cao áp có một trục quay phân phối duy nhất, đảm bảo được độ đồng đều nhiên liệu cung cấp cho các xylanh. Bơm có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ, cấu tạo và hoạt động đơn giản. Trong bơm không chứa bánh răng và lò xo làm việc lớn như bơm thành hàng (PE). Toàn bộ bơm là một khối kín và chắc, việc bôi trơn các bộ phân chuyển động do 29 chính nhiên liệu đã được lọc sạch chạy trong lòng bơm dưới áp suất tương đối lớn ngăn không cho không khí, nước và các bụi bẩn từ bên ngoài vào. Hình 1.25. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối loại CAV-DPA 1. Thùng nhiên liệu; 2. Bơm chuyển; 3. Lọc nhiên liệu; 4. Cần ga; 5. Bơm tiếp vận; 6. Bộ điều áp; 7. Piston điều áp; 8. Đường dầu cao áp; 9, 13. Rotor; 10, 12. Đường dầu nạp; 11. Vòi phun. Hệ thống nhiên liệu này được định lượng nhờ vào van phân lượng, bộ diều tốc cơ khí (loại bơm đặt nằm) hay bộ điều tốc thủy lực (loại bơm đặt đứng) sẽ điều khiển van này làm thay đổi lượng nhiên liệu cho piston tăng áp để từ đó làm thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình. Định thời của hệ thống được thực hiện nhờ vào bộ tự động điều chỉnh góc phun sớm tác động trực tiếp lên vòng cam. Quy luật phun nhiên liệu do biên dạng cam dẫn động piston tăng áp quyết định. Hệ thống nhiên liệu sử dụng các loại bơm phân phối như: Bơm cao áp CAV của Mỹ dùng cho động cơ Perkin 6-354, BMC ….Ngoài ra, hiên nay còn sử dụng loại bơm cao áp phân phối như VE điều khiển bằng cơ khí, VE điều khiển bằng điện tử. 30 1.5.5. Hệ thống nhiên liệu trang bị điều khiển điện tử Common rail Nhằm nâng cao chất lượng tạo hỗn hợp cháy ở động cơ diesel, khắc phục những nhược điểm mà hệ thống nhiên liệu cổ điển bằng cơ khí vẫn còn tồn tại như việc định lượng và định thời điểm phun chưa chính xác cao, tính tự động điều chỉnh và tự động hoá còn hạn chế. Việc áp dụng thiết bị điện tử vào hệ thống nhiên liệu động cơ diesel nhằm mục đích giải quyết những vấn đề này. Ngoài ra, hệ thống nhiên liệu với BCA trang bị điều khiển điện tử còn góp phần giảm bớt tính độc hại cho môi trường do khí thải gây ra. So với hệ thống cũ thì hệ thống Common rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như: Phạm vi ứng dụng rộng rãi cho xe du lịch và xe tải nhỏ có công suất đạt đến 30 kW/xylanh, các xe tải nặng, tàu thủy có công suất đạt đến 200 kW/xylanh; Áp suất phun cực đại đạt đến 1400 bar; Có thể thay đổi thời điểm phun nhiên liệu; Có thể chia làm 3 giai đoạn: phun sơ khởi, phun chính và phun kết thúc; Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ làm việc động cơ. Việc thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ làm việc động cơ được thực hiện thông qua van điều khiển áp suất (press control valve) đặt tại bơm tăng áp. Tùy theo chế độ làm việc của động cơ do ECU nhận được từ các cảm biến (cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến nhiệt độ nước làm mát..v..v..) để điều khiển đóng mở van. Van điều khiển áp suất có cấu tạo gồm một nam châm điện dẫn động một lõi thép, một piston và lò xo hồi vị. Piston được khoét rỗng bên trong và có các rãnh thông giữa bơm nạp và bơm tăng áp, rãnh thông có thể thay đổi tiết diện khi piston di chuyển. Piston chịu tác dụng hai lực ngược chiều từ lo hồi vị và lõi thép của nam châm điện, khi nam châm điện không hoạt động piston chỉ chiệu lực tác từ lò xo hồi vị và rãnh thông được mở lớn nhất. ECU động cơ điều khiển cường độ dòng điện tác động đến bộ điều chỉnh, để điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm 31 tăng áp. Khi không có dòng điện điều khiển của ECU tác động, lò xo hồi vị sẽ đẩy piston của van điều khiển sang phải, mở hoàn toàn rãnh thông giữa bơm nạp và bơm tăng áp, lượng nhiên liệu cấp cho bơm tăng áp sẽ lớn nhất. Khi có dòng điện điều khiển từ ECU động cơ với cường độ thích hợp đến bộ điều khiển, cuộn dây của bộ điều khiển sẽ tạo ra lực từ đẩy lỏi thép, piston và ép lò xo hồi vị sang trái, làm giảm tiết diện của rãnh thông tại van điều khiển, giảm lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm tăng áp. Độ mở của rãnh thông phụ thuộc vào cường độ dòng điện điều khiển từ ECU, nếu cường độ dòng điện lớn nhất rãnh thông sẽ đóng hoàn toàn, bơm tăng áp sẽ không được cấp nhiên liệu và áp suất trong ống phân phối sẽ giảm. 1.5.5.1. Đặc điểm Trong hệ thống nhiên liệu Common rail thì việc tạo ra áp suất phun và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt nhau. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ động cơ và nhiên liệu phun ra. - Các bộ phận cơ bản của hệ thống nhiên liệu Common rail: + Vòi phun: Vòi phun dùng trong hệ thống nhiên liệu common rail là loại vòi phun điện tử, nhiều lỗ và có trở kháng áp suất cao, việc đóng mở vòi phun được thực hiện bằng dòng điện từ hệ thống điều khiển nên không phụ thuộc vào áp suất phun và rút ngắn thời gian phun. + Ống phân phối: dùng để chứa nhiên liệu áp suất cao dùng cho tất cả các xylanh, thể tích bên trông của ống thường xuyên để điền đầy bằng nhiên liệu có áp suất. Khi nhiên liệu ra khỏi ống để phun thì áp suất thực tế trong bộ tích trữ nhiên liệu áp suất cao vẫn được duy trì không đổi. Sự thay đổi áp suất là do bơm cao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để bù vào phần nhiên liệu vừa phun. + Bơm tăng áp: thực hiện nhiệm vụ nén nhiên liệu đến một áp suất lên đến 1350 bar rồi chuyển đến đường ống áp suất cao và được đưa vào bộ tích nhiên liệu áp suất cao (ống phân phối). 32 + ECU: là bộ xỷ lý trung tâm thực hiện nhiệm vụ xác định lượng phun nhiên liệu, định thời điểm phun nhiên liệu dựa trên các tín hiệu nhận được từ các cảm biến và các công tắc khác nhau để tính toán dựa trên các biểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó. Sau đó ECU sẽ điều khiển kim phun tại mỗi xylanh động cơ để phun nhiên liệu. Hệ thống Common rail thực hiện quy luật phun hai giai đoạn: giai đoạn phun mồi vào xylanh trước điểm chết trên với góc phun lớn, lượng nhiên liệu phun ít nên áp suất sẽ không tăng đột ngột, sau khi nhiên liệu mồi phát hỏa sẽ thực hiện giai đoạn phun chính, lượng nhiên liệu trong giai đoạn này sẽ cháy nhanh, do điều kiện thuận lợi của nhiên liệu cháy trong giai đoạn phun mồi tạo ra, vì vậy thời gian chậm cháy được rút ngắn, tăng chất lượng quá trình cháy, tăng công suất, hiệu suất và động cơ hoạt động êm hơn, đồng thời làm giảm các thành phần độc hại trong khí xả. Những đặc điểm trên của hệ thống Common rail sẽ giúp cho động cơ tăng công suất, hiệu suất và giảm các thành phần độc hại trong khí thải của động cơ so với các động cơ dùng công nghệ phun nhiên liệu truyền thống. 1.5.5.2. Ưu điểm Hệ thống này không bị ảnh hưởng bởi tốc độ hay tải trọng của động cơ, luôn tạo ra áp suất phun ổn định nhất là ở tốc độ thấp. ECU động cơ thực hiện điều khiển phun nhiên liệu trên cơ sở tổng hợp nhiều thông số môi trường và chế độ làm việc của động cơ so sánh với thông số chuẩn, kết hợp với các thiết bị điều khiển điện tử chính xác, do đó tạo ra được quy luật phun tối ưu cho mọi chế độ hoạt động của động cơ, đặc biệt ở tốc độ cầm chừng và khi thay đổi tốc độ đột ngột. Hệ thống có chất lượng phun nhiên liệu cao nên thường trang bị cho động cơ buồng đốt thống nhất. Buồng đốt thống nhất có hiệu suất cao, suất tiêu hao nhiên liệu thấp, kết hợp với hệ thống nhiên liệu có chất lượng phun cao sẽ làm giảm thành phần độc hại trong khí thải của động cơ, do đó động cơ trang bị hệ thống Common rail đáp ứng được các yêu cầu của động cơ diesel hiện đại. 33 1.5.5.3. Nhược điểm Kết cấu của hệ thống phức tạp, giá thành cao, các chi tiết trong hệ thống khó sửa chữa khi hư hỏng thường phải thay thế. 1.5.5.4. Ứng dụng Hiện nay, hệ thống nhiên liệu Common rail được nhiều hãng trên thế giới sản xuất như: Bosch, Cartepillar, Ford, Denso, v.v… Hình 1.26. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử Common rail 1. Thùng nhiên liệu; 2. Bơm nhiên liệu; 3. Lọc nhiên liệu; 4. Bơm cao áp 5. Ống rail; 6. Van điều khiển áp suất nhiên liệu; 7. Cảm biến áp suất nhiên liệu 8. Vòi phun; 9. ECU Nguyên lý điều khiển phun nhiên liệu được thực hiện bằng ECU. ECU động cơ thực hiện việc tính toán dựa trên những tín hiệu nhận được từ các cảm biến để xác định các thông số cơ bản quyết định chất lượng quá trình phun nhiên liệu: - Áp suất phun (quyết định bởi bộ điều khiển áp suất ống phân phối); - Lượng phun (quyết định bởi thời gian mở vòi phun); - Thời điểm bắt đầu phun. 34 TÍN HIỆU ĐẦU VÀO + Tín hiệu + Tín hiệu vị + Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát; áp suất ống trí bàn đạp ga; + Tín hiệu nhiệt độ khí nạp; phân phối. + Tín hiệu tốc + Tín hiệu lưu lượng khí nạp; độ động cơ. + Tín hiệu nhiệt độ nhiên liệu; + Tín hiệu áp suất khí nạp; + Tín hiệu máy khởi động. ECU Hiệu chỉnh Lượng phun cơ bản Hiệu chỉnh Định thời gian đóng Định thời gian và mở bộ điều chỉnh áp thời điểm bắt đầu suất ống phân phối phun nhiên liệu TÍN HIỆU ĐẦU RA VÀ BỘ PHẬN CHẤP HÀNH 1 2 Hình 1.27. Sơ đồ nguyên lý điều khiển phun nhiên liệu hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử Commonn rail 1. Bơm cao áp 2. Vòi phun 35 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 2.1. Mục đích, yêu cầu của mô hình 2.1.1. Mục đích Việc phân tích và lựa chọn ra một phương án thiết kế tối ưu hoặc hợp lý nhất nhằm đảm bảo được mục tiêu đặt ra của đề tài, phù hợp với kinh phí thực hiện, phục vụ cho công việc giảng dạy, học tập và nghiên cứu một cách hiệu quả nhất. 2.1.2. Yêu cầu Để đảm bảo mục đích đề ra trong việc phân tích và lựa chọn phương án thiết kế thì mô hình thiết lập phải đảm bảo các yêu cầu sau:  Phù hợp với thực tiễn;  Phải đảm bảo tính trực quan, đảm bảo cho người học nắm bắt và tiếp thu một cách nhanh nhất có thể về cơ sở lý thuyết, đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động. 2.2. Các phương án thiết lập mô hình 2.2.1. Phương án 1: Thiết lập mô hình với BCA phân phối được cắt bổ kèm theo sơ đồ nguyên lý. 2.2.2. Phương án 2: Thiết lập mô hình với BCA phân phối và các cụm chi tiết có thể hoạt động bình thường. 2.2.3. Phương án 3: Thiết lập mô hình BCA phân phối kết hợp cả cắt bổ và hoạt động. 36 2.3. Phân tích các phương án và lựa chọn 2.3.1. Phân tích 1, Thiết lập mô hình với BCA phân phối được cắt bổ kèm theo sơ đồ nguyên lý. Hình 2.1. Mô hình với BCA phân phối được cắt bổ kèm theo sơ đồ nguyên lý (đề xuất) Ưu điểm: - Tốn ít thời gian, chi phí cho việc thiết lập mô hình; - Mô hình có sơ đồ nguyên lý nên giúp sinh viên vừa có thể biết được cấu tạo và nguyên lý hoặc động của bơm; Nhược điểm: - Không thể trực tiếp, khảo nghiệm hoạt động của bơm. 37 2, Thiết lập mô hình với BCA phân phối và các cụm chi tiết có thể hoạt động bình thường. Hình 2.2. Mô hình với BCA phân phối và các cụm chi tiết có thể hoạt động bình thường (đề xuất). Ưu điểm: - Có thể quan sát hoạt động của toàn bộ hệ thống nhiên liệu; - Trực tiếp tham gia cân chỉnh trên bơm nên giúp sinh viên có thể nắm bắt nhanh, có thể áp dụng ngay trên động cơ ô tô thực tế. Nhược điểm: - Không thể quan sát được các chi tiết bên trong bơm; - Không chủ động trong việc tháo lắp cũng như hiểu nguyên lý của từng bộ phận của bơm. 38 3, Thiết lập mô hình BCA phân phối kết hợp cả cắt bổ và hoạt động. Hình 2.3. Mô hình BCA phân phối kết hợp cả cắt bổ và hoạt động (đề xuất). Ưu điểm: - Thể hiện được tính trực quan thông qua mô hình cắt bổ; - Nắm được nguyên lý làm việc trên sơ đồ (mô hình cắt bổ) và thực tế làm việc (mô hình hoạt động); - Nắm được cấu tạo của từng chi tiết của bơm để từ đó tham gia điều chỉnh các chức năng quan trọng; - Có cơ hội tiếp cận thực tế và kinh nghiệm của cơ sở sửa chữa. Nhược điểm - Giá thành tương đối cao; - Tốn nhiều thời gian. 39 2.3.2. Chọn phương án Dựa vào việc phân tích ưu nhược điểm các phương án ở trên thì phương án 3 là phương hợp lý nhất, đảm bảo được mục đích cũng như yêu cầu đặt ra. Kết luận: Chọn phương án 3: Thiết lập mô hình BCA phân phối kết hợp cả cắt bổ (mô hình chết) và hoạt động (mô hình sống) làm phương án thực hiện (trình bày trên hình 2.3). 2.4. BCA lựa chọn trang bị trên mô hình 2.4.1. Cơ sở chọn BCA VE trang bị cho mô hình - BCA kiểu phân phối VE loại cơ khí là BCA được sử dụng nhiều nhất và thông dụng nhất; - Dễ tìm, dễ thực hiện; - Phù hợp với kinh phí của sinh viên hiện có; - Đối với loại BCA này về cơ bản đã đầy đủ nội dung các bài thực tập, thực hành cho sinh viên. 2.4.2. Đặc điểm kết cấu BCA phân phối VE Bơm cao áp VE là loại bơm cao áp phân phối nhiên liệu áp suất cao do một xylanh bơm thực hiện và phân phối nhiên liệu cho tất cả các xylanh của động cơ, đảm bảo nhiên liệu phun ra được tơi sương (trình bày trên hình 2.4); Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm quy định cho các xylanh theo đúng quy trình làm việc; Đảm bảo lượng nhiên liệu cung cấp đồng đều cho các xylanh và phù hợp với từng chế độ làm việc động cơ; Đảm bảo thời điểm bắt đầu và kết thúc phun một cách chính xác; Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn hơn các loại bơm cao áp khác như bơm cao áp PE… 40 Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo bơm cao áp phân phối VE loại cơ khí 1. Đường dầu đến; 2. Bơm chuyển vận; 3. Van điều áp; 4. Trục điều tốc; 5. Quả văng; 6. Lò xo điều khiển; 7. Cần điều khiển; 8. Lò xo giảm chấn; 9. Đường dầu hồi; 10. Lò xo không tải; 11. Cần căng; 12. Van điện từ; 13. Buồng áp suất; 14. Van phân phối; 15. Piston; 16. Vành tràn; 17. Đĩa cam; 18. Bộ định thời; 19. Bánh răng; 20. Trục dẫn động Hệ thống nhiên liệu BCA phân phối VE gồm các chức năng sau:  Hút nhiên liệu: Bơm cấp nhiên liệu hút nhiên liệu từ bình chứa qua lọc và nén trong thân bơm.  Bơm nhiên liệu: Sử dụng một piston đưa nhiên liệu có áp suất cao đến mỗi vòi phun nhờ chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay.  Kiểm soát lượng phun: Bộ điều tốc trong bơm điều khiển lượng phun và công suất động cơ. Bộ điều tốc có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giúp động cơ chạy ổn định ở tốc độ không tải. 41  Kiểm soát thời điểm phun: Bộ định thời điểu khiển thời điểm phun theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ. Các bộ phận bên trong bơm được làm mát và bôi trơn bằng nhiên liệu. 2.4.3. Nguyên lý làm việc BCA VE Khi bật khoá điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu (9) được kéo vào trong, đường thông giữa thân bơm và piston mở. Khi bơm chuyển vận quay, hút nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu (1) theo ống dầu (2) qua lọc nhiên liệu (3) đi vào thân bơm theo áp suất được điều chỉnh bởi van điều áp. Piston hút nhiên liệu từ thân bơm vào buồng áp suất trong hành trình hút (dịch chuyển sang trái) và nén nhiên liệu ở mức độ cao để dẫn đến từng van phân phối trong hành trình nén (di chuyển sang phải). Sau khi qua van phân phối, nhiên liệu được đưa vào các vòi phun qua các ống dẫn cao áp, từ đó nhiên liệu được phun vào các xylanh động cơ. Cùng lúc, các bộ phận bên trong bơm được nhiên liệu làm mát và bôi trơn . Một phần nhiên liệu quay trở về bình nhiên liệu từ vít tràn để kiểm soát mức độ tăng nhiệt độ của nhiên liệu trong bơm. Khi muốn tắt máy thì tiến hành ngắt khóa điện thì van điện từ sẽ đóng đường nạp nhiên liệu vào khoang cao áp. Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý làm việc BCA phân phối VE 1. Thùng chứa nhiên liệu; 2. Ống dầu đến; 3. Lọc nhiên liệu; 4. Bơm VE; 5. Ống cao áp; 6. Vòi phun; 7. Ống dầu hồi; 8. Bugi sấy; 9. Van điện từ 42 2.4.4. Các cơ cấu trong BCA phân phối VE Kết cấu trong BCA phân phối VE được chia ra làm 5 cơ cấu: Cơ cấu chuyển vận và điều áp Cơ cấu định lượng Cơ cấu phân phối và phun nhiên liệu Cơ cấu điều tốc Cơ cấu phun dầu sớm tự động Cơ cấu truyền động 2.4.4.1. Cơ cấu chuyển vận và điều áp 1, Bơm chuyển nhiên liệu Bơm chuyển nhiên liệu là loại bơm cánh gạt, được bố trí trên trục truyền chính trong thân bơm. Bơm chuyển nhiên liệu gồm có rotor, stator, các cánh gạt và mặt bích chặn. Dọc rotor có các rãnh để lắp 4 cánh gạt. Rotor được nối với trục truyền bởi then bán nguyêt. Mặt trong của stator được thiết kế lệch tâm so với rotor. Mặt bích chặn được bắt vào thân bơm bởi 2 vít (10), phía trên có một lỗ (15) thông với cửa ra của bơm chuyển nhiên liệu với buồng bơm. Từ cửa ra của bơm chuyển được chia làm 2 đường dầu, một đường vào khoang bơm, một đường đến van điều chỉnh áp suất và thông với đường dầu hồi khi van mở. Hình 2.6. Cấu tạo bơm chuyển nhiên liệu 1.Đường dầu vào; 2, 12. Rotor; 3, 14. Stator; 4. Buồng bơm; 5, 15. Lỗ dầu ra; 6. Cửa dầu ra; 7. Lỗ bắt vít; 8, 13. Cánh gạt; 9. Thân bơm; 10. Vít; 11. Mặt bích chặn. 43 Nguyên lý làm việc: Khi trục truyền động quay, rotor bơm quay theo, lực ly tâm làm 4 cánh gạt văng ra và tiếp xúc với mặt trong của stator để tạo ra 4 khoang nhiên liệu có thể tích thay đổi. Tại cửa nạp thể tích khoang lớn nhất, tại cửa ra thì thể tích khoang nhỏ nhất. Do vậy khi trục rotor quay sẽ tại ra độ chân không tại khoang nạp, nhiên liệu sẽ được hút vào đường nạp và được nén lại đến cửa xả (với áp suất nhất định) và theo đường xả vào khoang bơm. 2, Van điều áp Van điều áp gồm: piston (4) được lắp trong thân van (3), đầu dưới piston tiếp xúc với cửa ra của bơm chuyển nhiên liệu. Lò xo (2) được lắp giữa bạc điều chỉnh (1) và piston (4). Trên thân van có một lỗ thoát dầu dư (7) và một lỗ cân bằng áp suất (6), cả 2 lỗ đều thông với đường dầu nạp (9). Lỗ (6) có nhiệm vụ cân bằng áp suất phía trên piston khi piston đi lên. Ngược lại, đảm bảo áp suất mở van chỉ phụ thuộc vào sức căng của lò xo, khi piston đi xuống nó bù vào lượng dầu để không tạo ra khoảng chân không cản trở piston. Đế van (8) được lắp chặt với thân van (3). Hình 2.7. Van điều áp 1. Bạc điều chỉnh; 2. Lò xo; 3. Thân van; 4, 13. Piston; 5,14. Đường dầu cao áp đến; 6, 11. Lỗ cân bằng; 7,10. Lỗ thoát dầu 44 Nguyên lý làm việc của van điều áp: Khi áp suất dầu ở cửa ra của bơm chuyển vận nằm trong mức quy định và chưa thắng được sức căng lò xo (2) thì piston (4) sẽ đóng kín đế van (8) và lỗ thoát dầu dư (7). Khi áp suất này vượt quá giá trị cho phép thì nó đẩy piston (4) đi lên và ép lò xo (2) lại làm mở lỗ thoát dầu dư (7), dầu có áp suất cao từ cửa ra của bơm chuyển vận theo đường dầu đến (5) qua lỗ thoát dầu dư (7) nhiều hay ít, làm giảm bớt lượng dầu dư và ổn định áp suất trong buồng bơm. Khi áp suất trong buồng bơm không đúng quy định thì tiến hành điều chỉnh sức căng lò xo (2) bằng cách thay đổi vị trí bạc điều chỉnh (1). 3, Đường dầu hồi Đường dầu hồi được lắp vào bơm (5) bởi đầu nối (1), nhằm ổn định áp suất trong buồng bơm khi áp suất dầu ở cửa ra của bơm chuyển nhiên liệu quá lớn mà van điều áp chưa kịp thoát hết lượng dầu dư. Mặt khác, cơ cấu còn tự động xả e khi nhiên liệu trong buồng bơm có không khí. Đầu nối (1) thông với đường dầu ra qua các lỗ thoát dầu (6) và ống tiết lưu (4), nó cho phép một lượng dầu nhất định đi qua và trả về thùng nhiên liệu. Hình 2.8. Đường dầu hồi 1. Đầu nối; 2. Đệm làm kín; 3. Đầu ống dầu hồi; 4. Ống tiết lưu; 5. Nắp bơm; 6. Lỗ thoát dầu 45 2.4.4.2. Cơ cấu định lượng 1, Định lượng bằng van điện từ Cấu tạo: Van điện từ gồm nam châm điện (phần cảm) (2), ty van (phần ứng) (4) và lò xo điều khiển điện từ (3) đặt trong ty van. Van điện từ được tắt (mở) bằng khóa điện, có tác dụng đóng (mở) đường nhiên liệu từ buồng bơm vào buồng cao áp đầu piston. Khi mở khóa điện (1), nam châm điện (2) sẽ hoạt động và sẽ hút ty van (4) lên, nén lò xo (3) lại, nhiên liệu từ buồng bơm qua đường nạp (6) được cung cấp tới cửa nạp (5). Khi tắt khóa điện, nam châm điện (2) sẽ ngừng hoạt động, lò xo (3) sẽ đẩy ty van (4) đi xuống và đóng cửa nạp (5) lại. Như vậy, bơm phân phối se ngừng cung cấp nhiên liệu và động cơ không làm việc được. b. a. a. Van điện từ hoạt động b. Van điện từ không hoạt động Hình 2.9. Cấu tạo và nguyên lý làm việc van điện từ 1. Khóa điện; 2. Nam châm điện (phần cảm); 3. Lò xo; 4. Ty van (phần ứng); 5. Cửa nạp nhiên liệu; 6. Đường nạp nhiên liệu 46 2, Định lượng bằng vành tràn Định lượng là điều tiết lượng nhiên liệu ứng với tốc độ, các mức tải cho vào động cơ để ổn định vận tốc theo yêu cầu. Trong hệ thống nhiên liệu BCA phân phối loại cơ khí thì việc định lượng nhiên liệu được thực hiện bằng cách thay đổi khoảng cách piston dịch chuyển từ khi bắt đầu nén cho đến khi kết thúc (hành trình hữu ích “e”) để tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu. Khi hành trình hữu ích “e” càng lớn (xa lỗ thoát nhiên liệu hơn) thì hành trình nén sẽ kết thúc lâu hơn như vậy lượng nhiên liệu cung cấp sẽ tăng lên. Ngươc lại, khi hành trình hữu ích “e” càng nhỏ thì lượng nhiên liệu cung cấp sẽ giảm đi. Việc thay đổi hành trình hữu ích này được thực hiện nhờ bộ điều tốc. Hình 2.10. Hành trình có ích theo chiều tăng lượng cung cấp nhiên liệu 1. Bắt đầu nén; 2. Kết thúc nén; 3. Đỉnh cam Hình 2.11. Hành trình có ích theo chiều giảm lượng cung cấp nhiên liệu 1. Bắt đầu nén; 2. Kết thúc nén; 3. Đỉnh cam 47 2.4.4.3. Cơ cấu phân phối và phun nhiên liệu 1, Đầu phân phối Đầu phân phối của bơm có dạng hình khối, cùng với thân bơm, nắp bơm tạo thành buồng bơm. Trên đó lắp các chi tiết, bộ phận khác như van cắt nhiên liệu, đầu cao áp, chốt dẫn hướng, lò xo hồi vị piston….Đầu phân phối được bắt chặt vào thân bơm bằng 4 bulông và vòng làm kín. Bên trong đầu bơm có gia công các rãnh nhiên liệu (như rãnh nạp nhiên liệu thông buồng bơm với cửa nạp, rãnh chia nhiên liệu từ lỗ chia trên xylanh tới đầu cao áp. Hình 2.12. Cấu tạo đầu phân phối 1. Piston; 2. Giá đỡ lò xo; 3. Vành tràn; 4,17. Lò xo hồi vị piston 5. Rãnh nạp nhiên liệu; 6. Đầu bơm; 7. Đầu cao áp; 8. Cửa nạp; 9. Bu lông 3 cạnh; 10. Bu lông trung tâm; 11. Lò xo van cao áp; 12. Van cao áp; 13. Rãnh chia nhiên liệu; 14. Chốt dẫn hướng; 15. Đệm điều chỉnh; 16. Đệm lò xo. 2, Đầu cao áp Đầu cao áp được lắp vào đầu bơm bằng mối ghép ren, phía trong lắp van cao áp (van triệt hồi) và lò xo hồi vị. 48 Đế van và van cao áp là bộ đôi siêu chính xác, có vai trò quan trọng trong hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel. Khe hở hướng kính giữa hai chi tiết rất nhỏ (khoảng 0.004 – 0.006 mm), độ cứng bề mặt làm việc khoảng 60 – 64 HRC. Hình 2.13. Cấu tạo đầu cao áp 1. Vòng đệm; 2. Đế van; 3. Van cao áp; 4. Lò xo hồi vị; 5. Thân đầu cao áp; 6. Đường dầu ra vòi phun; 7. Đầu phân phối; 8. Đường dầu đến Van cao áp có cấu tạo đặc biệt: Bề mặt côn (1) được đóng kín với đế van, phần trụ giảm tải hay piston (2), thân van (4) dẫn hướng cho van dịch chuyển theo một phương nhất định, rãnh dọc (3) là đường dẫn nhiên liệu có áp suất cao. Bề mặt làm việc của các chi tiết được gia công với độ chính xác rất cao, đảm bảo độ cứng và độ bóng bề mặt. Hình 2.14. Cấu tạo van cao áp 1. Mặt côn; 2. Trụ giảm tải; 3. Rãnh dọc; 4. Thân van; 5. Rãnh tròn 49  Nguyên lý làm việc của van cao áp Hình 2.15. Nguyên lý làm việc can cao áp 1. Lò xo van cao áp; 2. Van cao áp; 3. Đế van; 4. Khoảng chạy Khi chưa làm việc thì mặt côn luôn được đóng kín với đế van do lực lò xo và áp suất dầu dư trong đường ống cap áp, nó làm việc cùng thời gian đối với xylanh bơm chia từ hành trình bắt đầu cung cấp đến hành trình kết thúc cung cấp nhiên liệu Hành trình cung cấp nhiên liệu, dầu có áp suất cao theo rãnh dọc tác dụng vào phần trụ giảm tải và thắng được sức căng lò xo sẽ đẩy van đi lên. Khi hết khoảng chạy giữa đế van và phần trụ giảm tải, van mở cho nhiên liệu vào đường ống cao áp đến vòi phun. Sau đó khi đạt tới áp suất mở vòi phun thì việc phun nhiên liệu vào xylanh động cơ sẽ xảy ra. Hành trình cắt và chấm dứt việc phun nhiên liệu (khi van tràn điều chỉnh mở cửa cắt nhiên liệu trên piston chia), thì áp suất dầu trong khoang cao áp đầu piston piston đột ngột giảm; do lực lò xo và áp suất dầu sẽ đẩy van cao áp đi xuống, đồng thời dầu trong đường ống cao áp cũng bị đẩy trả lại cho tới khi mặt dưới trụ giảm tải tiếp xúc với đế van thì bị ngắt lại, van cao áp tiếp tục bị đẩy xuống tới vị trí mặt côn đóng kín hoàn toàn với đế van. Như vậy để tránh cho thời điểm phun không bị trễ cần phải duy trì trong đường ống một áp suất dư nhiên liệu cho lần phun sau, áp suất này nhỏ hơn áp suất cho lần phun sau, áp suất này nhỏ hơn áp suất mở vòi phun. Mặt khác do sự giảm áp đột ngột trong đường ống cao nên kim phun đóng 50 nhanh và dứt khoát với đế kim phun, kết thúc hành trình phun chính xác nên tránh được tình trạng phun rớt. 3, Piston và xylanh phân phối + Cấu tạo Hình 2.16. Cấu tạo piston phân phối 1. Rãnh hút; 2. Cửa phân phối; 3. Rãnh cân bằng áp suất; 4. Cửa tràn; 5. Đuôi piston; 6. Lỗ dọc (khoang cao áp) Piston phân phối có cấu tạo hình trụ bậc phần đầu gia công có các rãnh dầu vào (bằng số xylanh động cơ). Piston có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một rãnh cân bằng áp suất. Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm piston. Xylanh phân phối được ép chặt trong đầu phân phối, trên đó có gia công một lỗ thoát dầu cho rãnh cân bằng, một lỗ dầu vào và các cửa phân phối (bằng số xylanh động cơ) thông với các rãnh chia nhiên liệu và đầu cao áp lắp trên đầu bơm. + Nguyên lý làm việc  Quá trình hút nhiên liệu: Khi piston bơm chuyển động sang trái, một trong 4 rãnh hút trên piston sẽ thẳng hàng với cửa hút và nhiên liệu sẽ được hút vào đường bên trong piston. 51 Hình 2.17. Quá trình hút nhiên liệu 1. Piston bơm; 2. Vành tràn; 3. Xylanh phân phối; 4. Cửa hút; 5. Rãnh hút; 6. Khoang cao áp; 7. Cửa chia; 8. Cửa tràn + Quá trình nén và cung cấp nhiên liệu: Khi đĩa cam và piston quay, cửa hút đóng và cửa phân phối của piston sẽ thẳng hàng với một trong bốn lỗ trên nắp phân phối. Khi đĩa cam lăn trên các con lăn, piston vừa quay vừa dịch chuyển sang phải, làm nhiên liệu bị nén. Khi nhiên liệu bị nén đến một áp suất nhất định nó được phun ra khỏi vòi phun. Hình 2.18. Quá trình nén và cung cấp nhiên liệu + Quá trình kết thúc cung cấp nhiên liệu: Khi piston dịch chuyển thêm về phía bên phải, hai cửa tràn của piston sẽ lộ ra khỏi van định lượng và nhiên liệu dưới áp suất cao sẽ bị đẩy về buồng bơm qua các cửa tràn này. Vì vậy áp suất nhiên liệu sẽ giảm đột ngột và quá trình phun kết thúc. Hình 2.19. Quá trình kết thúc cung cấp nhiên liệu 52 + Quá trình cân bằng: Tiếp theo việc kết thúc phun nhiên liệu, piston phân phối sẽ chuyển động tới khi cửa phân phối trên xylanh trùng với rãnh cân bằng trên piston thì áp suất dầu trong đường dẫn (giữa cửa phân phối trên xylanh và van triệt hồi) giảm bằng áp suất trong buồng bơm. Hành trình này sẽ cân bằng áp suất dầu ở cửa chia với mọi vòng quay, đảm bảo việc phun nhiên liệu được ổn định. 2.4.4.4. Cơ cấu bộ điều tốc 1, Cấu tạo bộ điều tốc Trong quá trình khai thác, chế độ làm việc của động cơ thường xuyên thay đổi, tức là chế độ làm việc của hệ thống thường xuyên bị phá vỡ. Mặt khác, phụ tải bên ngoài luôn thay đổi phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài nên không thể điều chỉnh lượng nhiên liệu bằng tay. Ngoài ra, động cơ diesel rất nhạy cảm với chế độ tốc độ nên nếu số vòng quay cho phép vượt quá số vòng quay cho phép, chất lượng công tác của quá trình xấu đi, làm giảm tính tin cậy, tăng suất tiêu hao nhiên liệu và giảm tuối thọ động cơ. Chính vì thế, cần phải đảm bảo động cơ làm việc trong khoảng vòng quay cho phép bằng bộ điều tốc. Bộ điều tốc sử dụng trong BCA phân phối thuộc kiểu điều tốc mọi chế độ. Bộ điều tốc kiểu mọi tốc độ kiểm soát lượng nhiên liệu nạp trong toàn bộ dải tốc độ của động cơ. Bộ điều tốc dịch chuyển vành tràn làm thay đổi hành trình hữu ích và điều chỉnh lượng phun. 53 Hình 2.20. Cấu tạo bộ điều tốc 1. Quả văng; 2. Trục bộ điều tốc; 3. Ống trượt; 4. Cần điều chỉnh; 5. Bàn đạp ga; 6. Lò xo điều khiển; 7. Điểm tựa B; 8. Lò xo giảm chấn; 9. Cần dẫn hướng; 10. Lò xo không tải; 11. Cần căng; 12. Lò xo khởi động; 13. Lò so hỗ trợ cần gạt; 14. Cần điều khiển; 15. Vành tràn; 16. Điểm tựa A; 17. Bánh răng 2, Nguyên lý hoạt động của bộ điều tốc + Trường hợp 1: Khi khởi động Khi nhấn bàn đạp ga xuống và cần điều chỉnh được gạt theo hướng toàn tải tại thời điểm khởi động, lò xo điều khiển kéo cần căng cho đến khi tiếp xúc với vấu chặn. Do tốc độ bơm tại thời điểm khởi động còn thấp và lực li tâm của quả văng rất nhỏ, thậm chí lò xo khởi động (lò xo đĩa) với sức căng nhỏ cũng có thể đẩy cần điều khiển tì vào ống trượt của bộ điều tốc, làm cho quả văng cụp lại hoàn toàn. Lúc này, cần điều khiển quay ngược chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A và dịch chuyển vành tràn tới vị trí khởi động (lượng phun tối đa) để cung lượng nhiên liệu cần thiết trong khởi động. 54 Hình 2.21. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ khởi động + Trường hợp 2: Khi chạy không tải Sau khi khởi động động cơ và nhả bàn đạp ga, cần điều chỉnh quay về vị trí không tải. Do sức căng của lò xo điều khiển tại thời điểm này là 0, quả văng có thể bung rộng ra ngoài kể cả khi tốc độ chậm. Ống trượt bộ điều tốc nén lò xo không tải lại. Lúc này, cần điều khiển quay cùng chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A và dịch chuyển vành tràn tới vị trí không tải. Bằng cách đó, có thể đạt được tốc độ không tải ổn định khi lực ly tâm của các quả văng và sức căng của lò xo không tải cân bằng. Hình 2.22. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ không tải 55 + Trường hợp 3: Chế độ tải trung bình Khi cần điều chỉnh ở vị trí trung gian giữa đầy tải và không tải, lò xo điều khiển có lực căng yếu, cho phép vành tràn dịch chuyển theo hướng giảm lượng phun ở tốc độ thấp hơn trong khi kiểm soát tốc độ tối đa. Kết quả là tốc độ động cơ được kiểm soát phù hợp với mức độ nhấn bàn đạp ga. Đặc điểm của lượng phun nhiên liệu trong trường hợp này cũng giống như trường hợp đầy tải, khi tốc độ của động cơ còn thấp (trước khi vành tràn dịch chuyển theo hướng để giảm lượng phun). Khi tốc độ tăng, lượng phun sẽ giảm để kiểm soát tốc độ. Hình 2.23. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ tải trung bình + Trường hợp 4: Chế độ toàn tải Khi bàn đạp ga được nhấn xuống hoàn toàn, cần điều chỉnh dịch chuyển theo vị trí toàn tải và cần căng sẽ tiếp xúc với vấu chặn, giống như khi khởi động. Trong trường hợp này, lò xo điều khiển có sức căng cao và lò xo giảm chấn bị ép lại hoàn toàn và không hoạt động. Khác với khi khởi động, lúc này lực ly tâm của quả văng có tác động mạnh. Ống trượt của bộ điều tốc đẩy cần điều khiển sang phải. Sau đó cần điều khiển quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A cho đến khi điểm tựa B tiếp xúc với cần căng, từ đó dịch chuyển vành tràn tới vị trí toàn tải. Kết quả lượng nhiên liệu nạp sẽ giảm so với trong khi khởi động. 56 Hình 2.24. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ toàn tải + Trường hợp 5: Chế độ tốc độ tối đa Khi tốc độ động cơ cao hơn mức quy định, lực ly tâm của quả văng trở nên lớn hơn, làm cho lực ép của ống trượt bộ điều tốc lớn hơn sức cản trong lò xo điều khiển. Khi đó cần điều khiển và cần căng cùng dịch chuyển, quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A để dịch chuyển vành tràn theo hướng giảm lượng phun nhiên liệu. Nhờ khống chế được tốc độ tối đa nên động cơ không bị chạy quá tốc cho phép. Hình 2.25. Bộ điểu tốc làm việc ở chế độ tốc độ tối đa 57 2.4.4.5. Cơ cấu phun dầu sớm tự động 1, Bộ điều khiển phun dầu sớm theo tốc độ động cơ Giống như thời điểm đánh lửa của động cơ xăng, thời điểm phun nhiên liệu của động cơ diesel phải sớm (hoặc muộn) theo tốc độ của động cơ để đạt được công suất tối ưu. Hình 2.26. Cấu tạo bộ phun dầu sớm tự động 1. Vòng con lăn; 2. Thân bơm; 3. Con lăn; 4. Mặt bích chặn; 5. Lỗ dẫn dầu; 6. Vòng làm kín; 7. Piston; 8,12. Chốt dẫn động; 9,11. Lò xo. 10. Đệm điều chỉnh; 13. Chốt định vị; 14. Chốt xoay. Bộ điều khiển phun sớm được bố trí phía dưới và liên động với vòng con lăn (1) qua chốt dẫn động (8). Piston (7) chia xylanh bộ điều khiển phun sớm thành hai khoang (A) và (B) (trình bày trên hình 2.27). Khoang (A) được tạo thành bởi mặt bích bên trái và lò xo (9) thông với đường dầu vào của bơm chuyển nhiên liệu, lò xo (9) luôn bị nén bởi mặt bích (bên phải) và piston (8) có nhiệm vụ cố định góc phun ban đầu và cân bằng với áp suất dầu ở khoang (B). Khoang (B) được tạo thành bởi mặt bích bên phải và piston (7), piston (7) và xylanh (được làm liền vào thân bơm). Chốt dẫn động (8) nối giữa piston (7) với vòng con lăn (1) thông qua chốt xoay, mặt khác nó được cố định với vòng con lăn 58 bởi chốt định vị (13) và kẹp lá. Khi đó cụm chi tiết này sẽ biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động xoay của vòng con lăn. Hình 2.27. Nguyên lý làm việc của bộ phun dầu tự động Nguyên lý hoạt động Khi bơm phân phối chưa hoạt động, áp suất dầu trong khoang (B) nhỏ hơn nhiều so với sức căng lò xo (9) nên piston (7) bị đẩy sang phải (vị trí ban đầu). Khi bơm phân phối làm việc, áp suất buồng bơm tăng dần (theo tốc độ động cơ), cho tới khi áp suất dầu trong khoang (B) lớn hơn sức căng lò xo (9) thông qua piston (7) nén lò xo lại, làm xoay vòng con lăn (1) theo chiều ngược chiều quay của trục truyền động. Với sự dịch chuyển này, cam trên đĩa cam sẽ tiếp xúc với con lăn nhanh hơn, thời điểm phun được điều khiển sớm lên. Khi tốc độ trục truyền động giảm, áp suất trong buồng bơm giảm theo cho tới khi áp suất buồng (B) nhỏ hơn lực lò xo (9) thì piston (7) bị đẩy sang phải, làm xoay vòng con lăn một góc cùng chiều quay của trục truyền động, tức làm trễ thời điểm phun. Tùy thuộc vào tốc độ và trạng thái làm việc của động cơ mà cơ cấu sẽ điều khiển phun nhiên liệu sớm hay muộn cho phù hợp. 59 2, Cơ cấu điều khiển phun dầu sớm theo tải Cơ cấu điều khiển phun sớm theo tải có nhiệm vụ làm trễ thời điểm phun với điều kiện tải một phần trong phạm vi tốc độ thấp và tốc độ trung bình nhằm giảm bớt khí thải và tiếng ồn cho động cơ. Việc điều khiển này được thực hiện thông qua trục và ống trượt của bộ điều tốc. Hình 2.28. Cấu tạo bộ điều khiển phun sớm theo tải 1. Quả văng; 2. Trục bộ điều tốc; 3. Đường dẫn nhiên liệu; 4. Cửa điều khiển; 5. Ống trượt bộ điều tốc. Nguyên lý làm việc: Khi các quả văng ở vị trí đóng thì cửa điều khiển ống trượt bộ điều tốc không thông với đường dẫn nhiên liệu trong trục bộ điều tốc. Khi tốc độ động cơ tăng dần thì các quả văng bắt đầu mở ra, cửa điều khiển nằm trên ống trượt bộ điều tốc và đường dẫn nhiên liệu chớm thông với nhau, áp suất trong buồng bơm cao áp bắt đầu giảm do nhiên liệu từ buồng bơm được đẩy vào đường dẫn nhiên liệu và đi đến đường dầu vào của bơm chuyển nhiên liệu. Áp suất buồng bơm giảm lớn nhất khi cửa điều khiển thông hoàn toàn với đường dẫn nhiên liệu trong trục bộ điều tốc. Kết quả là góc phun sớm sẽ trễ dần. 60 Hình 2.29. Nguyên lý làm việc của bộ điều khiển phun sớm theo tải a. Cửa điều khiển đóng b. Cửa điều khiển chớm mở c. Cửa điều khiển mở hoàn toàn 2.4.4.6. Cơ cấu truyền động  Cấu tạo Bộ phận truyền động trong bơm cao áp phân phối VE bao gồm: Trục truyền động (1) được đỡ bởi bạc lót trong thân bơm phân phối. Một đầu lắp cơ cấu dẫn động bơm, đầu kia được gia công vấu truyền lực (8) để lắp với khớp nối trung gian (3). Trục truyền (1) được lắp với rotor bơm chuyển vận bằng then. Bánh răng truyền động (9) được nối với trục bằng 2 khớp cao su (2) nhằm truyền chuyển động êm dịu và giảm va đập. Khớp nối trung gian có nhiệm vụ nối và truyền chuyển động giữa trục truyền động (1) và đĩa cam (6). Bánh răng truyền động (9) ăn khớp với bánh răng bộ điều tốc đề truyền chuyển động từ trục truyền động (1) tới bộ điều tốc để thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp. 61 Đĩa cam có kết cấu đặc biệt, mặt trước của đĩa cam được gia công các vấu cam (5) với bề mặt làm việc có độ bóng, độ cứng cao (số vấu cam bằng số xylanh động cơ). Để đĩa cam thực hiện chuyển động tịnh tiến thì phải có vòng con lăn (4) và các con lăn được lắp trên vòng con lăn này. Số con lăn bằng số xylanh động cơ, được đặt trên vòng con lăn tại những vị trí đã được xác định. Hình 2.30. Cấu tạo và vị trí lắp ghép các bộ phận truyền động 1. Trục truyền động; 2. Khớp cao su; 3. Khớp nối trung gian; 4. Vòng con lăn; 5. Vấu cam; 6. Đĩa cam; 7. Rãnh then; 8. Vấu truyền lưc; 9. Bánh răng 62 Nguyên lý làm việc: Khi trục truyền động (1) quay, qua khớp nối trung gian (3) và làm đĩa cam (6) quay theo, lúc đó các vấu cam sẽ trượt lên các con lăn từ vị trí thấp nhất (chân cam) lên vị trí cao nhất (đỉnh cam) và ngược lại. Lò xo piston đảm bảo cho bề mặt các vấu cam luôn ép chặt vào con lăn. Khi đĩa cam quay và vấu cam trượt từ vị trí chân cam lên đỉnh cam sẽ ép lò xo hồi vị piston và đĩa cam được nâng lên một đoạn. Ngược lại, khi vấu cam trượt từ vị trí đỉnh cam xuống chân cam thì do sức căng của lò xo hồi vị piston sẽ đẩy đĩa cam về vị trí ban đầu và nén lò xo giảm dao động. Như vậy, chuyển động quay và tịnh tiến của đĩa cam sẽ được truyền tới piston để nạp và nén nhiên liệu. 63 CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MÔ HÌNH, THỬ NGHIỆM VÀ XÂY DỰNG CÁC BÀI THỰC TẬP 3.1. Xây dựng các bài thực tập 3.1.1. Thực tập trên mô hình BCA cắt bổ 3.1.1.1. Bài 1: Tìm hiểu cấu tạo từng bộ phận, chi tiết, nguyên lý hoạt động của BCA trên mô hình BCA cắt bổ. 1, Mục đích: - Tìm hiểu cấu tạo chung của BCA phân phối trên động cơ xe ô tô tải; - Tìm hiểu từng hệ thống có trong BCA phân phối. - Rèn luyện kỹ năng thực hành. 2, Dụng cụ và thiết bị: - BCA phân phối; - Các chi tiết tháo rời BCA: cờ lê 10, 14, 17, kẹp, tuốc-đơ-vít..v..v.v.. 3, Nội dung thực tập: - Tìm hiểu cụm, bộ phận chuyển vận và điều áp Hình 3.1. Cụm, bộ phận chuyển vận và điều áp 64 65 - Tìm hiểu cụm, bộ phận phân phối và phun nhiên liệu Hình 3.5. Cụm, bộ phận phân phối và phun nhiên liệu Hình 3.6. Đầu phân phối nhiên liệu Hình 3.7. Cụm con lăn, đĩa cam và piston phân phối 66 - Tìm hiểu cụm, bộ phận điều tốc Hình 3.8. Cụm bộ điều tốc trên mô hình BCA cắt bổ - Tìm hiểu cụm, bộ phận phun dầu sớm tự động Hình 3.9. Cụm bộ phận phun dầu sớm tự động Hình 3.10 . Mô phỏng hoạt động bộ phun dầu sớm tự động 67 - Tìm hiểu cụm, bộ phận truyền động Hình 3.11. Cụm truyền động Hình 3.12. Bộ phận truyền động 68 4, Mô phỏng cấu tạo và nguyên lý hoạt động BCA VE Hình 3.13. Mô phỏng nguyên lý, kết cấu hoạt BCA VE 3.1.1.2. Bài 2: Tháo lắp, đo kiểm BCA 1, Mục đích: - Tập tháo lắp BCA, đo kiểm tra và sử dụng dụng cụ đúng phương pháp; - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của từng bộ phận trong BCA. - Rèn luyện kỹ năng thực hành. 2, Dụng cụ và thiết bị: - BCA phân phối; - Cờ lề 12, 14, 27, lục giác 5 mm, tuốc-đơ-vít, thước cặp, đồng hồ so. - Kẹp nhọn, giẻ lau, khay sạch, dầu diesel sạch. 3, Nội dung thực tập:  Quy trình tháo BCA: 69 70 4 Tháo trục bộ điều chỉnh và giá đỡ quả văng 5 + Tháo bộ điều tốc + Tháo quả văng bộ điều tốc 1. Đai ốc hãm 2. Đệm bánh răng 3. Đệm quả văng 4. Trục điều tốc 5. Bánh răng bộ điều tốc 6. Quả văng 7. Ty ga 71 + Tháo thanh nối bộ điều tốc 1. Đai ốc hãm 6 Tháo nút nắp phân phối 7 Tháo van triệt hồi 72 73 10 Tháo đĩa cam 1. Khớp chữ thập. 2. Lò xo đĩa cam. 3. Đĩa cam 11 Tháo con lăn và giá đỡ con lăn 1. Đệm 2. Vòng ngoài 3. Vòng trong 4. Trục con lăn 5. Giá đỡ con lăn 12 Tháo bộ điều khiển phun sớm 74 13 Tháo bơm cấp nhiên liệu 14 Tháo van điều áp 15 Tháo, đo kiểm trục truyền động  Quy trình lắp được thực hiện ngược lại với quy trình tháo 3.1.2. Thực tập trên mô hình BCA hoạt động 3.1.2.1. Bài 1: Tìm hiểu tổng thể mô hình 1, Mục đích - Xác định vị trí các bộ phận, chi tiết lắp đặt trên mô hình. - Biết cách sử dụng, vận hành mô hình đúng cách. - Rèn luyện kỹ năng thực hành. 75 2, Nội dung thực tập  Các chi tiết lắp đặt trên mô hình. Hình 3.14. Đồng hồ đo áp suất và vòi phun tại mỗi vòi phun Hình 3.15. Vị trí lọc và thùng nhiên liệu 76 Hình 3.16. Vị trí động cơ điện và bộ phận dẫn động BCA Hình 3.17. Vị trí đặt BCA 77 Hình 3.18. Vị trí công tắc điều khiển  Sơ đồ mạch điện trên mô hình Hình 3.19. Sơ đồ mạch điện 78 3.1.2.2. Bài 2: Kiểm tra chất lượng phun và điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp 1, Mục đích - Nhận thức được tầm quan trọng của lượng nhiên liệu cung cấp đồng đều cho các xylanh và việc phun tơi, sương, đồng đều ở mỗi vòi phun; - Biết cách đánh giá chất lượng phun; - Biết cách điều chỉnh lượng nhiên liệu phun; - Rèn luyện kỹ năng thực hành. 2, Dụng cụ và thiết bị - Máy cân chỉnh BCA, BCA; - Cờ lê 10, 12, tuốc-đơ-vít. 3, Nội dung thực tập  Kiểm tra chất lượng phun Khi BCA hoạt động , ta quan sát chùm tia phun ra ở vòi phun. Yêu cầu nhiên liệu phun ra phải như luồng khói và không có hạt nhiên liệu bắn toé hoặc không lõi trong chùm tia là vòi phun tốt. Ngoài ra, vòi phun tốt khi phun còn phát tiếng kêu đanh gọt rất đặc trưng. Kết thúc phun đầu vòi phun phải khô sạch. Chùm nhiên liệu phun ra phải nhuyễn và tia nhiên liệu bắn ra phải mạnh, phải đủ số tia đối với vòi phun nhiều lỗ phun dầu (hình 3.20). Hình 3.20. Kiểm tra chùm tia phun nhiên liệu 79  Kiểm tra điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp Bước 1: Gắn BCA lên băng thử. Hình 3.21. Sơ đồ lắp BCA lên băng thử Bước 2: Kiểm tra tình trạng hoạt động của BCA trước khi tiến hành khởi động. Bước 3: Cho BCA hoạt động ở tốc độ 300 v/ph (thường tốc độ không tải) Bước 4: Đặt tay ga ở vị trí toàn tải Bước 4: Kiểm tra lượng nhiên liệu phun ra trong ống nghiệm Hình 3.22. Vị trí đai ốc điều chỉnh lượng nhiên liệu 1. Đai ốc điều chỉnh không tải; 2. Đai ốc điều chỉnh nhiên liệu theo tải 80 Lưu ý: Trong quá trình kiểm tra lượng nhiên liệu cung cấp nếu như có sự chênh lệch lượng nhiên liệu các ống nghiệm thì tiên hành điều chỉnh lại áp suất nâng kim phun.  Qui trình điều chỉnh: Bước 1: Tháo nắp chụp phía trên vòi phun Bước 2: Dùng tuốc-đơ-vít đặt vào rãnh phía trên vòi phun. Vặn vào nếu lượng nhiên liệu phun ra nhiều, vặn ra nếu lượng nhiên liệu phun ra ít. Trong quá trình điều chỉnh lưu ý quan sát đồng hồ áp suất cao áp tại vị trí mỗi vòi phun để điều chỉnh một cách chính xác nhất. 3.1.2.3. Bài 3: Kiểm tra áp suất chuyển 1, Mục đích - Biết cách điều áp suất chuyển trong BCA phân phối. - Rèn luyện kỹ năng thực hành. 2, Dụng cụ và thiết bị - Máy cân chỉnh BCA, BCA; - Cờ lê 10, 12, tuốc-đơ-vít. - Đồng hồ đo áp suất, búa, đục. 3, Nội dung thực tập Bước 1: Đưa tay ga về vị trí toàn tải; Bước 2 : Cho bơm làm việc với vòng quay định mức, sau đó đọc trị số áp suất bơm cung cấp trên đồng hồ đo, nếu không đạt yêu cầu thì tiến hành điều chỉnh qua van điều chỉnh áp suất. Hình 3.23. Điều chỉnh áp lực bơm chuyển 1. Đục; 2. Van điều áp 81 3.1.2.3. Bài 4: Kiểm tra điều chỉnh góc phun sớm 1, Mục đích: - Biết cách xác định góc phun sớm trong BCA phân phối. - Biết cách điều chỉnh góc phun sớm - Rèn luyện kỹ năng thực hành. 2, Dụng cụ và thiết bị - Máy cân chỉnh BCA, BCA; - Cờ lê 10, tuýp 10, tuốc-đơ-vít, vòng đệm. - Thiết bị xác định hành trình piston. 3, Nội dung thực tập Cách 1. Điều chỉnh ngay trên động cơ Bước 1: Nới đai ốc bắt BCA với động cơ: Bước 2: Tiến hành xoay vỏ BCA Khi xoay cùng chiều quay của trục BCA sẽ làm giảm góc phun sớm và ngược lại khi xoay ngược chiều sẽ làm tăng góc phun sớm. Cách 2: Điều chỉnh trên băng thử Bước 1: Gắn dụng cụ đo hành trình piston vào BCA (gắn ở phía đầu piston); Bước 2: Đặt tay ga ở vị trí toàn tải; Bước 3: Cho bơm hoạt động ở số vòng quay định mức. Đọc giá trị di chuyển của bộ điều chỉnh phun sớm trên dụng cụ đo. ình 3.24. Dụng cụ đo hành trình piston của bộ tự động điều chỉnh phun sớm 1. Vỏ ; 2. Piston; 3. Vạch giá trị; 4. Đồng hồ báo áp suất 82 Hình 3.25. Lắp dụng cụ đo lên BCA  Nếu hành trình nhỏ hơn tiêu chuẩn chứng tỏ độ căng của lò xo lớn ta phải điều chỉnh bằng cách bớt căn đệm hoặc giảm chiều dày căn đệm.  Nếu hành trình lớn hơn tiêu chuẩn chứng tỏ độ căng của lò xo nhỏ ta phải điều hỉnh bằng cách tăng chiều dày căn đệm. Hình 3.26. Các chi tiết điều chỉnh bộ tự động điều chỉnh phun sớm 1. Nắp; 2.Căn đệm ; 3. Bu lông nắp; 4. Lò xo 3.2. Thiết kế, chế tạo mô hình 3.2.1. BCA phân phối đã phân tích, lựa chọn tại mục 2.4 chương 2 BCA được chọn có các thông số kỹ thuật như sau: 83 Kí hiệu bơm: V E 4 / 8 F 2025R NP2071 Trong đó: V- Bơm phân phối E - Bơm cao áp piston hướng trục 4 - Số xy lanh 8 - Đường kính piston (mm) F- Loại cơ khí 2025R - Tốc độ bơm (v/ph), cùng chiều kim đồng hồ NP2071 - Mã bơm BCA trên mô hình cắt bổ cũng sử dụng loại BCA này. Hình 3.27. Bơm cao áp phân phối VE 3.2.2. Chọn động cơ điện dẫn động BCA Căn cứ vào BCA lắp trên động cơ ô tô có công suất 112 (HP), mà công suất tiêu hao cho việc dẫn động BCA từ 5-10 (%) đòi hỏi chọn loại động cơ điện có mômen kéo lớn, số vòng quay nhỏ để đảm bảo dẫn động BCA vận hành nhẹ nhàng, êm dịu.. Vậy chọn động cơ điện dẫn động BCA là loại động cơ điện một pha, tốc độ thấp và có các thông số kỹ thuật sau: + Model: VL 90L – 4 84 + Điện áp: 220 (V) + Tốc độ quay: 1400 (v/ph) + Công suất: 1,5 (kW) + Khối lượng: 18,5 (kg) Hình 3.28. Động cơ điện dẫn động BCA 3.2.3. Thiết kế, chế tạo khung bàn 3.2.3.1. Các phương án thiết kế khung bàn Phương án 1: Khung bàn dạng đứng Hình 3.29. Khung bàn dạng đứng 85 - Ưu điểm - Mô hình sau khi chế tao thuận tiện cho việc lắp đặt, kiểm tra BCA. - Diên tích không gian khá rộng để bố trí các thiết bị trên mô hình. - Dễ nhìn, thuận lợi cho công tác giảng dạy và học tập . - Bảng điều khiển được phân định rõ ràng. - Dễ tiến hành kiểm tra sửa chữa. - Nhược điểm - Khung bàn sau khi dựng lên thì việc bố trí các đường ống cao áp đến các vòi phun sẽ khó khăn. - Khung bàn không được cân đối về trọng lượng. Phương án 2: Khung bàn dạng bảng bên hông và một nửa bảng đứng Hình 3.30. Khung bàn dạng bảng bên hông và một nửa bảng đứng Ưu điểm - Bảng điều khiển nhỏ gọn, dễ chế tạo. - Việc bố trí các đường ống cao áp đến các vòi phun ở phần bảng bên hông dễ dàng, chiều dài ống được tiết kiệm. - Nhược điểm 86 - Không tạo được không gian trong việc lắp đặt mô tơ dẫn động BCA. - Tốn nhiều công sức, thiết bị vật tư cho việc chế tạo tốn kém. - Mô hình không được cân đối về trọng lượng. - Khó khăn trong việc quan sát, tính thẩm mỹ chưa cao. 3.2.3.2. Chọn phương án thiết kế Để đảm bảo cung cấp đầy đủ nội dung về kiến thức và khả năng tiếp cận thực tế của đề tài, đồng thời đảm bảo tính trực quan, sinh động của một mô hình thì phương án 1 là phương án tối ưu nhất. Kết luận : Chọn phương án 1: Khung bàn dạng đứng làm phương án thiết kế. 3.2.3.3. Kích thước khung bàn Hình 3.31. Kích thước khung bàn thiết kế dự kiến 87 3.2.3.4.Tính toán khung bàn 1, Thông số đầu vào + Khối lượng BCA: 5,5 (kg) + Khối lượng động cơ điện: 18,5 (kg) + Khối lượng mỗi vòi phun: 0,5 (kg) + Khối lượng ổ bi: 0,5 (kg) + Khối lượng lọc nhiên liệu: 1 (kg) + Khối lượng lượng nhiên liệu: 5(kg) + Khối lượng giá gắn BCA: 1 (kg) + Khối lượng tấm gắn động cơ điện: 2 (kg) 2, Chọn vật liệu Vật liệu dùng để chế tạo các thanh dầm thường là thép hợp kim hay thép carbon thấp hoặc trung bình như: CT2, CT3,…  Đặc điểm của các loại thép này là: + Có giới hạn chảy và độ bền mỏi cao, cứng hơn các loại thép cacbon; + Ít nhạy cảm với tập trung ứng suất và có khả năng chống được oxy hóa cao; + Có tính dập nguội và có tính hàn tốt. Kết luận: Để đáp ứng được độ cứng vững của mô hình cũng như thi công chế tạo và mức độ gọn nhẹ của mô hình do đó ta chọn thép CT3 làm vật liệu chế tạo. 3, Giới thiệu phần mềm Sap 2000 Phần mềm Sap 2000 là phần mềm sử dụng PPTTHH để mô hình hóa và phân tích kết cấu, cung cấp nhiều tính năng mạnh để mô tả các bài toán kết cấu phổ biến trong thực tế kỹ thuật, bao gồm : Cầu, đập chắn, bồn chứa, các tòa nhà…Các giao tiếp đồ họa dựa trên các cửa sổ cho phép nhanh chóng tạo ra các mô hình kết cấu từ các mẫu thư viện sẵn có.Tất cả việc chỉnh sửa, thay đổi, phân tích nội lực cũng như biểu diễn và thiết kế đều được thực hiện cùng một cách giống nhau.Người sử dụng hoàn toàn có thể thao tác trực tiếp trên các hình ảnh đồ họa hai, ba chiều (2D, 3D). Chính nhờ những đặc điểm đó của phần mềm nên ta sử dụng phần mềm Sap 2000 để tính bền khung bàn. 88 Thanh menu Thanh standard Thanh công cụ Vùng làm việc Thanh trạng thái Hình 3.32. Giao diện chính của Sap 2000 Các bước như sau: Bước 1, Tạo mô hình kết cấu Để tạo mô hình kết cấu ta phải tạo một hệ thống lưới. Hệ thống lưới dùng để xác định các điểm nút, vẽ trực tiếp các phần tử mà không cần tạo nút. Để tạo hệ thống lưới: Từ menu File > New model > Xuất hiện hộp thoại New model 89 Hình 3.33. Hệ thống lưới trong chương trình Sap 2000 Hộp thoại này là một thư viện chứa rất nhiều loại kết cấu khác nhau để hỗ trợ người sử dụng có thể lựa chọn và sử dụng phù hợp với công trình mình tính toán một cách dễ dàng như: Blank (Cho hiện ra màn hình trống), Gird Only (Chỉ hiện lưới), Beam (Dầm), 2D Trusess (Dàn phẳng), 3D Trusess (Dàn không gian), 2D Frame (Khung phẳng), 3D Frame (Khung không gian), Wall (Tường cứng), Flat Slab (Tấm sàn), Shells (Tấm vỏ),Staircases (Cầu thang), Storage Structure (Tháp nước), Underground Concrete (Khối móng), Solid Models (Kết cấu dạng khối), Cable Bridges (Kết cấu cầu)..v..v.. Bước 2, Đặt thuộc tính cho kết cấu  Thuộc tính vật liệu Để đặt thuộc tính cho vật liệu: Menu Define > Materials > Add New Materials để tiến hành đặt thuộc tính cho vật liệu tính. 90 Hình 3.34. Đặt thuộc tính cho vật liệu  Thuộc tính tiết diện: dùng để định nghĩa tiết diện của phần tử thanh. Để đặt thuộc tính tiết diện: Menu Define > Section Properties > Frame Section > Add New Properties > Chọn và đặt thuộc tính cho tiết diện. Hình 3.35. Định nghĩa loại tiết diện 91 Hình 3.36. Đặt thuộc tính cho tiết diện Bước 3, Gán tải trọng Để gán tải trọng cho phần tử dầm: Menu Assign > Frame Load. Tùy thuộc vào loại tải trọng tác dụng lên dầm mà ta khai báo cho phù hợp. Hình 3.37. Gán tải trọng lên dầm 92 Bước 4, Khai báo bậc tự do Để khai báo bậc tự do cho kết cấu: Menu Analyze > Set Analysis options Hình 3.38. Khai báo bậc tự do Bước 5, Tính toán kết cấu Để giải bài toán: Menu Analyze > Run Analysis hoặc ta có thể chọn F5 để tiến hành tính toán kết cấu. Bước 6, Tính bền  Vật liệu và ứng suất cho phép Chọn vật liệu chế tạo khung là thép CT3 loại V có quy cách 40x40x3 (mm) , thép hộp 16x16x2 (mm), 20x40x2 (mm), thép CT3 có giới hạn chảy cho phép: σch = (26 ÷34) [kG/mm2] Các đặc trưng của thép CT3, theo [10, trang 13] Khối lượng riêng của vật liệu: γ = 78,5 [kN/m3] Mô đun đàn hồi vật liệu E = 2,1.104 [KN/cm2] Hệ số posson: 93 M = 0,3 Ứng suất uốn cho phép của vật liệu được xác định theo công thức:  σ =  σch    26  34  (17,33  22,67) [kG/mm2] n 1,5  σ  = (170,04  222,36) [N/mm2] Trong đó: n = 1,5 - Hệ số an toàn. Hình 3.39. Xây dựng khung bàn tính toán trong Sap 2000 94 Hình 3.40. Giá trị nối lực tác dụng lên khung bàn Hình 3.41. Biểu đồ mô men tác dụng lên khung bàn Ứng suất uốn lớn nhất tác dụng lên khung bàn: + Tiết diện thép V 40x40x3: 95 1  Fmax 11553,68   96, 28  σ  = (170,04  222,36) [N/mm2] S1 120 + Tiết diện thép hộp 40x20 1  Fmax 11553,68   51,5  σ  = (170,04  222,36) [N/mm2] S1 224 + Tiết diện thép vuông 16x16 1  Fmax 11553,68   80, 23  σ  = (170,04  222,36) [N/mm2] S1 120 Kết luận: Thép V 40x40x3 (mm), thép hộp 40x20x2 (mm) , thép vuông 16x16x2 (mm) dùng để chế tạo mô hình có kích thước được trình bày tại hình 3.31 là đủ bền. 3.3. Thiết kế puly truyền động động cơ điện và BCA Động cơ điện sử dụng là động cơ điện một chiều, tốc độ quay của động cơ là không đổi. Do đó, để đảm bảo tốc độ quay yêu cầu cho thiết bị công tác thì phải thay đổi tốc độ đầu ra của động cơ điện. Mặt khác, do việc bố trí động cơ điện và BCA tương đối xa nhau nên việc thay đổi này được thực hiện thông qua bộ truyền động đai nối trực tiếp động cơ điện đến BCA. Ưu điểm của bộ truyền đông này là có kết cấu đơn giản, làm việc êm, không ồn, có thể giữ khoảng cách an toàn cho các chi tiết máy khác khi bị quá tải đột ngột.Tuy nhiên chúng có nhược điểm: tỷ số truyền không ổn định do có sự trượt giữa đai và bánh đai. Truyền động đai có thể làm việc với công suất đến 100 (kW). Tuy nhiên thông dụng nhất làm việc trong khoảng 0,3÷50 (kW). Trong mô hình này, ta chọn đai hình thang làm phương án thiết kế. Trường hợp 1: Tốc độ quay trên trục BCA là n2 = nlv = 1000 (v/ph) a. Xác định tỷ số truyền của bộ truyền đai từ trục động cơ lên trục BCA i= n dc 1400   1, 4 n lv 1000 (3.1) b. Xác định công suất lên các trục Trục 1 (trục động cơ): N1 = Ndc = 1,5 [kW] 96 Trục 2 (trục BCA): N2 = ηđ. N1 = 0,96.1,5 = 1,44 [kW] (3.2) Trong đó: ηđ = 0,96 – hiệu suất bộ truyền đai. c. Mô men xoắn truyền lên các trục Trục 1 (trục động cơ): M x1 = 9,55.106 . N1 1,5  9,55.106.  10, 23 [N.m] n1 1400 (3.3) N2 1, 44  9,55.106.  13,75 [N.m] n2 1000 (3.4) Trục 2 (trục BCA): M x2 = 9,55.106 . Bảng 3.1. Giá trị thông số động - động lực học của hệ truyền dẫn khi nlv = 1000 (v/ph) Trục 1 Trục Trục 2 1,4 I N (kW) 1,5 1,44 n (v/ph) 1400 1000 Mx (N.m) 10,23 13,75 d. Thiết kế bộ truyền đai Chọn loại đai : Chọn đai có tiết diện hình thang. Đông cơ truyền dẫn có công suất 1,5 (kW), chọn vận tốc đai v = 5÷10 (m/s). Dựa vào [2, trang 93] chọn loại đai A. Hình 3.42. Sơ đồ tiết diện đai 97 Bảng 3.2. Thông số tiết diện đai Loại tiết diện Kích thước tiết diện (mm) a0 a h Diện tích h0 tiết diện (mm) A 11 13 8 2,8 81 d.1. Xác định đường kính bánh đai Chọn đường kính bánh đai nhỏ D1, theo [2, trang 93]: D1 = 100 [mm] Kiểm nghiệm vận tốc dài theo điều kiện: V= π.D1.n1 [2, trang 93] 6.104 (3.5) Trong đó: D1 = 100 - Đường kính bánh đai dẫn, mm; n1 =1400 - Số vòng quay bánh dẫn, v/ph. Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.5): V= π.D1.n1 π.100.1400   7,33  (30  35) [m/s] 6.104 6.104 (3.6) d.2. Tính toán đường kính bánh đai lớn D 2 = i.D1.(1- ζ) (3.7) Trong đó: i = 1,4, tỷ số truyền; D1 = 100 - Đường kính bánh đai dẫn, mm; ξ = 0,02- Hệ số trượt. Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.7): D 2 = i.D1.(1- ζ) = 1,4.100.(1- 0,02) = 137,2 [mm] (3.8) Chọn đường kính D2 theo tiêu chuẩn, theo [2, trang 93]: D2 = 140 [mm] Sau khi chọn D1, D2 theo tiêu chuẩn, cần kiểm nghiệm lại tỷ số truyền và vận tốc quay của trục bị dẫn (trục BCA) trong 1 phút. 98 Số vòng quay thực tế của bánh dẫn: n '2 = (1- ζ).n1. D1 100 = (1- 0,02).1400.  980 [v/ph] D2 140 ' Số % sai khác n2 và % sai khác = (3.9) n2 yêu cầu là: 1000  980  2 < ( 3÷5)% 1000 Vậy D1, D2 thõa mãn. e. Xác định sơ bộ khoảng cách trục Khoảng cách trục sơ bộ của bộ truyền động Asb chọn theo tỷ số truyền i. Theo [2, trang 94] Asb = 1,3.D2 = 1,3.140 = 182 [mm] (3.10) f. Xác định chiều dài L và khoảng cách trục A Tính chiều dài sơ bộ: Lsb = 2.A sb + π (D - D ) .(D1 + D 2 ) + 2 1 2 4.A sb [2, trang 83] (3.11) Trong đó: Asb = 182, mm; D1 = 100, mm; D2 = 140, mm. Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.11):  (140  100) 2 Lsb  2.182  .(100  140)   743,18 [mm] 2 4.182 (3.12) Từ giá trị Lsb tính được, ta chọn chính xác chiều dài trong của đai L0 theo tiêu chuẩn, theo [2, trang 92] chọn: L0 = 750 [mm] Chiều dài qua lớp trung hòa: L = L0 + x = 750 + 33 = 783 [mm] Trong đó: x = 33 - loại đai A, mm. 99 (3.13) g. Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây U= V π.D1.n1 =  10 L 60.L [2, trang 94] (3.14) Trong đó: V – vận tốc của đai; D1 = 100, mm; n1 = 1400, v/ph; L = 783, mm; Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.14): U= V π.D1.n1 π.100.1400 =   9,36  10 [mm] L 60.L 60.783 (3.15) h. Xác định lại khoảng cách trục: A= 2.L - (D 2 + D 1 ) + [2.L - π.(D 1 + D 2 )] 2 - 8.(D 2 - D 1 ) 2 8 A 2.783  π.(240)  [2.783  π.(240)]2  8.(40) 2  202 [mm] 8 [2, trang 83] (3.16) i. Kiểm nghiệm góc ôm của bánh đai α Góc ôm của bánh đai được kiểm nghiệm theo công thức, theo [2, trang 83]: α1 = 1800 - D2 - D1 0 140 100 0 .57  1800  .57  1680  1200 A 783  Thỏa mãn điều kiện góc ôm. j. Xác định số đai cần thiết Z Số đai Z được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền Z 1000.N V.[σ P ]0 .F.Ct .C ν .C α [2, trang 95] Trong đó: N = 1,5 - Công suất bánh đai dẫn, kW; V = 7330.38- Vận tốc đai, mm/s; 100 (3.17) [σ P ]0 = 1,51- Ứng suất cho phép của đai hình thang, N/mm2, theo [2, trang 95]; F = 81 - Tiết diện đai hình thang, mm2; Ct = 0,8 - Hệ số chế độ tải trọng, [2 ,trang 89]; Cα = 1 -Hệ số ảnh hưởng góc ôm, [2, trang 90]; Cv = 1,015 – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc, [2, trang 90]. Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.17): Z 1000.1,5  0,02 [đai] 7330,38.81.1,51.0,8.1,015 (3.18) Vậy số đai cần thiết để truyền động là 1 đai. k. Xác định kích thước bánh đai Theo [2, trang 257], kích thước bánh đai được xác định như sau: Bảng 3.3. Kích thước bánh đai thang Tiết diện đai A Kích thước rãnh (mm) e t S K 12,5 16 10 6 Hình 3.43. Kích thước bánh đai thang Chiều rộng bánh đai: B = (Z -1).t +2.S = (1-1).16 + 2.10 = 20 [mm] 101 (3.19) Trong đó: Z = 1 - Số đai. Đường kính ngoài của bánh đai dẫn và bị dẫn: Dn1 = D1 + 2.h0 = 100 + 2.2,8 = 105,6 [mm] (3.20) Dn2 = D2 + 2.h0 = 140 +2.2,8 = 145,6 [mm] (3.21) Đường kính trong của bánh đai dẫn và bị dẫn: Dt1 = Dn1 - 2.e = 105,6 - 2.12,5 = 80,6 [mm] (3.22) Dt2 = Dn2 – 2.e = 145,6 – 2.12,5 = 120,6 [mm] (3.23) l. Xác định lưc tác dụng lên trục Lực tác dụng lên trục được xác định theo công thức: α  R  3.σ 0 .F.Z.sin  1  [2, trang 96] 2 (3.24) Trong đó: σ0 = 1,2 - Ứng suất của đai thang, N/mm2; F = 81- Tiết diện đai, mm; Z = 1 - Số đai; α1= 1770- Góc ôm; Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.24):  177 0  R  3.1, 2.81.1.sin    291, 5 [N] 2   (3.25) R được xem là gần đúng có phương nằm trên đường nối tâm 2 bánh đai, chiều từ bánh đai này hướng đến bánh đai kia. Trường hợp 2: Tốc độ quay trên trục BCA là n2 = nlv =800 (v/ph) a. Xác định tỷ số truyền của bộ truyền đai từ trục động cơ lên trục BCA i= n dc 1400   1,75 n lv 800 (3.26) b. Xác định công suất lên các trục Trục 1 (trục động cơ): 102 N1 = Ndc = 1,5 [kW] Trục 2 (trục BCA): N2 = ηđ. N1 = 0,96.1,5 = 1,44 [kW] Trong đó: (3.27) ηđ = 0.96 – hiệu suất bộ truyền đai. c. Mô men xoắn truyền lên các trục Trục 1 (trục động cơ): M x1 = 9,55.106 . N1 1,5  9,55.106.  10, 23 [N.m] n1 1400 (3.28) N2 1, 44  9,55.106.  17, 2 [N.m] n2 800 (3.29) Trục 2 (trục BCA): M x2 = 9,55.106 . Bảng 3.4. Giá trị thông số động - động lực học của hệ truyền dẫn khi nlv =800 (v/ph) Trục 1 Trục Trục 2 1,75 I N (kW) 1,5 1,44 n(v/ph) 1400 800 Mx (N.m) 10,23 17,2 d. Thiết kế bộ truyền đai Chọn loại đai : Chọn đai có tiết diện hình thang. Động cơ truyền dẫn có công suất 1,5 (kW). Dựa vào [2, trang 93] chọn loại đai A (hình 3.42 trình bày sơ đồ tiết diện đai). Bảng 3.5. Thông số tiết diện đai Loại tiết diện Kích thước tiết diện (mm) a0 a h Diện tích h0 tiết diện (mm) A 11 13 8 d.1. Xác định đường kính bánh đai Chọn đường kính bánh đai nhỏ D1, theo [2, trang 93]: D1 = 100 [mm] 103 2,8 81 Kiểm nghiệm vận tốc dài theo điều kiện, theo V= π.D1.n1 [2, trang 93] 6.104 (3.30) Trong đó: D1 = 100 - Đường kính bánh đai dẫn, mm; n1 = 800 - Số vòng quay bánh dẫn, v/ph. Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.30): V= π.D1.n1 π.100.1400   7,33  (30  35) [m/s] 6.104 6.104 3.31) d.2. Tính toán đường kính bánh đai lớn D 2 = i.D1.(1- ζ) (3.32) Trong đó: i = 1,75 - tỷ số truyền; D1 = 100 - Đường kính bánh đai dẫn, mm; ξ = 0,02- Hệ số trượt. Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.32): D 2 = i.D1.(1- ζ) = 1,75.100.(1- 0,02) = 171,5 [mm] (3.33) Chọn đường kính D2 theo tiêu chuẩn, theo [2, trang 93]: D2 = 180 [mm] Sau khi chọn D1, D2 theo tiêu chuẩn, cần kiểm nghiệm lại tỷ số truyền và vận tốc quay của trục bị dẫn (trục BCA) trong 1 phút. Số vòng quay thực tế của bánh dẫn: n '2 = (1- ζ).n1. D1 100 = (1- 0,02).1400.  762 [v/ph] D2 180 ' Số % sai khác n2 và % sai khác = n2 yêu cầu là: 800  762  4,75 < ( 3÷5)% 800 Vậy D1, D2 thỏa mãn. 104 (3.34) e. Xác định sơ bộ khoảng cách trục Khoảng cách trục sơ bộ của bộ truyền động Asb chọn theo tỷ số truyền i. Theo [2, trang 94] Asb = 1,3.D2 = 1,3.180 = 234 [mm] (3.35) f. Xác định chiều dài L và khoảng cách trục A Tính chiều dài sơ bộ, [2, trang 83]: L sb = 2.A sb + π (D - D ) 2 .(D1 + D 2 ) + 2 1 2 4.A sb (3.36) Trong đó: Asb = 234, mm; D1 = 100, mm; D2 = 180, mm. Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.36): π (180  100)2 Lsb  2.234  .(100  180)   914,66 [mm] 2 4.234 (3.37) Từ giá trị Lsb tính được, ta chọn chính xác chiều dài trong của đai L0 theo tiêu chuẩn, theo [2, trang 92] chọn: L0 = 900 [mm] Chiều dài qua lớp trung hòa: L = L0 + x = 900 + 33 = 933[mm] (3.38) Trong đó: x = 33 - loại đai A, mm. g. Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây, theo U= V π.D1.n1 =  10 L 60.L [2, trang 94] Trong đó: V – vận tốc của đai; D1 = 100, mm; n1 = 1400, v/ph; 105 (3.39) L = 933, mm; Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.39): U= V π.D1.n1 π.100.1400 =   7,86  10 [mm] L 60.L 60.933 (3.40) h. Xác định lại khoảng cách trục: A= 2.L - (D 2 + D 1 ) + [2.L - π.(D 1 + D 2 )] 2 - 8.(D 2 - D 1 ) 2 8 [2, trang 83] 2.933  π.(280)  [2.933  π.(280)]2  8.(80) 2 A  243 [mm] 8 (3.41) i. Kiểm nghiệm góc ôm của bánh đai α Góc ôm của bánh đai được kiểm nghiệm theo công thức, theo [2, trang 83]: α1 = 1800 - D2 - D1 0 180  100 0 .57  1800  .57  1610  1200 A 243 (3.42)  Thỏa mãn điều kiện góc ôm. j. Xác định số đai cần thiết Z Số đai Z được xác định theo khả năng kéo của bộ truyền: Z 1000.N V.[σ P ]0 .F.Ct .C ν .C α [2, trang 95] (3.43) Trong đó: N = 1,5 - Công suất bánh đai dẫn, kW; V = 7330,38- Vận tốc đai, mm/s; [σ P ]0 = 1,51- Ứng suất cho phép của đai hình thang, N/mm2, [2, trang 95]; F = 81 - Tiết diện đai hình thang, mm2; Ct = 0,8 - Hệ số chế độ tải trọng, [2 ,trang 89]; Cα = 1 -Hệ số ảnh hưởng góc ôm, [2, trang 90]; Cv = 1,015 – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc, [2, trang 90]. Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.43): Z 1000.1,5  0,00206 [đai] 7330,38.81.1,51.0,8.1,015 106 (3.44) Vậy số đai cần thiết để truyền động là 1 đai. k. Xác định kích thước bánh đai Theo [2, trang 257], kích thước bánh đai trình bày trên hình 3.43. Bảng 3.6. Kích thước bánh đai thang Tiết diện đai A Kích thước rãnh (mm) e t S K 12,5 16 10 6 Chiều rộng bánh đai: B = (Z -1).t +2.S = (1-1).16 + 2.10 = 20 [mm] (3.45) Trong đó: Z = 1 - Số đai. Đường kính ngoài của bánh đai dẫn và bị dẫn: Dn1 = D1 + 2.h0 = 100 + 2.3,5 = 107 [mm] (3.46) Dn2 = D2 + 2.h0 = 180 +2.3,5 = 187 [mm] (3.48) Đường kính trong của bánh đai dẫn và bị dẫn: Dt1 = Dn1 - 2.e = 107- 2.12,5 = 82 [mm] (3.49) Dt2 = Dn2 – 2.e = 187– 2.12,5 = 162 [mm] (3.50) l. Xác định lưc tác dụng lên trục Lực tác dụng lên trục được xác định theo công thức: α  R  3.σ 0 .F.Z.sin  1  2 [2, trang 96] Trong đó: σ0 = 1,2 - Ứng suất của đai thang, N/mm2; F = 81- Tiết diện đai, mm; Z = 1 - Số đai; α1= 1570- Góc ôm; 107 (3.51) Thay giá trị của các thông số trên vào biểu thức (3.51):  157 0 R  3.1, 2.81.1.sin   2    285, 7 [N]  (3.52) R được xem là gần đúng có phương nằm trên đường nối tâm 2 bánh đai, chiều từ bánh đai này hướng đến bánh đai kia. 3.4. Chọn đường ống dẫn nhiên liệu Chọn đường ống dẫn nhiên liệu thấp áp và ống dẫn nhiên liệu hồi bằng nhựa trong có đường kính ngoài là 8 (mm). Các đường ống dẫn nhiên liệu thấp áp được bố trí để đưa nhiên liệu từ thùng chứa đến lọc và từ lọc đến BCA, các ống dẫn nhiên liệu dầu hồi từ vòi phun và từ BCA về thùng chứa. Chọn đường ống dẫn nhiên liệu cao áp được làm bằng sắt có đường kính ngoài là 6 (mm), đường kính trong là 2 (mm). Các đường ống dẫn nhiên liệu cao áp được bố trí để đưa nhiên liệu từ BCA đến vòi phun. Hình 3.44. Ống dẫn nhiên liệu cao áp 3.5 Chọn ống đo lưu lượng nhiên liệu Ống đo lưu lượng nhiên liệu được bố trí phía dưới vòi phun để xác định lượng nhiên liệu phun sau một thời gian làm việc của BCA, từ đó xác định và điều chỉnh lượng nhiên liệu đồng đều ở các xylanh động cơ. Chọn ống đo lưu lượng nhiên liệu bằng vật liệu nhựa, có thể tích 100 (ml), đường kính ngoài 30 (mm) và chiều cao ống 200 (mm). 108 Hình 3.45. Ống đo lưu lượng nhiên liệu 3.6. Lựa chọn các thiết bị khác 3.6.1. Đồng hồ đo áp suất cao áp Dụng cụ đo của mô hình là áp kế để đo áp lực cao từ BCA đến vòi phun. Đồng hồ này được bố trí tại mỗi đầu ra của BCA trước khi đến vòi phun. Vì áp suất nâng kim phun là có thể lên đến 180 (kg/cm2) nên ta chọn áp kế do Hà Lan sản xuất có áp suất đo trong khoảng từ 0 ÷ 250 (kg/cm2). Hình 3.46. Đồng hồ đo áp suất cao áp 109 3.6.2. Thùng chứa nhiên liệu Do việc vận hành mô hình chỉ trong thời gian ngắn, không yêu cầu lượng nhiên liệu nhiều nên ta chọn thùng chứa nhiên liệu sử dụng ở động cơ máy nổ có thể chứa khoảng 2 lít dầu diesel, kích thước thùng 23x20x12 (mm).Thùng chứa nhiên liệu được làm bằng thép dập, dày nên đảm bảo được độ bền và độ cứng cao. Hình 3.47. Thùng chứa nhiên liệu 110 3.7. Chế tạo 3.7.1. Bản vẽ chế tạo Hình 3.48. Bản vẽ chế tạo khung bàn 3.7.2. Thiết bị chế tạo Để có thể hoàn thành mô hình dựa trên việc thiết kế thì phải cần thiết bị, máy móc hỗ trợ. Một số thiết bị sử dụng trong khi chế tạo mô hình như: máy tiện, máy khoan, máy hàn, máy cắt ..v.v 111 Hình 3.49. Máy hàn Hình 3.50. Máy cắt 3.7.3. Công nghệ - qui trình chế tạo Bước 1. Lựa chọn vật tư phù hợp với yêu cầu thiết kế Bước 2. Sử dụng thiết bị, máy móc để gia công, chế tạo các chi tiết theo bản vẽ. đảm bảo độ chính xác và yêu cầu thẩm mỹ cao. Bước 3. Phun sơn đảm bảo tuổi thọ khung bàn. 112 Hình 3.51. Khung bàn trong quá trình chế tạo 3.7.4. Kiểm tra chất lượng sản phẩm 3.7.4.1. Yêu cầu về độ bền - Các mối hàn giữa các mối lắp ghép của khung bàn đảm bảo được độ cứng vững và đảm bảo được độ chắc chắn; - Khung bàn phải chịu được tải trọng của động cơ điện và và bơm cao áp khi đặt lên; - Chịu được rung giật khi động cơ và BCA làm việc. 3.7.4.2. Yêu cầu về an toàn và thẩm mỹ - Các mối hàn sau khi hàn đều được mài phẳng. Ở những điểm góc, cạnh cũng được mài để tránh tay chạm vào gây trầy xước cho người sử dụng. - Để đảm bảo độ kín, khít ở những vết nứt, hở thì tất cả những điểm đó đều được trét mactic và mài phẳng, bóng giúp cho việc phun sơn được dễ dàng để các bề mặt được nhẵn, đẹp. 3.7.4.3. Yêu cầu về tính năng di chuyển - Mô hình được thiết kế 4 bánh xe đặt ở 4 chân của khung bàn nên có thể dễ dàng di chuyển khi muốn đặt ở các vị trí khác nhau. Đồng thời bánh xe có cơ cấu hãm nên mô hình sẽ đứng yên khi đặt ở một vị trí cố định. 113 3.8. Thiết kế giá gắn BCA Tuỳ theo kích thước mặt gắn BCA mà ta thiết kế giá bắn BCA cho phù hợp. Ta chọn thép CT3 để chế tạo giá BCA và sử dụng bu lông đai ốc để cố định giá với BCA và khung bàn. Hình 3.52. Giá gắn BCA 3.9. Thử nghiệm và điều chỉnh 1, Mục đích - Xác định tình trạng làm việc ổn định của mô hình; - Điều chỉnh hoạt động của BCA theo đúng yêu cầu kỹ thuật; - Rèn luyện kỹ năng thực hành. 2, Dụng cụ và thiết bị - Dầu diesel; - Ắc quy; - Các dụng cụ chuyên dùng. 3, Nội dung thử nghiệm Bước 1: Lắp các chi tiết vào hệ thống 114 Bước 2: Xả khí hệ thống nhiên liệu Xả khí tại lọc nhiên liệu Ấn bơm tay cấp nhiên liệu Xả khí trong bầu lọc Xả khí tại van dầu hồi Xả khí tại vòi phun Bước 3: Cho bơm hoạt động và kiểm tra 115 Hình 3.53. Mô hình hoàn chỉnh sau thử nghiệm và điều chỉnh Bước 4: Kết luận. 116 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1. Kết luận Dựa trên nhiệm vụ “ Thiết lập mô hình hệ thống nhiên liệu trang bị bơm cao áp kiểu phân phối sử dụng trên động cơ ô tô tải nhẹ phục vụ đào tạo” sau một thời gian tìm hiểu nghiên cứu và tiến hành chế tạo mô hình, chúng em đã cơ bản hoàn thành một đồ án tốt nghiệp với các vấn đề cơ bản sau: 1, Đã phân tích, tổng hợp từ khá nhiều tài liệu chuyên môn, chuyên ngành về cơ sở lý thuyết, đặc điểm của hệ thống nhiên liệu với BCA phân phối. 2, Đã đề xuất, phân tích và chọn ra phương án phù hợp nhất cho mô hình chế tạo. 3, Đã xây dựng các bài thực tập, thực hành phục vụ cho công tác đào tạo. Thiết kế khung bàn mô hình, lựa chọn các chi tiết bố trí trên mô hình, chế tạo kiểm nghiệm và tiến hành chạy thử mô hình. Để người đọc dễ hiểu hơn nhóm em cũng đã mô phỏng bằng Flash nguyên lý làm việc của BCA sử dụng trong mô hình, nguyên lý làm việc của bộ điều khiển phun sớm và bơm chuyển nhiên liệu. Do thời gian, kinh nghiệm và kinh phí có hạn nên nhóm em không tránh khỏi những thiếu xót trong thời gian thực hiện đồ án. Tuy nhiên, nhóm em cũng đã cố gắng và hoàn thiện những vấn đề cơ bản mà nội dung đồ án đã đề ra. 4.2. Đề xuất Do đề tài chịu sự giới hạn về thời gian lẫn kinh phí nên mô hình thiết lập chỉ là một phần của máy cân chỉnh bơm cao áp, nó chỉ áp dụng cho BCA kiểu phân phối loại cơ khí. Theo nhóm, những đề tài sau bộ môn Kỹ thuật ô tô cần phối hợp với bộ môn Cơ điện tử, Điện – Điện tử để chế tạo mô hình cân chỉnh BCA hoàn thiện và đầy đủ hơn, có thể cân chỉnh được BCA phân phối loại điều khiển điện tử, BCA sử dụng hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử Common rail. 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Phùng Minh Lộc, Giáo trình cấu tạo và sửa chữa động cơ đốt trong, Trường Đại học Nha Trang. 2. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (1998), Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất bản Giáo Dục. 3. Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tề, Nguyễn Tất Tiến (1977), Kết cấu và tính toán Động cơ đốt trong, tập 3, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội. 4. Đỗ Văn Dũng, Trang bị điện và điện tử trên ô tô hiện đại, Hệ thống điện động cơ, Nhà xuất bản Đại học quốc gia, Tp.HCM. 5. Hoàng Đình Long, Giáo trình sửa chữa ô tô, Nhà xuất bản Giáo Dục. 6. Đinh Huỳnh Khải Đường (2008), Phân tích đặc điểm về cấu tạo, nguyên lý làm việc và mô phỏng sự hoạt động của hệ thống nhiên liệu Commonrail trên Ôtô ISUZU -Dmax TFS -2007, Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Nha Trang. 7. Tổng cục dạy nghề, Trường cao đẳng nghề cơ khí nông nghiệp, Giáo trình Công nghệ ô tô, Phần nhiên liệu, Nhà xuất bản Lao Động. 8. Nguyễn Văn Nhận (2010), Nguyên lý động cơ đốt trong, Đại học Nha Trang. 9. TOYOTA tranning, Mô tả về Bơm cao áp. 10. Nguyễn Văn Yên, Tính toán kết cấu thép, Nhà xuất bản Đại học Bách Khoa Tp.HCM. PHỤ LỤC 1. Bản vẽ bánh đai gắn động cơ điện 2. Bản vẽ bánh đai gắn trục dẫn động BCA 3. Bản vẽ giá gắn BCA 4. Bản vẽ chế tạo khung bàn [...]... trên mọi lĩnh vực như : Vận tải, xây dựng v v Với mục đích cũng cố kiến thức cơ bản đã được học, nâng cao kiến thức và kỹ năng chuyên ngành để ứng dụng vào thực tế cuộc sống, chúng em đã chọn và được Bộ môn Kỹ thuật ô tô, khoa Kỹ thuật giao thông giao đồ án tốt nghiệp với nội dung: “ Thiết lập mô hình hệ thống nhiên liệu trang bị bơm cao áp kiểu phân phối sử dụng trên động cơ ô tô tải nhẹ phục vụ đào. .. nhiên liệu Ống dẫn nhiên liệu gồm có ống cao áp và ống thấp áp Ống cao áp dẫn nhiên liệu có áp suất cao từ bơm cao áp đến vòi phun Ống thấp áp dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp và dẫn nhiên liệu hồi về thùng chứa Hình 1.9 Ống dẫn nhiên liệu cao áp 13 1.3.5 Bơm cao áp Bơm cao áp trong động cơ diesel có các chức năng chính cơ bản như sau:  Nén nhiên liệu đến áp suất rất cao (khoảng 100 - 1500... cao áp Hệ thống nhiên liệu có thể không có bơm thấp áp nếu thùng chứa nhiên liệu hàng ngày được đặt ở vị trí cao hơn động cơ để nhiên liệu tự chảy đến bơm cao áp Có các loại bơm thấp áp như: Bơm thấp áp kiểu piston, kiểu bánh răng, kiểu cánh gạt Hình 1.4 Bơm thấp áp kiểu piston 1 Cam; 2 Con đội con lăn và thanh đẩy; 3 Lò xo; 4 Cửa cấp nhiên liệu; 5, 8 Van một chiều; 6 Bơm tay; 7 Cửa hút nhiên liệu ; 9... Thùng nhiên liệu Bao gồm thùng nhiên liệu hàng ngày và thùng nhiên liệu dự trữ Thùng nhiên liệu hàng ngày cần có dung tích đảm bảo chứa đủ số nhiên liệu cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian định trước 8 Hình 1.3 Thùng chứa nhiên liệu 1 Thùng chứa nhiên liệu; 2 Nhiên liệu 1.3.2 Bơm thấp áp Bơm thấp áp là bơm có chức năng hút nhiên liệu từ thùng chứa hàng ngày rồi đẩy đến bơm cao áp Hệ. .. (8) đóng lại, nhiên liệu từ khoang phía trên piston qua van (5) mở đi xuống không gian phía dưới piston Tiếp theo, chu trình được lặp lại như trên Bơm tay (6) dùng để bơm nhiên liệu lên BCA và xả khí trước khi động cơ hoạt động Bơm thấp áp kiểu piston thường được áp dụng trên động cơ bơm Bosch Hình 1.5 Bơm thấp áp kiểu bánh răng 1 Cửa cấp nhiên liệu; 2 Bánh răng; 3 Bơm tay; 4 Cửa hút nhiên liệu; 5 Van... cánh gạt chuyển động gạt nhiên liệu từ cửa hút sang cửa cấp nhiên liệu lên BCA Khi áp suất nhiên liệu quá cao thì van piston van an toàn sẽ được nâng lên và xả bớt nhiên liệu về đường cấp 1.3.3 Lọc nhiên liệu Trong hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel có các bộ phận được chế tạo và lắp ráp với độ chính xác rất cao, như: đầu phun, cặp piston - xylanh của bơm cao áp, van triệt hồi (van cao áp) Các bộ phận... liệu; 5 Van một chiều Bơm thấp áp kiểu bánh răng này có nguyên lý hoạt động giống như bơm bánh răng dùng trong hệ thống bôi trơn Bơm có thể được trang bị thêm bơm tay (3) để bơm nhiên liệu lên hệ thống và xả khí trước khi động cơ hoạt động Hình 1.6 Bơm thấp áp kiểu cánh gạt 1 Đường dầu đến; 2 Lò xo van an toàn; 3 Piston van an toàn; 4 Rotor 10 Bơm thấp áp kiểu cánh gạt thuộc loại bơm rotor Khi rotor... 6% ÷ 8 % công suất của động cơ, trong khi hệ thống phun nhiên liệu bằng thuỷ lực tiêu thụ khoảng 1,5% ÷ 3,5% ) Ngoài ra, việc điều chỉnh lượng nhiên liệu chu trình cũng phức tạp và khó chính xác, nên kiểu hệ thống phun nhiên liệu bằng khí nén ở động cơ diesel đã được thay thế hoàn toàn bởi hệ thống phun nhiên liệu bằng thuỷ lực Hình 1.18 Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu bằng không khí nén 1 Không gian... dễ bị hư hại nếu trong nhiên liệu có tạp chất cơ học Bởi vậy nhiên liệu phải được lọc sạch trước khi đến bơm cao áp Hiện nay trên động cơ diesel đều dùng biện pháp lọc nối tiếp tức là cho nhiên liệu qua một vài bình lọc nối tiếp nhau Bình lọc thô được đặt trên đường từ thùng chứa đến bơm chuyển nhiên liệu, còn bình lọc tinh đặt giữa bơm chuyển nhiên liệu đến BCA Ngoài hai bình lọc trên, nhiều động cơ. .. được bơm vào khoang cao áp (không gian chứa nhiên liệu trong rắcco cao áp, ống cao áp và vòi phun nhiên liệu) khi lực tác dụng lên kim van triệt hồi từ phía dưới được tạo ra bởi áp suất trong khoang bơm đạt tới trị số bằng lực tác dụng từ phía trên được tạo ra bởi lực căng ban đầu của lò so van triệt hồi và áp suất dư trong ống cao áp Quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt bắt đầu khi lực tác dụng ... phối sử dụng động ô tô tải nhẹ phục vụ đào tạo Nội dung đồ án bao gồm nội dung sau: Cơ sở lý thuyết đặc điểm hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp kiểu phân phối Phân tích, lựa chọn phương án Thiết. .. đến bơm cao áp Hệ thống nhiên liệu bơm thấp áp thùng chứa nhiên liệu hàng ngày đặt vị trí cao động để nhiên liệu tự chảy đến bơm cao áp Có loại bơm thấp áp như: Bơm thấp áp kiểu piston, kiểu. .. dụng vào thực tế sống, chúng em chọn Bộ môn Kỹ thuật ô tô, khoa Kỹ thuật giao thông giao đồ án tốt nghiệp với nội dung: “ Thiết lập mô hình hệ thống nhiên liệu trang bị bơm cao áp kiểu phân phối