Hệ thống nhiên liệu động cơ Diezel

76 trang phuongnguyen 3720

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Hệ thống nhiên liệu động cơ Diezel", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

he_thong_nhien_lieu_dong_co_diezel.pdf

Nội dung text: Hệ thống nhiên liệu động cơ Diezel

Hệ thống nhiên liệu động cơ Diezel
HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL I- CHỨC NĂNG, NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL. 1.1.Chức năng: Lọc sạch nhiên liệu rồi phun vào buồng đốt theo những yêu cầu phù hợp với đặc điểm cấu tạo và tính năng của động cơ. Từ đây , ta thấy rằng hệ thống nhiên liệu cĩ các chức năng chính sau: 1.1.1.Chức năng Định lượng: Cung cấp những lượng nhiên liệu chính xác phù hợp với chế độ làm việc của động cơ , theo cơng thức sau : 1000.N .g .Z g = e e ct 60.n.i.ρ nl Trong đĩ : gct : Tổng số nhiên liệu được phun vào buồng đốt trong thời gian một chu trình (mm3/ct). Ne: Cơng suất cĩ ích của động cơ (Kw). ge: Suất tiêu hao nhiên liệu riêng cĩ ích (g/Kw.h). Z: Hệ số phụ thuộc vào số kì của động cơ Z=1 đối với động cơ 2 kỳ . Z=2 đối với động cơ 4 kỳ. n: Tốc độ quay của động cơ (v/p). i: Số xylanh của động cơ. ρ 3 nl : Khối lượng riêng của nhiên liệu (kg/m ). Từ cơng thức trên ta thấy rằng lương nhiên liệu được phung vào buồng đốtphụ thuộc vào cơng suất và tốc độ quay của động cơ 130
1.1.2. Định thời: Phun nhiên liệu vào buồng đốt đúng thời điểm, theo quy luật phù hợp với đặc điểm tổ chức quá trình cháy. Thời điểm tạo hỗn hợp cháy do thời điểm phun nhiên liệu quyết định. Nếu hỗn hợp cháy đúng lúc thì quá trình cháy sẽ diễn ra và kết thúc đúng lúc với trị số pz và wtb vừa phải. Thơng số để đánh gi thời điểm tạo hỗn hợp cháy l gĩc phun sớm ( ϕfs). Trong quá trình sử dụng động cơ ϕfs bị thay đổi do các nguyên nhân chủ yếu sau: • Các chi tiết chuyển động bị hao mịn (các khớp nối trục đối với bơm, các con lăn ) • Các cam nhiên liệu bị hao mịn. • Đặc tính của các cặp lắp ghép chính xác khác nhau. • Cặp lắp ghép piston –xylanh BCA bị hao mịn. Sự điều chỉnh ban đầu bị thay đổi hoặc cịn sai sĩt trong các hệ thống truyền động (con đội, nối ghép bị lỏng ). P Đường 1 2 số 1-Thời điểm 3 phun quá sớm. Đường C 13 ϕ 3 số 2-Thời điểm C 12 ϕ 2 C 11 phun đúng lúc. ϕ 1 ϕ Đường ĐCT số 3-Thời điểm phun quá trễ. 131
Hình1.1: Ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu đến chất lượng của quá trình cháy. Trên Hình1.1 biểu thị ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu đến quá trình cháy. Khi phun nhiên liệu quá sớm, giai đoạn cháy trễ tăng vì áp suất và nhiệt độ khơng khí lúc bắt đầu phun thấp. Tốc độ tăng áp suất cũng như áp suất cháy cực đại do tập trung một lượng nhiên liệu lớn trong buồng cháy đến thời điểm bốc cháy và 1 phần lớn nhiên liệu cháy ở gần ĐCT khi thể tích cơng tác xylanh nhỏ và nồng độ ơxy lớn (đường 1_Hình 2.1). quá trình cháy giãn nở, tốc độ tăng áp suất và áp suất cháy cực đại cịn trị số nhỏ (đường 3- hình1.1). 1.1.3 ui luật phun: T p z 1 z'1 e f z 2 z'2 e e2 e e1 2 1 C i C f ϕ 1 θ ϕ g ct 1 2 ϕ C f C i e f Hình1.2: Ảnh hưởng của quy luật phun nhiên liệu đến quá trình cháy. Cấu trúc các tia nhiên liệu và quy luật phun phù hợp với đặc điểm cấu tạo và tính năng của động cơ. 132
Hệ thống nhiên liệu khơng chỉ cịn nhiệm vụ đưa vào buồng cháy một lượng nhiên liệu (gct) thích hợp với chế độ làm việc mà lượng nhiên liệu đĩ phải được phun vào buồng cháy đúng thời điểm và đúng quy luật phù hợp với đặc điểm cấu tạo của động cơ. Trên hình 1.2 Biểu thị quy luật phun nhiên liệu đến quá trình cháy trong điều kiện các yếu tố khác giữ nguyên. Quy luật phun nhiên liệu l quy luật bao gồm 2 yếu tố: Sự phân bố tốc độ phun và thời điểm phun. Nếu cùng một lượng cấp nhiên liệu chu trình gct mà rất ngắn thời gian phun sẽ làm tăng tốc độ phun ở giai đoạn cháy trễ dẫn đến lượng nhiên liệu tập trung ở giai đoạn này g1 là lớn. Chính vì vậy mà quá trình cháy của động cơ cịn trị số pz và wtb lớn, tuy nhiên quá trình cháy sẽ kết thúc sớm hơn (đường 1). Ngược lại với thời điểm phun kéo dài dẫn đến quá trình cháy của động cơ cịn trị số pz và wtb nhỏ hơn, động cơ làm việc êm hơn. Do thời điểm kết thúc phun muộn hơn nên quá trình cháy phải kéo dài sang đường giãn nở (đường 2) làm giảm cơng suất và hiệu suất của động cơ. 1.2. Nhiệm vụ: 9Dự trữ nhiên liệu : đảm bảo cho động cơ cĩ thể làm việcliên tục trong một thời gian nhất định, khơng cần cấp thêm nhiên liệu, lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu chuyển động thơng thống trong hệ thống. 9Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : o lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phù hợp với chế độ làm việc của động cơ o phun nhiên liệu vào đúng thời điểm và đúng quy luật mong muốn o lượng nhiên liệu vào các xilanh phải đồng đều 9Các tia nhiên liệu vào xilanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng ,phương hướng , hình dạng kích thước của tia phun với kích thước và hình dạng của buồng cháy. 1. 3.Yêu cầu: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thõa mãn các yêu cầu sau: 133
- Hoạt động lâu bền , cĩ độ tin cậy cao. - Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng , bảo dưỡng và sửa chữa. - Dễ chế tạo , giá thành hạ . Các bộ phận cơ bản: 9Thùng nhiên liệu: Bao gồm thùng nhiên liệu hằng ngây và thùng nhiên liệu dự trữ. Thùng nhiên liệu hằng ngây cần cịn dung tích bảo đảm chứa đủ nhiên liệu cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian định trước. 9Bơm thấp áp (bơm cung cấp): Cịn chức năng hút nhiên liệu từ thùng chứa hằng ngày rồi đẩy tới BCA. Hệ thống nhiên liệu cịn thể khơng cần bơm thấp áp nếu thùng chứa nhiên liệu hằng ngây được đặt ở vị trí cao hơn động cơ. 9Lọc nhiên liệu:Trong hệ thống nhiên liệu động cơ cịn các bộ phận được chế tạo với độ chính xác rất cao như : Cặp piston xylanh của BCA – VP, các bộ phận này rất dễ bị hư hỏng nếu trong nhiên liệu cịn tạp chất cơ học.Vì thế nhiên liệu cần phải được lọc sạch trước khi đến BCA. 9Ống dẫn nhiên liệu: Gồm cĩ ống cao áp và ống thấp áp.Ống cao áp dẫn nhiên liệu cịn áp suất cao từ BCA tới vịi phun. Ống thấp áp dẫn nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm thấp áp và dẫn nhiên liệu về thùng chứa. 9Bơm cao áp(BCA): Cịn chức năng sau: Nén nhiên liệu đến áp suất cao rồi đẩy đến vịi phun. o Điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng đốt phù hợp với chế độ làm việc của động cơ (chức năng định lượng). o Định thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình phun nhiên liệu (chức năng định thời). o Vịi phun nhiên liệu (VP): Cĩ 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. 134
Hình1.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel. a). với bơm cao áp cụm; b). với bơm cao đơn; 1.thùng nhiên liệu; 2. bơm thấp áp; 3. bọc nhiên liệu; 4.bơm cao áp; 5.ống cao áp; 6.vịi phun 7.bộ điều tốc; 8.bộ điều chỉnh gĩc phun sớm 9.ống thấp áp; 10.ống dầu hồi II. PHÂN LOẠI, CẤU TẠO HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL: Bảng1.1. Phân loại tổng quát hệ thống phun nhiên liệu của động cơ Diesel TIÊU CHÍ PHÂN LOẠI PHÂN LOẠI Hệ thống phun nhiên liệu Phương pháp phun nhiên bằng khí nén liệu Hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực Phương pháp tạo và duy trì Hệ thống phun trực tiếp áp suất phun Hệ thống phun gián tiếp Hệ thống điều chỉnh kiểu cơ Phương pháp điều chỉnh quá khí trình phun Hệ thống điều chỉnh kiểu điện 135
tử Hệ thống phun cổ điển Hệ thống phun với BCA-VP Cách thức tổ hợp các thành liên hợp tố của hệ thống Hệ thống phun với BCA-VP phân phối Hệ thống phun với Vịi phun hở Loại Vịi phun Hệ thống phun với Vịi phun kín 2.1. Theo phương pháp phun nhiên liệu. 2.1.1. Hệ thống phun nhiên liệu bằng khơng khí nén: Đặc điểm của hệ thống này gồm một máy nén khí áp suất khoảng 60 atm để chuyển nhiên liệu vào xylanh. Nguyên lý hoạt động: Bơm chuyển nhiên liệu 1 đưa nhiên liệu từ két 8 vào khơng gian 2 của Vịi phun. Khi cam 4 đẩy đơn gánh 5 nhất kim 6 lên khỏi lỗ nhiên liệu lập tức được phun vào xi lanh. Khi cam 4 chưa quay đến phần lồi kim phun 136
đĩng kín lỗ phun nhờ lị xo 7. Hình1.4: Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu bằng khơng khí nén. 1.Bơm chuyển nhiên liệu; 2.Khơng gian phun; 3.Máy nén khí; 4.Cam; 5.Địn gánh; 6.Kim phun; 7.Lị xo; 8.Két nhiên liệu Ưu, nhược điểm : Hệ thống này ít được sử dụng vì lượng nhiên liệu phụ thuộc vào áp suất khí nén và sự phản áp trong xi lanh, nên cần cịn một máy nén khí và một bộ phận phân phối khí nén làm cho kết cấu của hệ thống phức tạp, thiếu an tồn, điều khiển khĩ khăn và phải tiêu hao cơng suất cho máy nén khí từ 5 đến 10% làm cho cơng suất động cơ giảm. 2.1.2. Hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực: Nhiên liệu được phun vào buồng đốt do sự chênh lệch áp suất của nhiên liệu trong vịi phun và áp suất khí trong xylanh, dưới tác dụng của khí ban đầu trong tia nhiên liệu và lực cản của khí động của khí trong buồng đốt, các tia nhiên liệu sẽ bị xé thành những hạt cĩ kích thước đường kính rất nhỏ để hĩa hơi nhanh và hịa trộn với khơng khí. Các lỗ phun được bố trí và sắp đặt sao cho khi nhiên liệu được phun vào cịn dạng hình nĩn để tạo thành hỗn hợp cháy dễ dàng hơn. 2.2. Theo phương pháp tạo và duy trì áp suất phun. 2.2.1. Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp: Nguyên lý hoạt động: 137
Hình1.5: Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp. 1,3,11,12,14. ống dẫn dầu; 2. bầu lọc thơ; 4. vít điều chỉnh; 5. bộ khớp nối; 6.bơm nhiên liệu; 7.đường xả dầu; 8.bộ điều tốc; 9. ơng cao áp; 10. vịi phun; 13.bầu lọc tinh; 15. BCA Cụm; Nguyên lý hoạt động: Nhiên liệu từ két theo đường ống 1 đến bầu lọc thơ 2 đến bơm chuyển nhiên liệu 6, từ bơm chuyển nhiên liệu đến bầu lọc tinh 13, sau đĩ theo đường ống 14 đến bơm cao áp bơm vào ống nhiên liệu cao áp 9 đến vịi phun 10 phun vào xi lanh dưới dạng sương mù ở từng thời điểm và từng thời gian nhất định. Nhiên liệu thừa ở vịi phun theo đường ống 11 trở về ống 3 và tiếp tục chuyển đến bơm nhiên liệu 6. Ưu, nhược điểm: 9So với hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp thì hệ thống này gọn nhẹ, cịn thể sửa chữa riêng từng bơm cao áp cho từng xylanh khi động cơ đang hoạt động. 9Sử dụng dễ dụng, kết cấu phức tạp nên đắt tiền. Phạm vi ứng dụng : Hiện nay hệ thống này được ứng dụng rộng rãi và phổ biến , lên đến 90% . Nĩi chung hệ thống nhiên liệu trực tiếp được phân loại như sau: oCổ điển :Bơm cao áp: điều chỉnh lượng nhiên liệu bằng piston-xilanh của bơm cao áp.Định thời : bằng biên dạng cam. Hình dáng tia nhiên liệu : phụ thuộc 138
vào lỗ phun. oĐiện tử: - Vịi phun điều khiển điện tử: -Bơm cao áp điều khiển bằng điện tử b. Hệ ththống điiều chỉỉnh khiểu điiện ttử c/ Bơm phân phối 139
2.2.2. Hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp: Hình1.6: Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu gián tiếp. 1. bơm chuyển nhiên liệu; 2. bộ khống chế áp lực; 3. đường dầu vào; 4. vịi phun; 5.tay ga; 6.địn gánh; 7.con đội; 8. thước điều chỉnh áp lực ; 9. lị xo; 11. đường dầu ra; 12. khoang nhiên liệu; 13. két nhiên liệu Nguyên lý hoạt động: Bơm chuyển nhiên liệu 1 đưa nhiên liệu từ két 13 đến bộ khống chế áp lực 2. Nhiên liệu theo từng đường ống 3 đến vịi phun 4 của các xylanh. Tay ga 5 điều khiển lượng nhiên liệu chung của tất cả các vịi phun. Nếu tay ga 5 đẩy về phía bên tri cùng nhiều thì kim phun nhấc lên cùng cao, nhiên liệu vào các xylanh cùng nhiều và ngược lại. Ưu, nhược điểm : 9 Ưu điểm của phương pháp này là kết cấu đơn giản, trong suốt quá trình phun nhiên liệu áp suất nhiên liệu khơng thay đổi, khơng phụ thuộc vào tốc độ của động cơ 9 Nhược điểm là bộ truyền động nhiên liệu chĩng mịn, dễ hỏng hĩc, kim phun luơn được bao bọc lớp nhiên liệu cịn áp lực lớn, để tránh rị rỉ, kim phun phải tiếp xúc tốt. hệ thống này được dung trong các động cơ lớn. 2.3.Phân loại theo phương pháp điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp 140
chu trình (gct): a. BCA điều chỉnh bằng cam dọc : 1. Piston 4 3 2. Xylanh 5 3. Răng ống cao áp 4. Ống cao áp 2 6 5. Van triệt hồi 1 7 6. Van nạp ; 10 7. Lị xo khứ hồi 8 8. Con đội 9 9. Cam nhiên liệu 10. Thân bơm Nguyên lý hoạt động : Loại điều chỉnh bằng cam dọc(cam di động dọc trục).Ở đây cam cĩ hình dạng nửa cơn.Ta điều chỉnh lượng cung cấp nhiên liệu bằng cách điều chỉnh trục cam dọc,chính là phần điều chỉnh phần cam dẫn đến làm thay đổi hành trình piston bơm từ đĩ làm thay đổi lượng nhiên liệu đến vịi phun.Khi trục cam di động làm con đội piston bơm tiếp xúc và làm việc phần cam lớn sẽ làm tăng hành trình piston do đĩ sẽ 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 hành trình piston bơm do đĩ sẽ làm giảm lưu lượng nhiên liệu phun . Phương pháp này hiện nay ít được sử dụng . b. BCA điều chỉnh bằng van tiết lưu : Nguyên lý hoạt động : 9Khi vấu cam 11 tác dụng vào con đội 10 đẩy con đội và piston 1 đi lên nén nhiên liệu đến áp suất định mức đến khi thắng được lực cản của lị xo 3, mở van để nhiên liệu theo đường ống cao áp 4 đi tới vịi phun.Khi vấu cam thơi tác dụng thì lị xo 8 kéo piston 1 đi xuống, kết thúc quá trình phun nhiên liệu và tạo ra khơng gian hút nhiên liệu vào để tiếp tục cho quá trình sau. 141
9Để điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình, ta vặn van tiết lưu 5. Nếu muốn tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho vịi phun ta điều chỉnh cho tiết lưu 5 dịch chuyển ra ngồi, mở đường dầu nạp thêm vào khoang nén nhiên liệu. Do đĩ nhiên liệu được cung cấp thêm cho quá trình phun. 9BCA điều chỉnh bằng van tiết lưu chỉ được sử dụng rộng rãi trên các động cơ tĩnh tại hoặc động cơ tàu thủy cõ nhỏ,cỡ vừa như động cơ D6 hoặc bơm cao áp PMY. Cấu tạo: 4 1.Piston ; 3 2.Xylanh ; 3.Răng ống cao áp ; 2 5 4.Ống cao áp ; 1 5.Van tiết lưu ; 6 6. Lỗ nạp ; 12 7 8 7. Chêm điều chỉnh gĩc phun sớm ; 9 8. Lị xo khứ hồi 9. Thân BCA ; 10 10. Con đội ; 11 11. Cam nhiên liệu 12. Cần bơm tay. 2.4. Theo cách thức tổ hợp các thành tố của hệ thống. 2.4.1. Bơm cao áp –Vịi phun liên hợp. Đối Với BCA Vịi phun liên hợp cịn 4 nhiệm vụ sau: 9 Ấn định số lượng nhiên liệu để phun nhiên liệu vào xylanh. 9 Tạo một áp lực phun nhiên liệu cao. 9 Phân tán nhiên liệu dưới dạng sương. 9 Cho nhiên liệu lưu thơng để làm nguội thân Vịi phun. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : Hệ thống phun nhiên liệu Với BCA – VP liên hợp là một hình thái biến 142
tướng của hệ thống phun nhiên liệu cổ điển. Ở loại hệ thống phun nhiên liệu kiểu này, BCA và Vịi phun được tổ hợp thành một cụm chi tiết gọi là BCA – VP liên hợp, thực hiện chức năng của ba bộ phận : BCA, Vịi phun và ống cao áp. Trong BCA – VP liên hợp, nhiên liệu sau khi được nén đến áp suất rất cao và được định lượng sẽ được đưa trực tiếp vào vịi phun mà khơng cần cịn ống dẫn nhiên liệu cao áp. BCA – VP liên hợp do hãng General Motors thiết kế là kiểu điển hình và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trên các động cơ. Khi động cơ làm việc đến thời điểm phun, vấu cam điều khiển đệm đẩy đi lên qua đũa đẩy, cị mổ đi xuống ép đệm đẩy, kim bơm đẩy piston đi xuống ép nhiên liệu phun vào xylanh. Khi cam hết đẩy lị xo đệm đẩy bung ra kéo piston bơm đi lên chờ thời điểm phun khác hoạt động(ở đầu cĩ mổ và đũa đẩy cịn vít hiệu chỉnh để điều chỉnh kim bơm ). Hình1.9: Bơm cao áp –Vịi phun liên hợp của hãng GM 1. thân kim; 2. đệm đẩy; 3. lị xo; 4. lọc dầu; 5. lị xo; 6. nắp đậy; 7. xylanh; 8. piston; 9. thanh răng; 10. vành răng; 11. vịng cản dầu;12. kim 143
phun; 13. xupap thốt và bệ;14. lị xo xupap hút ; 15. bệ tựa lị xo; 16. van an tồn; 18. ống chứa lị xo. Khi cam chưa đội piston ở vị trí cao nhất, nhiên liệu đến kim bơm nhờ áp lực bơm chuyển, theo đường dầu trong thân bơm đến xylanh bơm nơi cịn vịng cản dầu. Nhiên liệu nạp vào xylanh bằng cả hai lỗ vào các khe hở rồi theo đường dầu về thùng chứa. Dầu lưu chuyển trong bơm cịn tác dụng làm mát, bơi trơn, sấy nĩng và loại bỏ các bọt khí giúp việc định lượng dầu tốt hơn. Khi đến giai đoạn bắt đầu phun thì cam đội cị mổ, đẩy piston đi xuống, lỗ dầu ra ở phía dưới xylanh đĩng trước, dầu tiếp tục bị đẩy ra ở lỗ dầu vào phía trên, khi cạnh vát của piston vừa đĩng lỗ dầu vào, nhiên liệu bắt đầu bị ép trong xylanh (gọi là thời điểm bắt đầu phun). Piston tiếp tục đi xuống, ép nhiên liệu gây áp lực cao, mở xupap nhiên liệu vào trong xylanh. Khi cạnh ngang của piston bơm vừa hé mở lỗ dầu về phía dưới xylanh, nhiên liệu sẽ theo lỗ khoan giữa tâm và lỗ ngang ra ngồi xylanh bằng lỗ dầu về (gọi l thời điểm kết thúc phun). Piston tiếp tục đi xuống cho hết hành trình, lỗ dầu về mở hồn tồn do đĩ nhiên liệu ra khoang chứa nhiên liệu xung quanh xylanh nơi vịng cản dầu. Khi cam khơng cịn đội nữa, lị xo đệm đẩy kéo piston đi lên để chuẩn bị cho chu trình kế tiếp. Muốn tăng hay giảm lưu lượng nhiên liệu tuỳ theo yêu cầu hoạt động của động cơ, ta chỉ cần điều khiển thanh răng cho piston xoay qua lại tuỳ theo vị trí rãnh vát ở piston tới lỗ dầu ra và vào mà lưu lượng thay đổi. Ưu điểm : 9 Bơm cao áp và kim phun được thiết kế một cụm duy nhất. 9 Loại bỏ hẳn đường ống cao áp 9 Gọn nhẹ, dễ thay thế và sửa chữa. Phạm vi sử dụng : Hệ thống nhiên liệu BCA- VP liên hợp được sử dụng trên các động cơ 2 thì GM – General Motors (Mỹ), 2 thì 9A 3 – 204 (Liên Xơ), động cơ Murphy 4 thì 144
(Mỹ), bơm kim liên hợp Bendix . 2.4.2. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối : Khác với hệ thống nhiên liệu khác, hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối cịn bơm cao áp đặt nằm ngang và bộ điều tốc cơ khí (các loại bơm cao áp đặt thẳng đứng cịn bộ điều tốc thủy lực). Bơm cao áp loại phân phối được chia làm 2 nhĩm cơ bản là bơm cao áp kiểu piston và bơm cao áp kiểu rơto. Trên bơm cao áp kiểu piston cịn chức năng là đẩy nhiên liệu vào phần tử phân phối nhiên liệu, từng chu kì làm thơng khoang trên piston bơm với các vịi phun của xylanh động cơ tương ứng với thứ tự nổ. Trên hình 1.10 dưới đây: Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối kiểu piston cịn đặc điểm là piston bơm của nĩ vừa chuyển động tịnh tiến để làm nhiệm vụ đẩy nhiên liệu vừa thực hiện chuyển động xoay để phân phối nhiên liệu cho các xylanh động cơ. Hệ thống này được sử dụng trên động cơ Reo II, III, GMC, ONAN. Hình1.10: Hệ thống nhiên liệu BCA phân phối. 1. bơm cao áp phân phối; 2. lọc nhiên liệu; 3. thùng chứa nhiên liệu; 4.Bơm thấp áp; 5. vịi phun 145
Hình1.11: Sơ đồ cấu tạo BCA 6 9 phân phối. 8 1. piston ngăn kéo; 2. ngăn kéo điều chỉnh; 7 5 4 3.lỗ khoan ngang 4,5,7. đường nhiên liệu; 2 10 6. bulơng; 3 8.van cao áp 1 11 9. ống van cao áp; 12 10. trục lệch tâm; 11.con đội; 12. mấu cam 8 10 1 7 5 16 3 4 17 18 9 2 6 IOC 11 15 19 12 13 14 BOSCH 20 Hình1.12: Hệ thống phun nhiên liệu trang bị bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử. 1. bình nhiên liệu; 2. bơm tiếp vận; 3. lọc thứ cấp; 4. bơm cao áp PE; 5. cơ cấu kiểm sĩt thời điểm phun nhiên liệu; 6. cơ cấu điều tốc; 7.vịi phun nhiên liệu; 8,18. ống dẫn dầu về; 9. buji xơng máy và bộ phận kiểm sốt; 146
10. bộ phận điều khiển trung tâm; 11. đèn báo kết quả chuẩn đốn; 12. cơng tắc của bộ phận li hợp; 13. bộ cảm biến vị trí bàn đạp; 14. bộ cảm biến tốc độ động cơ; 15. bộ cảm biến nhiệt độ; 16. bộ cảm biến áp suất khí nạp; 17. tuabin tăng áp; 19. ắc quy; 20. cơng tắc buji xơng máy và khởi động Trên động cơ Diesel thế hệ mới, bộ điều tốc cơ năng hay chân khơng của bơm cao áp PE được thay thế bằng hệ thống điều tốc điện tử. Hệ thống này gồm các bộ phận sau đây: 1.Bộ phận tác động tác động ( bộ phận chấp hành) hoạt động do một xơlênoy tác động. 2.Một cảm biến khoảng dịch chuyển của thanh răng. 3.Một bộ cảm biến vận tốc trục khuỷu động cơ. 4.Bộ sử lý và điều khiển điện tử trung tâm ECU. Các bộ cảm biến cùng phối hợp với bộ phận tác động để điều tốc động cơ Diesel. Hình1.12 giới thiệu hệ thơng điều tốc loại này. Kiểu điều tốc này phức tạp hơn nhiều so với bộ điều tốc cơ năng. Tuy nhiên khả năng điều tốc và hoạt động của nĩ rất phong phú, bao gồm các cơng việc sau đây: 9 Bảo đảm việc khởi động / ngừng máy. 9 Đặc biệt cĩ khả năng điều tốc ổn định đáp ứng mơi chế độ động cơ. 9 Thực hiện việc điều tốc động cơ căn cứ vào các thơng tin về nhiệt độ khơng khí nạp, nhiệt độ của nhiên liệu và của nước làm mát động cơ. Giới hạn và điều tiết lượng nhiên liệu bơm đi tùy theo khối lượng khơng khí được nạp vào xylanh cũng như vận tốc của trục khuỷu. 9 Đảm bảo cung cấp tốt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng khơng tải. 9 Kiểm sốt vận tốc trung bình và giới hạn vận tốc tối đa. 9 Phát tín hiệu về tình hình cơng suất, vận tốc của động và về kết quả chuẩn đốn. 147
Hoạt động của hệ thống điều tốc điện tử cĩ thể tĩm tắt như sau: 1.Định lượng nhiên liệu ( Fuel metering): Để điều khiển thay đổi lượng nhiên liệu bơm đi, người trang bị một cơ cấu tác động hoạt động nhờ điện từ (xơlênoy), cơ cấu này dịch chuyển thanh răng bơm cao áp làm xoay các piston bơm để ấn định nhiên liệu bơm đi. 2.Thu nhận thơng tin và dữ liệu (Operating-data acquisition): Một loạt các thơng tin về nhiều chế độ làm việc khác nhau của động cơ được ghi nhận và thu nhận nhờ các bộ phận sau đây: 9Một bộ cảm biến ghi nhận vị trí của thanh răng. Sự khác biệt của vị trí thanh răng so với vị trí chuẩn (setpoint) sẽ hình thành tín hiệu đối với bộ điều tốc. 9Một bộ cảm biến vận tốc trục khuỷu cĩ chức năng theo dõi và đọc đĩa tín hiệu (pulse ring) gắn trên đầu trục cam. Căn cứ vào những ngắt quảng tín hiệu của đĩa này, vi tính sẽ quyết đốn được vận tốc thực tế của động cơ. 9Một bộ cảm biến nhiệt độ ghi nhiệt độ nhiên liệu nơi mạch nạp vào bơm cao áp. 9Bộ cảm biến vị trí bàn đạp gia tốc sẽ ghi nhận vị trí của bàn đạp nạp. 9Các bộ phận cảm biến về tình hình khơng nạp cĩ chức năng ghi nhận áp suất luồng khơng khí nạp từ bơm tăng áp, ghi nhận nhiệt độ luồng khơng khí nạp. 9Máy phát điện xoay chiều cũng tham gia cung cấp tín hiệu về vận tốc quay. 9Tốc độ kế của xe cung cấp thơng tin về vận tốc cụ thể của xe. 9Thơng tin về vị trí bàn dạp ly hợp được chỉ định do một cơng tắc. 9Cơng tắc đèn stop cung cấp thơng tin về vị trí bàn đạp thắng. 3.Xử lý các thơng tin thu được(Operating-data processing): Bộ vi sử lý và điều khiển trung tâm ECU thu nhận tất cả thơng tin tất cả thơng tin cần thiết nĩi trên. Căn cứ theo vị trí bàn đạp gia tốc, căn cứ vận tốc thực tế của động cơ, vào một loạt các đại lượng điều chỉnh máy vi tính phối hợp với bộ nhớ, phân tích, so sánh các thơng tin nhận được với dữ liệu lưu trữ trong bộ nhớ. Cuối cùng ECU quyết định điều khiển thanh răng để bơm đi một lượng nhiên liệu tối ưu cho chế độ đang làm việc của động cơ. 148
4.Cơ cấu tắt máy (Shutoff device): Muốn tắt động cơ Diesel, người ta phải ngắt mạch nhiên liệu bơm nhiên liệu lên các kim phun. Thơng thường trên bơm cao áp PE, cĩ trang bị cơ cấu tắt máy dẫn động bằng cơ khí, bằng hơi và bằng từ, cơ cấu này sẽ kéo thanh răng về vị trí stop. Nhằm nâng cao chất lượng quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel, khắc phục những nhược điểm mà hệ thống nhiên liệu cổ điều khiển bằng cơ khí vẫn cịn tồn tại như việc định lượng, định thời điểm phun chưa chính xác, tính tự động điều chỉnh và tự động hĩa cịn hạn chế nhất là các chế độ làm việc khơng ổn định như: khởi động, tăng tốc, giảm tốc và các cơ cấu hệ thống (điều tốc, thay đổi gĩc phun sớm ) làm việc chưa nhạy lắm. Việc áp dụng các thiết bị điện tử vào hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel nhằm mục đích giải quyết những vấn đề này, ngồi ra nĩ cịn gĩp phần giảm bớt tính độc hại cho mơi trường do quá trình cháy của nhiên liệu được cháy hồn tồn hơn. Hệ thống gồm các bộ phận sau: 9Bộ phận cảm biến: Gồm các biến tốc độ, tải trọng áp suất khí nạp, cảm biến Lambda Các cảm biến này cịn nhiệm vụ ghi nhận các hoạt động của động cơ để cung cấp thơng tin cho khối thiết bị điều khiển trung tâm (CPU). 9Bộ điều khiển trung tâm (CPU): Đây là bộ phận cịn nhiệm vụ tiếp nhận thơng tin do các cảm biến cung cấp. Các tín hiệu được đưa đến từ các cảm biến sẽ được chuyển đổi thành các tín hiệu số. Bộ phận xử lý phối hợp nhờ các bộ phân tích so sánh các thơng tin nhận được với các dữ liệu lưu trữ sẵn trong bộ nhớ. Từ đĩ bộ điều khiển trung tâm sẽ cho ra tín hiệu làm nhiệm vụ điều khiển các cơ cấu phân chấp hành. 9Bộ phận chấp hành: Cịn nhiệm vụ thực hiện lệnh điều khiển, chỉ huy việc định lượng, thời điểm phun nhiên liệu, cũng như chỉ huy 1 số cơ cấu và thiết bị khác như luân hồi khí xả, ngừng hoạt động một số xylanh, hiệu chỉnh hỗn hợp cháy khi động cơ làm việc ở tốc độ cao Nhằm đảm bảo sự làm việc tối ưu của động cơ. So sánh gĩc phun nhiên liệu thực tế với gĩc phun nhiên liệu sớm quy định cịn sẵn trong bộ nhớ. Cuối cùng CPU sẽ đưa dịng điện đến xơlênoy điều khiển từ 149
dịch chuyển sao cho điểm bắt đầu phun nhiên liệu thực tế giống điểm bắt đầu phun quy định. − Ưu điểm: Làm việc ổn định và tin cậy − Nhược điểm: Giá thành cao, cồng kềnh, phức tạp − Phạm vi ứng dụng: Hiện nay được sử dụng phổ biến trên các động cơ hiện đại. Hình1.13: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp PE trang bị hệ thống điện tử. BỘ PHẬN CẢM BIẾN Vị trí trục Tốc độ động Áp suất nạp Nhiệt độ Cảm biến khuỷu cơ không khí động cơ khác Cung cấp thông tin Bộ phận kiểm soát vị trí thanh Xôlênoy điều khiển thanh răng răng Vị trí thực tế BƠM CAO ÁP PE THẾ của thanh răng BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG HỆ MỚI TÂM CPU Bộ phận kiểm soát điểm bắt Xôlênoy điều khiển từ đầunhiên liệu Điểm khởi phun thực tế Kim phun với bộ cảm biến tác động van kim III- CẤU TẠO, THÁO LẮP, KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA CÁC BỘ 150
PHẬN CỦA HỆ THỐNG 3.1. Bơm cao áp. 3.1.1. BCA cổ điển (Bosch) loại đơn. a/ Chức năng , yêu cầu , nhiệm vụ: 9Chức năng, nhiệm vụ: bơm nhiên liệu với áp suất caovào trong khoang cao áp 9Yêu cầu: nhiên liệu phải được bơm đúng lượng cần cung cấp, đúng thời điểm, và hình đán tia phun phù hợp. b/ Điều kiện làm việc: 9Làm việc trong mơi trường áp suất nhiên liệu cao, thay đổi thường xuyên và cĩ chu kì. 9Chịu lực nén cao. c/ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 9Cấu tạo: 1. thanh răng ; 2. vành răng; 3. đầu nối ống; 4. lị xo; 5. van cao áp; 6. đế van; 7. xylanh; 8. gờ xả nhiên liệu ; 9 và 11. vít; 10. piston ;12. ống xoay; 13. đĩa trên ; 14. lị xo bơm cao áp; 15. đĩa dưới ;16. bulơng điều chỉnh ; 17. con đội; 18. con lăn ; 19. cam. Hình 2.1:BCA cổ điển loại đơn Nguyên lý làm việc: Để hiểu rõ nguyên lý làm việc của bơm PF, ta chia ra ba giai đoạn: Nạp 151
nhiên liệu, khởi sự bơm và dứt bơm. 9Nạp nhiên liệu: hình.2.1.b.I, II, III cho thấy piston bơm xuống điểm chết dưới vì cam chưa đội và bị lị xo kéo xuống. Hai lỗ nạp và thốt dầu a, b mở, nhiên liệu trên vào xylanh bơ 9Bắt đầu bơm: hình 2.1.b.IV,V cam đội piston lên, đến lúc mặt phẳng trên piston đĩng kín hai lỗ dầu a, b, áp suất trong xylanh tăng. Van thốt dầu cao áp mở, piston tiếp tục đi lên bơm nhiên liệu đến vịi phun vào buồng đốt. 9Kết thúc bơm: hình.2.1.b .VI quá trình bơm nhiên liệu đến lúc cạnh xiên của piston bơm mở lỗ thốt nhiên liệu. Lúc này nhiên liệu tụt xuống theo rãnh đứng đến rãnh ngang theo lỗ b về bọng chứa dầu quang xylanh. áp suất trong bơm giảm xuống ngay và cao áp đĩng tức thời. a. Piston ở điểm cận trên; b. Nạp nhiên liệu vào khoang bơm; c. Piston ở điểm cận dưới; d. Bắt đầu bơm hình học; e. Kết thúc bơm hình học; f. Kết thúc chu trình cơng tác Hình 2.11: Cặp piston-xylanh của BCA Bosch cổ điển 152
9 Nguyên lý thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp chu trình (hình.2.1.c): Xê dịch thanh răng để xoay piston bơm cho rãnh xiên của nĩ mở sớm hay mở trễ lỗ thốt dầu. Khi xoay piston bơm qua trái cạnh xiên mở trễ lỗ thốt dầu, nhiên liệu bơm đi nhiều; Ngược lại, xoay piston bơm qua phải, cạnh xiên piston bơm sẽ mở sớm lỗ thốt (b), nhiên liệu bơm đi ít. Nếu xoay piston bơm tận cùng phía phải rãnh đứng của piston sẽ đối diện với lỗ thốt b, lượng nhiên liệu bằng 0, tắt máy. Hình 2.8: Các phương án điều chỉnh lượng cung cấp chu trình. a. Thay đổi thời điểm kết thúc cung cấp. b. Thay đổi thời điểm bắt đầu. c. Thay đổi hỗn hợp. - Quan sát, kiểm tra chi tiết bơm. 153
Hình 2.2: Chỗ mài mịn của cặp piston và vị trí mài mịn trên bề mặt cơng tác của van cao áp a. van ; b. đế van; c thay đổi hình dáng các mặt cơng tác A. rãnh thốt tải; B. đầu cơn tì; C đuơi van; D. gờ cơn; Đ. mặt tiếp xúc với rãnh; G. lỗ dẫn hướng + Cặp piston và xylanh bơm. Dùng kính lúp quan sát tình trạng sây sướt của piston nhất là nơi vịng dầu và rãnh xiên. Nếu bị sây sướt là do nhiên liệu bẩn. Nếu sây sướt nhẹ thì xốy lại với mỡ rà đặc biệt, tuyệt đối khơng được dùng cát rà. Trầy xước nặng thì phải phục hồi hoặc thay mới cặp piston và xylanh. + Van và đế van cao áp. Dùng kính lúp quan sát tình hình tiếp xúc giữa van và đế van. Trầy xước nhẹ thì xốy, nặng thì thay mới cặp van và đế van. + Lị xo van cao áp, vịng răng, thanh răng. Nếu nếu lị xo van thốt cao áp bị cong, rỉ phải thay mới. Răng của vịng răng và thanh răng mịn thì làm sai lưu lượng, do đĩ phải thay mới. 154
d/ hao mịn , hư hỏng: *Bị mài mịn do: - ma sát giữa cam và con đội làm cho lượng nhiên liệu cung cấp khơng cịn được chính xác. - ma sát giữa cặp piston và xilanh bơm cao áp, và do áp suất dầu lơn nên cũng bị mịn khi nhiên liệu chảy qua. *Lị xo BCA làm việc lâu ngày khơng cịn đàn hồi tốt. Sửa chữa Đối với mịn do cam cĩ thể nâng cao con đội để điều chỉnh lượng nhiên liệu cho đúng . Lị xo cĩ thể thay . Đối với các cặp chi tiết trong BCA thường là các cặp chi tiết siêu chính xác nên thường khi bị hư là thay mới, - Ngồi ra khi cĩ nhiều cặp piston-xilanh cùng một lúc, cĩ thể dùng tính chất lắp lẫn để tận dụng được những cặp cịn lại. Tháo bơm cao áp PF cần lưu ý: + Mặt bàn thợ và hàm bàn kẹp phải được bọc kim loại mềm như nhơm, chì để tránh làm trầy xước chi tiết bơm. + Rửa sạch bên ngồi trước khi tháo bơm. + Các chi tiết tháo ra phải ngâm trong dầu sạch. + Khơng được dùng các dụng cụ sắc bên như sắt, thép để cạo sạch chi tiết bơm. + Trước khi lắp phải ngâm các chi tiết bơm vào trong dầu sạch. Tuyệt đối khơng dùng vải lau, vì sợi bơng trong vải cịn thể làm kẹt hỏng piston, xylanh và các chi tiết tinh xác khác. Đầu tiên tháo khoen chặn đáy bơm, lấy ống dẫn lị xo, piston bơm, vịng răng, chặn răng. Sau cùng tháo rắc co lấy van cao áp, vít chặn xylanh và xylanh bơm ra. Qui trình lắp chi tiết bơm. 155
Thứ tự ngược lại với tháo. Lưu ý mấy điểm sau đây: + Rãnh định vị xylanh bơm phải thẳng với lỗ ren vít giữ. + Trên rãnh kẹp của vịng răng cĩ đánh dấu. Trên một ngạnh chân piston cũng cịn dấu. Khi lắp, hai dấu này phải thẳng nhau. Nếu lắp ngược 1800 động cơ sẽ luơn luơn chạy ở mức tối đa khơng giảm tốc độ được, vơ cùng nguy hiểm. Cách hiệu quả nhất là cạnh xiên của ty bơm phải hướng qua phía vít giữ xylanh bơm. Dấu ở thanh răng phải thẳng với dấu của vịng răng. Trước khi lắp chúng phải nhúng chúng trong dầu sạch. Kiểm tra áp suất của bơm và độ kín van cao áp. - Kiểm tra sau khi phục hồi sửa chữa, tiến hành kiểm tra khả năng bơm dầu của bơm cao áp và Van cao áp như sau: + Gắn vào rắc co ống dẫn cao áp của bơm cao áp của bơm một áp kế cĩ khả năng chịu được 500 kG/cm2. + Đưa thanh răng lên vị trí ga tối đa (lưu lượng tối đa). + Xeo piston khoảng 5 lần. + Nếu áp suất đạt được 250kG/cm2 là tốt. + Duy trì áp suất này trong 10 giây nếu áp suất này khơng tụt xuống qua 20 KG/cm2 là van cao áp cịn kín tốt. c/ Cân bơm cao áp PF. - Cân đồng lượng cấp của các bơm cao áp. Trên động cơ diesel nhiều xylanh, nếu các bơm cao áp hoạt động khơng đồng lượng nghĩa là lượng dầu bơm đi của các bơm khơng đồng đều nhau, động cơ sẽ gõ và bị nhiều hậu quả khác. Vị vậy trước khi gắn bơm lên động cơ, phải tiến hành cân đồng lượng các bơm PF. + Cân đồng lượng trên băng thử. Ví dụ mọi bơm bơm ra được 10cc trong 100 hành trình của piston ở vận tốc 600 vịng/phút. * Gắn bơm PF số 1 lên băng thử. * Cho băng thử quay, xả giĩ trong bơm, chỉnh vận tốc băng thử 600 vịng/phút. 156
* Dịch thanh răng để hứng 10cc trong 100 lần phun, ta thấy mũi chỉ ở vị trí 50 mm trên thanh răng. * Tháo bơm số 1, gắn bơm số 2 lên bằng thử. Cho băng thử quay ở 600 vịng/phút, dịch thanh răng thế nào để hứng 10cc trong 100 lần phun. * Điều chỉnh mũi chỉ đến mức 50 mm trên thanh răng. Như vậy trên cả hai bơm PF1, PF2, lúc ta đặt thanh răng của chúng ở mức 50 mm chúng sẽ bơm ra một lượng nhiên liệu bằng nhau ở một tốc độ nhất định. + Cân đồng lượng trên động cơ khơng nổ. * Tháo các vịi phun ra khỏi quy lát động cơ. * Gắn các ống nhiên liệu hứng dầu. * Xả sạch giĩ trong hệ thống nhiên liệu và các bơm PF. * Dùng maniven quay trục khuỷu ở một vận tốc và số vịng quay nào đĩ. * Xê dịch điều chỉnh mối nối giữa các thanh răng PF1 và PF2 thế nào cho tăng lượng nhiên liệu phun ra giữa hai bơm cho đồng đều. + Cân đồng lượng trên động cơ khi đang vận hành. * Cho động cơ chạy cầm chừng để đạt đến nhiệt độ vận hành sau đĩ tăng đến vận tốc bình thường cịn tải. * Dùng nhiệt kế đo nhiệt độ ống xả từng xylanh. * Tùy theo nhiệt độ nơi mỗi ống xả, ta điều chỉnh thanh răng để nhiệt độ các ống đồng đều. Nếu nhiệt độ cao, chỉnh thanh răng bớt lưu lượng. Nếu nhiệt độ thấp, điều chỉnh thanh răng thêm nhiên liệu. Điều chỉnh xê dịch thanh răng tại mối nối các thanh răng. - Cân bơm cao áp PF vào động cơ. Cân bơm cao áp vào động cơ là gắn bơm với động cơ sao cho bơm phun nhiên liệu vào buồng đốt đúng thời điểm cần thiết (vào cuối thì nén đúng gĩc phun sớm quy định). Trên động cơ cịn đánh sẵn dấu phun sơm cần thiết, bơm cao áp PF cịn cửa sổ cân bơm (1) ghi điểm khởi sự bơm. Trường hợp bơm khơng cịn dấu ta cũng phải biết cách xử lý như sau: 157
+ Trường hợp cịn dấu ở thân bơm PF. * Chùi sạch các mặt lắp ghép bơm. * Quay trục khuỷu đúng chiều cho đệm đẩy bơm cao áp xuống điểm chết dưới. * Gắn bơm cao áp PF vào động cơ, xiết đều hai đai ốc, * Quay bánh đà từ từ đúng chiều để tìm điểm phun dầu cuối thì nén, dấu phun dầu ghi trên bánh đà trùng dấu cố định trên thân máy. * Lúc này dấu vạch ở ống đẩy piston phải thẳng dấu ở cửa sổ cân bơm, Nếu vạch ở ống đẩy cao hơn dấu trên cửa sổ cân bơm là phun dầu sớm phải chỉnh vít đầu con đội xuống. Ngược lại, vạch ở ống đẩy piston bơm nằm dưới dấu cửa sổ cân bơm là phun trễ, phải xoay vít lên. Kiểm tra bằng cách quay bánh đà hai vịng đến điểm khởi phun, các dấu cân bơm cao áp tại bơm cao áp phải thẳng nhau. + Cân bơm theo phương pháp “ngưng trào” Hình 2.3: Cân BCA đơn vào động cơ theo phương pháp ngưng trào Những bơm cao áp cơ nhỏ thường khơng cịn cửa sổ cân bơm hoặc dấu cân bơm khơng rõ, ta áp dụng phương pháp ngưng trào. Nội dung của phương pháp này là: Lúc piston mở các lỗ a, b dầu sẽ trào ra nơi rắc co lắp van thốt cao áp (đã tháo van ra). Khi piston tiến lên bịt lỗ a,b đễ khởi sự bơm thì dầu bắt đầu ngưng trào. * Quay trục khuỷu đúng chiều cho piston (động cơ một xylanh) ở cuối thì 158
nén cách điểm chết trên khoảng 300. * Tháo lị xo và van cao áp ra khỏi bơm PF, gắn thay vào đĩ ống nghiệm chữ U. * Đẩy thanh răng đến vị trí lưu lượng tối đa, mở van thơng nhiên liệu (cấp dầu bằng trọng lực), dầu sẽ trào ra khỏi ống U. * Tháo ống U, lắp lại lị xo và van cao áp. Trong trường hợp con đội bơm cao áp khơng cĩ vít điều chỉnh, ta phải thêm hay bớt các miếng chêm mỏng dưới đế gắn bơm. - Xả giĩ trong hệ thống nhiên liệu bơm PF Hình 2.4: Phương pháp xả giĩ trong hệ thống BCA đơn A. Vít xả giĩ nơi bầu lọc B. Rắc co nối ống cao áp tại kim phun 2.vít xả giĩ nơi BCA Nếu trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel cịn lẫn khơng khí (giĩ), động cơ khơng vận hành được. Khơng khí ứ đọng trong bình lọc thư cấp, bình lọc sẽ thiếu nhiên liệu. Nếu cịn khơng khí cịn trong bơm cao áp, trong ống dẫn cao áp và trong kim phun, nhiên liệu sẽ khơng phun được. Vì vậy phải tiến hành xả giĩ. Khơng khí thường vào trong hệ thống nhiên liệu trong các trường hợp: Hết nhiên 159
liệu trong thùng chứa, sau khi súc rửa các thiết bị hệ thống nhiên liệu. Thao tác xả giĩ như sau: - Nạp đầy nhiên liệu vào bình chứa. - Nới lỏng vít xả giĩ a trên nắp bầu lọc thứ cấp, nhiên liệu từ thùng chứa sẽ chảy vào bầu lọc và thốt ra nơi vít này cịn lẫn bọt khơng khí. - Đến khi dầu thốt ra ngồi khơng cịn bọt khí trong bầu lọc, khĩa vít xả giĩ. - Tiến hành xả giĩ tại bơm cao áp PF như sau: + Kéo thanh răng đến vị trí Stop. + Nới lỏng vít xả giĩ (2), dầu lên bọt trên ra đến khi hết bọt trong bơm l sạch giĩ. Khĩa vít xả giĩ. - Xả giĩ ở vịi phun nhiên liệu bằng cách nới nới lỏng rắc co B của vịi phun, kéo thanh răng bơm cao áp đến vị trí lưu lượng tối đa, quay máy hoặc bơm tay bơm cao áp cho nhiên liệu bơm lên vịi phun. Lúc đĩ nhiên liệu và giĩ trào ra chỗ rắc co đang nới lỏng, hết bọt khí là được. Siết cứng rắc co. - Bơm tay hay via máy vài lần, nghe tiếng máy”kít kít” là khởi động được. 3.1. 2 Bơm cao áp loại cụm: a/ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : Bơm cao áp Bosch loại P.E hay cịn gọi là bơm cao áp piston ngăn kéo Piston 7 được cam 24 đẩy lên qua con đội 4 và vít điều chỉnh. Hành trình đi xuống của piston là nhờ lị xo 16 và đế tựa dưới 6. Nguyên lý hoạt động của bơm cao áp loại cụm cũng tương tự như bơm loại đơn, thực chất nĩ là nhiều bơm đơn cĩ chung một thanh răng. So với bơm cao áp đơn loại này chỉ dùng cho máy cĩ cơng suất nhỏ. Sau khi kết thúc quá trình phun, piston vẫn tiếp tục chuyển động đi lên cho hết hành trình danh nghĩa của nĩ (Sd). 160
Hình2.5: BCA kiểu piston ngăn kéo loại cụm. 1. đế và thân van cao áp; 2. trục con lăn; 3. con lăn; 4. vịng răng; 5. lị xo nén; 6. piston; 7. con lăn, con đội; 8. ổ bi; 9. trục cam ; 10. thân bơm; 11. vị trí lắp bơm tiếp vận; 12. vít định vị xylanh ; 13. vít định vị xylanh ; 14. vít định vị xả Với loại bơm ta đang xét thì hành trình danh nghĩa (Sd) bằng chiều cao của cam cịn hành trình cĩ ích (Si) được xác định như trên bình khai triển đầu piston vừa chớm gặp mép vít điều chỉnh. Lượng cung cấp 1 lần bơm được tính theo cơng thức: πd p q = .Si Trong đĩ: 4 d: đường kính piston ngăn kéo bơm; Si Hành trình cĩ ích. Giữ nguyên hành trình danh nghĩa (Sd) nhưng nếu dịch chuyển thước nhiên liệu (19) thì piston ngăn kéo sẽ xoay quanh đường tâm của nĩ xoay phải giảm hành trình cĩ ích - giảm cung cấp. Xoay trái, tăng hành trình cĩ ích - tăng cung cấp. Vị trí tương đối của piston ngăn kéo so với các lỗ của xylanh ở các mức cung cấp tối đa, trung bình, cầm chừng và tắt máy (khơng cung cấp) trình bày trên tương ứng với hành trình cĩ ích là Std, Stb, Sc, v à S0 . Như vậy, loại bơm cịn piston ngăn kéo cắt vát phía dưới, khi xoay piston cho phép thay đổi thời điểm kết thúc phun cịn thời điểm bắt đầu phun thì vẫn được giữ nguyên. 161
Hình 2.6: Hành trình cĩ ích của piston ở các chế độ. Hình 2.7: Vị trí tương đối của piston trong xylanh ở các chế độ. a- Cung cấp tối đa; b-Trung bình; b- Cầm chừng; d-Tắt máy; Cũng lý giải như vậy, đầu piston được cắt phía trên hoặc cả phía trên lẫn phía dưới thì khi xoay piston, ta cịn thể điều chỉnh lượng cung cấp chu trình bằng cách thay đổi thời điểm bắt đầu (hình b) hoặc thay đổi cả thời điểm bắt đầu cả thời điểm kết thúc cung cấp (hình c) Áp suất cung cấp dầu lên ống cao áp do độ cứng của lị xo van cao áp (13) quyết định. Như vậy, bơm piston ngăn kéo cho phép ta tạo áp suất nhiên liệu theo yêu cầu, đồng thời cho phép ta thay đổi thời điểm và lượng cung cấp tuỳ ý - phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. Đặc điểm cấu tạo của BCA ngăn kéo – loại cụm: Khơng gian được hình thành giữa mặt trong xylanh và vùng được khoét sâu thêm ở đầu piston được gọi là ngăn kéo của bơm. Ở piston trên hình 2.8.a ngăn kéo bơm được thơng với khoang trên đỉnh piston nhờ lỗ khoan ngang và lỗ khoan chính tâm. Cịn các piston thì rãnh khơng được xẻ dọc phía ngồi. Nhờ cịn ngăn kéo và đường thơng giữa nĩ với khoang đỉnh nên khi ngăn kéo thơng với cửa xả cung cấp 162
nhiên liệu được kết thúc và khi nĩ khơng cịn thơng với khoang đỉnh của piston nữa, sự cung cấp mới được bắt đầu. Hình 2.9: Dạng cắt điều chỉnh ở đầu piston BCA ngăn kéo và quy luật thay đổi lượng cung cấp theo gĩc xoay của piston. a - Cắt xoắn ốc 1/3 Vịng;b - 1 Vịng; c- Cắt thẳng; d - Đường gCT=f(ϕ). Việc khoét ngăn kéo ở bên trong đầu piston như trên làm cho nĩ bị đẩy về phía đối diện bởi áp lực nhiên liệu trong khoang kéo lúc bơm tăng áp. Phía piston và xylanh bị cọ sát vào nhau mạnh hơn, gây ra hao mịn nhiều hơn, làm cho chúng khơng cịn dạng trụ xoay ban đầu nữa. Để khắc phục nhược điểm này, người ta khoét thêm một ngăn kéo và một rãnh thơng nữa ở phía đối diện của đầu piston. sự đối xứng này sẽ triệt tiêu áp lực của dầu lên piston trong mặt phẳng vuơng gĩc với đường sinh piston xylanh. */ Việc sửa chữa bơm cao áp loại cụm gần giống với bơm cao áp loại đơn. 3.1.3.Bơm cao áp kiểu phân phối: a. Cấu tạo : 163
1.Xilanh; 2.Piston; 3.Đai ốc mũ; 4.Đầu nối với ống cao áp; 5.Lị xo valve tăng áp; 6.Van tăng áp; 7.Đường dầu ra; b/ điều kiện làm việc: - Làm việc trong mơi trường áp suất nhiên liệu cao, thay đổi thường xuyên và cĩ chu kì. - Chịu lực nén cao. c/ nguyên lý hoạt động : 164
6 Khi con đội được cam đẩy ở vị trí cao nhất, 9 sẽ làm cho piston cua bơm cao áp nâng lên, 8 đặc điểm của piston loại này là cĩ thể xoay 7 5 được, nên nĩ vừa tịnh tiến để bơm nhiên liệu 4 đồng thời vừa xoay được để phân phối nhiên liệu cho các bơm. 2 10 3 1 11 12 */ Hao mịn, hư hỏng , sửa chữa: - Hao mịn: +/mịn do ma sát giữa cặp piston- xilanh của bơm phân phối, +/ mịn do ma sát giữa cam và con đội. +/ lị xo van tăng áp bị rơ, khơng cịn đủ độ cứng để làm việc. - Sửa chữa: +/ đối với lị xo cĩ thể thay mới, +/ cặp piston-xilanh nếu mịn ít thì cĩ thể rà lại bằng mỡ rà đặc biệt. Nếu bị mịn nhiều thì phải thay mới 3.1.4 - Con đội của BCA; khác với con đội dùng ở cơ cấu phân phối khí là nĩ cịn thể điều chỉnh chiều cao bằng bulơng 4 và ốc hãm 3 (h2.10). Hình 2.10: Con đội BCA. 1. con đội 2. con lăn 3. ốc hãm 4. bulơng điều chỉnh Nhờ thay đổi chiều cao của con đội, ta cĩ thể thay đổi thời điểm cung cấp, nghĩa là nếu lượng nhiên liệu cấp cho BCA khơng đủ, ta cĩ thể vặn bulơng 4 cao lên 165
Khi tăng chiều cao con đội, áp suất cuối kỳ nén trong BCA cịn thể tăng quá giới hạn cho phép. Vì vậy ở BCA loại đơn người ta vạch dấu giới hạn trên cho sự dịch chuyển của piston . 3.2. Vịi phun (béc dầu). 3.2.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Cấu tạo: Kết cấu chung của một vịi phun nhiên liệu gồm ba phần chính: −Thân : trên thân kim cĩ ống dầu dẫn đến, ống dẫn về và vít xả giĩ. Trong thân cĩ lị xo, cây đẩy, phía trên cĩ đai ốc chặn để hiệu chỉnh sức căng của lị xo, trên cùng là chụp đậy đai ốc hiệu chỉnh. −Đầu (đĩt kim):được nối liền với thân kim bằng một khâu nối (êcu trịng) bên trong cĩ đường dầu cao áp, khoang chứa dầu cao áp và chứa van kim. Phần dưới đầu VP cĩ một hay nhiều lỗ phun dầu rất bé. −Khâu nối: dùng để nối thân và đầu VP. Vịi phun được lắp vào nắp quy lát nhờ gujon và mặt bích 1. lỗ phun; 2. mặt cơn tựa của kim; 3 và 19. kim phun; 4. êcu trịng; 5 và 16. đường dẫn nhiên liệu; 6. đũa đẩy; 7. đĩa lị xo; 8. lị xo ; . Hình 2.16: Vịi phun kín. 3.2.2. Phân loại vịi phun. Căn cứ vào van kim và đốt kim, người ta phân ra hai loại vịi phun: vịi phun kín và vịi phun hở. - Vịi phun kín. Vịi phun kín chia thành: vịi phun kín tiêu chuẩn, vịi phun kín cĩ chốt trên mũi kim và vịi phun kín dùng van. Hiện nay, hầu hết các động cơ Diesel đều dùng Vịi phun kín. 166
+ Vịi phun kín tiêu chuẩn (hình 2.16) gồm hai chi tiết chính xác là xi lanh kim phun 17 và kim phun 3, khe hở trong phần dẫn hướng của hai chi tiết này khoảng 2÷3μm. Mặt cơn tựa 2 của kim tỳ lên đế van trong thân kim phun và đĩng kín đường thơng tới các lỗ phun. Các lỗ phun cịn đường kính 0,34mm phân bố đều quanh chu vi đầu vịi phun. Đường tâm các lỗ phun và đường tâm đầu vịi phun tạo thành gĩc 750. Êcu trịng 4 dùng để bắt chặt đầu vịi phun lên thân. Nguyên lý làm việc : Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc 14, qua các đường 16 trong thân kim phun tới khơng gian bên trên mặt cơn tựa của van kim. Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích hình vành khăn của van kim chống lại lực ép của lị xo. Khi lực của áp suất nhiên liệu lớn hơn lực ép của lị xo thì van kim bị đẩy bật lên mở đường thơng cho nhiên liệu tới lỗ phun. Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu bật mở được gọi là áp suất bắt đầu phun nhiên liệu pφ. 2 Đối với Vịi phun kín tiêu chuẩn pφ = 15÷ 25MN/m . Trong quá trình phun, áp suất nhiên liệu cịn thể tới 50 ÷ 80MN/m2, trong một vài trường hợp cịn thể cao hơn nữa. Muốn giảm bớt nhiên liệu rị rỉ qua khe hở phần dẫn hướng của kim phun, đơi khi trên kim phun cịn cịn rãnh hình vành khăn. Hành trình nâng kim phun được xác định bởi khe hở giữa mặt trên của kim với mặt phẳng dưới của thân vịi phun. Khe hở này thường vào khoảng 0,3 ÷ 0,5mm. + Vịi phun kín loại van. Trong loại vịi phun này chỉ cịn một tiết diện tiết lưu biến đổi đặt ở phần lỗ phun. Tiết diện tiết lưu này do van thuận ( chiều Hình 2.17: Vịi kín dùng van 167
mở van trùng với chiều lưu động của nhiên liệu ) hoặc van nghịch điều khiển. + Vịi phun cĩ chốt trên kim. Đặc điểm của vịi phun này là cịn một vài tiết diện biến đổi ở phần lỗ phun. Trên thân kim phun 16 cịn một lỗ phun đường kính khoảng 1,5÷ 2mm. Mặt cơn tựa của van kim 4 che kín tiết diện trên cùng của lỗ phun. Đầu dưới của kim cịn một chốt hình trụ. Phần đuơi của chốt trụ làm thành dạng hai mặt cơn cịn chung một đáy nhỏ. Khi lắp vào đầu vịi phun, chốt của kim phun nhỏ ra ngồi lỗ khoảng 0,4÷0,5mm. Hình 2.18: Vịi phun cĩ chốt trên kim phun 1. Lỗ phun ; 2. Mặt cơn tựa của van kim ; 3 và 5. đường dẫn nhiên liệu; 4.kim phun; 6. đũa đẩy; 7. lị xo; 8. đĩa lị xo; 9. cốc ; 10. đệm điều chỉnh; 11. bulơng ; 12. vít điều chỉnh; 13. chụp; 14. Thân vịi phun; 15. êcu trịng; 16 .thân kim phun; 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 thơng nhiên liệu hình vành khăn với 3 mặt tiết lưu: mặt thứ nhất tại mặt cơn tựa của kim, cịn hai mặt khác tại hai đáy lớn của hai mặt cơn. Tia nhiên liệu của loại vịi phun cĩ chốt trên kim cĩ dạng hình cơn rỗng, đỉnh cơn ở lỗ cơn. Gĩc cơn của tia nhiên liệu phụ thuộc vào hình dạng phần đuơi của 168
chốt và vào hành trình của van kim. Gĩc cơn biến động trong phạm vi rất rộng ( từ 00 đến 500÷600), hành trình của van kim cũng được hạn chế như trong vịi phun kín tiêu chuẩn. + Vịi phun kín loại van lỗ phun. Trong vịi phun này cũng giống vịi phun tiêu chuẩn là cịn hai mặt tiết lưu: Mặt thứ nhất là mặt khơng biến đổi tại lỗ phun và mặt thứ hai là mặt thay đổi ở giữa van và đế van. Đặc điểm vịi phun kín loại van lỗ phun khác với vịi phun tiêu chuẩn là ở chỗ chiều mở van cùng chiều với chiều chuyển động của nhiên liệu. Vì vậy trên van chỉ dùng lị xo mềm cũng đủ sức ép chặt van lên đế, ngồi lực lị xo cịn cĩ lực khí thể trong xylanh động cơ cũng tác dụng ép van tỳ lên đế van. Phần đầu vịi phun cịn thể cĩ một hoặc nhiều lỗ phun. Ưu, nhược điểm : Ưu điểm chính của loại vịi phun này là kích thước nhỏ gọn, cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo. Nhược điểm chính của nĩ là đầu vịi phun tiếp xác với khí nĩng trong xylanh cịn thể bị nĩng quá mức cho phép, làm thay đổi các khe hở trong đầu vịi phun khiến phun bị cong vênh, làm kênh van gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng phun. - Vịi phun dẫn động cơ khí. 169
5 6 4 3 1.kim phun; 2.khoang phun; 3.thân vịi phun; 4.lị xo; 5.tay địn; 6.đũa đẩy; 7.tay quay; 8.con đội; 9.nêm; 10.quả đào; 11.khoang chứa 2 1 7 11 8 9 10 Hình 2.19: Vịi phun dẫn động cơ khí. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : Khi quả đào 10 con đội 8, đũa đẩy 6 thì tay địn 5 quay quanh khớp bản lề ép lị xo 4 nâng kim phun 2 lên, mở van phun cho nhiên liệu từ khoang cao áp 11 qua các lỗ phun vào buồng đốt. Vào lúc cam khơng đội, lị xo 4 ép kim phun vào bệ để của nĩ, đĩng kim van phun.Thời điểm bắt đầu phun dầu của loại vịi phun này, do vị trí tương đối của trục cam với trục khuỷu quyết định. Lượng phun dầu do vị trí nêm 9 quyết định. Áp suất dầu trong khoang 11 được giữ luơn luơn khơng đổi nhờ một bể tích trữ chung cho tất cả các vịi phun của động cơ. Bể này được một BCA chung cung cấp.Vịi phun này nằm trong hệ thống tích phun. Ưu, nhược điểm : Ưu điểm chính là trong thời gian phun, áp suất phun hầu như khơng đổi. Nhược điểm chính là cấu tạo phức tạp, nhiều chi tiết. - Vịi phun kiểu thủy lực. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : 170
Hình 2.20: Vịi phun kiểu thủy lực. 1. hốc chứa dầu; 2. thân bơm; 3. bơm piston; 4. van một chiều;5,7. bình chứa ; 6. van xả; 8. van an tồn; 9. ống dẫn cao áp Trong thân số 2 khơng chứa các chi tiết dùng để ép kim phun thơng thường mà được thay thế bằng hốc chứa hỗn hợp dầu số 1 cịn áp suất khoảng 180 ÷ 200 KG/cm2. Việc cung cấp hỗn hợp vào khoang này do một hệ thống thủy lực thực hiện. Thay đổi áp suất phun của vịi phun thủy lực thực hiện một cách dễ dàng bằng cách thay đổi van xả 6 (khơng cần tháo vịi phun ra) Tuổi thọ của cặp kim – bệ của vịi phun này lớn. Tuy nhiên, khi dùng vịi phun thủy lực cần cịn hệ thống cung cấp dầu để đè kim phun, làm cho động cơ phức tạp hơn. - Vịi phun của hãng Cummins. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : Hành trình đi lên của kim (nhờ lị xo 3), hút một lượng khí nĩng từ buồng cháy qua lỗ phun vào cốc. Lúc mở lỗ định lượng 12 cũng là lúc mở đĩng kín đường dầu hồi, từ lúc đĩ nhiên liệu được qua lỗ định lượng nạp vào cốc, hỗn hợp với khí nĩng trong cốc. Hành trình đi xuống của kim (nhờ vấu cam), lúc kim che kín lỗ định lượng bắt đầu bơm, cũng là lúc mở thơng đường dầu hồi, từ lúc đĩ nhiên liệu và khí nĩng trong cốc bị nén và được phun qua lỗ phun vào xylanh động cơ dưới 171
dạng nhũ tương (bọt nhiên liệu). Do độ dốc của mặt cam tăng liên tục khi phun nên cùng về cuối tốc độ phun cùng lớn làm cho bọt được xé rất tơi và hịa trộn đều với khơng khí trong buồng cháy, lúc đũa đẩy 3 ở vị trí cao nhất thì mũi kim vừa tỳ sát lên mặt cơn của cốc, kết thúc phun. Sau điểm cao nhất mặt cam được hạ thấp chút ít để giảm tải trọng tiếp xác giữa cam và cốc. Do số lượng nhiên liệu được nén (trong cốc phun) ít nên áp suất nhiên liệu dao động rất ít. Vịi phun của hãng Cummins. 1. cán piston; 2. đĩa lị xo; 3. lị xo; 4. thân bơm; 5. lưới lọc; 6. lỗ đưa dầu vào; 7. êcu trịng; 8. xylanh; 9. đầu vịi phun; 10. piston;11. rãnh nhiên liệu Động cơ diesel Cummins, dùng hệ thống nhiên liệu phân phối áp suất thấp. Trong đĩ, bơm nhiên liệu đến bộ kim bơm liên hợp, định lượng và phân phối nhiên liệu được tiến hành dưới áp suất thấp. Bộ kim phun liên hợp gắn trên nắp quy lát của mỗi xylanh động cơ sẽ được tạo áp suất cao để phun nhiên liệu vào buồng đốt động cơ. 3.2.3. Hao mịn và hư hỏng của vịi phun: * Do ma sát khi chuyển động và khi nhiên liệu khơng sạch, mặt dẫn hướng bị mịn, vì va đập cĩ chu kì và vì nhiên liệu phun qua với tốc độ lớn, phần bề mặt kín sát, nơi kim và bệ tiếp xúc nhau, bị dập nát, trĩc rỗ nên van đậy khơng kín và gây ra sự rị rỉ nhiên liệu ở miệng phun . Tại đây nhiên liệu cháy kém, tạo muội than , làm nĩng đầu phun và thường làm tắt lỗ phun. * Nếu nhiên liệu cĩ nhiều cấn cặn hoặc lẫn nước , kim phun khĩ chuyển động , làm cháy xám bề mặt kim hoặc luơn ở trạng thái đĩng nên khơng phun nhiên liệu được, hoặc luơn mở làm nhiên liệu bị rị rỉ. 172
a/ Phương pháp xác định hư hỏng vịi phun trên động cơ. Một động cơ cĩ nhiều VP đang hoạt động, nếu muốn xác định chính xác vịi phun vào hư, ta tiến hành các thao tác như sau: - Cho động cơ làm việc ở tốc độ cầm chừng. - Dùng một chìa khĩa miệng thích hợp với khâu nối, nồi ống cao áp với vịi phun. - Nới rắc co nối ra khoảng 1 – 1.5 vịng khi nào thấy dầu xì ra ở đấy thì dừng lại. - Lắng nghe tiếng nổ của động cơ. Nếu máy khựng, tiếng nổ thay đổi chứng tỏ vịi phun con tốt. Nếu tình trạng làm việc của động cơ và tiếng nổ khơng thay đổi chứng tỏ vịi phun hư. Siết lại rắc co cao áp. - Lần lượt nới lỏng các rắc co để kiểm tra các VP cịn lại . b/ Phương pháp kiểm tra kim phun trên bàn thử 173
Hình 2.23: Bàn thử vịi phun 1. lọc nhiên liệu 2. van kiểm tra 3. vít xả khí 4. vịi phun 5. bơm tay 6. đồng hồ hiện thị áp suất 7. đường ống cao áp 8. vít điều chỉnh áp suất 9. đai ốc định vị - Dụng cụ. + Clê nới lỏng rắc co ống dầu và đầu VP (kích thước thích hợp). + Clê vịng tháo nắp chụp lị xo (kích thước thích hợp). +Tuốc nơ vít - Thao tác kiểm tra Sau khi xác định VP hư hỏng (hoặc cần kiểm tra) lắp VP lên bàn thử và thực hiện các bước sau: + Xả giĩ: Khĩa van dẫn dầu lên đồng hồ áp lực. Ấn mạnh cần bơm tay vài lần để xả giĩ đến khi nào thấy nhiên liệu phun. + Kiểm tra và điều chỉnh áp lực phun: * Mở van cho dầu lên đồng hồ áp lực khoảng ½ vịng. * Ấn mạnh cần tay bơm cho động hồ áp lực tăng lên đến khi nào VP phun. * So sánh áp lực trên đồng hồ với giá trị đã cho của nhà chế tạo. Nếu khơng cĩ lý lịch máy cĩ thể lấy giá trị 115- 120 kG/cm2 với VP kiểu kim chốt, 175 kG/cm2 với VP kín nhiều lỗ. * Nếu áp lức thấp hơn giá trị qui định ta vặn ốc hiệu chỉnh áp lực hoặc thêm tấm đệm. Nếu áp lực cao hơn thì làm ngược lại. + Kiểm tra rị rỉ đầu VP . 174
Ấn cần bơm tay cho áp lực lên khoảng 4 – 5 kG/cm2 dưới áp lực qui định. Ví dụ : 110 kG/cm2 cho áp lực qui định 115 kG/cm2. Với áp lực này dầu khơng được rỉ ra ở đầu VP. Nếu cĩ rị rỉ là do mũi kim (chỗ cơn nhỏ) và bệ trên đế chưa kín. Nếu rỉ ra ở khâu nối là do siết khâu nối chưa đúng lực, mặt tiếp xúc khơng tốt ta phải tháo kim ra xốy lại bằng cát rà và dầu nhờn. + Kiểm tra phun rớt Khĩa van dầu lên đồng hồ. Dùng giấy mềm lau khơ sạch dầu đầu VP, ấn mạnh cần bơm tay cho dầu phun ra nếu thấy khơ ở đầu kim là kim tốt, nếu ướt thì VP phun rớt. Nguyên nhân cĩ thể là do dơ bẩn hay trầy xước cần tháo rửa, rà thân kim dầu bơi trơn. + Kiểm tra chất lượng phun * Vặn khĩa van dầu lên đồng hồ áp lực. * Ấn mạnh cần bơm tay. * Quan sát tình trạng phun dầu phải thật tơi sương, đúng gĩc nĩn chùm tia. * Dùng miếng giấy để dưới đầu VP khoảng 3 cm. Xem số lỗ tia cĩ đủ khơng . Nếu nghẹt thì dùng cây xoi để thơng, cẩn thận tránh để cây xoi gãy trong lỗ. + Kiểm tra sự mịn của kim và bệ: * Mở van cho dầu lên đồng hồ áp lực. * Ấn cần bơm tay cho áp lực gần bằng áp lực phun. Giữ cần bơm và quan sát sự sụt áp trên đồng hồ. Nếu sự sụt áp khơng quá 15kG/cm2 trong vịng 15 giây 175
thì VP cịn tốt Chú ý: Khơng dùng vải lau, chỉ dùng dầu gasoil để tẩy, rửa sạch các chi tiết. Dụng cụ, bàn kẹp, tay của người thao tác phải thật sạch. * Sửa chữa vịi phun: Vì đây là một trong những cặp chi tiết địi hỏi tính chính xác rất cao nên thơng thường khi bị mịn hoặc hư hỏng thì ta thay bộ đơi kim-bệ phun. Trong trường hợp thiếu phụ tùng thay thế thí ta cĩ thể khơi phục bằng cách rà . 3.3 Các loại bơm nhiên liệu thấp áp: 3.3.1 Bơm piston: a/ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Khi trục trục cam (10) của BCA quay đến vị trí thấp , thì piston (8) sẽ được lị xo hồi vị (7) đẩy xuống khơng gian phía dưới . Lúc này do độ chân khơng tạo ra ở phía trên nên van tăng áp (2) đĩng lại, van nạp (6) mở ra.Nhiên liệu từ thùng chứa được hút vào khoảng khơng gian phía trên piston qua van nạp (6) . Đồng thời khi piston chuyên động xuống phía dưới , khơng gian phía dưới hẹp lại và nhiên liệu được nén vào đường dầu (3) đến bình lọc tinh. Như vậy piston (7) đĩng vai trị quyết định trong việc bơm nhiên liệu. Khi trục piston quay đến vị trí cao , làm đẩy con đội (9) , dẫn đến đẩy piston (8) đi lên, làm khơng gian phía trên hẹp lại, áp suất nhiên liệu tăng lên, làm cho van(2) mở ra và van (6) đĩng lại, dẫn nhiên liệu đến đường lọc tinh (3) 176
1.Thân bơn, 2.van tăng áp, 3.Đường dẫn dầu đến bình lọc tinh 4. Đường thốt nhiên liệu , 5.đường nạp nhiên liệu 6. Van nạp nhiên liệu, 7.lị xo piston, 8.piston, 9. con đội, 10.trục lệch tâm, 11.cán piston Bơm tay dùng để bơm nhiên liệu lên bơm cao áp khi động cơ ngừng làm việc lâu trước khi khởi động hoặc dùng để bơm nhiên liệu khi xả e trong hệ thống trước khi cho động cơ làm việc. * Ưu điểm: -giữ cho áp suất bơm luơn khơng đổi * Nhược điểm: khi piston bị mịn , các van bị hở thì bơm khơng đều , lị xo hồi vị gãy hay yếu cũng làm cho bơm làm việc khơng tốt. b/ Sửa chữa, lắp ráp và điều chỉnh bơm cấp nhiên liệu Những hư hỏng chủ yếu của các bơm cung cấp nhiên liệu kiểu piston là mịn piston và xi lanh, mịn các mặt tì của các van nén và đế của chúng, mịn van bi của piston của bơm tay và đế của nĩ, mịn con đội và lỗ dẫn hướng của nĩ trong vỏ bơm. Các lị xo của van và piston mất đàn hồi, chờn ren của bơm tay hoặc ở các bulơng . Phục hồi piston bơm cấp nhiên liệu kiểu piston bằng phương pháp mạ Crơm tới kích thước sửa chữa, cịn xi lanh thì doa va tiến hành rà theo kích thước của piston. Bề mặt van bị mịn thì gia cơng phay tới hết độ mịn. Nếu sau khi gia cơng phay mà độ trơn láng của các đế van khơng đạt yêu cầu thì tiến hành rà. Phục hồi các van hình nấm bằng cách rà trên mặt mút trên bàn rà bằng 177
gang phủ lớp bột rà. Khử mịn ổ van (mặt vát) lắp với viên bi trong bơm tay trên máy tiện. Nếu khe hở piston và xylanh bơm vượt quá giới hạn cho phép thì tiện rãnh theo đường kính ngồi của piston rồi lắp vào đĩ một phớt bằng cao su chịu được dầu (nếu như trước đây chưa cĩ). Nếu bị đứt hay mịn ren ở chỗ lắp nút ren của van thì khoan rộng, rồi cắt ren mới và lắp vào trong vỏ bơm miếng táp cĩ đường kính tiêu chuẩn; nếu hỏng ren lắp bulơng hoặc của đầu nối ống thì lắp vào vỏ bơm ống nối chuyển đổi. Các lị xo van và piston khơng đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của nhà chế tạo thì cần thay mới. - Nếu khe hở piston và xilanh bơm vượt quá giới hạn cho phép thì tiện rãnh theo đường kính ngồi của piston rồi lắp vào đố một phớt bằng cao su chịu được dầu, 3.3.2. Bơm hồi chuyển (bơm phiến trượt). 2 3 6 4 7 5 1 8 Hình 2.24: Bơm phiến trượt. 1. nhiên liệu vào; 2.vỏ bơm; 3.vít điều chỉnh; 4. lị xo; 5. nhiên liệu ra cửa; 6. cụm kín nhiên liệu; 7. đĩa; 8. van an tồn; 9. rơto; 10. trục; Nguyên lý hoạt động : Bơm cĩ 2 cánh 3 bằng gang, đặt trong rơto thép, được ép vào vỏ 2 nhờ lực lị xo 4 và lực ly tâm của bản thân nĩ khi rơto đang quay. Nhiên liệu vào cửa 1, ra cửa 5. Khi áp suất khoang 5 vượt quá 4 KG/cm2 thì van an tồn 8 mở ra. Trục của rơto chuyển động qua đĩa 7 và được làm kín bởi cụm kín dầu số 6. 3.4. Bình lọc nhiên liệu. 178
3.4.1. Lọc thơ nhiên liệu. Hình 2.27 là lọc thơ nhiên liệu, bộ phận chính của lọc là lõi lọc 2 hình phễu nằm trong cốc 1. Nhiên liệu đi vào bình lọc thơ theo đường ống 6, do thay đổi đột ngột hướng chuyển động, nhiên liệu sạch qua lưới lọc lên rãnh trong ống nối ở giữa. Cịn các cặn cơ học văng ra, rơi xuống đáy cĩc. Để cặn này khơng xáo trộn ở trong cốc lọc trên đáy cốc cĩ làm một cánh làm lắng 7 hình phễu. Hình2.27:Lọc thơ nhiên liệu. 1. cốc 2. lõi lọc và lưới lọc 3. vịng ép 4. thân bầu lọc 5. đường nhiên liệu vào 6. đường nhiên liệu ra 7. cánh làm lắng 8. nút xả cặn Chăm sĩc bình lọc thơ, người ta thường kỳ xả cặn và rửa bình lọc. Xả cặn sau 50 giờ làm việc động cơ. Rửa bình lọc sau 960 giờ. Tháo lưới lọc. Rửa cẩn thận cốc lọc 1, cánh làm lắng 7 và lưới lọc 2. Rửa lưới lọc trong nhiên liệu diesel đến khi hết cặn bẩn. Sửa chữa, lắp và thử bầu lọc thơ nhiên liệu Các hư hỏng chính của các chi tiết bầu lọc nhiên liệu là nứt rạn vỏ bề mặt bắt vào thân động cơ; nứt, đứt, mịn ren. Các vết nứt ngồi được hàn hoặc dán bằng nhựa êpơxít. Sau khi hàn dán thì kiểm tra độ kín của các chi tiết. Rửa các lõi lọc thơ nhiên liệu bằng cách nhúng chúng vào chậu dầu hỏa từ 10 - 15 phút. Cứ sau 3 – 4 phút lắc một lượt. Sau khi rửa kiểm tra các phần tử nhìn thấy được bằng mắt và hàn các chỗ bị hỏng. Tổng diện tích hàn trên lõi lọc cho phép khơng quá 1cm2. Nhúng các lõi lọc bẩn vào trong dầu hỏa sạch, dịch trượt các bản lọc với nhau và lắc các phần tử đĩ để các muội bẩn bám giữa các bản lọc rơi ra. 179
3.4.2. Lọc tinh nhiên liệu. Bình lọc cĩ hai cốc 5. Bên trong mỗi cốc lại cĩ một phần tử lọc 9. Phần tử lọc gồm cĩ một ống các tơng với nhiều lỗ bên để cho nhiên liệu đi qua, cĩ hai nắp cứng ở hai đầu và bên trong là một hộp giấy lọc đặc biệt chế tạo theo kiểu đèn xếp, hai cốc lọc cĩ chung một nắp. Trong nắp cĩ van ba ngả 19, cho phép rửa cĩc khơng cần tháo. Hai cốc làm việc song song. Khi van ba ngả để ở vị trí làm việc nhiên liệu đi từ bơm thấp, qua van ba ngả đồng thời vào cả hai cốc, qua hộp giấy lọc để đi vào bơm cao áp. Hình 2.28: Bầu lọc tinh 1. lỗ xả cặn; 2, 3, 11, 16. bulơng 4. van bi; 5 Cốc; 6. lị xo 7. đĩa vịng bịt dầu; 8. vịng bịt dầu 9. lõi lọc; 10, 12, 23. đệm 13, 14. đai ốc; 15. vít cấy 17. ống lĩt; 18. bích cúa van 19. nút ren của van 20, 22. vịng phớt 21. vịng hãm Nguyên tắc làm việc : nhiên liệu sẽ trực tiếp thấm từ từ theo hướng từ ngồi vào trong qua lưới lọc, cấn cặn sẽ được giữ lại ở lưới lọc. */ Những hư hỏng thường gặp và cách sửa chữa: - lưới lọc lâu ngày bị mục hoặc cấn cặn bám nhiều.-Ỉ cần thay lưới lọc mới. - cĩ thể bị nứt do anh hưởng nhiệt độ của động cơ đối với bề mặt đang tiếp xúc của bình lọc.-Ỉ cần hàn kín lại. Muốn rửa bình lọc bên trái, dùng clê xoay van ba ngả cho cạnh giữa của van hướng về cốc bên phải. Nới ốc dưới đấy cốc bên trai vài vịng. Cho động cơ làm việc ở số vịng quay lớn nhất. Lúc này nhiên liệu chỉ đi qua cốc bên phải, sau khi thấm vào hộp giấy lọc bên trong một phần lớn tiếp tục đi vào bơm cao áp, cịn một phần thấm vào bên trong hộp giấy lọc của cốc bên trái rồi từ bên trong thấm chảy ra bên ngồi, nhờ vậy mà làm sạch được cặn bẩn bám bên trong hộp giấy lọc. Để rửa 180
cốc bên phải, xoay van ba ngả theo chiều ngược lại. 3.5. Bộ điều chỉnh tốc độ (bộ điều tốc). Chức năng, yêu cầu, nhiệm vụ: Chức năng, nhiệm vụ: tự động thay đổi lượng nhiên liệu phù hợp khi cĩ sự thay đổi tốc độ của động cơ. Yêu cầu: - phải thay đổi lượng nhiên liệu sao cho phù hợp nhất. - cơ cấu phải đơn giản, dễ sử dụng, giá cả hợp lý, dễ bảo dưỡng. Điều kiện làm việc: Làm việc trong điều kiện tốc độ động cơ thay đổi, cĩ khi tăng tốc, cĩ khi giảm tốc. 3.5.1. Bộ điều tốc chân khơng. Cấu tạo : Bộ điều tốc chân khơng nhiều chế độ. 1. bình lọc khơng khí; 2. tay điều khiển tốc độ; 3. họng; 4. bướm giĩ; 16 1 5. đường ống hút của động cơ; 6. nút kéo ; 7. thanh răng bơm cao áp 14 15 2 8. lỗ thơng với khí trời; 3 13 4 5 9. ngăn bên phải của bộ điều tốc 7 12 10. lị xo điều tốc; 11. lị xo ; 12. chốt tựa; 11 10 9 8 6 13. vít điều chỉnh, 14.ngăn trái của bộ điều tốc, 15.màng mỏng, 16.ống nối. Nguyên lý hoạt động : Khi động cơ chạy, khơng khí qua bình lọc 1 và họng 3 để đi vào đường ống hút 5. Khi bướm giĩ ở vị trí nhất định, nếu thay đổi số vong quay của động cơ thì tốc độ khơng khí sẽ thay đổi theo và do đĩ làm thay đổi độ chân khơng của họng. Khi càng tăng số vịng quay của động cơ thì độ chân khơng trong ngăn 14 càng tăng 181
làm cho màng 15 càng ép lị xo 10 kéo thanh răng bơm cao áp sang trái về phía giảm nhiên liệu. Nếu giảm số vịng quay của động cơ thì độ chân khơng sẽ giảm theo và lị xo 10 sẽ đẩy màng 15 ra và thanh răng bơm cao áp sang phải về phía tăng nhiên liệu. Mỗi vị trí của bướm giĩ do tay địn 12 điều khiển sẽ tương ứng với một chế độ tốc độ của động cơ. Càng mở rộng bướm giĩ thì chế độ tốc độ của động cơ càng lớn. Lị xo 11 cịn tác dụng làm tăng độ ổn định của bộ điều tốc khi động cơ chạy chậm ở chế độ khơng tải hoặc ít tải. Vít 13 dùng để điều chỉnh lực căng của lị xo 11. trong quá trình thanh răng bơm cao áp chuyển về phía giảm nhiên liệu, khi tới vị trí nào đĩ, thanh răng sẽ tỳ lên chốt tựa 12 qua đĩ ép lị xo 11. Nếu chuyển về phía tăng nhiên liệu thanh răng cũng sẽ tỳ lên chốt hạn chế lượng nhiên liệu ít nhất. Nút kéo 6 dùng để cắt nhiên liệu khi tắt máy. Nút kéo 6 kéo thanh răng sẽ ép các lị xo 10 và 11 chuyển về vị trí cắt nhiên liệu. - Ưu, nhược điểm : Ưu điểm chính của bộ điều tốc này là cấu tạo đơn giản kích thước nhỏ, lực dùng để điều khiển chế độ tốc độ của động cơ tương đối nhỏ khơng cịn các chi tiết mài mịn. Nhược điểm chính của bộ điều tốc chân khơng là phải lắp họng và lắp bướm giĩ trên đường ống hút do đĩ đã làm giảm bớt 20 ÷ 30% tiết diện lưu thơng của đường ống, làm giảm hệ số nạp và do đĩ giảm cơng suất của động cơ. -Phạm vi sử dụng : Người ta thường lắp bộ điều tốc chân khơng trên các động cơ Diesel vận tải cao tốc hoạt động trong một phạm vi tốc độ tương đối rộng. Hư hỏng và sửa chữa: Lị xo điều tốc lâu ngày bị giãn, độ cứng khơng cịn phù hợp -Ỉ cần thay mới. Màng chân khơng bị rách, việc tạo độ chân khơng khơng đúng theo yêu cầu.-Ỉ thay mới. 182
3.5.2. Bộ điều tốc cơ khí. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động : Hình 2.30: Bộ điều tốc cơ khí. 1. vít giới hạn; 2. tay địn; 3. trục bộ điều tốc; 4. ổ lăn tựa; 5. bánh răng truyền động; 6. ổ bi; 7. quả văng; 8. chạc chữ thập; 9. thanh kéo; 10. trục miếng vát nghiêng; 11. miếng vát nghiêng; 12. vít mổ cị; 13. nỉa; 14. lị xo ngồi;15 lị xo trong; 16; trục quả văng;17. bạc trượt; 18.bulơng giới hạn; 19. lị xo kép; 20. vành tựa. Nguyên lý hoạt động: Bộ điều tốc thuộc loại ly tâm, mọi chế độ. Trục điều tốc 3 quay nhờ bánh răng truyền động 5 với bánh răng trên trục bơm cao áp. Khi trục 3 quay, quả văng 7 văng ra, chân của nĩ đẩy bạc trượt 17 và nỉa 13, kéo thanh kéo 9 và do đĩ kéo tay thước bơm cao áp về phía giảm hay tăng cung cấp nhiên liệu, đĩ là điểm bắt đầu tác động bộ điều tốc. Nghĩa là: khi kéo thước nhiên liệu ra xa thì nhiên liệu sẽ được tăng lên, và khi thước nhiên liệu kéo về gần thì giảm lượng nhiên . Ưu, nhược điểm : 183
−Ưu điểm chính của bộ điều tốc này là lực lị xo điều tốc và lực ly tâm của quả văng chỉ tác dụng lên khớp trượt và ổ bi của khớp trượt, cịn lại tất cả các cơ cấu khác đều khơng chịu tác dụng của hai lực ấy. Do đĩ tuổi thọ và độ tin cậy của bộ điều tốc này tốt hơn. Ngồi ra tác dụng của người điều khiển trên tay điều khiển rất nhẹ. −Nhược điểm chính của bộ điều tốc này là cấu tạo hơi phức tạp, kích thước hơi lớn và cịn nhiều chi tiết, ngồi ra ở các chế độ tốc độ thấp, độ khơng đồng đều của bộ điều tốc cũng tương đối lớn. Hư hỏng và sửa chữa: Do đây là bộ điều tốc kiểu cơ khí nên hao mịn do ma sát là khĩ tránh khỏi, răng của bánh răng truyền động bị mịn, ổ bi bị mịn, lị xo khơng cịn đủ độ cứng. Đối với lị xo cĩ thể thay mới. 3.5.3. Bộ điều tốc thủy lực. Nguyên lý hoạt động : Nếu tăng số vịng quay của trục khuỷu, sẽ làm tăng số vịng quay của bơm chuyển nhiên liệu 4, do đã làm tăng áp suất nhiên liệu trên đường ống C, mặt khác van trượt ly tâm 2 cũng chạy xa tâm quay làm tăng áp suất nhiên liệu trong xylanh cơng tác 6 của bộ điều tốc. Do áp suất nhiên liệu tăng, nên piston 9 bị đẩy sang phải ép lị xo 10 và làm xoay van 7 về phía giảm nhiên liệu. Cĩ thể dùng tay điều khiển 12 để thay đổi biến dạng ban đầu của lị xo 10. Vì vậy bộ điều tốc này là bộ điều tốc nhiều chế độ. Khi độ nhớt của nhiên liệu thay đổi, van trượt ly tâm 1 cịn thể tự động thay đổi tiết diện đường B và đường C sao cho áp suất nhiên liệu trong khơng gian A chỉ phụ thuộc vào số vịng quay của động cơ. Bộ điều tốc thủy lực. A. Khơng gian trong của rơto; B. Đường nhiên liệu ra; C. Đường nhiên liệu vào; D. Đường nhiên liệu ; 1. rơto; 2. van trượt ly tâm; 3. lị xo; 4. bơm chuyển nhiên liệu; 5. van trên ; 6. xylanh bộ điều tốc; 7. 184 van; 8. chốt kéo; 9. piston; 10. lị xo; 11. bơm cao áp ; 12. tay
6 7 8 9 10 11 D 12 5 4 B C 3 A 2 1 Ưu, nhược điểm : -Ưu điểm chính của bộ điều tốc thủy lực là cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ, các chi tiết vận động đều được bơi trơn tốt nên ít mịn. -Nhược điểm : 1. Hệ số lưu lượng tại van tiết lưu phụ thuộc vào độ nhớt của nhiên liệu, mà độ nhớt lại thay đổi theo nhiệt độ, vì vậy nếu trạng thái nhiệt của động cơ thay đổi sẽ làm thay đổi chế độ tốc độ và do đĩ làm số vịng quay điều chỉnh lớn nhất của động cơ khơng ổn định. 2. Nếu trong thùng hết nhiên liệu hoặc bị tắc đường ống từ thùng chứa tới bơm chuyển nhiên liệu thì số vịng quay của động cơ sẽ tăng vọt lên và đĩng cơ cĩ thể tiếp tục sử dụng nhiên liệu dự trữ trong bình lọc để chạy thêm một thời gian nữa. 3.6. Bộ tự động điều chỉnh gĩc phun sớm: Chức năng, nhiệm vụ: phun lượng nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lượng cần cung cấp sao cho tạo được hỗn hợp cháy là tối ưu đồng thời giảm được lượng nhiên liệu dư thừa khi phun khơng đúng thời điểm. Yêu cầu: cơ cấu đơn giản, làm việc an tồn, dễ dàng sửa chữa và bảo dưỡng. 3.6.1. Bộ tự động điều chỉnh gĩc phun sớm kiểu ly tâm. a/ cấu tạo : 6 185 5 7
b/ nguyên lý hoạt động : Khi tăng số vịng quay trục cam, quả văng 3 vung ra quanh trục 2, lúc ấy chân quả văng a đẩy ống then hoa 8 sang trái. Nếu giảm số vịng quay, lị xo 1 sẽ đẩy ống then hoa sang phải. Ống then hoa 8 dùng then hoa xoắn, một đầu xoắn trái, cịn đầu kia xoắn phải. Vì vậy khi chuyển dịch ống then hoa 8 sẽ làm cho gĩc phun sớm tăng lên hoặc giảm xuống. Thơng thường năng lượng của quả văng khơng đủ để đẩy ống then hoa di chuyển. Vì vậy thường phải lắp thêm một bộ khuyếch đại nhằm tăng lực đẩy đĩ. Hiện nay thường dùng khuếch đại thủy lực. 3.6.2. Bộ tự động điều chỉnh gĩc phun sớm thủy lực. 186
1 2 3 E B D 4 5 A 6 9 8 7 Hình 2.34: Bộ tự động điều chỉnh gĩc phun sớm thủy lực. A. Khơng gian hình vành khăn; B, C. Lỗ dẫn dầu; D. Khơng gian chứa dầu; E. Lỗ ; 1. bánh răng dẫn động bơm cao áp; 2. giá đỡ quả văng; 3. quả văng; 4. van của bộ khuếch đại; 5. lị xo của ống trượt; 6. lị xo của piston; 7. piston của bộ khuếch đại; 8. đầu then hoa của trục dẫn động ; 9. ống then hoa Nguyên lý hoạt động : Giá đỡ của hai quả văng 3 được bắt chặt trên bánh răng 1 của trục cam dẫn động bơm cao áp. Hai quả văng 3 đồng thời tác dụng lên ống trượt 4. Bản thân ống trượt lại là một van điều khiển cơ cấu khuếch đại. Piston 7 của cơ cấu khuếch đại được ép chặt lên ống then hoa 9. Mặt ngồi của ống then hoa là then hoa thẳng, cịn mặt trong là ống then hoa xoắn, ống then hoa này lắp vào ống then hoa 8 của trục dẫn động bơm. Cịn mặt ngồi của ống then hoa lại ăn khớp với tang bánh răng 1. Giá đỡ 2 của quả văng được dùng làm xylanh của piston 7. Dầu của hệ thống bơi trơn của động cơ đi vào khơng gian hình vành khăn A 187
sau đĩ qua lỗ B, lỗ C vào khơng gian D rồi qua lỗ E tới xylanh. Khi tốc độ của động cơ tăng lên, quả văng đẩy ống trượt sang phải. Mở lỗ E và dầu nhờn từ khơng gian D đi vào xylanh khuếch đại. Lúc ấy, lực do áp suất dầu tác dụng lên piston lớn hơn lực đàn hồi của lị xo nên piston 7 chuyển dịch sang phải. Chuyển dịch của piston kéo theo chuyển dịch của ống then hoa và thơng qua rãnh then hoa ăn khớp với tang bánh răng làm cho trục bơm được quay tương đối so với vị trí của bánh răng nhờ đĩ làm tăng gĩc phun sớm. Khi lỗ E bị che kín thì ống trượt đi tới một vị trí ổn định mới và piston dừng lại, khơng chuyển dịch nữa. Nếu giảm số vịng quay của động cơ, lị xo 5 sẽ đẩy ống trượt sang tri tới vị trí mới đĩng kín lỗ dầu E, lúc ấy gĩc phun sớm sẽ giảm. Với gĩc nghiêng của then hoa là 170 và đường kính ngồi của trục cam là 35 mm thì cứ chuyển dịch của piston khuếch đại đi 5 mm sẽ ứng với gĩc quay của trục cam là 50. 3.7. Van điều áp. Hình 2.35: Kết cấu và hoạt động của van điều áp. 1– lỗ trên; 8– lỗ giữa; 2– lị xo; 9– lỗ thốt 3– lị xo điều áp; 10 – rắcco; 4– xylanh; 11– lưới lọc nylon 5– piston; 12–bu lơng; 6– lị xo mồi; 13– chén chặn 188
7– lỗ nạp; 14– đệm kín cao su Van điều áp gắn trong nắp đậy của bơm chuyển của bơm cao áp cụm gồm cĩ: Xylanh (4) chứa piston (5). Lị xo mồi (6) luơn luơn nâng piston (5) đi lên. Bên trên piston cĩ lị xo điều áp (3), trên van điều áp cĩ rắcco (10) nhận nhiên liệu nạp vào từ bầu lọc thứ cấp. Rắcco này vặn ren vào vỏ van điều áp, ấn lên lị xo (2) và chén chặn (13) để giữ chặt xylanh (4). Bầu lọc nhiên liệu bằng lưới nylon dày (10) bao ngồi lị xo (2) và phần xylanh (4) để lọc nhiên liệu lần cuối cùng. Bên hơng van điều áp cĩ 2 lỗ: Lỗ thốt (9) thơng với mạch vào của bơm chuyển vận, lỗ nạp (7) thơng với mạch thốt của bơm chuyển vận, chốt định vị (12) dùng định vị vịng lệch tâm của bơm chuyển vận. Van điều áp đảm trách 2 việc: – Cho nhiên liệu lưu thơng để xả giĩ. – Duy trì áp suất nhiên liệu chuyển vận cố định cần thiết khi động cơ hoạt động. Hoạt động của van điều áp gồm 3 giai đoạn: – Giai đoạn ngừng: Giai đoạn động cơ ngừng, bơm tay của bơm chuyển đứng yên. Piston (5) xuống sát đáy xylanh (4), được lị xo mồi (6) đỡ lên đĩng kín lỗ (7) chặn khơng cho nhiên liệu trong bơm tụt về thùng chứa. – Giai đoạn bơm tay xả giĩ: Để xả giĩ trong tồn bộ hệ thống, ta tác động cần bơm tay của bơm chuyển nhiên liệu chui vào rắcco (11) qua lớp lưới lọc cuối cùng chui vào lỗ trên (1) nơi xylanh (4) ấn piston (5) mở lỗ (7) để nhiên liệu vào đầu dầu giĩ. – Giai đoạn động cơ vận hành: Lúc này trục cam bơm cao áp quay, bơm chuyển vận đẩy nhiên liệu vào lỗ (7) của bộ điều áp chui xuống mặt dưới piston (5) và nâng piston này lên. Nếu vận tốc trục cam tăng, áp suất chuyển vận của nhiên liệu vượt mức ấn định, piston (5) sẽ bị nâng lên cao hơn, ép lị xo điều áp (3) và mở lỗ (8) nơi xylanh (4) cho nhiên liệu về lỗ trên (9) trở lại mạch nạp của bơm tiếp vận, áp suất chuyển vận giảm ngay. Nếu ngược lại piston (5) đi xuống, đậy ít hơn hoặc ít hẳn. Sự di chuyển của piston đều do áp suất nhiên liệu, phụ thuộc vào tốc độ của 189
động cơ. IV. Các biện pháp kết cấu nhằm cải thiện chất lượng tạo hỗn hợp cháy: 4.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng hỗn hợp cháy: • Cĩ hai yếu tố cơ bản: -Nhiên liệu. - Hệ thống tạo hỗn hợp cháy: . Đối với động cơ xăng: bộ chế hịa khí hoặc hệ thống phun xăng. .Đối với động cơ diesel: hệ thống phun nhiên liệu .Ngồi ra cấu hình của buồng đốt , hệ thống nạp xả cĩ ảnh hưởng lớn đến chất lượng quá trình tạo hỗn hợp cháy. 4.4.Các biện pháp kết cấu nhằm cải thiện chất lượng hỗn hợp cháy A/ Theo hướng cổ điển: 4.4.1. Áp suất phun: - Để đạt được sự làm việc tin cậy, kinh tế của động cơ cần phải phun vào xilanh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình với gĩc phun sớm đã cho và phun sương. - Một trong các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng phun nhiên liệu là áp suất của nĩ trước vịi phun gọi là áp suất phun - Khi chế tạo động cơ cĩ hành trình piston lớn , người ta cĩ xu hướng tăng áp suất phun lên cao(130MPa) với mục đích rút ngắn thời kỳ phun và cải thiện chất lượng nhiên liệu * Đặc tính thay đổi áp suất phun phụ thuộc vào : - chế độ làm việc của động cơ - các thơng số kết cấu của hệ thống cấp nhiên liệu - tính chất vật lý của nhiên liệu - Nếu giả thiêt khơng cĩ sự rị lọt nhiên liệu qua các khe hở vịi phun và bỏ qua độ nhớt , độ co giãn đường ống cao áp thì suất tiêu hao nhiên liệu thể thích qua vịi phun bằng lượng cấp nhiên liệu thể tích bơm . 190
- Tốc độ nâng piston BCA phụ thuộc vào biên dạng cam của bơm, tốc độ lớn nhất đạt được khi độ nâng của piston bơm đạt một nữa ứng với phần dốc nhất của biên dạng cam. Nhiên liệu được cấp vào xilanh trong thời gian này cĩ áp suất cao và bảo đảm phun tốt. Người ta dùng hệ số Co làm thơng số đặc trưng cho mỗi dạng cam .Hành trình cấp nhiên liệu của piston bơm cao áp được đặt tại khu vực cĩ Co lớn nhằm đảm bảo tính dứt khốt của thơì điểm bắt đầu cũng như kết thúc cấp nhiên liệu, đồng thời duy trì áp suất phun tương đối cao trong suốt thời gian cấp nhiên liệu. Ngắt nhiên liệu khi tốc độ piston cao ở cuối thời kì phun sẽ đảm bảo giảm nhanh áp suất phun và đĩng dứt khốt thời điểm phun sẽ đảm bảo giảm nhanh áp suất phun và đĩng dứt khốt kim phun, điều này rất quan trọng vì nếu áp suất phun giảm từ từ làm kim phun đĩng chậm nên sẽ cĩ thể xảy ra hiện tượng đĩng giọt nhiên liệu làm chất lượng phun xấu đi ảnh hưởng xấu đến quá trình cháy. - Hiện tượng phun rớt là hiện tượng mà do dao động mạnh áp suất nhiên liệu sau khi đĩng, kim phun cĩ khả năng mở trở lại sau khi đã đĩng. Phun rớt làm tăng 191
thời kì cháy trên đường giãn nở ảnh hưởng đến quá trình cháy. Nghĩa là áp suất phun lớn với mức độ phù hợp là tốt nhưng cần phải triệt tiêu dao động sĩng của nhiên liệu để tránh hiện tượng phun rớt. Giải pháp: đặt trong vịi phun van triệt hồi ngăn cách với đường ống cao áp để giảm phản xạ sĩng áp suất 4.4.2. Chất lượng phun nhiên liệu: - Chất lượng nhiên liệu được đặc trưng bằng nhiều chỉ số, quan trọng nhất trong các chỉ số đĩ là độ mịn và độ đồng nhất. Độ mịn được đánh giá bằng đường kính hạt , cịn độ đồng nhất được đánh giá bằng sự giống nhau của các đường kính hạt. ỈYêu cầu là độ mịn và độ đồng nhất tăng thì chất lượng phun được cải thiện. Với động cơ thấp tốc thì đường kính trung bình của hạt nhiên liệu là 15-25µm , cao tốc là5-10µm. - Để đánh giá đồng thời độ tán xạ và độ đồng nhất phun , ta dùng đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa đường kính hạt và số lượng hạt tương đối. Đường đặc tính phun nhiên liệu càng gần trục tung, phạm vi đường kính hạt càng hẹp thì độ mịn và độ đồng nhất càng tốt Vd: Độ phun mịn và độ đồng nhất tốt (qua 4 lỗ đường kính 0,4mm) ưngs với đường đặc tính 1, độ phun thơ nhất ( qua 1 lỗ 0,8mm) ứng với đường đặc tính 3 , đường đặc tính 2 ứng với phun qua 2 lỗ đường kính 0,57mm. 192
Khi các hạt cĩ kích thước nhỏ, đồng đều nên sẽ tăng được bề mặt tiếp xúc của khơng khí với nhiên liệu, dẫn đến tăng tốc quá trình trao đổi nhiệt và do đĩ chất lượng cơng tác trong xilanh động cơ tốt hơn, cùgn với tăng vịng quay trục khuỷu và mức độ cường hố, giảm kích thước xilanh thì chất lượng phun nhiên liệu sẽ được tăng lên. 4.4.3. Ảnh hưởng của kết cấu lỗ phun Quá trình phun nhiên liệu cĩ thời gian rối loạn nên tính đặc biệt kết cấu thiết bị phun cĩ khả năng tạo rối dịng nhiên liệu khi lưu động qua đĩ; Độ tán xạ , độ đồng nhất tăng khi tăng độ nhọn mép vào, độ nhám bề mặt phía trong lỗ phun. - Đường kníh lỗ phun là một trong các yếu tố kết cấu quan trọng ảnh hưởng rõ rệt đến chất lượng phun; Theo thực nghiệm khi giảm đường kính vịi phun và tăng số lỗ phun , với các yếu tố khác được giữ nguyên thì chất lượng phun được tăng lên. - Tỷ số giữa chiều dài Lpo với đường kính lỗ phun Dpo ảnh hưởng đến chất lượng tạo hỗn hợp , phun và tán xạ nhiên liệu tốt nhất khi Lpo/Dpo =3 là tốt , với điều kiện này thì nhiên liệu ra khỏi lỗ phun đạt tới tốc độ rối loạn lớn nhất. 193
Từ hình vẽ thấy rõ , khi giảm đường kính lỗ phun nhiên liệu được phun mịn hơnvà đồng nhất hơn. 4.4.4. Cách đặt vịi phun nhiên liệu - Kết hợp với các dạng buồng cháy khác nhau, sẽ cĩ các cách đặt vị trí vịi phun khác nhau sao cho quá trình tạo hỗn hợp cháy là thích hợp nhất a/ Đối với buồng cháy thơng nhất: Thường thì vịi phun đặt trực tiếp vào buồng cháy và thẳng gĩc. 194
Khi kết hợp với đường khí phun vào tia nhiên liệu sẽ cĩ những chuyên động hợp lý để nhiên liệu được xé tan. b/ Đối với buồng cháy khoét sâu trên đỉnh piston : Thường thì vịi phun dặt xiên, khi cĩ dịng xốy khơng khí từ sường tia thổi phun phần nhiên liệu đã bay hơi ra ngồi , khiến những hạt nhiên liệu cịn lại trong tia dễ bay hơi , tăng tốc độ hình thành hồ khí. 195
c/ Đối với buồng cháy xốy lốc: • Vịi phun được đặt ở buồng xốy lốc và đặt xiên, nhiên liệu được phun vào cung hướng với dịng xốy lốc, lúc đĩ các hạt nhiên liệu nhỏ, nhẹ ở vỏ tia bị cuốn theo dịng xốy lốc , được sấy nĩng , bay hoi cùng khơng khí nĩng tạo ra hồ khí và bốc cháy ở khu vực miệng đường thơng, điều nay làm cho việc chay được diễn ra tốt hơn. • Nếu tia nhiên liệu được phun hướng tâm hoặc lệch tâm nhưng ngược chiều dịng xốy thì màng lửa đầu tiên sẽ xuất hiên ở tâm buồng cháy mặc dù cĩ lợi cho việc khởi động nhưng dễ tạo ra khố nhiệt nên khơng tốt Ỉ tia nhiên lieu phun theo chieu dong xoay. 196
d/ Đối với buồng cháy dự bị: - Vịi phun được đặt trong buồng dự bị. B. Theo hướng hiện đại : Nhằm nâng cao chất lượng quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ Diesel, khắc phục những nhược điểm mà hệ thống nhiên liệu cổ điển điều khiển bằng cơ khí vẫn cịn tồn tại như việc định lượng, định thời điểm phun chưa chính xác, tính tự động điều chỉnh và tự động hĩa cịn hạn chế nhất là các chế độ làm việc khơng ổn định như: khởi động, tăng tốc, giảm tốc và các cơ cấu hệ thống (điều tốc, thay đổi gĩc phun sớm ) làm việc chưa nhạy lắm. Việc áp dụng các thiết bị điện tử vào hệ 197
thống nhiên liệu động cơ Diesel nhằm mục đích giải quyết những vấn đề này, ngồi ra nĩ cịn gĩp phần giảm bớt tính độc hại cho mơi trường do quá trình cháy của nhiên liệu được cháy hồn tồn hơn Hệ thống gồm các bộ phận sau: * Bộ phận cảm biến: Gồm các cảm biến tốc độ, tải trọng áp suất khí nạp, cảm biến Lambda Các cảm biến này cịn nhiệm vụ ghi nhận các hoạt động của động cơ để cung cấp thơng tin cho khối thiết bị điều khiển trung tâm (CPU). * Bộ điều khiển trung tâm (CPU): Đây là bộ phận có nhiệm vụ tiếp nhận thơng tin do các cảm biến cung cấp. Các tín hiệu được đưa đến từ các cảm biến sẽ được chuyển đổi thành các tín hiệu số. Bộ phận xử lý phối hợp nhờ các bộ phân tích so sánh các thơng tin nhận được với các dữ liệu lưu trữ sẵn trong bộ nhớ. Từ đĩ bộ điều khiển trung tâm sẽ cho ra tín hiệu làm nhiệm vụ điều khiển các cơ cấu phân phối chấp hành. * Bộ phận chấp hành: Cịn nhiệm vụ thực hiện lệnh điều khiển, chỉ huy việc định lượng, thời điểm phun nhiên liệu, cũng như chỉ huy 1 số cơ cấu và thiết bị khác như luân hồi khí xả, ngừng hoạt động một số xylanh, hiệu chỉnh hỗn hợp cháy khi động cơ làm việc ở tốc độ cao Nhằm đảm bảo sự làm việc tối ưu của động cơ. 198
BỘ PHẬN CẢM BIẾN Vị trí trục Tốc độ động Áp suất nạp Nhiệt độ Cảm biến khuỷu cơ không khí động cơ khác Cung cấp thông tin Bộ phận kiểm soát vị trí thanh Xôlênoy điều khiển thanh răng răng Vị trí thực tế BƠM CAO ÁP PE THẾ của thanh răng BỘ ĐIỀU KHIỂN TRUNG HỆ MỚI TÂM CPU Bộ phận kiểm soát điểm bắt Xôlênoy điều khiển từ đầunhiên liệu Điểm khởi phun thực tế Kim phun với bộ cảm biến tác động van kim Sơ đị nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp PE trang bị hệ thống điện tử 199
1.Bình nhin liệu; 2.Bơm tiếp vận;3.Lọc thứ cấp; 4.Bơm cao p PE; 5.Cơ cấu kiểm sốt thời điểm phun nhin liệu; 6.Cơ cấu điều tốc; 7.Vịi phun nhin liệu; 8.Ống dẫn dầu về; 9.Buji xơng my vbộ phận kiểm sốt; 10.Bộ phận điều khiển trung tm; 11Đn bo kết quả chuẩn đốn; 12.Cơng tắc của bộ phận li hợp; 13Bộ cảm biến vị trí bn đạp; 14.Bộ cảm biến tốc độ động cơ; 15.Bộ cảm biến nhiệt độ; 16.Bộ cảm biến áp suất khí nạp; 17.Tuabin tăng áp; 19.Ac quy; 20.Cơng tắc buji xơng máy và khởi động Hệ thống phun nhiên liệu trang bị bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử. 200
*/ Các loại cảm biến a.Cảm biến lưu lượng giĩ: cĩ nhiều kiểu: cánh trượt ,Karman ,dây đốt Sau đây là cảm biến kiểu cánh trượt: Là một trong những cảm biến quan trọng nhất Cánh đo giĩ được giữ cân bằng bởi 1 lị xo hồn lực Hoạt động: Dịng khí qua lưu lượng kế sẽ tác dụng một lực tỷ lệ với lưu lượng khí lên cửa đo 3,làm cửa này quay đi 1 gĩc a cho đến khi cân bằng với lực lị xo xoắn. Gĩc a tỷ lệ với điện áp U sinh ra Thiết bị cĩ mối quan hệ lơgarit giữa a và thể tích khơng khí Nên cĩ độ nhạy cao dù lượng khơng khí nhỏ . Cánh bù trừ 4 cĩ tác dụng ổn định gĩc của thiết bị đo vì các sĩng áp suất trong đường nạp do động cơ hoạt động khơng liên tục. Trên cảm biến cịn cĩ gắn cơng tắt bơm nhiên liệu(được lắp trên biến trở) 201
b.Cảm biến nhiệt độ khí nạp: Cung cấp thơng tin về nhiệt độ khơng khí nạp. Cấu tạo: là một nhiệt điện trở c. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát : Cung cấp thơng tin về nhiệt độ động cơ : -Khi động cơ lạnh :ECU tăng lượng nhiên liệu phun vào -Khi động cơ quá nĩng : giảm lượng nhiên liệu Kết cấu và đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ nước làm mát d/Bộ cảm biến vận tốc trục khuỷu: cĩ cức năng theo và đọc đĩa tín hiệu (pulse ring) gắn trên đầu trục cam . Căn cứ vào những ngắt quãng tín hiệu của đĩa này, vi tính sẽ quyết đốn được vận tốc thực tế của động cơ. 202
e/ Bộ cảm biến ghi nhân vị trí thanh răng: sự khác biệt của vị trí thanh răng so với vị trí chuẩn (set point) sẽ thành tín hiệu với bộ điều tốc. f/ Cảm biến Lamda Xác định nồng độ oxi trong khí thải,sau đĩ đưa tín hiệu về ECU để kết hợp vĩi thơng tin từ cảm biến ghi nhận vị trí thanh răng để cung cấp lượng nhiên liệu cho lần tiếp theo */Làm đậm trong và sau khi khởi động Trong quá trình làm đậm này sẽ tăng lượng phun, phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát (lượng phun sẽ lớn khi nhiệt độ nước làm mát thấp), để nâng cao khả năng khởi động và cải thiện tính ổn định hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định sau khi động cơ đã khởi động. Lượng phun sẽ giảm dần đến lượng phun cơ bản. */ Hiệu chỉnh tăng giảm lượng nhiên liệu Khi tốc độ đơng cơ vượt quá giá trị định trước hoặc khi xe xuống dốc tín hiệu được truyền từ cảm biến tốc độ về ECU, sau đĩ ralệnh cho bộ điều tốc để giảm lại lượng nhiên liệu, nên nhiên liệu cháy hết và sạch hơn, ít gây ơ nhiễm mơi trường. */Hiệu chỉnh đậm khi tăng tốc Lúc cần vượt qua một ơ tơ lưu thơng cùng chiều, phải điều khiển cho xe tăng tốc tức thì. trong chế độ này cần phải phun thêm nhiên liệu để kịp thời tăng tốc ơ tơ nhanh chĩng. Hộp ECU nhận được tín hiệu tăng tốc nhờ bộ cảm biến lưu lượng dịng khí nạp. Khi bướm ga mở lớn đột xuất, khối lượng khí nạp tăng vọt lên, mâm đo của bộ cảm biến dịng khí nạp xoay dịch chuyển một gĩc lớn hơn. Hộp ECU nhận được tín hiệu này sẽ chỉ huy phun thêm nhiên liệu, điều chỉnh tỷ lệ khí hỗn hợp để cĩ hệ số dư lượng khơng khí phù hợp Làm giàu hỗn hợp ở chế độ tồn tải Ở chế độ tồn tải, động c pht huy cơng suất tối đa, vì vậy cần phải cung cấp cho động c một lýợng nhiên liệu hn so với chế độ tải một phần. Trong chế độ tải 203
một phần, lượng nhiên liệu dường như ở mức độ tối thiểu, mức độ độc hại trong khí thải týng đối thấp. Tuy nhin ở chế độ tịan tải, bắt buộc lượng nhiên liệu phải nhiều hơn hn. Việc điều chỉnh nhin liệu cần thiết ny đýợc lập trình sẵn trong bộ sử lý vi điều khiển điện tử ECU. 204