Thiết kế thi công mô hình cắt bơm cao áp PE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG
THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH CẮT BƠM CAO ÁP PE
MÃ SỐ: T58 - 2010
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2010
ChỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: BÙI QUANG DŨNG
S K C 0 0 2 9 0 4
Bơm Cao Áp PE

Trang 1




BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ
CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG
MÃ SỐ T58-2010



Thiết Kế Thi Công Mô Hình Cắt Bơm
Cao Áp PE, Sử Dụng Điều Tốc Liên Hợp
Phục Vụ Cho Công Tác Đào Tạo.

Bơm Cao Áp PE

Trang 2

CHƢƠNG MỞ ĐẦU

Trong quá trình giảng dạy thực hành một trong những khó khăn của ngƣời học thƣờng
gặp phải là phần điều tốc liên hợp trên bơm cao áp. Để thuận lợi cho việc tìm hiểu hệ
thống này, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài này.
Hiện nay, trong và ngòai nƣớc mô hình hệ thống này chƣa có. Phƣơng pháp thực hiện đề
tài này là bằng thực nghiệm. phạm vi của đề tài là thực hiện mô hình cắt bơm cao áp PE
S4. Trong mô hình này có đầy đủ tất cả các hệ thống thƣờng gặp trên một bơm cao áp hiện
đại. hi vọng nó có tác dụng thiết thực đến những ngƣời muốn tìm hiểu về hệ thống nhiên
liệu động cơ diesel.

Bơm Cao Áp PE

Trang 3

MỤC LỤC
Trang
Chƣơng I 4
I – Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp PE 4
Công dụng bơm cao áp PE 4
Giải thích ký hiệu 5
II – Cấu tạo, nguyên lý hoạt động bơm cao áp PE 5
Cấu tạo bơm PE 5
Nguyên lý hoạt động bơm PE 9
Bơm tiếp vận 12
III – Cơ cấu phun dầu sớm tự động 15
IV – Bộ điều tốc trên bơm PE 17
Công dụng, phân loại 17
Bộ điều tốc cơ khí 19
Bộ điều tốc áp thấp 21
Bộ điều tốc liên hợp 23
V – Phƣơng pháp tháo, ráp bơm cao áp PE trên động cơ…………………… 29
Phƣơng pháp tháo bơm PE 29
Phƣơng pháp ráp bơm PE 32
VI – Chuẩn đoán, hƣ hỏng hệ thống nhiên liệu 33
Chƣơng II – Bơm cao áp PES – 4 34

I – Sơ đồ hệ thống nhiện liệu dùng bơm cao áp PES – 4: 34
II – Cấu tạo, nguyên lý làm việc 35
Cấu tạo 35
Nguyên lý làm việc 36
III – Các hệ thống trên mô hình cắt 38
Bộ phun dầu sớm tự động 38
Bộ điều tốc liên hợp 40
IV – Hoàn thiện mô hình bơm cao áp PES – 4 46
Kết luận và Đề Nghị………………………………………………………… 47
Tài liệu tham khảo 48






Bơm Cao Áp PE

Trang 4

CHƢƠNG I BƠM CAO ÁP PE :
I - Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp PE.






Hình 1.1 :Hệ thống nhiên liệu bơm PE có van an toàn ở bơm cao áp.
1 – Thùng chứa; 2 – Lưới lọc và van 1 chiều; 3 – Lọc thứ cấp; 4 – Bơm tiếp vận; 5 – Bơm

tay; 6 – Bơm cao áp; 7 – Lọc thứ cấp; 8 – Ống cao áp; 9 – Kim phun; 10 – Van an toàn;
11 – Bộ điều tốc; 12 – Đường dầu về.
1. Công dụng của bơm cao áp PE :
- Bơm cao áp PE gọi là bơm dài một dãy, cung cấp nhiên liệu cho nhiều xilanh của
động cơ. Bơm có nhiều phần tử bơm ráp chung trong một vỏ bằng nhôm, đƣợc điều
khiển do một trục cam nằm trong vỏ bơm. Một thanh răng chung điều khiển các
piston bơm.
- Đƣợc dùng phổ biến trên các động cơ Diesel ôtô máy kéo nhƣ MTZ, IFA, KA-
MAS, TOYOTA, MERCEDES, HYNO, ISUZU.
- Bơm PE trên động cơ Diesel có công dụng:
a. Tiếp nhiên liệu sạch từ thùng chứa đƣa đến bơm.
b. Ép nhiên liệu lên áp lực cao (2500 – 3000 psi) đƣa đến kim phun đúng thời
điểm và phù hợp với thứ tự thì nổ của động cơ.
c. Phân phối lƣu động đồng đều cho các xi lanh và tuỳ theo yêu cầu hoạt động
của động cơ.
Bơm Cao Áp PE

Trang 5

2 – Giải thích ký hiệu ghi trên vỏ bơm cao áp PE:

PE 6 A 70 B 4 1 2 R S114
PES 6 A 70 A 2 1 2 3 R S64
PE : chỉ loại bơm cao áp cá nhân có chung một cốt cam đƣợc điều khiển qua khớp
nối. Nếu có thêm chữ S: cốt cam bắt trực tiếp vào động cơ không qua khớp nối.
6 : chỉ số xilanh bơm cao áp (bằng số xilanh động cơ).
A : kích thƣớc bơm (A: cỡ nhỏ, B: cỡ trung, Z: cỡ lớn, M: cỡ thật nhỏ, P: đặc biệt,
ZW: cỡ thật lớn).
70 : chỉ đƣờng kính piston bơm bằng 1/10mm (70 = 7mm).
B : chỉ đặc điểm thay thế các bộ phận trong bơm khi lắp ráp bơm

(gồm có : A, B, C, Q, K,P)
4 : chỉ vị trí dấu ghi đầu cốt bơm. Nếu số lẻ: 1, 3, 5 dấu ghi ở đầu cốt bơm. Nếu số
chẵn: 2,4,6 thì dấu nằm bên phải nhìn từ phía cửa sổ.
1 : chỉ bộ điều tốc (0: không có, 1: ở phía trái, 2: ở phía phải).
2 : chỉ vị trí bộ phun dầu sớm (nhƣ bộ điều tốc). R:chỉ chiều quay bơm: R:cùng
chiều kim đồng hồ.
II – Cấu tạo, nguyên lý hoạt động bơm cao áp PE:
1. Cấu tạo bơm cao áp PE :





Hình 2.1: Cấu tạo bơm cao áp PE
1 – ống cao áp; 2 – van cao áp; 3 – xilanh; 4 – piston; 5 – thanh răng; 6 – ống xoay;
7 – lò xo; 8 – con đội; 9 – trục cam; 10 – cam; 11 – bơm tiếp vận.
Bơm Cao Áp PE

Trang 6


Hình 2.2 : Cấu tạo chi tiết của bơm cao áp PE
1 – thân bơm; 2 – đĩa khác; 3 – bệ van cao áp; 4 – vòng 0; 5 – thanh răng; 6 – ống nối;
7 – lò xo van cao áp; 8 – vòng bít; 9 – van cao áp; 10 – piston; 11 – vít; 12 – vòng đệm;
13 – vít rỗng; 14 – ổ bi đũa côn; 15 – nắp ổ bi; 16 – vòng bít dầu; 17 – vòng đệm lò xo;
18 – mũ ốc tròn; 19 – vòng 0; 20 – ổ bi đũa côn; 21 – vòng đệm; 22 – vòng điều chỉnh;
23 – then bán nguyệt; 24 – trục cam; 25 – vít; 26 – bánh răng chủ động; 27 – ống điều
khiển; 28 – đĩa tựa lò xo trên; 29 – lò xo piston; 30 – đĩa tựa lò xo dưới; 31 – vòng đệm;
32 – cụm cần đẩy; 33 – con lăn; 34 – bạc lót; 35 – nút; 36 – vòng 0; 37 – ổ đỡ giữa;
38 – vòng đệm; 39 – vít rỗng; 40 – vòng đệm; 41 – vít rỗng; 42 – nắp; 43 – vòng bít;

44 – giá đỡ dây ngừng động cơ; 45 – bulông; 46 – vòng điều chỉnh; 47 – vòng đệm.
- Bơm cao áp cao áp PE gồm nhiều tổ bơm PF gộp lại. Có cốt cam nằm trong bơm
và đƣợc điều chỉnh bởi một thanh răng.
- Một thân bơm đƣợc đúc bằng hợp kim nhôm trên đó có các lỗ để bắt ống dầu đến,
ống dầu về, ốc xả gió, lỗ xỏ thanh răng, vít chận thanh răng, vít kiềm xilanh…thân
bơm có thể chia làm ba phần:
Bơm Cao Áp PE

Trang 7

 Phần giữa, bên trong chứa các cặp piston xi lanh tƣơng ứng với số xilanh của động
cơ, các vòng răng và thanh răng điều khiển. Trên vòng răng có vít điều chỉnh vị trí
tƣơng đối của piston và xilanh.
 Phần dƣới, bên trong có chứa cốt bơm, hai đầu tựa lên hai bạc đạn lắp ở nắp đậy
cốt bơm. Cốt bơm có số cam bằng số xilanh động cơ và có cam sai tâm để điều
khiển bơm tiếp vận. Dƣới cốt bơm là đáy bơm có các nắp đậy, bên trong có dầu
nhờn để bôi trơn. Cốt bơm có một đầu đƣợc lắp với trục truyền động tự động ( hoặc
bộ phun dầu sớm tự động). Đầu còn lại lắp quả tạ và các chi tiết của bộ điều tốc cơ
khí (hoặc để trống nếu bộ điều tốc áp thấp).
 Phần trên là phòng chứa nhiên liệu thông giữa các xilanh với nhau. Các vít kiềm xi-
lanh chỏi ở lỗ nhiên liệu ra của xilanh. Một van an toàn để điều chỉnh áp lực nhiên
liệu vào các xilanh.
Động cơ diesel có bao nhiêu xilanh thì bơm PE của nó có bấy nhiêu phần tử bơm. Một
phần tử bơm bao gồm: piston, xilanh, vòng răng điều khiển piston thay đổi lƣu lƣợng
nhiên liệu và bộ van thoát nhiên liệu cao áp. Piston bơm PE có kết cấu giống nhƣ piston
bơm PF, thuộc loại móc rãnh và xoay để thay đổi lƣu lƣợng. Nơi đầu piston bơm có rãnh
đứng, rãnh ngang và rãnh xiên. Rãnh xéo trên đầu piston bơm có mấy kiểu: rãnh xiên phía
dƣới bên phải; rãnh xiên phía dƣới bên trái; rãnh xiên nằm phía trên piston bơm, rãnh xiên
nằm phía trên và phía dƣới.
 Cấu tạo một tổ bơm cao áp PE.

Hình 2.3 : Cấu tạo một tổ bơm cao áp PE
1 – thanh răng; 2 – vành răng; 3 – đầu nối ống; 4 – lò xo;
5 – van cao áp; 6 – đế van; 7 – xilanh; 8 – gờ xả nhiên liệu; 9,
11 – vít; 10 – piston; 12 – ống xoay; 13 – đĩa trên;14 – lò xo
bơm cao áp; 15 – đĩa dưới; 16 – bulông điều chỉnh; 17 – con
đội; 18 – con lăn; 19 – cam.

Bơm Cao Áp PE

Trang 8

- Trên hình 2.3 giới thiệu cấu tạo của một phần tử bơm của bộ bơm cao áp điều
chỉnh lƣợng nhiên liệu cấp cho chu trình bằng van piston có rãnh xiên nằm phía
dƣới piston bơm.
- Chi tiết chính của bơm là cặp piston xilanh bơm cao áp. Chúng gồm có hai chi tiết
chính là piston 10 và xilanh 7. Đó là cặp chi tiết chính xác đƣợc chọn lắp với nhau
và khi thay phải thay cả cặp.
- Xilanh đƣợc lắp vào lỗ trong thân bơm rồi dùng vít 9 hãm. Không gian bên trong
xilanh ăn thông với đƣờng nhiên liệu trong thân bơm bằng các cửa a và b. Bên trên
xilanh ngƣời ta lắp một van cao áp 5 và đế van 6, đây cũng là cặp chi tiết lắp ghép
chính xác.
- Các mặt phẳng tiếp xúc giữa xilanh và đế van đƣợc mài bóng. Đầu nối ống 3 đƣợc
vặn chặt, thông qua vòng đệm tì lên vai đế van; nhờ đó mặt tiếp xúc giữa xilanh và
đế van luôn kín khít. Nhờ lò xo 4 van cao áp đƣợc ép chặt lên mặt hình côn của đế
van, ngăn cách không gian phía trên piston của phần tử bơm với đƣờng ống cao áp.
- Ống xoay 12 lắp bên ngoài xilanh 7, phần đầu của ống xoay có một vành răng 2.
Nhờ vít 11 vành răng này đƣợc bắt chặt vào đầu ống xoay. Phần đuôi ống xoay xẻ
thành rãnh chữ nhật, ngạnh chữ nhật trên đuôi piston đƣợc kẹp trong rãnh này. Vai

ống xoay tỳ lên đĩa trên 13 của lò xo 14, nhờ đó ống xoay đƣợc giữ lại trong thân
bơm. Đĩa dƣới 15 của lò xo tỳ lên mặt đầu của đuôi piston. Mặt dƣới cùng của đuôi
piston tựa lên vít chỉnh 16 của con đội 17. Vành răng 2 ăn khớp với thanh răng 1,
thanh này có thể chuyển dịch theo hƣớng vuông góc với mặt phẳng của hình vẽ,
qua đó làm xoay xilanh 12 và piston 10.
- Phần đầu của piston đƣợc phay định hình tạo thành gờ xả nhiên liệu 8, rãnh thẳng
đứng và rãnh hình vành khăn.


Bơm Cao Áp PE

Trang 9

2. Nguyên lý hoạt động bơm cao áp PE:







Hình 2.4 : Nguyên lý làm việc bơm cao áp PE
- Khi xoay cam 19, con lăn 18 lăn trên prôfin cam, lúc đó dƣới tác dụng của cam và
của lò xo bơm cao áp, con đội 17 và piston bơm cao áp thực hiện vận động tịnh tiến
lên xuống. Trong thời gian piston đi xuống, van cao áp đóng kín nên tạo ra độ chân
không trong không gian phía trên piston. Nhờ gờ phía trên của piston mở các cửa a
và b (sơ đồ I) thì nhiên liệu bắt đầu đi vào không gian phía trên piston. Quá trình
nạp nhiên liệu vào xilanh tiếp tục cho tới khi piston tới vị trí thấp nhất.
- Thời gian đầu lúc piston từ dƣới đi lên, nhiên liệu bị đẩy từ không gian phía trên
piston qua các cửa a và b (sơ đồ II) đi ra.

- Khi gờ trên của piston đến ngang mép trên của các cửa a và b thì cửa a và b bịt kín.
Vị trí này của piston tƣơng ứng với thời điểm bắt đầu quá trình cung cấp nhiên liệu
“hình học” (sơ đồ III).
- Nếu piston tiếp tục đi lên nhiên liệu sẽ bị nén (sơ đồ IV).
- Khi lực ép của nhiên liệu từ phía không gian của bơm tác dụng lên van cao áp lớn
hơn tổng hợp lực do lò xo và áp lực của nhiên liệu từ phía không gian của đầu nối
ống cao áp tác dụng tới thì van cao áp bật mở và nhiên liệu sẽ qua đƣờng ống cao
áp đi tới vòi phun. Quá trình cung cấp đƣợc tiếp diễn tới lúc gờ xả của piston bắt
Bơm Cao Áp PE

Trang 10

đầu mở cửa xả b. Vị trí này của piston tƣơng ứng với thời điểm kết thúc quá trình
cung cấp nhiên liệu “hình học” (sơ đồ V).
- Từ lúc mở cửa xả b, nhiên liệu từ không gian phía trên piston đƣợc đẩy ra đƣờng
nhiên liệu xả (sơ đồ VI), áp suất nhiên liệu ở không gian phía trên piston giảm
xuống đột ngột, dƣới tác dụng của lực lò xo và áp suất nhiên liệu trong không gian
của đầu nối ống cao áp, van cao áp tì chặt lên đế van chấm dứt quá trình cung cấp
nhiên liệu cho vòi phun mặc dù lúc ấy piston bơm cao áp vẫn tiếp tục đi lên.
- Do tính chịu nén của nhiên liệu và do tác dụng tiết lƣu của các cửa hút và cửa xả
của xilanh đối với nhiên liệu nên các thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình cung
cấp nhiên liệu “thực tế” khác với thời điểm bắt đầu và kết thúc quá trình cung cấp
nhiên liệu “hình học”.

Hình 2.5 : Sơ đồ điều chỉnh lƣợng nhiên liệu cấp cho chu trình.
Bơm Cao Áp PE

Trang 11

- Muốn tăng hoặc giảm lƣợng nhiên liệu cấp cho chu trình cần phải xoay piston. Khi
xoay piston sẽ làm thay đổi vị trí tƣơng đối giữa gờ xả của piston và lỗ xả của xi-
lanh.
- Trên hình 2.5 giới thiệu các vị trí tƣơng đối giữa cửa xả của xilanh với gờ trên và
gờ xả của piston.
- Trên sơ đồ đó, sự chuyển dịch tƣơng đối của đồ thị khai triển của đầu piston đƣờng
kính d
p
, đối với cửa xả đứng yên khi piston xoay và tinh tiến lên xuống, đƣợc thay
thế bằng sự chuyển dịch tƣơng đối của cửa xả đối với đồ thị khai triển của đầu pis-
ton đứng yên.
- Vị trí A tƣơng ứng với vị trí cấp nhiên liệu toàn tải, vị trí B – một phần tải và vị trí
C – cắt nhiên liệu. Ơ vị trí C, qua rãnh thẳng đứng, cửa xả luôn luôn đƣợc ăn thông
với không gian phía trên piston. Sơ đồ cũng chỉ rõ khi xoay piston sẽ làm thay đổi
hành trình có ích h
a
. Khi xoay piston về phía tăng nhiên liệu thƣờng bị giới hạn bởi
vít điều chỉnh.
- Gờ xả trên pittông cần bảo đảm mối quan hệ đƣờng thẳng giữa hành trình có ích h
a

của piston bơm cao áp với góc xoay của piston và mức chuyẻn dịch của thanh răng.
- Trong bơm cao áp điều chỉnh lƣợng nhiên liệu cấp cho chu trình bằng van piston
cần giảm lực cản khi xoay piston tới mức nhỏ nhất. Muốn vậy cần tìm biện pháp
giảm bán kính mặt tiếp xúc của đuôi piston với vít điều chỉnh con đội.

Hình 2.6 : Khâu liên kết giữa vít điều chỉnh con đội và đuôi piston bơm cao áp
1 – piston; 2 – lò xo; 3 – đĩa dưới lò xo; 4 – vít điều chỉnh con đội.