thiết kế, thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm pf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH DẠY HỌC
HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU BƠM PF
S

K

C

0

0

3

9

5

9

MÃ SỐ: T62 - 2007

S KC 0 0 1 7 8 3

Tp. Hồ Chí Minh, 2008

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
---------------  --------------

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH DẠY
HỌC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU BƠM PF
MÃ SỐ: T62 -2007

THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT
NGƯỜI CHỦ TRÌ
: BÙI QUANG DŨNG
ĐƠN VỊ
: KHOA CKĐ

TP. Hồ CHÍ MINH - 03/ 2008


Đề tài nghiên cứu khoa học

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
I. Đối tƣợng nghiên cứu:
Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel là một hệ thống rất phức tạp, có độ chính xác
cao nhất trong động cơ, việc dạy và học hệ thống này trong thực tế chiếm khá nhiều
thời gian. Để thuận lợi trong việc dạy và học, đề tài tập trung vào hệ thống nhiên liệu
bơm PF, hệ thống trang bị phổ biến ở các động cơ 1 xy lanh được dùng phổ biến ở
vùng nông thôn Việt Nam.

II. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc:
- Qua tham khảo trong tài liệu và thực tế, hệ thống nhiên liệu bơm PF chỉ dừng
ở mức độ cấu tạo, nguyên lý chung, chưa có một mô hình đầy đủ, hoàn thiện để giúp
cho người dạy và học có thể tìm hiểu hệ thống này một cách nhanh nhất.
- Tại một số trường đã có mô hình cắt của loại bơm này, mục đích dùng để dạy
phần lý thuyết xưởng, không thể phục vụ cho phần dạy thực hành.
III. Những vấn đề còn tồn tại:
Trong quá trình ngjiên cứu, thiết kế và thi công đề tài, các mục tiêu đề ra đều đã
hoàn thành, sản phẩm có thể đưa vào giảng dạy cho sinh viên về hệ thống nhiên liệu
bơm PF, ngoài ra sinh viên còn có thể thực tập ngay trên mô hình này trong quá trình
học thực hành.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 1


Đề tài nghiên cứu khoa học

PHẦN II GIẢI QUYẾT VÂN ĐỀ
I. Mục đích của đề tài:
- Đề tài đi sâu vào lĩnh vực ứng dụng thực tế, mặt khác còn bổ trợ cho
phần lý thuyết cụ thể. Đề tài có mục đích sau đây:
1. Phục vụ cho phần dạy lý thuyết xưởng – bài giới thiệu về hệ thống nhiên
liệu trong động cơ Diesel, giới thiệu chi tiết về hệ thống nhiên liệu
bơm PF.
2. Phục vụ cho việc dạy cấu tạo nguyên lý làm việc của các bộ phận trong hệ
thống nhiên liệu bơm PF như: hệ thống cấu tạo cao áp và thay đổi lưu
lượng, hệ thống kiểm soát áp lực, hệ thống điều tốc cơ khí …
3. Phục vụ cho phần thực hành:

- Thực hành tháo ráp bơm khỏi động cơ.
- Thực hành tháo rời bơm.
- Thực hành ráp bơm
- Thực hành ráp bơm vào động cơ
- Thực hành tìm điểm khởi phun.
- Thực hành chỉnh sớm trễ bơm.
- Thực hành tháo ráp kim phun.
- Thực hành kiểm tra điều chỉnh kim trên mô hình …
II. Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Từ mục tiêu của đề tài, chúng tôi sử dụng phương pháp lý thuyết đi đôi
với thực hành, lấy sản phẩm cụ thể cuối cùng làm mục tiêu quá trình
nghiên cứu tiến hành theo các bước:
- Tập hợp tài liệu, đề ra phương án.
- Thếit kế trên máy tình.
- Chọn thiết bị vật tư.
- Chọn mặt cắt
- Thi công sơ bộ
- Điều chỉnh
- Thi công hoàn thiện
- Biên soạn tài liệu
III. Nội dung:

CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL
I. Tiểu sử động cơ Diesel:
Ngày nay động cơ Diesel, đã trở thành nguồn động lực hết sức chủ yếu của thế giới
trên khắp mọi lĩnh vực: phát điện, nguồn động lực tĩnh tại, lắp trên tàu thuỷ, xe lửa và
nhất là ô tô vận tải.
Để chiếm được ưu thế này, lịch sử chế tạo động cơ đã phải trải qua biết bao thăng
trầm biến đổi, cải tiến liên tục. Đó là công lao của các nhà lý thuyết tiên phong như:
Gin BacBơ (Nguyên lý cháy của nhiên liệu trong xy lanh – 1791), LơBông (Nguyên lý

động cơ đốt trong – 1801), Venman Rait (Đề nghị đánh lửa ở điểm chết trên – 1833)…
Sau đó là các nhà thiết kế như LôNoa (Cha đẻ của động cơ đốt trong – 1860), Ôtô và

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 2


Đề tài nghiên cứu khoa học

Lănghen (Động cơ 2 thì - 1867, động cơ 4 thì -1878), Gotlip Đamle (Động cơ 4 thì
chạy xăng – 1885).
Đó là những phát minh tạo tiền đề cho sự ra đời của động cơ Diesel (máy dầu) năm
1897.
RuDolf Diesel là nhà phát minh ra động cơ Diesel. Ong là con trong một gia đình
gốc Đức di cư sang Pháp, ông sinh năm 1858 tại Pari đến năm 1870 thì chiến tranh
Pháp – Phổ bùng nổ, gia đình ông phải trốn sang Luân Đôn, ông được gửi sang
Augsboung (Đức) để ăn học, sau khi học xong kỹ thuật, ông tiếp tục bậc đại học tại
Munich và nghiên cứu về động cơ nhiệt. Ong trình bày luận văn với nhan đề “Lý
thuyết kết cấu của một loại động cơ nhiệt lý tưởng thay thế cho máy hơi nước”. Đây là
một loại động cơ mới, đốt bằng mọi thứ nguyên liệu, không cần hệ thống đánh lửa và
bộ chế hoà khí.
Lúc bấy giờ chỉ có 2 hãng lớn của Đức là CơRơp và Man nhận thực hiện đồ án của
ông. Qua rất nhiều lần thí nghiệm thất bại, cuối cùng đến năm 1892 chiếc động cơ
Diesel đầu tiên của thế giới ra đời.
Từ đó giới kỹ nghệ ở khắp nơi đã chú ý đặc biệt đến kiểu động cơ này và tranh
nhau hợp tác với ông. Năm 1895 kiểu này cuối cùng của ông đã đạt kết quả mỹ mãn.
ông nhường quyền sáng chế ở Đức, Áo, Hung, Thuỵ Sĩ. Ong trở thành tỷ phú năm
1897 sau khi ký hợp đồng với Mỹ để khai thác động cơ này.
Năm 1900 trong triển lãm quốc tế ở Pari ông nhận được phần thưởng danh dự.

Năm 1907 thì ra đời động cơ Diesel tàu thuỷ 4 thì.
Năm 1911 ra đời động cơ Diesel 2 thì và sau đó ông mất tích trên một chiếc tàu từ
DRESDEN chở ông sang Anh Quốc vào ngày 30 – 9 – 1913.
Nhắc đến động cơ Diesel, người ta cũng không quên Rober Bosch, là người Đức đã
phát minh ra bơm cao áp và vòi phun nổi tiếng, cùng biết bao nhiêu kỹ sư khác đã tiếp
tục hoàn thiện loại động cơ này.
Ngày nay, động cơ Diesel được dùng phổ biến hầu hết trên mọi lĩnh vực, ngay cả
các xe du lịch vì nó tiết kiệm nhiên liệu, công suất lớn, ít hư hỏng và giảm ô nhiễm
môi trường.
II. Phân loại:
Cũng như động cơ xăng, động cơ Diesel được phân làm hai loại chính là động cơ
Diesel 4 thì và động cơ Diesel 2 thì. Ngoài ra ta cũng có thể dựa vào các yếu tố sau
đây để phân loại, gọi tên động cơ.
Dựa vào số xy lanh ta có: động cơ 1 xy lanh (1 block), 2 xy lanh, 4 xy lanh, 6 xy
lanh, 8 xy lanh, 12 xy lanh,…
Dựa vào nhãn hiệu và dung tích xy lanh, ví dụ: Động cơ Perkin 6.354 Austin 2,2
lít;

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 3


Đề tài nghiên cứu khoa học

3,4 lít; 5,1 lít có nghĩa là động cơ hiệu Perkin 6 xy lanh, dung tích xy lanh là 354
cubicinch. Hoặc động cơ ô tô Austin máy BMC dung tích xy lanh là 2,2 lít; 3,4 lít;
5,1lít.
Dựa vào nhãn hiệu và công suất: ví dụ: F4, F5, F10 hoặc D3, GA 70H, GA 90H có
nghĩa là động cơ do hãng YANMAR (VINAPRO lắp ráp) công suất là 4,5,10 mã lực

hoặc do hãng Kubota (Vikino lắp ráp) công suất là 3,7,9 mã lực.

Dựa vào tải trọng khi lắp ráp trên ô tô: ví dụ: Reo I, Reo II, Reo III có nghĩa là
động cơ do hãng Reo CONTINENTAL:
Reo I: tải trọng 7 tấn còn gọi là máy 7 thường dùng ở các đầu kéo rơ móc.
Reo II: tải trọng 5 tấn còn gọi lấy máy 5 thường dùng kéo chở gỗ.
Reo III: tải trọng 2.5÷3 tấn thường dùng các xe vận tải.
Dựa vào công dụng chuyên dùng: ví dụ như động cơ Diesel tàu thuỷ, động cơ
Diesel phát điện, động cơ Diesel tàu hoả, động cơ Diesel máy kéo,…
III. Cấu tạo.
1. Động cơ Diesel 4 thì:
Một động cơ diesel 4 thì có cấu tạo cơ bản gồm có:
- Các chi tiết cố định: cácte, xylanh, quy lát.
- Các chi tiết di động: piston, xecmăng, thanh truyền, cốt máy, bánh đà.
- Các chi tiết hệ thống phân phối khí.
- Các chi tiết hệ thống nhiên liệu.
- Các chi tiết hệ thống làm mát.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 4


Đề tài nghiên cứu khoa học

- Các chi tiết hệ thống bôi trơn.
- Các chi tiết hệ thống tăng áp, xông máy.
- Các chi tiết hệ thống khởi động.
- Các chi tiết hệ thống chiếu sáng, tín hiệu.
Ơ động cơ Diesel không có hệ thống đánh lửa và hệ thống bộ chế hoà khí. Hai hệ

thống này được thay thế bởi hệ thống nhiên liệu gồm hai chi tiết chủ yếu là bơm cao
áp (heo dầu) và kim phun (béc dầu) gắn ở nắp quy lát thay bugi.
Trên động cơ Diesel còn có dạng phòng đốt đặc biệt được bố trí ở đầu piston hay
quy lát phối hợp với kim phun để tự đốt cháy nhiên liệu.
Cũng do đặc điểm cấu tạo, ở động cơ Diesel tỉ số nén cao thường nằm trong phạm vi
từ 12 ÷ 22.
a. Thân động cơ:
Được đúc thành khối có chứa các xylanh, trên có nắp xylanh. Trên thân động cơ có
áo nước làm mát, đường dẫn dầu bôi trơn và chỗ để bắt các chi tiết phụ.
Trong xy lanh có đặt một piston, piston được nối với trục khuỷu nhờ thanh truyền,
cơ cấu piston thanh, trục khuỷu có tác dụng biến chuyển động tịnh tiến của piston
thành chuyển động quay của trục khuỷu.
b. Hệ thống cung cấp nhiên liệu gồm:
Bầu lọc, bơm tiếp vận, bơm cao áp, kim phun, các đường ống dẫn dầu…trong đó
bơm cao áp là thiết bị quan trọng nhất.
c. Hệ thống phân phối khí:
Là hệ thống có cửa đóng mở để hút không khí và đẩy sản vật cháy ra ngoài. Ơ động
cơ Diesel 4 thì được bố trí các xupap hút và thoát xen kẽ nhau đặt ở nắp quy lát.
d. Hệ thống bôi trơn:
Thường dùng hệ thống bôi trơn có bơm nhớt. Đối với các động cơ Diesel cỡ trung
trở lên có trang bị thêm hệ thống làm mát dầu bôi trơn và bơm nhớt đôi.
e. Hệ thống làm mát:
Đối với động cơ Diesel vận tải, cơ giới, máy phát điện thường dùng hệ thống làm
mát bằng nước và gió.
Đối với động cơ Diesel tàu thuỷ thường dùng hệ thống làm mát bằng nước hai
vòng: tức là làm mát bằng nước ngọt và lấy nước bên ngoài để làm mát nước ngọt.
Đối với động cơ Diesel cỡ nhỏ dùng hệ thống làm mát bằng gió.
Hệ thống khởi động: sử dụng nhiều phương pháp.
-Khởi động bằng tay quay.
-Dùng động cơ điện.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 5


Đề tài nghiên cứu khoa học

-Khởi động bằng gió nén.
-Khởi động bằng động cơ xăng.
-Dùng máy thuỷ lực.
f. Hệ thống tăng áp: nhằm:
-Tăng hệ số nạp.
-Tăng áp suất cuối quá trình nạp.
-Tăng công suất động cơ.
-Giảm sức tiêu hao nhiên liệu.
Hệ thống tăng áp gồm các loại:
- Loại bằng cơ khí.
- Loại bằng tuốcbin.
- Loại liên hợp: gồm hai tuốcbin và một bơm tăng áp.
2. Động cơ Diesel 2 thì:
Cũng gồm những chi tiết giống như động cơ 4 thì.
Chi tiết cố định, chi tiết di động, chi tiết hệ thống làm mát, bôi trơn, chi tiết hệ
thống nhiên liệu.
Đặc điểm cấu tạo: xung quanh vách của xy lanh lối 8/10 khoảng chạy trở xuống có
khoét nhiều lỗ dùng để nạp và quét gió. Trên nắp quy lát có trang bị hai hay bốn xupap
thoát tuỳ loại động cơ. Một bơm quét ráp bên hông động cơ để cung cấp khí nạp mới
và quét khí cháy ra ngoài.
IV. Nguyên lý làm việc:
1. Động cơ Diesel 4 thì: gồm 4 giai đoạn liên tiếp.

Thì nạp

Thì nén

Thì nổ

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Thì thải

Trang 6


Đề tài nghiên cứu khoa học

a. Thì nạp: piston từ điểm chết trên (ĐCT) di chuyển xuống điểm chết dưới
(ĐCD) tạo ra một áp thấp ở sau nó, nhờ hệ thống phân phối khí cam hút đội
xupap hút mở ra, không khí lọc sạch được hút vào lòng xylanh. Khi piston
xuống điểm chết dưới, xupap hút đóng lại.
b. Thì nén: piston từ điểm chết dưới di chuyển lên điểm chết trên, hai xupap
hút và thải đều đóng, không khí bị ép lại. Khi piston lên đến điểm chết trên
thì áp suất trong xy lanh lên đến 30÷35 kg/cm2, nhiệt độ khoảng 500÷600
0
C.
c. Thì nổ: khi piston lên đến điểm chết trên nhờ hệ thống nhiên liệu kim phun,
dầu được phun vào buồng đốt dưới dạng hơi sương, gặp phải môi trường áp
suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu tự bốc cháy, giãn nở và đẩy piston đi xuống.
Thì này còn gọi là thì phát động.
d. Thì thải: khi piston bị đẩy xuống điểm chết dưới, nhờ quán tính của bánh đà

piston tiếp tục chạy trở lên, lúc này xupap thoát mở, khí cháy bị đẩy ra
ngoài. Khi piston lên đến điểm chết trên xupap thoát đóng lại, xupap hút bắt
đầu mở ra để khởi sự một chu kỳ khác.
2. Động cơ Diesel 2 thì :

a. Thì thứ nhất: piston từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, giả sử piston
đang ở điểm chết dưới bắt đầu di chuyển lên, xupap thải còn mở, gió được
đem vào xy lanh nhờ bơm quét theo các lỗ xung quanh vách xy lanh và quét
khí cháy còn lại ở chu kỳ trước. Khí cháy bị đẩy ra ngoài qua các xupap
thải, piston đi lên lối ¼ khoảng chạy xupap thải đóng lại, tiếp đó các lỗ nạp
xung quanh vách xy lanh bị piston án lại, không khí trong xy lanh bị ép lại
đến khi piston tới điểm chết trên (khoảng 17 độ ở bánh đà) nhiên liệu được
phun vào dưới dạng sương, gặp phải môi trường áp suất và nhiệt độ cao
nhiên liệu tự bốc cháy, giống như động cơ 4 thì, quá trình cháy, giãn nở và
đẩy piston đi xuống, ở thì này còn gọi là thì phát động.
b. Thì thứ hai: piston đi xuống lối ¾ khoảng chạy, xupap thải mở ra, khí cháy
bắt đầu thoát ra ngoài, kế đó các lỗ thoát khoét xung quanh vách xy lanh mở
ra, gió quét chui vào và quét khí cháy ra ngoài, đồng thời nạp gió mới cho
chu kỳ tiếp. Khí cháy bị quét sạch trong khi piston đi xuống hết hành trình.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 7


Đề tài nghiên cứu khoa học

Lúc piston đi đến điểm chết dưới nhờ quán tính của bánh đà, piston tiếp tục
di chuyển lên, một chu kỳ mới lại tiếp diễn.
V. So sánh động cơ Diesel và động cơ xăng:

1. Cấu tạo:
Cơ bản động cơ Diesel và động cơ xăng giống nhau ở các chi tiết cố định, di động,
bôi trơn, làm mát, phân phối khí.
Khác nhau: ở động cơ xăng có hệ thống đánh lửa và hệ thống nhiên liệu, ở động cơ
Diesel chỉ có hệ thống nhiên liệu trong đó hai chi tiết chủ yếu là bơm cao áp và kim
phun, ngoài ra trên động cơ Diesel 2 thì còn trang bị bơm quét mà động cơ xăng 2 thì
không có. Tỉ số nén động cơ Diesel cao hơn động cơ xăng.
2. Quá trình làm việc:
THÌ

ĐỘNG CƠ DIESEL

ĐỘNG CƠ XĂNG

Hút

Hút không khí vào xy lanh

Hút hoà khí vào xy lanh

Ép

Ép không khí, cuối thì ép áp lực Ép hoà khí, cuối thì ép áp lực 8÷10
30÷35Kg/cm2, nhiệt độ 500÷600 0C. Kg/cm2, nhiệt độ 250÷350 0C.

Giãn
nở

Nhiên liệu phun vào lòng xy lanh tự Hoà khí bốc cháy nhờ tia lửa điện ở
bốc cháy.

bugi.

Thoát

Khí cháy thoát ra ngoài.

Khí cháy thoát ra ngoài.

3. Ƣu khuyết điểm động cơ Diesel so với động cơ xăng:
a. Ƣu điểm:
- Hiệu suất thực động cơ Diesel lớn bằng 1,5 động cơ xăng.
- Dùng nhiên liệu rẻ tiền hơn động cơ xăng và có năng suất toả nhiệt hơn một lít dầu
Diesel cho 8755 calori, còn một lít xăng chỉ cho 8140 calori.
- Một mã lực trong một giờ máy Diesel tiêu thụ 180g nhiên liệu, trong lúc máy xăng
tiêu thụ 250g nhiên liệu. Nếu kể luôn về giá cả thì một mã lực máy dầu rẻ gấp đôi máy
xăng.
- Dùng nhiên liệu không phát hoả ở nhiệt độ bình thường do đó ít nguy hiểm.
- Động cơ Diesel ít bị pan lặt vặt vì không có bộ chế hoà khí và bộ đánh lửa.
b. Khuyết điểm:
- Trọng lượng động cơ đối với công suất của nó lớn hơn máy xăng.
- Những chi tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun tuy chắc chắn
nhưng rất tinh xảo được chế tạo với các kích thước sai biệt độ 1/100 ly.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 8


Đề tài nghiên cứu khoa học

- Với hai yếu tố trên, máy dầu càng đắt tiền hơn máy xăng và phải được sử dụng trong
một thời gian mới đền bù lại bằng cách dùng thử nhiên liệu rẻ tiền.
- Sữa chữa hệ thống nhiên liệu phải cần tay thợ chuyên môn cao và dụng cụ đắc tiền.

CHƢƠNG II: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU BƠM PF
I. Công dụng và phân loại tổng quát:
Bơm cao áp dùng trên động cơ Diesel có nhiều loại hình dáng, nguyên tắc làm việc
khác nhau tuỳ theo hệ thống nhiên liệu nhưng có các công dụng chung:
- Tiếp nhận nhiên liệu đã lọc sạch từ thùng chứa đưa đến
- An định số lượng nhiên liệu đưa đến kim phun, phun vào động cơ.
- Ep nhiên liệu đến áp lực cao trước khi đưa đến kim phun.
- Đưa nhiên liệu đến kim phun đúng thời điểm để phun vào lòng xy lanh.
Căn cứ vào hệ thống nhiên liệu và cấu tạo ta có thể phân bơm cao áp gồm các loại
như sau:
- Bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu cá nhân:
Loại bơm PF: gồm một tổ bơm
Loại PE: gồm nhiều tổ bơm ghép chung lại
- Bơm cao áp trong hệ thống phân phối áp lực cao:
Loại bơm PSB: có một piston vừa lên xuống vừa xoay tròn
Loại bơm ROOSAMASTER-CAV: gồm hai hay bốn piston lắp đối và xoay
tròn theo ruột bơm.
Loại bơm EP/VM, EP/VA: kết hợp giữa psb và roosamaster.
- Bơm kim liên hợp GM:
Loại này bơm và kim ráp chung thành một khối.
- Bơm phân phối áp lực trung bình CUMMINS PT.
Loại bơm CUMMINS PT định lượng bằng áp suất và thời gian còn gọi là bơm
thời áp.
II. Bơm cao áp cá nhân PF:
1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu PF:
Bơm PF sử dụng trên các loại động cơ Diesel cỡ nhỏ 1 hay 2 xy lanh như:

KUBOTA, YANMAR hoặc trên một số động cơ nhiều xy lanh.
Sơ đồ hệ thống nhiên liệu của bơm PF gồm thùng chứa nhiên liệu, khoá nhiên liệu,
lọc sơ cấp, lọc thứ cấp, bơm cao áp PF, ống dẫn cao áp, kim phun, ống dẫn dầu về từ
kim về thùng chư

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 9


Đề tài nghiên cứu khoa học

Khi động cơ làm việc nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc sơ cấp và thứ cấp rồi đến
bơm cao áp nhờ trọng lực. Đến thời điểm phun nhiên liệu được phun vào buồng đốt.
Nhiên liệu dư ở kim phun theo ống dầu về dẫn về thùng. Lượng dầu dư này vừa để bôi
trơn van kim vừa có công dụng làm mát kim phun.
Fuel Tank

Injector

PF - Injection Pump

Fuel Filter

Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PF
2. Công dụng của bơm PF:
- Tiếp nhận nhiên liệu từ thùng chứa đưa đến qua các thiết bị ống dẫn, lọc.
- Ep nhiên liệu lên áp lực cao từ 2500 ÷ 3000 psi đưa lên kim phun, phun vào xy
lanh đúng thời điểm.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ tuỳ theo yêu cầu hoạt động.

3. Cấu tạo bơm PF:
Bơm cao áp là bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu trên động cơ Diesel. nó cần
có sự chính xác và bền chắc cao để có thể kéo dài tuổi thọ mà không sai lệch hay hư
hỏng. Vì thế các chi tiết của bơm phải được với độ chính xác cao, vật liệu tốt, khó hao
mòn.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 10


Đề tài nghiên cứu khoa học

1. Van cao áp
2. Vít xả gió
3. Xy lanh bơm
4. Piston bơm
5. Thanh răng
6. Ong lót xy lanh
7. Con đội

1. Van cao áp
2. Jắc co dầu ra
3. Thân bơm
4. Xy lanh bơm
5. Piston bơm
6. Ong lót xy lanh
7. Lò xo hồi vị

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 11


Đề tài nghiên cứu khoa học

1. Jắc co dầu ra
2. Van cao áp
3. Xy lanh bơm
4. Piston bơm
5. Thanh răng
Shim

6. Ong lót xy lanh
7. Tai piston
8. Con đội

Một bơm cao áp PF gồm các bộ phận như sau:
- Vỏ bơm được đúc bằng thép hay hợp kim nhôm, trên đó có dự trù bệ bắt bơm,
phía ngoài xung quanh có dự trù các lỗ để bắt vít xả gió, vít chặn xy lanh, lỗ để gắn
thanh răng, lỗ để xem đệm đẩy khi cân bơm.
Bên trong vỏ bơm có chứa bộ xy lanh và piston. Đây là bộ phận chính để ép và
định phân nhiên liệu. Để điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, piston
được xoay nhờ thanh răng và vòng răng, piston bơm luôn luôn được đẩy xuống nhờ
một lò xo, hai đầu lò xo có chén chặn, tất cả được đậy lại bởi một đệm đẩy và khoá
bên trong vỏ bơm nhờ có một khoen chặn.
Phía trên xy lanh là một bệ van cao áp và van cao áp. Trên xuppap là lò xo, tất cả
được siết giữ trong vỏ bơm bằng ốc lục giác, đầu ốc lục giác là chỗ dự trù để bắt ống
cao áp dẫn dầu đến kim phun.
Một số đặc điểm cấu tạo:

- Van cao áp: khi áp lực nhiên liệu cao hơn áp lực của lò xo van cao áp, van mở ra
để nhiên liệu đến kim phun. Khi thời gian phun chấm dứt, áp lực nhiên liệu giảm, lò
xo đẩy van đóng lại. Trong khi đó phần hình trụ phía dưới đi vào trong bệ tạo áp thấp
làm giảm áp lực nhiên liệu đến kim phun. Nhờ thế kim phun được dứt khoát, tránh tình
trạng rỉ dầu nơi đó kim phun trước và sau khi phun. Ngoài ra còn có loại van cao áp
tròn như ở bơm cao áp động cơ D6 hoặc loại hai viên bi như bơm SIGMA.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 12


Đề tài nghiên cứu khoa học

1. Jắc co dầu ra
2. Lò xo van cao áp
3. Van cao áp
4. Mặt côn van
5. Bệ van cao áp

Van cao áp
- Xy lanh có một hay hai lỗ, lỗ dầu ra ở phía vít chặn xy lanh, nó ngoài nhiệm vụ
định vị xy lanh còn có nhiệm vụ chịu sức tác dụng của áp lực dầu về để tránh xói mòn
vỏ bơm.
- Piston bơm thường có lằn vặt xéo trên hay dưới để phân lượng nhiên liệu, đuôi
piston có hai tai ăn ngàm với hai rãnh chữ U ở khâu răng và trên tai của đuôi piston có
dấu. Khi ráp dấu trên tai của piston phải trùng với dấu trên rãnh chữ U.
Ngoài ra ta còn có loại bơm không có lằn vặt xéo (như ở PMY D6) định lượng
bằng van tiết lưu, loại này không có khâu răng và vòng răng.
Ơ vòng răng và thanh răng của bơm PF đều có dấu. Khi ráp hai dấu này phải ăn khớp

với nhau.
4. Nguyên lý vận chuyển nhiên liệu:

Lưu lượng tối đa

Lưu lượng trung bình

Lưu lượng cầm chừng

Nguyên lý làm việc bơm cao áp PF

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 13


Đề tài nghiên cứu khoa học

Nạp nhiên liệu

Phun nhiên liệu

Dứt phun

Khi động cơ làm việc, lúc piston bơm xuống thấp nhất nhiên liệu ở xung quanh xy
lanh vào xy lanh bơm bằng cả hai lỗ dầu vào và dầu ra.
Đến thì phun dầu, cốt cam gắn ở động cơ điều khiển piston bơm đi lên ép nhiên
liệu trong xy lanh. Lúc piston đi lên, khi nào đỉnh piston đóng hết hai lỗ dầu ở xy lanh
thì nhiên liệu bắt đầu ép (điểm khởi phun). Khi áp lực dầu tăng lên lớn hơn áp lực của
lò xo van cao áp, van mở ra nhiên liệu được đưa đến kim phun để phun vào xy lanh

động cơ.
Piston tiếp tục đi lên ép nhiên liệu, đến khi lằn vặt xéo ở piston mở lỗ dầu xả, dầu
từ trên đỉnh piston theo lỗ khoan giữa piston tràn ra ngoài xy lanh. Thì phun chấm dứt
(điểm dứt phun), piston tiếp tục đi lên cho hết khoảng chạy của nó.
Muốn thay đổi tốc độ động cơ ta điều khiển thanh răng xoay piston để thay đổi
hành trình có ích. Hành trình có ích càng lớn lượng dầu càng nhiều, hành trình có ích
càng ngắn dầu càng ít. Khi ta xoay piston để rảnh đứng ngay lỗ dầu xả thì hành trình
có ích của piston sẽ bằng không, nghĩa là dầu trên đỉnh piston luôn luôn thông với bên
ngoài xy lanh thông qua lỗ xả, nên nhiên liệu không được ép, không phun nhiên liệu,
động cơ ngưng hoạt động (vị trí cúp dầu), lằn vặt xéo trên piston có hai loại:
- Lằn vặt xéo phía trên: điểm khởi phun thay đổi, điểm dứt phun cố định.
- Lằn vặt xéo phía dưới: điểm khởi phun cố định, điểm dứt phun thay đổi.
Các dấu của bơm cao áp PF:
- Dấu ở vòng răng và thanh răng
- Dấu tròn trên thanh răng, dấu gạch trên vòng răng phải trùng nhau.
- Dấu trên đuôi piston, dấu trên rảnh xẻ.
5. Đặc điểm của bơm cao áp PF:
Bơm PF không có cốt cam nằm trong bơm.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 14


Đề tài nghiên cứu khoa học

Bơm được gắn bên hông động cơ.
Mỗi xy lanh động cơ có một bơm riêng biệt, nhờ thế mà ống dẫn dầu từ bơm cao
áp đến kim phun ngắn. Kích thước đường kính piston 4 - 40 mm, khoảng chạy từ 5-35
mm, lưu lượng cung cấp một lần phun từ 25-3800 mm3.

Trên bơm có các kí hiệu sau:
Ví dụ: ở vỏ bơm có ghi

APF 1
1

2

A

70

A

4

5

3

2123556
6

1/ APF: loại bơm cá nhân của Mỹ
A: American Bosch
PF: Bơm cá nhân
2/ 1

: số piston bơm (1 piston)

3/ A : cỡ bơm

A: cỡ nhỏ; B: cỡ trung; Z: cỡ lớn

4/ 70 : đường kính piston tính bằng 1/10 mm (7 mm)
5/ A : đặc điểm thay thế tuỳ theo cỡ bơm
6/ đặc điểm của nhà chế tạo ấn định để thay đổi các phụ tùng.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 15


Đề tài nghiên cứu khoa học

CHƢƠNG III: ĐIỀU CHỈNH VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG
NHIÊN LIỆU BƠM CAO ÁP PF
I. Giới thiệu mô hình:
1. Cấu tạo:
 Hệ thống nhiên liệu bơm PF hoạt động được.
 Thùng nhiên liệu.
 Lọc nhiên liệu.
 Các ống dầu đến và dầu về.
 Ong cao áp dẫn dầu từ bơm tới kim.
 Bơm cao áp PF.
 Kim phun một lò xo.
 Bộ điều tốc cơ khí.
 Mô hình cắt của bơm cao áp và kim phun một lò xo.

Mô hình thật hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PF

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 16


Đề tài nghiên cứu khoa học

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

Mô hình cắt thực tế của bơm cao áp PF

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 17


Đề tài nghiên cứu khoa học

Mô hình cắt thực tế của kim phun

Mô hình thật bộ điều tốc cơ khí
2. Công dụng của mô hình:
- Dùng trong giảng dạy lý thuyết và thực hành.
- Qua mô hình sinh viên có thể thấy được: Các thành phần chi tiết của bơm cao áp PF,
kim phun một lò xo, bộ điều tốc cơ khí.
- Mô hình này giúp sinh viên hiểu được nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu
bơm PF một cách trực quang, tìm hiểu nguyên tắc hoạt động của bộ điều tốc cơ khí.
Sinh viên không cần phải tháo máy đang hoạt động vì dễ dẫn đến các hư hỏng của các
chi tiết.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 18


Đề tài nghiên cứu khoa học

- Mô hình này mô phỏng hoạt động thực tế của hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PF. Từ
đó, sinh viên có thể thực hiện được các thao tác sau:
 Tìm điểm khởi phun.
 Kiểm tra van cao áp kín hay không kín.
 Tìm lằn vạt xéo trên hay xéo dưới.
 Xác định piston bơm mòn hay không mòn.
 Điều chỉnh sớm trễ.
3. Quá trình thiết kế phƣơng án và thi công mô hình:
Sau khi nhận đề tài “ Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống nhiên liệu PF”. Chúng em
thực hiện các bước sau:
Bƣớc 1: Sưu tầm tài liệu, chuẩn bị vật tư.
Bƣớc 2: Chúng em đã đưa ra nhiều phương án thiết kế để chọn một phương án
thích hợp. Trong quá trình thực hiện, vừa thi công vừa thay đổi phương án. Cùng sự
góp ý của quý thầy trong khoa CKĐ nên chúng tôi đã chọn được phương án thiết kế
tối ưu.
Bƣớc 3: Sau khi chọn được phương án tối ưu, chúng tôi tiến hành thi công để
hoàn thành mô hình.
Bƣớc 4: Khi mô hình đã hoàn thành, chúng tôi tập trung thực hiện bảng thuyết
minh và đĩa CD.
II. Điều chỉnh và sửa chữa:
1. Kim phun:
a. Phƣơng pháp xác định kim hƣ trên động cơ:

Một động cơ có nhiều kim phun đang hoạt động. Nếu muốn xác định chính xác
kim nào hư, để có phương pháp kiểm tra sửa chữa thích hợp ta tiến hành các động tác
như sau:
- Cho động cơ làm việc ở tốc độ cầm chừng.
- Dùng chìa khoá miệng nới khâu nối ống cao áp với kim phun.
- Lắng nghe tiếng nổ của động cơ, nếu tiếng máy thay đổi thì chứng tỏ: máy tốt,
kim tốt, van cao áp tốt và piston, xy lanh có đủ dầu, đủ áp lực.
- Nếu tiếng máy không thay đổi, ta lần lượt kiểm tra theo thứ tự như sau:
 Bước 1: Kiểm tra van cao áp
 Mở ống dầu lên kim.
 Kéo thanh răng về vị trí cúp dầu và bơm dầu cho hệ thống.
 Quan sát mặt phẳng dầu ngay jắc co dầu ra, có 3 khả năng xảy ra:
 Mặt dầu phẳng, kết luận van cao áp kín.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 19


Đề tài nghiên cứu khoa học

 Mặt dầu hơi lồi lên, kết luận van bị mòn.
 Dầu phun lên thành dòng, kết luận van cao áp treo hoặc lò xo van cao áp
bị gãy.
 Bước 2: Kiểm tra bơm
 Tháo 2 ống dầu lên kim của 2 tổ bơm cạnh nhau (một tổ bơm cần kiểm
tra và một tổ bơm tốt).
 Đề máy.
 Quan sát chiều cao dầu phun lên ở 2 tổ bơm, nếu chiều cao dầu phun lên
bằng nhau, kết luận tổ bơm tốt.

 Nếu chiều cao dầu phun lên ở tổ bơm kiểm tra thấp hơn, kết luận thiếu
dầu.
 Ta tách cần nối giữa 2 thanh răng của 2 tổ bơm.
 Điều chỉnh thanh răng của tổ bơm thiếu dầu theo chiều thêm dầu.
 Ráp cần nối giữa 2 thanh răng của 2 tổ bơm.
 Bước 3: Kiểm tra kim
Giả sử động cơ có 4 máy, có 3 máy đều tốt. Trong đó máy số 4 không hoạt
động, ta tiến hành kiểm tra như sau:
 Đổi kim giữa 2 máy số 3 và số 4.
 Giết máy số 4, nếu tiếng nổ thay đổi, kết luận máy số 4 tốt.
 Nếu tiếng nổ không thay đổi, kết luận có thể máy hư hoặc kim hư. Muốn
biết hư kim thì ta kiểm chứng lại bằng cách giết máy số 3, nếu tiếng máy
không thay đổi thì chứng tỏ kim hư.
 Trường hợp hư kim và máy thì ta kiểm chứng bằng cách giết cả máy 3
và 4, nếu tiếng máy không thay đổi thì kết luận cả kim và máy đều hư.
Máy hư là do thiếu áp suất nén.
- Đối với động cơ có nhiều xy lanh 8,10,12… máy nổ êm khó phát hiện, ta giết
hẳng một lúc nhiều kim phun. Ví dụ động cơ 8 xy lanh TTTN 15486372. ta giết các
kim 1467. rồi cho động cơ làm việc ở tốc độ cầm chừng, lần lượt giết từng kim còn lại
5832. sau đó thực hiện một lần nữa cho các kim 1467.
b. Phƣơng pháp kiểm tra kim phun trên bàn thử:
Sau khi xác định kim hư ( hoặc cần kiểm tra) ta bắt kim trên bàn thử và thực hiện
các bước sau:
 Xả gió:
- Khoá van dẫn dầu lên đồng hồ áp lực.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 20

Đề tài nghiên cứu khoa học

- An mạnh cần bơm tay vài lần để xả gió đến khi nào thấy nhiên liệu phun ra ở đót
kim.
 Kiểm tra và hiệu chỉnh áp lực thoát:
- Mở van cho dầu lên đồng hồ áp lực khoảng ½ vòng.
- An cần bơm tay cho đồng hồ áp lực tăng lên đến khi nào dầu thoát ra ở đót kim.
- Ghi áp lực nơi kim đồng hồ áp lực chỉ cao nhất(lúc dầu phun ra)
- So sánh áp lực với đặc điểm của nhà chế tạo. Nếu không có chỉ dẫn ta có thể áp
dụng loại kim kín có chuôi là 115 kg/cm2, kim kín lỗ tia hở là 175 kg/cm2.
- Nếu áp lực thấp hơn đặc điểm của nhà chế tạo, ta vặn ốc hiệu chỉnh vào hoặc
thêm chêm. Nếu áp lực cao hơn ta mở ốc hiệu chỉnh ra hoặc bớt chêm đến khi nào
bằng áp lực chỉ định.
 Kiểm tra kim nhiểu trƣớc áp lực thoát:
- An cần bơm tay cho áp lực lên khoảng 4÷5 kg/cm2 dưới áp lực thoát. Ví dụ:110
kg/cm2 cho áp lực thoát 115 kg/cm2.
- Với áp lực này dầu không được rỉ ra ở đót kim.
- Nếu có là do mũi kim(chỗ côn nhỏ) và bệ trên đót kim chưa kín. Nếu rỉ ra ở khâu
nối là do siết khâu nối chưa đúng áp lực, mặt tiếp xúc không tốt, ta phải tháo kim ra
xoáy lại bằng cát xoáy và dầu nhớt.
 Kiểm tra kim nhiểu sau áp lực thoát:
- Khoá van dầu lên đồng hồ áp lực.
- Dùng giấy mềm lau khô sạch dầu ở đót kim, ấn mạnh cần bơm tay cho dầu phun
ra, nếu thấy khô ở đót là kim tốt, nếu ướt là kim nhiểu sau áp lực thoát. Có thể là
do bệ và kim tiếp xúc chưa tốt hoặc kim bị kẹt do dơ bẩn hay trầy sướt, ta phải
xoáy thân kim với mỡ trừu hay dầu nhớt.
 Kiểm tra tình trạng phun dầu:
- Vặn khoá van dầu lên đồng hồ áp lực.
- An mạnh cần bơm tay.

- Để ý tình trạng xịt dầu phải thật sương không có những hạt lớn.
- Dùng miếng giấy để dưới đót kim khoảng 3cm. Xem số lỗ tia phun ra có đủ
không. Nếu nghẹt phải dùng cây để thông, cẩn thận để cây khỏi gãy trong lỗ.
- Để ý góc độ phun dầu, nếu bị xéo phải thông lỗ kim hoặc đẩy mụi than phía trong
bằng cây gỗ mềm nhúng dầu hoặc dụng cụ chuyên dùng.
 Kiểm soát sự mòn của kim và đót(kiểm tra áp lực ngã):
- Mở van cho dầu lên đồng hồ áp lực.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 21


Đề tài nghiên cứu khoa học

- An cần bơm tay cho áp lực lên gần bằng áp lực thoát. Giữ cần bơm và để ý đến
đồng hồ áp lực ngã trở về từ từ.
- Nếu kim mới áp lực ngã không quá 15 kg/cm2 trong vòng 50 giây, nếu kim cũ
không quá 35 giây. Nếu ngã thời gian ít hơn trên thì phải thay mới kim và đót
(không được thay riêng rẽ).
 An toàn trong lúc kiểm tra:
- Khi thử kim phun trên bàn thử, không nên để tay vào dưới lỗ tia vì áp lực dầu
mạnh thấm vào da thịt gây nguy hại cho sức khoẻ.
- Bảo dưỡng tốt cho mũi kim và các mặt tiếp xúc chính xác khác.
- Không dùng vải lau dù thật sạch, chỉ dùng dầu gasoli để tẩy hoặc rửa sạch các chi
tiết.
- Dụng cụ, bàn kẹp, tay của người làm phải thật sạch.

Bàn thử kim phun
1. Bơm cao áp PF

4. Van đồng hồ

2. Cần bơm tay

5. Đồng hồ chỉ áp lực

3. Vít xả gió

6. Thùng chứa dầu

A: chùm tia không ổn định
B: chùm tia ổn định
c. Tháo ráp kim phun:
 Tháo kim phun rời khỏi động cơ:

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 22


Đề tài nghiên cứu khoa học

- Trước khi tháo kim phun, nhỏ vài giọt dầu nhớt nơi các ốc bắt ống dầu để tẩy sét
và tháo dễ dàng.
- Mở các ống dầu đến kim phun và trở về.
- Dùng vải sạch hoặc nút đậy bít các đầu ống ngừa dầu xâm nhập vào bên trong.
- Tháo các ống bắt kim phun và lấy kim phun ra khỏi động cơ.
- Nếu kim phun bị kẹt cứng vì mụi than, dùng đòn bẩy xeo lên đồng thời dùng búa
gõ nhẹ cho kim xoay tròn qua lại, mụi than sẽ bị tách rời ra.

 Tháo kim rời từng bộ phận:
- Rửa sạch bên ngoài kim phun. Dùng bàn chải cước thau tẩy mụi than, dùng dao
cạo mụi than bằng tôn nhôm hoặc thau lá, mài cạnh bén, tuyệt đối không dùng lưỡi
cưa thép. Trách va chạm vòi phun vào mũi kim phun.
- Kẹp thân kim phun vào bàn kẹp có cặp mỏ hàn phụ bàn kim khí mềm, đầu vòi
phun quay lên.
- Tháo ống nối với vòi phun và lấy vòi phun ra khỏi thân.
- Kẹp thân kim phun trên bàn kẹp trở ngược đầu.
- Tháo các ống dẫn đến và trở về.
- Tháo vít xả gió.
- Tháo nắp đậy chụp chận lò xo.
- Tháo chụp chận lò xo, vít hiệu chỉnh áp suất phun và tán khoá.
- Lấy lò xo đũa đẩy ra khỏi thân kim phun.
- Tháo và lấy van kim ra khỏi vòi phun.
- Nếu van kim bị kẹt trong vòi phun, dùng dụng cụ đặc biệt để tháo ra và sữa chữa
lại.
- Dùng dụng cụ đặc biệt để tháo vòi phun bị ket nơi ống chụp vòi phun.
 Ráp kim phun:
- Kẹp thân kim phun vào bàn kẹp đầu vòi phun lên trên.
- Đặt vòi phun vào đầu ép của thân kim phun.
- Ráp ống chụp vòi phun và siết chặt vào thân đúng lực siết.
- Kẹp thân kim phun đầu trở ngược lại.
- Ráp cây đẩy vào vị trí.
- Ráp lò xo và chén chận lò xo phía trên.
- Vặn và siết chặt đai ốc chụp lò xo.
- Ráp ốc hiệu chỉnh và đai ốc khoá (chận).
- Ráp nút xả gió.

Thiết kế thi công mô hình dạy học hệ thống nhiên liệu bơm PF

Trang 23