Phân tích cơ sở lý thuyết và kết cấu hệ thống phun nhiên liệu điện tử của động cơ diesel

Cao Xu©n Qu©n
CK43-DLTT


Ph©n tÝch c¬ së lý thut vµ kÕt cÊu hƯ thèng phun nhiªn liƯu ®iƯn
tư cđa ®éng c¬ diesel


§å ¸n tèt nghiƯp §¹I HäC
Chuyªn ngµnh : C¬ khÝ §éng lùc Tµu Thun
H-íng dÉn khoa häc : PGS. TS. Ngun V¨n NhËn



NHA TRANG - 06 / 2006



BỘ
GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC


PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Maóu CTTN - 02
CK43-DLTT
Cơ khí Động lực tàu thuyền

87 trang 3 11 tài liệu
CD-ROM chứa toàn bộ nội dung đồ án











cán bộ h ớng dẫn



PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận





PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Maóu CTTN - 03
CK43-DLTT
Cơ khí Động lực Tàu Thuyền

87trang 3 11 tài liệu
CD-ROM chứa toàn bộ nội dung luận án.












cán bộ phản biện





chủ tịch hội đồng



Điểm chung




PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG C
Ơ DIESEL
3

1.1. Chức năng và yêu cầu của hệ thống nhi ên li ệu 3
1.1.1. Chức năng 3
1.1.2. Yêu cầu 3
1.2. Phân loại các hệ thống nhi ên liệu động cơ diesel 4
1.2.1. Sơ đồ và nguyên tắc làm việc của động cơ 4
1.2.2. Phân loại các hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 5
3.1. Các bộ phậnc ủa hệ thống nhiên liệu 13
1.3.1. Nhiên liệu 13
1.3.2. Thùng chứa nhiên liệu 13
1.3.3. Lọc nhiên liệu 13
1.3.4. Bơm tiếp vận 16
1.3.5. Bơm cao áp 18
1.3.6. Vòi phun 23
1.3.7. Bộ điều tốc 27

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH NHỮNG YÊU CẦU ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH PHUN
NHIÊN LIỆU 28

2.1. Phân tích những yêu cầu đồi với nhiệm vụ hệ thống nhiên liệu 28
2.1.1. Ấn định lượng nhiên liệu 28

2.1.2. Thời điểm phun nhiên liệu 31

2.1.3. Phun nhiên liệu và tạo hổn hợp cháy 36

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phun nhiên liệu 41

2.2.1. Ảnh hưởng đến các thông số phun 41

2.2.2. Ảnh hưởng của kết cấu lỗ phun 42

2.2.3. Ảnh hưởng của tính chất lý hóa của nhiên liệu 42

2.2.4. Ảnh hưởng của khí nén trong xilanh 42

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NHUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ. 44
3.1. Hệ thống phun nhiên liệu cổ điển 44
3.1.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu cổ điển 44
3.1.2. Bơm cao áp 45
3.1.3. Vòi phun nhiên liệu 50
3.1.4. Ưu nhược điểm của hệ thống phun nhiên liệuBosch cổ điển 50
3.2. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử 51
3.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun nhiên liệu điện tử 52
3.2.2. Các bộ phận điều khiển và cảm biến 52
3.2.3. Bộ phận chấp hành 59
3.2.4. Các hệ thống phun nhiên liệu điện tử điển hình 63
K ết lu ận 86
T ài li ệu tham kh ảo 87

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com



CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

1.1. CHỨC NĂNG VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU
Ta biết động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt. Trong đó nhiên liệu được đốt cháy
trực tiếp trong không gian công tác của động cơ. Nhiệt năng sinh ra do đốt cháy nhiên
liệu được chuyển hoàn toàn thành công có ích (cơ năng). Nhiên liệu dùng cho động cơ
đốt trong là các loại nhiên liệu thể khí và thể lỏng, chúng có khả năng hòa trộn tốt với
không khí, phát hỏa và sinh ra một lượng nhiệt lớn.
Động cơ diesel là động cơ đốt trong có quá trình hình thành hổn hợp cháy diễn ra
ở bên trong buồng đốt động cơ và nhiên liệu sử dụng chủ yếu là dầu cặn (gasoil), do đó
đòi hỏi hệ thống phun nhiên liệu động cơ phải bảo đảm tốt việc cung cấp nhiên liệu vào
không gian công tác và có khả năng điều chỉnh tốc độ, tải của động cơ. Do vậy mà hệ
thống nhiên liệu cần phải đáp ứng tốt các yêu cầu và chức năng sau.
1.1.1. CHỨC NĂNG
Hệ thống phun nhiên liệu (HTPNL) động cơ diesel có chức năng dự trữ và cung
cấp nhiên liệu cho động cơ làm việc trong một thời gian nhất định mà không cần phải
cung cấp thêm nhiên liệu. đồng thời nó lọc sạch nhiên liệu không cho lẫn nước và tạp
chất vào trong quá trình làm việc của động cơ. Giúp cho nhiên liệu có thể chuyển động
thông thoáng trong hệ thống.
1.1.2.YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL
Về mặt cấu tạo
- Thùng chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động trong thời gian

qui định mà không cần phải cung cấp thêm nhiên liệu.
- Tách nước và lọc cho sạch các tạp chất cơ học lẫn lộn trong nhiên liệu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- Hoạt động lâu bền và độ chính xác cao.
- Dễ chế tạo, giá thành rẽ.
- Thuận tiện cho việc sửa chữa và bảo dưỡng.
Về mặt chất lượng quá trình phun nhiên liệu
- Lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình phải phu hợp với chế độ làm việc
của động cơ và phân phối đều cho các xylanh (đối với động cơ nhiều xylanh).
- Nhiên liệu phun vào động cơ phải đúng thời điểm và đúng quy luật mong muốn.
- Nhiên liệu phun vào động cơ phải có áp suất lớn và cấu trúc tia phun nhỏ, có khả
năng xuyên sâu tốt.
1.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ CÁC BỘ PHẬN
1.2.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ
1.2.1.1. SƠ ĐỒ

1.2.1.2. NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC
H. 1-1. Hệ thống phun
nhiên liệu động cơ diesel
1- Bình lọc không khí, 2-
Ống
dẫn nhiên liệu rò, 3-
Vòi
phun, 4- Đường cao áp, 5-

Bình lọc thô, 6- Bình l
ọc tinh,
7- Cảm biến mức nhiên li
ệu,
8- Đai giữ, 9-

thùng nhiên
liệu, 10- Van, 11- Nút xả, 12-

Bơm chuyển nhiên liệu, 13-

Đư
ờng dẫn, 14
-
Bơm cao áp.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Bơm chuyển vận (12) hút nhiên liệu từ bình chứa (9) đi qua bình lọc thô (5) vào
bơm chuyển vận nhiên liệu rồi được bơm qua bình lọc tinh (6) ở đây nhiên liệu được lọc
sạch hoàn toàn rồi được chuyển vào bơm cao áp (14). Bơm cao áp có nhiệm vụ tạo nên
áp suất lớn cho dòng nhiên liệu rồi sau đó nó sẽ tống lượng nhiên liệu cao áp này đi vào
đường cao áp (4) đưa tới vòi phun (3) ở đây nhiên liệu được tăng áp một lần nữa để nó
nâng áp suất lên cao có thể thắng lực lò xo của kim phun, đưa nhiên liệu vào buồng cháy
động cơ. Nhiên liệu dư thừa trong bơm cao áp đi qua van tràn theo đường dẫn (13) đi vào
cửa hút của bơm chuyển vận. Một phần nhiên liệu rò rỉ trong vòi phun (khoảng 0.02%
nhiên liệu phun vào xylanh) đi theo đường (2) trở về thùng chứa. Không khí từ ngoài qua
bình lọc khí (1) vào ống nạp, rồi qua xupap nạp đi vào động cơ. Trong quá trình nén các
xupap hút và xupap xả đều đóng kín, khi piston đi lên không khí trong xylanh bị nén.
Piston càng tới xát điểm chết trên, không khí bên trên piston bị chèn chui vào phần khoét
lõm ở đỉnh piston. Tạo ra ở đây dòng xoáy lốc hướng kính ngày càng mạnh. Cuối qua
trình nén, nhiên liệu được phun vào dòng xoáy lốc này, được xé nhỏ, xấy nóng, bay hơi
và hòa trộn đều với không khí tạo thành hổn hợp hòa khí trong buồng đốt rồi tự bốc cháy.
1.2.2. PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL
Trên hệ thống nhiên liệu thì bơm cao áp (BCA) là bộ phận quan trọng nhất, nó
đựợc coi như là trái tim của động cơ diesel. Vì vậy khi phân loại người ta thường căn cứ
vào đặc điểm BCA, vòi phun (VP), cách thức bố trí và hình thức phun nhiên liệu

Bảng 1-1. Phân loại tổng quát hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel
Tiêu chí phân loại Phân loại
Phương phá phun nhiên liệu
vào xylanh động cơ
1. Hệ thống phun nhiên liệu bằng không
khí nén
2. Hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực
Phương pháp tạo và duy trì áp
lực phun
1. Hệ thống phun trực tiếp
2. Hệ thống phun gián tiếp
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Phương pháp định lượng nhiên
liệu
1. Điều chỉnh bằng cam dọc
2. Điều chỉnh bằng khâu phân lượng
3. Điều chỉnh bằng cách tiếc lưu
4. Điều chỉnh bằng rảnh chéo trên piston
Cách thức tổ hợp các thành tố
của hệ thống phun
1. Hệ thống phun cổ điển
2. Hệ thống phun với BAC-VP liên hợp
3. Hệ thống phun với BAC phân phối
4. Hệ thống phun điên tử
Loại vòi phun 1. Vòi phun hở
2. Vòi phun kín một lỗ, nhiều lỗ

1.2.2.1. PHÂN LOẠI THEO PHƯƠNG PHÁP PHUN NHIÊN LIỆU VÀO
XYLANH ĐỘNG CƠ
1) Hệ thống phun nhiên liệu bằng không khí nén

Ở thời kỳ đầu của động cơ diesel người ta đã dùng không khí nén để tạo hổn hợp
cháy, nó được sử dụng trong các động cơ máy nén dưới áp suất (50¸70) kg/cm
3
đưa nhiên
liệu đến vòi phun vào xylanh động cơ, áp suất nén nhiên liệu phải lớn hơn áp suất trong
buồng đốt động cơ khoảng (5¸10) kg/cm
3
. Khi vào xylanh máy nén sẽ dẫn ra và gây nên
sự xáo trộn giữa không khí và nhiên liệu, quá trình này ảnh hưởng lớn đến quá trình cháy
và sinh công. Sự chênh lệch giữa áp lực khí nén và áp lực trong xylanh tùy thuộc vào
công suất của động cơ mà có thể lên tới 35kg. Sự chênh lệch ấy có ảnh hưởng lớn đến sự
phân tán nhiên liệu và phương pháp này không yêu cầu phải có các chi tiết siêu chính xác
mà vẫn cho chất lượng phun nhiên liệu khá tốt. Tuy nhiên động cơ phải lai máy nén
nhiều cấp, vừa cồng kềnh. Vừa tiêu thụ một phần đáng kể công suất của động cơ (công
suất do máy nén tiêu thu bằng khoảng 6-8% công suất động cơ). Ngoài ra việc điều chỉnh
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
lượng nhiên liệu cho chu trình cũng phức tạp và khó chính xác nên loại hệ thông phun
nhiên liệu bằng khí nén ở động cơ diesel đã được thay thế hoàn toàn bởi hệ thống phun
nhiên liệu bằng thủy lực.
2) Hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực
Với hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực, nhiên liệu được phun vào buồng đốt
do sự chênh lệch áp suất rất lớn giữa áp suất của nhiên liệu và áp suất không khí trong
xylanh. Nhiên liệu được đưa vào xylanh với áp suất rất lớn do bơm cao áp tạo nên và đi
qua các lỗ vòi phun có đường kính rất bé. Áp suất phun có thể đạt đến (100¸1500 bar) và
có thể lớn hơn nữa. Các lỗ phun được bố tri và lắp đặt sao cho nhiên liệu phun ra có dạng
hình nón để tạo thành hổn hợp cháy dễ dàng với không khí.
1.2.2.2. PHÂN LOẠI THEO PHƯƠNG PHÁP TẠO VÀ DUY TRÌ ÁP
LỰC PHUN
1) Hệ thống phun trực tiếp
Hệ thống phun trực tiếp là hệ thống mà nhiên liệu sau khi ra khỏi bơm cao áp

được dẫn trực tiếp đến vòi phun bằng ống dẫn cao áp có dung tích nhỏ.
Ưu điểm của hệ thống phun kiểu này là: Kết cấu tương đối đơn giản, có khả năng
thay đổi các thông số công tác phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là: áp suất phun giảm theo chiều giảm của
tốc độ quay.
2) Hệ thống phun gián tiếp
Hệ thống phun gián tiếp (hay còn gọi là hệ thống tích phun áp lực) trong hệ thống
này nhiên liệu từ BCA không đưa trực tiếp vào vòi phun mà nó được dẫn vào hệ thống
ống cao áp chung, nên áp suất phun hầu như không thay đổi trong suốt quá trình phun.
Điều đó đảm bảo cho chất lượng phun tốt trong một phạm vi rộng của tốc độ quay và tải.
Do đó hệ thống tích phun có kết cấu phức tạp hơn các kêt câu khác. Vì vậy nó chỉ được
sử dụng cho các động cơ diesel cao tốc và những động cơ có yêu cầu cao về chất lượng
tia nhiên liệu ở chế độ tải nhỏ.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.2.2.3. PHÂN LOẠI THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG NHIÊN
LIỆU
1) Điều chỉnh bằng cam dọc
Điều chỉnh bằng cam dọc chính là điều chỉnh phần làm việc có ích của cam nhẳm
làm thay đổi hành trình có ích của piston bơm từ đó làm thay đổi lượng nhiên liệu đến
vòi phun.
2) Điều chỉnh bằng van tiết lưu
Lượng nhiên liệu cung cấp được thông qua một van tiết lưu, khi điều chỉnh van
chính là điều chỉnh cho đóng bớt hay là mở lớn van tiết lưu, lựơng nhiên liệu phun vào
xylanh sẽ thay đổi theo.
3) Điều chỉnh dùng khâu phân lượng
Điều chỉnh dùng khâu phân lượng (H. 1-2) là phương pháp sử dụng khâu phân
lượng để điều chỉnh quá trinh đóng mở cửa xả của piston BCA, từ đó làm thay đổi lượng
nhiên liệu cung câp vào buồng cháy của BCA.

4) Điều chỉnh bằng rảnh chéo trên piston
H. 1-2. Dùng khâu phân
lượng
1- Cam xoay, 2- Con đội, 3-

Khâu phân lượng, 4- L
ỗ
ngang, 5- Lỗ đứng, 6-
Piston,
7- Mạch nhiên liệu đến, 8-

Xylanh, 9
-
Van tri
ệt hồi.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Phương pháp này là dựa vào việc khoét rảnh chéo trên piston nhằm mục đích khi
ta xoay piston quanh tâm của nó thì ta có thể điều chỉnh được lượng nhiên liệu của BCA
cấp cho chu trình công tác động cơ tức là ta điều chỉnh việc mở thông BCA với đường
dầu hồi sớm hay muộn. Việc điều chỉnh theo phương pháp này hiện nay được sử dụng
rộng rải trên khắp các động cơ diesel

1.2.2.4. PHÂN LOẠI THEO CÁCH THỨC TỔ HỢP CÁC THÀNH
TỐ CỦA HỆ THỐNG
1) Hệ thống phun nhiên liệu cổ điển
Hệ thống phun nhiên liệu cổ điển là loại hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp có
nhưng đặc điểm cơ bản sau: toàn bộ hệ thống phun nhiên liệu được tổ hợp từ các đơn vị
phun hoàn toàn giống nhau. Mỗi đơn vị phun được cấu thành từ một phần tử bơm, một
ống cao áp và một vòi phun nhiên liệu. Động cơ có bao nhiêu xylanh thì có bấy nhiêu
đơn vị phun. Các đơn vị phun hoạt động độc lập nhau. Thông thường ở động cơ nhiều
xylanh khi có một hoặc một vài đơn vị phun bị hư hỏng không thể hoạt động được thì các
đơn vị phun khac vẫn có thể hoạt động được.










H. 1-3. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PE
1- Bình chứa nhiên liệu, 2- Ống dẫn nhiên liệu cao áp, 3- Lọc sơ c
ấp,
4- Bơm tiếp vận, 5- Ống nhiên liệu tới lọc thứ cấp, 6- Lọc thứ cấp, 7-

Ống nhiên liệu tới bơm cao áp, 8- Bơm cao áp, 9- Ống nhiên li
ệu cao
áp, 10- Vòi phun, 11- Ống dẫn nhiên liệu hồi.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2) Hệ thống phun với BCA-VP liên hợp

Hệ thống phun với BCA-VP liên hợp là hệ thống mà VP, BCA nằm trong một
cụm. Do đó mà nguyên liệu đi vào BCA xong nó sẽ tới trực tiếp VP chứ không đi qua
đường ống cao áp như các hệ thống khác. Nhìn chung nguyên lý làm việc của hệ thống
phun với BCA-VP liên hợp cũng giống như các HTPNL khác. Với đặc điểm BCA-VP
liên hợp với nhau cùng một khối nên nó được gắn trực tiếp trên nắp quy láp với mỗi
xylanh là một cum bơm, đồng thời nhiên liệu được dẫn trực tiếp từ bình lọc tinh đến cụm
bơm. Nên trong quá trình hoạt động nếu có một cụn bơm nào bị hư hỏng không sử dụng
được thì ta lấy ra sữa chữa mà không ảnh hưởng đến quá trình làm việc của động cơ. Với
đặc tính này hệ thống phun với BCA-VP liên hợp đảm nhận các nhiệm vụ sau:
- Ấn định lựong nhiên liệu để phun vào xylanh.
- Tạo áp lực phun nhiên liệu lớn.
- Phân tán nhiên liệu vào buồng đốt thật tơi sương.
- Đảm bảo nhiên liệu lưu thông làm mát vòi phun.










H. 1-4. Hệ thống nhiên liệu BCA-VP liên hợp
1- Thùng nhiên liệu, 2- Bầu lọc sơ cấp, 3- Bơm chuyển nhi
ên
liệu, 4- Bầu lọc thứ cấp, 5- Ống nhiên liệu hồi về, 6- Ống nhi
ên
liệu tới BCA, 7- Cụm bơm cao áp – vòi phun.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

3) Hệ thống phun với bơm cao áp (BCA) phân phối
Khác với các hệ thống khác, hệ thống phun BCA phân phối có BCA đặt nằm
ngang, sử dụng bộ điều tốc cơ khí. Bơm cao áp phân phối có hai nhóm cơ bản bơm phân
phối kiểu piston và bơm phân phối kiểu rôto. Trên BCA kiểu piston, piston có nhiệm vụ
đẩy nhiên liệu vào hệ thống phân phối nhiên liệu theo từng chu kỳ làm thông khoáng trên
piston bơm với các VP của động cơ tương ứng.
Trên H. 1-5 là sơ đồ hệ thống BCA phân phối kiểu piston có đặc điểm piston bơm
vừa làm nhiệm vụ chuyển động tịnh tiến vừa thực hiện xoay piston để phân phối nhiên
liệu cho các xylanh động cơ. Còn đối với BCA phân phối kiểu rôto thì lại khác, có hệ
thống tạo áp lực riêng để đẩy nhiên liệu đi, còn rôto chỉ làm nhiệm vụ phân phối nhiên
liệu cho động cơ.














H. 1–5. Hệ thống nhiên liệu BCA phân phối
1- Bơm cao áp phân phối, 2- Lọc thứ cấp, 3-
Thùng
nhiên liệu, 4- bơm tiếp vận, 5- Vòi phun.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

4) Hệ thống phun nhiên liệu điện tử
Các HTPNL nói ở trên toàn bộ là HTPNL điều khiển bằng cơ khí. Ngoài ra còn có
HTPNL điều khiển bằng điện tử. Hệ thống này về nguyên tắc hoạt động thì gần giống với
các loại khác, chúng chỉ khác ở chỗ là hệ thống này được điều khiển bằng điện tử, nên
lượng nhiên liệu đi vào buồng cháy chính xác với áp suất phun cao, ổn định ở mọi tốc độ
của động cơ.
1.3. CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
1.3.1. NHIÊN LIỆU
Nhiên liệu dùng cho động cơ diesel là loại dầu cặn (gas-oil, dầu diesel, dầu
mazut ) được lấy từ lần chưng cất đầu tiên của dầu thô nên nó các đặc điểm:
Là loại nhiên liệu có thành phần chủ yếu là ba loại cacbua: paraphinich, náptinich,
aromatich.
Nhiên liệu diesel có khả năng tự bốc cháy ở nhiệt độ 280
0
c, hàm lượng cetan
chiếm từ (35% - 45%) trong nhiên liệu, nhiệt độ bén lửa trên 65
0
c, nhiệt trị của dầu
khoảng 10.000 Calo, độ nhớt của dầu tương đối cao nên nó làm ảnh hưởng đến quá trình
hoạt động của BCA-VP, đặc biệt là quá trình tạo áp suất phun cho nhiên liệu, mặt khác
nhiên liệu có độ nhớt cao sẽ góp phần bôi trơn cho cặp piston, xylanh của bơm cao áp và
kim phun, voi phun…
1.3.2. THÙNG CHỨA NHIÊN LIỆU
Thùng chứa nhiên liệu được dùng chứa nhiên liệu cho động cơ làm viêc, đảm bảo
được một lượng nhiên liệu nhất định để động cơ hoạt động trong một thời gian nhất định.
Cỡ thùng lớn nhỏ tùy thuộc vào yêu cầu, đặc tính làm việc của động cơ.
Thùng được làm bằng thép tấm, trong thùng có các tấm ngăn nhằm làm giảm dao
động cho nhiên liệu. Trên nắp thùng có gắn ống thông hơi, dưới đáy thùng có nút xã cặn
để xã nước và cặn lắng, ngoài dưới đáy được làm lõm xuống để lắng cặn, ống dẫn nhiên
liệu được đặt cao hơn đáy thùng khoảng 3 cm.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.3.3. BÌNH LỌC NHIÊN LIỆU
1.3.3.1. CẦN THIẾC PHẢI LỌC KỶ NHIÊN LIỆU
Trong nhiên liệu dùng cho động cơ diesel là dầu cặn nên tồn tại nhiều chất cặn
cứng và nước, mà ta biết trong hệ thống nhiên liệu thì cặp lắp ghép piston xylanh của
BCA và VP là các chi tiết có yêu cầu cao về độ chính xác. Do đó mà trong quá trình
chuyển nhiên liệu đến cho cặp lắp ghép này làm việc nếu còn tồn tại cặn thì chất cặn này
sẽ làm cho cặp lắp ghép chính xác bị hư hỏng nặng dù chỉ là hạt bui nhỏ 1/1000 ly cũng
làm cho cặp lắp ghép này bị trầy xước, kẹt piston gây hư hỏng nặng cho hệ thống vì vậy
mà ta cần lọc sạch nhiên liệu trước khi đem vào hệ thống bơm
Với nhiệm vụ trên đòi hỏi lọc nhiên liệu phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Phải chận được những hạt bụi bằng một phần ngàn ly (1/1000 ly)
- Chịu đựng được sự làm việc lâu dài khoảng 10.000 km
- Áp lực trong bình lọc không được vượt quá 500 gam
- Bình lọc đơn giản, tháo lắp dễ dàng, rẻ, độ bềnh cao
Muốn lọc được tất cả các hạt bụi trong nhiên liệu dầu diesel ta phải tiến hành lọc
rất nhiều lần qua nhiều bình lọc. Trong động cơ diesel ta cần lọc ít nhất là hai lần thì
nhiên liệu mới được đưa đến BCA của hệ thống. Hai lần lọc đó là lọc sơ cấp và lọc thứ
cấp (lọc tinh), ngoài ra một số động cơ có yêu cầu cao về lượng nhiên liệu thì ta phải gắn
thêm một bình lọc ở vòi phun.
1.3.3.2. BÌNH LỌC SƠ CẤP
Bình lọc sơ cấp (H. 1–6a) là bình lọc đầu tiên giữa thùng nhiên liệu và bơm tiếp
vận. Bình lọc gồm có một lõi lọc (bì lọc) được làm bằng một tấm lưới thau có lỗ thưa
khoảng 0,1 ly. Bình lọc sơ cấp có nhiệm vụ chận những hạt bụi bẩn có kích thước lớn và
nước lẫn trong nhiên liệu đưa ra ngoài.
1.3.3.3. BÌNH LỌC THỨ CẤP
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Bình lọc thứ cấp có nhiệm vụ ngăn không các hạt bụi còn sót lại sau khi qua lọc sơ
cấp. đồng thời nó phải lọc được tất cả các hạt bụi có kích thước nhỏ 0,001 ly, nhằm đảm
bảo cho nhiên liệu đến BCA là sạch hoàn toàn.

Bình lọc thứ cấp có hai loại (H. 1-6b,c): loại có thể rửa và sử dụng lại được, loại
không sử dụng lại được khi đã bẩn. đa số các loại bình lọc đều được làm bằng giấy xốp
xếp thành nhiều lớp để tăng diện tích tiếp xúc, có loại làm bằng vải hoặc nỉ…

















a)

b)
c)

H. 1–6. Bầu lọc nhiên liệu
a) Bầu lọc sơ c
ấp, b) Bầu lọc thứ cấp hiệu
C.L.M, c) B
ầu thứ cấp Bosch.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.3.4. BƠM TIẾP VẬN
Bơm tiếp vận có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng chứa đi qua hai bình lọc sơ cấp
và thứ cấp rồi cung cấp cho BCA làm việc. Với đặc điểm này bơm cao áp thường sử
dụng phổ biến ba loại bơm: bơm màng, bơm piston và bơm bánh răng, trong đó bơm
màng là ít dùng nhất
1.3.4.1. BƠM PISTON
Đây chính là loại bơm piston Bosch được gắn bên hông BCA và nó hoạt động nhờ
trục cam của bơm. Đặc điểm của bơm tiếp vận này là piston 11 tự điều chỉnh khoảng
chạy của nó và bơm cả hai mặt tùy theo chế độ hoạt động của động cơ.









Khi cam không đội cần đẩy lên thì lò xo (7) đẩy piston (11) xuống hút nhiên liệu
từ lỗ hút (9) vào, đồng thời trong lúc chạy xuống này piston (11) cũng làm nhiệm vụ đẩy
nhiên liệu nơi phòng (3) theo mạch (4) vào lỗ thoát (5). Lúc cam đội piston đi lên van hút
(8) đóng lai van thoát (6) mở ra nhiên liệu được thoát ra, một phân nhiên liệu được đưa
đến bình lọc thư cấp qua cửa thoát (5) một phần theo mạch (4) về phòng (3) bên dưới
piston. Quá trình sẽ được lặp đi lặp lại như thế khi động cơ hoạt động. Trong trường hợp
H. 1–8. Kết cấu và hoạt động của bơm tiếp vận Bosch loại piston
5- Lỗ thoát, 6- Van thoát, 7- Lò xo bơm, 8- Van hút, 9- Lỗ hút, 11-

Piston bơm, 13- Cần đẩy.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
nhiên liệu đã đầy trong bình lọc thứ cấp và BCA khi đó áp suất nhiên liệu tại phòng (3)
tăng lên sẽ đẩy piston (11) đi lên nắm lưng chừng giữa khoảng chạy, khi đó cần đẩy (13)
vẫn hoạt động nhưng nó sẽ không đẩy được piston (11) chuyển động. Khoảng chạy của
piston (11) tùy thuộc vào áp suất nhiên liệu trong phòng chứa (3), có nghĩa là tùy thuộc
vào nhu cầu của BCA.
1.3.4.3. BƠM BÁNH RĂNG
Bơm bánh răng hoạt động dựa trên tốc độ quay của bánh răng, khi bánh chủ động
(1) quay, nó sẽ kéo theo bánh răng (2) cũng quay theo do hai bánh răng này ăn khớp với
nhau. Khi hai bánh răng quay sẽ tạo sự chênh lệch áp suất lớn trước vao sau bơm, do đó
nhiên liệu được hút vào đường (7) và đi ra theo đường (3) để đến bình lọc và BCA.











1.3.5. BƠM CAO ÁP (BCA)
Bơm cao áp là bộ phận quan trọng nhất của HTPNL động cơ diesel. BCA được
xem là trái tim của động cơ, có thể điều tiếc được tốc độ của động cơ. Với vai trò là trái
H. 1–9. Bơm bánh răng ăn khớp ngoài
1- Bánh chủ động, 2- Bánh bị động, 3- Đường đẩy nhiên liệu, 4-

Cửa an toàn, 5- Van an toàn, 6- Vỏ, 7- Đường hút nhiên liệu.

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
tim của động cơ nên BCA đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là cung cấp nhiên liệu cho
động cơ. Để hoàn thành nhiệm vụ của mình bơm cao áp cần phải đảm bảo các yêu cầu:
- Nhiên liệu phải có áp suất cao, tạo chênh áp lớn trước và sau l
ỗ phun.
- Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm và theo quy luật mong muốn.
- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xylanh của động cơ.
- Dễ dàng và nhanh chong thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình phù
hợp với chế độ làm việc của động cơ.
Căn cứ vào nhiệm vụ trên của BCA đối với động cơ mà có nhiều loại BCA ra đời
nhằm đáp ứng các yêu cầu của từng động cơ khác nhau. Sau đây ta trình bày một số loại
BCA thường dùng.
1.3.5.1. BƠM CAO ÁP ĐIỀU CHỈNH BẰNG CAM DỌC








BCA điều chỉnh bằng cam dọc (H. 1-10) là loại BCA điều chỉnh lượng nhiên liệu
đến VP bằng việc dịch chuyển cam nhiên liệu sang trái hoặc sang phải thì nó sẽ làm thay
đổi khoảng dịch chuyển tịnh tiến của piston trong quá trình tạo áp suất và cấp nhiên liệu
đến VP làm cho thể tích nhiên liệu trong khoang bơm thay đổi do đó mà lượng nhiên liệu
đến VP thay đổi.
H. 1–10. BAC đi
ều
chỉnh bằng cam dọc
1- Piston, 2- Xylanh, 3-

Đầu nối ống cao áp, 4-
Ống
cao áp, 5- Van triệt hồi, 6-

Van nạp, 7- Lò xo kh
ứ hồi,
8- Con đội, 9-
Cam nhiên
liệu, 10- Thân bơm.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.3.5.2. BƠM CAO ÁP ĐIỀU CHỈNH BẰNG VAN TIẾC LƯU
BCA điều chỉnh bằng van tiếc lưu là loại BCA mà nhiên liệu vào khoang chứa của
bơm không thay đổi trong quá trình làm việc. Nhiên liệu chỉ bị thay đổi lượng dẫn đến
vòi phun bởi phía dưới của van triệt hồi có một đoạn có găn van tiếc lưu. Van này ấn
định lượng nhiên liệu áp suất cao đi từ van triệt hồi đến vòi phun phù hợp với từng tốc độ
của động cơ. Cách thay đổi lượng nhiên liệu này thông qua việc thay đổi tiếc diện van
tiếc lưu ứng với một tốc độ nào đó của động cơ.




1.3.5.3. BƠM CAO ÁP KIỂU BOSCH
Là loại bơm nhiên liệu được gọi là bơm cổ điển. Loại bơm này nhiên liệu đi vào
buồng cháy được điều khiển bởi thanh răng bơm làm cho mép vát trên thân piston thay
đổi do đó làm cho lưu lượng nhiên liệu thay đổi trong quá trình cấp. Thanh răng được
gắn với bộ điều tốc để điều khiển phù hợp với tốc độ. Về mặt nguyên lý hoạt động và cấu
tạo của nó sẽ được trình bày ở (chương 3).
H. 1–11. BAC điều chỉnh bằng
van tiết lưu

1- Piston, 2- Xylanh, 3- Đ
ầu nối
ống cao áp, 4- Ống cao áp, 5-

Van tiết lưu, 6- Lỗ nạp, 7-
Chêm
điều chỉnh góc phun sớm, 8-
Lò
xo khứ hồi, 9- Thân BCA, 10-

Coi đội, 11- Cam nhiên liệu, 12-

cần táy bơm.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.3.5.4. BƠM CAO ÁP KIỂU PHÂN PHỐI








Bơm phân phối là loại bơm chỉ dùng một hoặc hai cặp piston – xilanh đồng thời
dùng cách phân phối và định lượng thích hợp để đưa nhiên liệu cao áp tới các xilanh của
động cơ nhiều xilanh. So với bơm bộ, ưu điểm chính của bơm phân phối là: nhỏ nhẹ, ít
ồn.
Sau đây ta trình bày hệ thống nhiên liệu dùng bơm phân phối DPA của công ty C.A.V
(Mỹ) (H.1 - 13).
Nguyên lý hoạt động của nó là rôto (17) được dẫn động từ trục khuỷu động cơ.

Phần dưới rôto có một lỗ trụ chính xác bên trong lắp hai piston (16) tạo nên hai cặp
piston-xylanh BCA. Khi rôto quay, nhờ tác dụng của bánh cam trong (18) và qua con đội
con lăn đẩy piston (16) đi vào thực hiên hành trình bơm. Sau khi con đội lăn qua đỉnh
cam, dưới tác dụng của lực ly tâm bản thân và lực do áp suất dầu đi vào xilanh nên hai
piston (16) chạy theo hướng ly tâm thực hiện nạp nhiên liệu.
H. 1–13. Hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp DPA
1- Thùng nhiên liệu, 2- Ống dầu hồi, 3,9- Bơm chuyển dầu, 4- bình lọc, 5- L
ỗ gây
cảm, 6- Ống dẫn dầu rò, 7- Van tiết lưu, 8- Van điều chỉnh áp suất tự động, 10-
Tay
điều khiển, 11- Van điều khiển nạp dầu, 12- Lỗ phân phối, Vòi phun, 14- Lỗ dầu

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Phần giữa của rôto có các lỗ nạp, số lượng lỗ này bằng số xilanh động cơ. Khi một
trong các lỗ nạp (14) trùng với lỗ thông trên đường đưa dầu vào thì nhiên liệu qua van
điều khiển (11) nạp vào xilanh bơm. Rôto quay tiếp, lỗ nạp (14) được đóng kín, sau đó
vấu cam đẩy piston (16) đi vào thực hiện hành trình bơm, lúc ấy một trong các lỗ thoát
(12) ở phần trên của rôto trùng với đường thông đưa tới vòi phun cấp cho xylanh động
cơ. Tiếp theo lỗ nạp (14) lại thông với đường nhiên liệu của van điều khiển (11) để bắt
đầu một chu trình công tác mới cấp nhiên liệu cho một vòi phun khác (H.1 - 14).


Sau khi đi qua bơm chuyển nhiên liệu (3) và bình lọc (4), nhiên liệu sẽ đi vào bơm
phiến gạt (9) được nâng lên một áp suất ổn định nhờ van điều chỉnh áp suất (8) sau đó đi
vào van điều khiển (11). Nhờ tay đòn (10) điều khiển tiết diện lưu thông trong van (11)
mà thay đổi định lượng nhiên liệu nạp, cách định lượng này người ta gọi là định lượng
bằng van tiết lưu trên đường nạp. Lượng nạp tăng thì hành trình hút của piston (16) sẽ
tăng, còn lượng nạp nhỏ thì sẽ ngược lại. Trong hệ thống còn có thiết bị điều chỉnh góc
phun sớm, được điều khiển bằng cách thay đổi vị trí
tương đối giữa vành cam và rôto nhờ áp suất dầu

phía sau van điều khiển (11) (H.1-15).


H. 1–14. Nạp và bơm nhiên liệu trong
bơm phân phối
1- Roto, 2- Lỗ phân phối, 3- Lỗ ra, 4-

Đầu tới vòi phun, 5- Xylanh, 6-

Piston, 7- Đường nạp, 8- Cửa nạp, 9-

Lỗ định lượng.
H. 1
–
15. B
ộ điều chỉnh góc phun sớm

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.3.5.5. BỘ BƠM CAO ÁP – VÒI PHUN P-T
1) Đặc điểm cấu tạo
Kim (10) làm chức năng của piston BCA, đồng thời làm chức năng van trược
đóng mở lỗ định lượng (jiclơ) (12), lỗ phun nhiên liệu và lỗ nối với đường dầu hồi.
Xylanh (8) có các đường nạp, đường hồi dầu, lỗ định lượng. Cốc phun (9) có các lỗ phun
và mặt tỳ hình côn của kim (10). Trên mặt tiếp xúc giữa xylanh (8) và cốc phun (9) có
rảnh nhiên liệu (13), nối thông đường nhiên liệu phía sau van một chiều (11) với lỗ định
lượng (12). Êcu tròng (7) ép chặt cốc phun (9), xylanh (8) vào thân bơm (4), lò xo (3)
thông qua đĩa (2) đẩy piston (10) đi lên, còn đũa đẩy (1) nhờ vấu cam và hệ tay đòn đẩy
piston đi xuống. Khi kết thúc cấp nhiên
liệu vào xilanh động cơ, piston (10)
đóng kín lỗ định lượng, đồng thời

mở thông đường hồi dầu. Quá trình dẫn
động kim (10) của BCA-VP liên hợp
(H. 1 - 16), ta thấy kim (10) được dẫn
động đi xuống nhờ vào cam (1) quay
theo chiều kim đồng hồ sẽ đẩy cần lắc
(2) đi lên tác động vào đũa đẫy (3) đi
lên tác động vào đòn bẫy (6), đoàn bẫy
(6) sẽ tác động vào thân bơm nhằm
mục đích dẫn động vào kim (10) của
BCA





H. 1–16. Bơm cao áp vòi phun P – T
1- Cán piston, 2- Đĩa lò xo, 3- Lò xo, 4- Thân bơm, 5- Lưới lọc, 6-

Lỗ dầu vào, 7- Ecu tròng, 8- Xylanh, 9- Đầu vòi phun, 10-
Piston,
11- Van bi, 12- Lỗ định lượng, 13- Rảnh nhiên
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2) Nguyên lý hoạt động
Hành trình đi lên của kim (1) nhờ lò xo (3) đẩy kim (1) đi lên, trong quá trình đi
lên kim (1) tạo nên áp lực, hút một lượng khí nóng từ xylanh qua lỗ phun vào cốc, khi
kim (1) mở lỗ định lượng (12) thì cũng là lúc nó đóng kín đường hồi dầu, lúc đó nhiên
liệu đi qua lỗ định lượng vào cốc, trong cốc nhiên liệu hòa trộn với dòng khí nóng tạo
nên hỗn hợp mới trong cốc. Hành trình đi xuống của kim nhờ cam tác dụng vào cần đẩy
như nói ở trên, kim đi xuống và che kín dần lỗ định lượng đồng thời mở đường hồi dầu,
cùng lúc này hổn hợp nhiên liệu và khí nóng cũng được phun vào xilanh thông qua lỗ

phun dưới dạng nhũ tương (bọt nhiên liệu). Do độ dốc của cam ngày càng cao nên tốc độ
phun ngày càng lớn nên nhiên liệu ngày càng được xé tơi sương và hòa trộn đều với
không khí trong buồng cháy, khi đũa đẫy lên tới vị trí cao nhất thì kim phun tì xát lên mặt
côn của cốc và quá trình phun kết thúc. Sau khi lên tới vị trí cao nhất cam lại bắt đầu hạ
thấp xuống sẽ làm giảm dần tải trọng tiếp xúc giữa kim và cốc, nhiên liệu nén lúc này ít
nên áp suất dao động không đáng kể.




Thực chất trong BCA-VP này đã dùng BCA không thay đổi hành trình piston và
sử dụng vòi phun hở với van một chiều (11) ngăn không cho nhiên liệu và khí nóng đi về
đường nạp. Việc định lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình được thực hiên nhờ thay
đổi áp suất p của nhiên liệu phía trước và thời gian T(s) mở lỗ định lượng. Thời gian T tỷ
H. 1–17. Hệ thống dẫn động bơm
cao áp vòi phun P-T
1- Cam, 2- Cần lắc, 3- Đũa đẫy, 4-

Vít điều chỉnh, 5- Ecu tròng, 6- Tr
ục
đòn bẩy.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com