Chương 08: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL I.NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU I.1.Nhiệm vụ: • Cung cấp nhiên liệu cần thiết tùy theo chế độ làm việc của động cơ. • Cung cấp lượng nhiên liệu đồng đều cho các xi lanh động cơ đúng thời điểm và đúng thứ tự thì nổ. • Phun sương và phân tán đều hơi nhiên liệu vào buồng đốt. I.2. Yêu cầu: • Thùng nhiên liệu dự trữ phải đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong suốt thời gian quy đònh. • Các lọc phải lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu. • Các chi tiết phải chắc chắn, có độ chính xác cao, dễ chế tạo. • Thuận tiện cho việc bảo dưỡng vàsửa chữa. II.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL: Gồm các loại sau đây: • Bơm cao áp một tổ bơm (bơm cao áp PF): bơm cao áp thay đổi hành trình piston bơm. • Bơm cao áp nhiều tổ bơm ráp chung một khối (bơm cao áp PE): bơm cao áp thay đổi hành trình piston bơm. • Kim bơm liên hợp GM. • Bơm cao áp loại phân phối gồm: Bơm cao áp PSB, CAV, DPA, ROOSA MASTER, PERKING, EP – VA, EP –VM, VE. • Bơm thời áp: bơm CUMMINS. Hiện nay thông dụng nhất là loại: bơm cao áp thay đổi hành trình piston bơm PE, bơm cao áp không thay đổi hành trình piston bơm VE. 1 – thùng chứa 2 – lọc thô 3 – bơm tiếp vận 4 – lọc tinh 5 – ống dầu đến 6 – ống dầu về 7 – bơm kim liên hợp 8 – ống dẫn dầu Hình 1: Hệ thống nhiên liệu bơm kim liên hợp GM. 1 – thùng chứa,2 – lọc thô, 3 – bơm tiếp vận, 4 – bộ phun dầu sớm tự động, 5 – cốt bơm, 6 – bộ điều tốc, 7 – bộ điều hòa, 8 – đầu phân phối, 9 – kim phun, 10 – ống dầu về, 11 – lọc tinh Hình 2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PSB. 1 – thùng chứa, 2 – ống dẫn dầu, 3 – lọc, 4 – bơm bánh răng, 5 – bộ giảm chấn, 6 – bộ điều tốc, 7 – lọc tinh, 8 – quả tạ, 9 – mạch cầm chừng , 10 – vít chỉnh tối thiểu, 11 – vỏ bọc điều tốc, 12 – mạch tối đa, 13 – tai chòu, 14 – bộ cúp dầu, 15 – ống dẫn dầu đến kim phun, 16 – cò mổ kim, 17 – đũa đẩy, 18 – ống dầu về, 19 – lỗ đònh lượng, 20 – cam điều khiển kim Hình 3: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CUMMINS. III. BƠM CAO ÁP III.1.BƠM CAO ÁP PE III.1.1-GIỚI THIỆU CHUNG: Được dùng phổ biến trên các động cơ Diesel ôtô máy kéo như MTZ, IFA, KAMAZ, TOYOTA, MERCEDES, REO, HINO, ISUZU. Bơm PE trên động cơ Diesel có công dụng : • Tiếp nhiên liệu sạch từ thùng chứa đưa đến bơm . • Ép nhiên liệu lên áp lực cao (2500-3000 psi) đưa đến kim phun đúng thời điểm và phù hợp với thứ tự thì nổ của động cơ . • Phân đối lưu lượng đồng đều cho các xy lanh và tùy theo yêu cầu hoạt động của động cơ. III.1.2– SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỔNG QUÁT CỦA BƠM CAO ÁP PE: Hình 4: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có van an toàn lắp ở lọc thứ cấp Hình 5: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có van an toàn ở bơm cao áp. 1 – thùng chứa, 2 – lọc sơ cấp, 3 – bơm tiếp vận, 4 – lọc thứ cấp, 5 – bơm cao áp, 6 – ống cao áp, 8 – đường dầu về, 9 – van an toàn, 10 – bơm tay, 11 – lưới lọc và van một chiều, 12 – bộ điều tốc, 13 – đai ốc xả gió 1 – thùng chứa, 2 – lọc và van một chiều, 3 – bơm tiếp vận, 4 – lọc thứ cấp, 5 – bơm tay, 6 – bơm cao áp, 7 – lọc thứ cấp, 8 – ống cao áp, 9 – kim phun, 10 – van an toàn, 11 – bộ điều tốc, 12 – đường dầu về Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ làm việc, bơm tiếp vận hút nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc thô đến lọc tinh rồi đến bơm cao áp. Một van an toàn giới hạn áp suất nhiên liệu và dẫn dầu về thùng chứa khi tốc độ động cơ cao. Dầu vào bơm cao áp được nén lên áp lực cao qua đường ống đến kim phun phù hợp với thứ tự thì nổ của động cơ. Kim phun xòt nhiên liệu vào xilanh đúng thời điểm. Nhiên liệu dư ở kim phun được đưa về thùng chứa qua đường dầu về. III.1.3. CẤU TẠO BƠM CAO ÁP PE: Hình 6: 1-Bộ điều tốc cơ khí, 2- Bơm tiếp vận, 3- Bộ phun dầu sớm. Giải thích ký hiệu ghi trên vỏ bơm cao áp PE : PE 6 A 70 B 4 1 2 R S114 PES 6 A 70 A 2 1 2 3 R S64 PE : chỉ lọai bơm cao áp cá nhân có một cốt cam được điều khiển qua khớp nối. Nếu có thêm chữ S: cốt cam bắt trực tiếp vào động cơ không qua khớp nối . 6: Chỉ số xy lanh bơm cao áp (bằng số xy lanh động cơ). A: Kích thước bơm (A: cỡ nhỏ, B: cỡ trung, Z: cỡ lớn , M: cỡ thật nhỏ, P:đặc biệt, ZW: cỡ thật lớn ). 70: Chỉ đường kính piston bơm bằng 1/10 mm (70 = 7 mm). B: Chỉ đặc điểm thay thế các bộ phận trong bơm khi lắp ráp bơm (gồm có: A, B, C, Q, K, P). 4: Chỉ vò trí dấu ghi đầu cốt bơm. Nếu số lẻ:1,3,5 dấu ghi ở đầu cốt bơm. Nếu số chẵn: 2,4,6 thì dấu nằm bên phải nhìn từ phía cửa sổ . 1: Chỉ bộ điều tốc (0: không có, 1:ở phía trái , 2: ở phía phải ). 2: Chỉ vò trí bộ phun dầu sớm (như bộ điều tốc ) . R: Chỉ chiều quay bơm, R cùng chiều kim đồng hồ. III.1.4. CẤU TẠO MỘT TỔ BƠM CAO ÁP PE: 1- Lò xo cao áp, 2- Đường nối ống cao áp, 3- Van cao áp, 4- Bệ van cao áp, 5- Xi lanh bơm, 6- Piston bơm, 7- Manchon, 8- Đế và chén chận lò xo, 9- Lò xo, 10-Chén chận lò xo, 11- Vis điều chỉnh và vis khóa, 12- con đội, 13- Con lăn, 14- Cam. Hình 7: Cấu tạo một tổ bơm cao áp PE III-1.5. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BƠM CAO ÁP PE: 1 – Theo hình 8: Phần đầu piston bơm có xẽ rãnh hình chéo (lằn vạt xéo). Piston chuyển động tònh tiến trong xy lanh và hai bên xy lanh có lổ thóat nhiên liệu . Khi piston bơm ở vò trí thấp nhất thì nhiên liệu từ lổ bên trái tràn vào chứa đầy thể tích công tác (bao gồm: phía trên piston và rãnh lõm ở đầu piston) vò trí I. Khi piston đi lên , nhiên liệu bò ép lại và đẫy một phần qua lỗ: vò trí II. Piston tiếp tục đi lên và che lắp gờ trên của lổ: vò trí III, từ đó từ đó trở đi nhiên liệu đi vào đường ống cao áp đến kim phun: vò trí IV. Vòng răng Manchon Chén chận Lò xo Thanh răng Piston tiếp tục đi lên và khi gờ dưới của rãnh lõm bắt đầu mỡ lỗ: vò trí V, kể từ đó trở đi nhiên liệu theo rãnh lõm qua lỗ ra ngoài: vò trí VI. Hình 8: Sơ đồ làm việc của bơm cao áp PE 2 – Trên hình 9: Hình 9: vò trí tương đối của lỗ thóat với đỉnh piston Biểu diễn vò trí tương đối của lỗ thóat với đỉnh piston trong quá trình bơm . Stb: hành trình tòan bộ của piston bơm: không thay đổi . Se: hành trình có ích của piston bơm, có thể thay đổi khi ta thay đổi vò trí tương đối của piston và xy lanh (qua thanh răng). Muốn thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu kỳ ta xoay piston bơm dầu làm cho vò trí lỗ thoát và piston thay đổ, thay đổi Se. Khi thay đổi Se thì thời gian bắt đầu bơm là không thay đổi mà thay đổi thời gian kết thúc bơm. Muốn thay đổi tốc độ động cơ ta điều khiển thanh răng xoay piston để thay đổi thời gian phun. Thời gian phun càng lâu lượng nhiên liệu càng nhiều động cơ chạy càng nhanh và ngược lại. Khi ta xoay piston để rãnh đứng ngay lỗ dầu về thì nhiên liệu thoát ra lỗ dầu về mặc dù piston vẫn lên xuống, nhiên liệu không được ép, không phun, động cơ ngưng họat động (vò trí này gọi là cúp dầu). Lằn vạt xéo trên đầu piston có 3 lọai: - Lằn vạt xéo phía trên. - Lằn vạt xéo phía dưới. -Lằn vạt xéo trên dưới. Hình 10: Đònh lượng nhiên liệu của bơm cao áp PE. III.1.6–BỘ PHUN DẦU SỚM TỰ ĐỘNG TRÊN BƠM CAO ÁP PE a b c a) Lằn vạt xéo trên dưới: điểm khởi phun và kết thúc phun thay đổi . b)Lằn vạt xéo trên: điểm khởi phun thay đổi, điểm dứt phun cố đònh . c)Lằn vạt xéo dưới: Điểm khởi phun cố đònh, dứt phun thay đổi Tối đa Trung bình Tắt máy 1 – Cấu tạo: 1-Mâm thụ động, 2-Trục lắp quả tạ, 3- Vỏ ngoài, 4-Vỏ trong, 5- Mâm chủ động, 6-Quả tạ, 7- Vis xả gió. Gồm : một mâm nối thụ động bắt vào đầu cốt bơm cao áp nhờ chốt then hoa và đai ốc giữ. Một mâm nối chủ động có khớp nối để nhận truyền động từ động cơ. Chuyển động quay của mâm chủ động truyền qua mâm thụ động qua hai quả tạ. -Trên mâm thụ động có ép hai trục thẳng góc với mâm, hai quả tạ quay trên hai trục này, đầu lồi còn lại của quả tạ tỳ vào chốt của mâm chủ động, hai quả tạ được kềm vào nhau nhờ hai lò xo, đầu lò xo dựa vào trục, đầu còn lại tỳ vào mâm chủ động. Một miếng chêm nằm trên lò xo để tăng lực lò xo theo đònh mức. Một bọc dính với mâm chủ động có nhiệm vụ bọc hai quả tạ và giới hạn tầm di chuyển của chúng. - Tất cả các chi tiết được che kín bằng một bọc ngoài cùng vặn vào bề mặt có ren của mâm chủ động . Các vòng đệm kín bằng cao su hóa học đảm bảo độ kín giữa bọc và mâm chủ động. Nhờ vậy mà bên trong tòan bộ có đầy dầu nhớt bôi trơn. -Trên động cơ Diesel khi có tốc độ càng cao, góc phun dầu càng sớm để nhiên liệu đủ thời gian hòa trộn tự bốc cháy phát ra công suất lớn nhất. Do đó trên hầu hết các động cơ Diesel có phạm vi thay đổi số vòng quay lớn đều có trang bò bộ phun dầu sớm tự động. Đối với bơm cao áp PE việc đònh lượng nhiên liệu túy theo vò trí lằn vạt xéo ở piston đối với lỗ dầu ra hay vào ở xy lanh. -Với piston có lằn vạt xéo phía trên thì điểm khởi phun thay đổi , điểm dứt phun cố đònh.Với piston có lằn vạt xéo cả trên lẫn dưới không cần trang bò bộ phun dầu sớm tự động vì bản thân lằn vạt xéo đã thực hiện việc phun dầu sớm tự động. -Với piston có lằn vạt xéo phía dưới thì điểm khởi phun cố đònh, điểm dứt phun thay đổi. Thông thường các bơm cao áp PE điều có lằn vạt xéo phía dưới nên phải trang bò bộ phun dầu sớm tự động. - Đa số bơm cao áp PE người ta ứng dụng bộ phận tự động điều khiển góc phun sớm bằng ly tâm, điển hình của loại này là bộ phun dầu sớm tự động của hãng Bosch. 2 Nguyên tắc họat động bộ phun dầu sớm khiểu ly tâm của hãng Bosch: I- Không làm việc II- Phun sớm tự động tối đa 10º Hình 11: Nguyên lý làm việc của bộ phun dầu sớm PE Khi động cơ làm việc, nếu vận tốc tăng dưới tác dụng của lực ly tâm hai quả tạ văng ra do mâm thụ động quay đối với mâm chủ động theo chiều chuyển động của cốt bơm do đó làm tăng góc phun dầu sớm nhiên liệu. Khi tốc độ giảm, lực ly tâm yếu hai quả tạ xếp vào, lò xo quay mâm thụ động cùng với trục cam đối với mâm chủ động về phía chiều quay ngược lại. Do đó làm giảm góc phun nhiên liệu. III.1.7– BỘ ĐIỀU TỐC: Công dụng: Khi ôtô máy kéo làm việc tải trọng trên động cơ luôn thay đổi. Nếu thanh răng của bơm cao áp hoặc bướm tiết lưu giữ nguyên một chổ thì khi tăng tải trọng, số vòng quay của động cơ sẽ giảm xuống, còn khi tải trọng giảm thì số vòng quay tăng lên. Điều đó dẫn đến trước tiên làm thay đổi tốc độ tiến của ôtô máy kéo, thứ hai là động cơ buộc phải làm việc ở những chế độ không có lợi. Để giữ cho số vòng quay trục khuỷu động cơ không thay đổi khi chế độ tải trọng khác nhau thì đồng thời sự tăng tải cần phải tăng lượng nhiên liệu cấp vào xy lanh, còn khi giảm thì giảm lượng nhiên liệu cấp vào trong xy lanh. Khi luôn có sự thay đổi tải trọng thì không thể dùng tay mà điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào xy lanh. Công việc ấy được thực hiện tự động nhờ một thiết bò đặc biệt trên bơm cao áp gọi là bộ điều tốc . Bất kỳ bộ điều tốc lọai nào cũng có nhiệm vụ sau: • Điều hòa tốc độ động cơ dù có tải hay không tải (giữ vững một tốc độ hay trong phạm vi cho phép tùy theo lọai) có nghóa là lúc có tải hay không tải đều phải giữ một tốc độ động cơ trong lúc cần ga đứng yên. • Đáp ứng được mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ. • Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy. • Phải tự động cúp dầu để tắt máy khi số vòng quay vượt quá mức ấn đònh. III.2.BƠM CAO ÁP VE III.2.1.GIỚI THIỆU CHUNG: Ngày nay, ở những động cơ cao tốc nhỏ, đặc biệt là ở các loại xe tải, xe khách người ta thường dùng bơm cao áp VE, vì bơm có kết cấu gọn nhẹ, làm việc với độ chính xác cao. Bơm cao áp VE có các chức năng sau: • p suất dầu phun luôn đươc giữ cố đònh. • Cung cấp một lượng nhiên liệu lý tưởng vào trong buồng khí đốt theo từng chế độ động cơ, phù hợp với lượng khí nạp vào. Lượng dầu cung cấp được bơm cao áp điều khiển phù hợp với tốc độ động cơ. Bơm cao áp giúp cho động cơ không vượt quá tốc độ cực đại cho phép hay dưới tốc độ cầm chừng đã được ấn đònh sẵn. • Bơm cao áp ấn đònh thời gian phun khi tốc độ động cơ và tải thay đổi, quyết đònh thời gian phun sớm hay muộn (có bộ phun dầu sớm theo tải) • Bơm cao áp VE phân phối nhiên liệu vào từng xy lanh một cách đồng đều và chính xác. III.2.2.CẤU TẠO BƠM CAO ÁP VE: 1-Bơm cung cấp nhiên liệu (bơm tiếp vận), 2-Đóa cam, 3-Bộ phun dầu sớm tự động, 4-Rãnh chia dầu, 5-Piston, 6- Van cao áp, 8-Thiết bò cúp nhiên liệu bằng điện hay cơ khí. III.2.3.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC: Bơm sơ cấp hút nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc sau đó nhiêên liệu đđược bơm cánh quạt hút rồi đẩy vào buồng bên trong bơm. Một van điều chỉnh áp suất điều khiển áp suất nhiêên liệu bên trong bơm [...]... đối diện với chiều vận động của không khí trong buồng cháy xoáy lốc Hoạt động bình thường Khởi động Khi khởi động động cơ, van kim nhấc khỏi đế van với một hành trình ngắn, chốt 3 vẫn bòt lỗ phun chính, nhiên liệu phun qua A, động cơ dễ khởi động Sau khi khởi động, số vòng quay động cơ tăng lên, áp suất phun nhiên liệu tăng, chốt 3 mở, lúc đó nhiên liệu qua A giảm, vòi phun hoạt động như vòi phun tiết... KHIỄN PHUN SỚM TỰ ĐỘNG: (điều khiển thời điểm phun ) Giống như thời điểm đánh lửa của động cơ xăng, nhiên liệu trong động cơ Diesel phải được phun sớm hơn theo tốc độ động cơ để đảm bảo tính năng tốt nhất Vì vậy bơm cao áp kiểu VE trang bò bộ điều khiển phun sớm tự động, nó hoạt động nhờ áp suất nhiên liệu, để thay đổi thời điểm phun tỉ lệ với sự tăng giảm tốc độ động cơ Cấu tạo và hoạt động: Piston bộ... buồng chứa nhiên liệu, tác dụng lên mặt cône lớn, thắng được sức ép lò xo, đẩy ty kim lên, nhiên liệu phun vào xi lanh động cơ qua lỗ tia Đến khi dứt phun, áp suất nhiên liệu giảm Lúc này áp suất nhiên liệu nhỏ hơn sức ép lò xo Lò xo đàn hồi trở về vò trí ban đầu, van kim (ty kim) đóng kín lỗ tia, không cho nhiên liệu vào buồng đốt động cơ Độ nâng của kim thường từ: 0,3 – 1,1 mmm Một phần nhiên liệu sẽ... lưu của nhiên liệu qua lỗ nạp và lỗ thoát ở đầu và cuối hành trình bơm, tính chòu nén của nhiên liệu, tính đàn hồi, tác dụng giảm áp suất của bơm cao áp (của van cao áp), sự lọt nhiên liệu (rò rỉ nhiên liệu) qua khe hở giữa piston và xilanh bơm v v 1 Tính chòu nén và đàn hồi của nhiên liệu: Tính đàn hồi của các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu (Ví dụ: đường ống cao áp) làm cho một phần nhiên liệu do... trình phun kết thúc Bước 4: Nạp nhiên liệu: Khi piston bơm quay lại điểm chết dưới, chuyển động lên xuống của piston bơm sẽ đóng lổ phân phối trong van đònh lượng 8 Nhiên liệu tiếp tục chãy vào buồng cao áp Đối với từng loại động cơ diesel có 4 hoặc 6 xi lanh thì trên piston có 4 hoặc 6 rãng phân lượng Tùy theo thứ tự thì nổ của động cơ, các rãnh phân phối này sẽ phân nhiên liệu theo thứ tự liên tiếp nhau... lưu lại trong hệ thống nhiên liệu thuộc không gian cao áp mà không thể phun vào xilanh động cơ, do đó Vct < Vlt, vì vậy b giảm 2–Tiết lưu: Xảy ra trong giai đoạn đầu và cuối quá trình cung cấp nhiên liệu khi đầu mép trên piston sắp đóng kín và mép dưới của piston mới mở lỗ nhiên liệu trên xilanh, do đó tiết lưu trong giai đoạn này làm cho Vct >Vlt a.Giai đoạn đầu: Sắp đóng kín lỗ nhiên liệu do ảnh hưởng... áp suất mở van một lúc trước khi piston đóng kín lỗ nhiên liệu do đó tiết lưu trong giai đoạn này làm cho Vct > Vlt b.Giai đoạn cuối: Giai đoạn cuối quá trình cung cấp nhiên liệu, tiết lưu làm cho áp suất nhiên liệu trên piston vẫn giữ áp suất cao, do đó cung cấp nhiên liệu cho kim phun một giai đọan nửa sau khi piston đã tới điểm kết thúc phun nhiên liệu, vì vậy Vct >Vlt Kết luận: Hiện tượng tiết lưu... theo sự cân bằng giữa áp suất nhiên liệu và sức căng của lò xo bộ diều khiển 1 - Vòng lăn 4 - Chốt trượt 2 - Con lăn 5 - Piston bộ điều khiển phun sớm 3 - Lò xo bộ điều khiển Chốt trượt biến chuyển động ngang của piston thành chuyển động quay của vòng đỡ con lăn Lò xo có xu hướng đẩy piston về phía phun trễ (sang phải) Tuy nhiên, khi tốc độ động cơ tăng, áp suất nhiên liệu cũng tăng lên nên piston... phun ra khỏi lỗ tia có góc tia nhiên liệu từ 3 độ đến 60 độ - p suất phun: P = (120 : 150) KG/cm2 Loại này được sử dụng trên các loại động cơ có buồng cháy ngăn cách như YANMAR, KUBUTA, ISUZU, TOYOTA… b-Loại vòi phun PINTAUX: Dùng vòi phun để thực hiện quy luật cung cấp nhiên liệu bậc thang và làm êm dòu quá trình cháy vì vòi phun tiết lưu đã làm giảm tốc độ cung cấp nhiên liệu ở giai đoạn đầu của quá... Nạp 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 bên trong piston Bước 2: Phân phối nhiên liệu: Khi đóa cam và piston quay, cửa hút đóng và cửa phân phối của piston sẽ thẳng hàng với một trong 4 trên nắp phân phối Khi đóa cam lăn trên các con lăn, piston vừa quay vừa dòch chuyển sang trái, làm nhiên liệu bò . Chương 08: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL I.NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU I.1.Nhiệm vụ: • Cung cấp nhiên liệu cần thiết tùy theo chế độ làm việc của động cơ. • Cung. liệu phun qua A, động cơ dễ khởi động. Sau khi khởi động, số vòng quay động cơ tăng lên, áp suất phun nhiên liệu tăng, chốt 3 mở, lúc đó nhiên liệu qua A giảm, vòi phun hoạt động như vòi phun. TỔNG QUÁT CỦA BƠM CAO ÁP PE: Hình 4: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có van an toàn lắp ở lọc thứ cấp Hình 5: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có van an toàn ở bơm cao áp. 1 – thùng chứa, 2