Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ cummins 14n 330e (Thuyết minh + Full bản vẽ)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
--------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ CUMMINS N14-330E

Đà Nẵng - 2012


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
--------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN
LIỆU ĐỘNG CƠ CUMMINS N14-330E

Sinh viên thực hiện:
Lớp:
Giáo viên hướng dẫn:
Giáo viên duyệt:

Nguyễn Đình Thi
10C4LT
PGS.TS. Trần Văn Nam
TS. Phùng Xuân Thọ

Đà Nẵng - 2012


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E

LỜI NÓI ĐẦU
Việc nghiên cứu ứng dụng các thành tựu từ nghành công nghiệp điện tử nhờ sự
giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao và giảm ô
nhiễm môi trường, tối ưu hoá quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô
tô thay đổi rất phức tạp, làm cho người sử dụng và cán bộ kỹ thuật nghành ô tô nước
ta còn nhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu, tìm hiểu, khai thác cụ
thể về hệ thống điện tử trên động cơ ô tô, nhằm cập nhật hoá kiến thức cho người sử
dụng cũng như những ai quan tâm và muốn tìm hiểu về chuyên nghành động cơ ô tô.
Với những lý do trên, em chọn đề tài : Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ
Cummins lắp trên xe International làm đề tài tốt nghiệp của mình.
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đồ án, nhờ sự cố gắng nổ lực của bản
thân,nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Trần Văn Nam trong suốt thời gian làm
đồán tốt nghiệp, đến nay em đã hoàn thành các yêu cầu và nhiệm vụ được giao.Em
xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ trong thời gian
em hoàn thành đồ án, cùng với lời cảm ơn đến các thầy giáo trong bộ môn Động cơ
và khoa Cơ Khí Giao Thông đã quan tâm, dìu dắt em trong suốt những năm học
chuyên nghành và đúc kết những kinh nghiệm quý báu cho bản thân.
Với khả năng và tài liệu còn giới hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót,
kính mong các thầy cô giáo và các bạn chân thành đóng góp ý kiến.

Cuối cùng em hy vọng đồ án này sẽ là một tài liệu tốt và phổ biến cho các sinh
viên và công nhân kỹ thuật tham khảo.
Đà Nẵng, ngày 12 tháng 06 năm 2012
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đình Thi


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
MỤC LỤC
Trang
1. Mục đích ý nghĩa đề tài.......................................................................................1
1.1. Mục đích.........................................................................................................1
1.2. Ý nghĩa...........................................................................................................1
2. Giới thiệu chung về động cơ Cummins N14-330E lắp trên xe International. .1
2.1. Giới thiệu chung.............................................................................................1
2.2. Các thông số kỹ thuật của động cơ Cummins N14-330E................................2
2.3.Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền - piston........................................................3
2.3.1. Trục khuỷu...............................................................................................3
2.3.2. Thanh truyền............................................................................................4
2.3.3. Piston.......................................................................................................4
2.4. Cơ cấu phân phối khí......................................................................................5
2.5. Hệ thống làm mát...........................................................................................6
2.6. Hệ thống bôi trơn............................................................................................7
2.7. Hệ thống nhiên liệu.......................................................................................10
3. Khảo sát hệ thống nhiên liệu của động cơ Cummins N14-330E.....................11
3.1. Đặc điểm chung của hệ thống nhiên liệu trong động cơ diesel.....................11
3.1.1. Hệ thống nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp thẳng hàng..................11
3.1.2. Hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp dạng bơm phânphối....12
3.1.3. Hệ thống nhiên liệu diesel Common Rail..............................................14

3.1.4. Nhiệm vụ và yêu cầu,phân loại đối với hệ thống nhiên liệu Diesel.......14
3.1.5. Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ Diesel...............................16
3.1.6. Bốn giai đoạn của quá trình cháy trong động cơ Diesel.........................21
3.2. Đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển điện tử và một số
cảm biến chính trong hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E.............25
3.2.1. Khảo sát hệ thống điện tử điều khiển quá trình cung cấp.......................25
3.2.2. Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của các cảm biến chính trong
hệthống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E............................................37
3.2.3. Nguyên lý làm việc................................................................................41
3.3. Đặc điểm kết cấu các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins
N14-330E............................................................................................................43
3.3.1.Thùng chứa nhiên liệu............................................................................44
3.3.2.Bầu lọc thô..............................................................................................45
3.3.3.Bầu lọc tinh.............................................................................................46
3.3.4.Bơm chuyển nhiên liệu...........................................................................47
3.3.5. Cơ cấu dẫn động cụm bơm vòi phun.....................................................49
4. Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E..........................55
4.1. Tính toán bơm cao áp...................................................................................55
4.2. Tính toán vòi phun........................................................................................56
4.2.1. Tổng số tiết diện lưu thông của lỗ phun 1.f1......................................56
4.2.2. Tiết diện lưu thông của một lỗ phun......................................................57
4.2.3. Đường kính lỗ phun tính toán................................................................57
4.2.4. Tính đường kính phần dẫn hướng của van kim và đường kính phần
baokíntrên mặt tựa của van kim: dk, db............................................................57
4.2.5. Hành trình nâng cực đại của kim phun..................................................58


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
4.2.6. Lực ép ban đầu của lò xo vòi phun,độ cứng của lò xo vòi phun............59
4.3.Tính toán bơm chuyển nhiên liệu..................................................................60

5.Chẩn đoán hư hỏng và sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14330E........................................................................................................................ 60
5.1. Chẩn đoán hư hỏng.......................................................................................60
5.2. Bảo dưỡng và sửa chữa.................................................................................63
5.2.1.Bảo dưỡng và sửa chữa thùng chứa nhiên liệu.......................................63
5.2.2. Bảo dưỡng và sửa chữa bầu lọc thô.......................................................64
5.2.3. Bảo dưỡng và sửa chữa bầu lọc tinh......................................................64
5.2.4. Bảo dưỡng và sửa chữa bơm chuyển nhiên liệu.....................................64
5.2.5. Bảo dưỡng và sửa chữa cụm bơm vòi phun...........................................65
5.3. Quy trình lắp ráp cụm bơm vòi phun............................................................66
5.4.Quy trình kiểm tra..........................................................................................68
5.4.1. Kiểm tra sự kín khít giữa piston và xylanh cụm bơm vòi phun.............68
5.4.2.Kiểm tra chất lượng phun của cụm bơm vòi phun..................................68
5.5. Điều chỉnh cụm bơm vòi phun......................................................................69
6. Kết luận..............................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................72


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
1. Mục đích ý nghĩa đề tài
1.1. Mục đích
Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E nhằm giải quyết các vấn
đề sau:
- Tìm hiểu, nắm vững cấu tạo của từng chi tiết, cụm chi tiết của hệ thống cung cấp
nhiên liệu để từ đó rút ra những ưu nhược điểm và tìm cách khắc phục, cải tiến, phát
triển chúng ngày càng tối ưu hơn.
- Củng cố, bổ sung và tìm hiểu thêm kiến thức về điện, điện tử trên hệ thống.
- Hiểu rõ nguyên lý làm việc, nắm vững quy trình tháo lắp của từng chi tiết, cụm chi
tiết lắp trên hệ thống, để có đủ kiến thức chuẩn đoán và phát hiện những hư hỏng
thường gặp.
- Đưa ra các tiêu chuẩn kỹ thuật để sử dụng động cơ tốt hơn trong điều kiện môi

trường, khí hậu ở Việt Nam.
1.2. Ý nghĩa
Việc nắm rõ được toàn bộ cấu tạo của hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins
N14-330E từ những chi tiết đơn giản đến những chi tiết, cụm chi tiết phức tạp giúp
cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật thuận lợi hơn trong công việc quản lý
cũng như trong công việc sử dụng, bảo dưỡng động cơ tốt nhất trong điều kiện cho
phép ở các vùng làm việc khác nhau của động cơ.
Trang bị cho người sử dụng những kiến thức cơ bản về hệ thống nhiên liệu động
cơ để sử dụng và khai thác động cơ được tốt hơn và có thể kịp thời phát hiện, sửa
chữa những hư hỏng nhỏ, thuận lợi hơn trong quá trình bảo dưỡng, bảo trì hệ thống
nhiên liệu động cơ, đưa ra những qui định bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu động cơ
hợp lý.
2. Giới thiệu chung về động cơ Cummins N14-330E lắp trên xe International
2.1. Giới thiệu chung
Xe International là loại xe do Mỹ sản xuấtvà được sử dụng rất phổ biến ở nước
ta hiện nay, xe dùng để chở hàng container chủ yếu chạy đường quốc lộ, xe được
thiết kế có kết cấu cứng vững, độ bền và độ tin cậy cao, đầy đủ tiện nghi cho người
sử dụng đảm bảo an toàn, kết cấu và hình dáng bên ngoài và nội thất có tính mỹ
thuật tương đối cao. Xe có động cơ Cummins có hiệu suất cao, công suất cực đại
330HP ở số vòng quay 1600[vg/ph], tiêu hao nhiên liệu nhỏ 30lít/100km ở tốc độ
90[km/h].

1


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
15 16 17

21

18 19 20

22

23

24 25 26

27

28

29

30
31
32
33
34
14
13
12
11

10
9
8

7

6

5

3

4

2

1

Hình 2-1 Mặt cắt dọc động cơ cummins N14-330E
1. Bánh đà; 2. Vành răng khởi động; 3. Thanh truyền; 4.Lưới lọc; 5.Đường ống
dầu; 6.Khuỷu trục; 7.Bánh răng trục khuỷu; 8. Phớt; 9.Puly; 10.Dây curoa; 11.Siu
chặn nước; 12. Piston; 13. Xilanh; 14. Cánh quạt; 15.Xupap xả;16.Cụm bơm liên
hợp; 17. Xupap nạp;18. Cò mổ dẫn động xupap xả; 19.Cò mổ dẫn động cụm bơm
liên hợp; 20.Cò mổ dẫn động xupap nạp; 21.Đường dầu nhiên liệu vào; 22.Đường
dầu nhiên liệu về; 23.Bu lông nắp máy; 24.Đũa đẩy dẫn động xupap xả; 25.Đũa
đẩy dẫn động cụm bơm liên hợp; 26.Đũa đẩy dẫn động xupap nạp; 27.Nắp đậy;
28.Nắp đổ dầu bôi trơn; 29.Vòng để móc cẩu động cơ; 30. Con đội xupap; 31. Trục
cam; 32.Bạc đỡ trục cam; 33.Nắp đậy trục cam; 34.Bu lông bắt bánh đà.
2.2. Các thông số kỹ thuật của động cơ Cummins N14-330E
Bảng 2-1 Bảng thông số kỹ thuật của động cơ
Thông số
Số kỳ
Số xy lanh
Loại nhiên liệu sử dụng
Thứ tự làm việc
Thể tích công tác

Đường kính xylanh

Giá trị
4
6 xy lanh xếp thẳng hàng
Diesel
1-5-3-6-2-4
14000
140

Đơn vị

cm3
mm
2


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
Thông số
Hành trình piston
Tỷ số nén
Kiểu động cơ
Công suất động cơ
Số vòng quay động cơ
Khe hở nhiệt

Giá trị
152
16,3
N14-330E

330
1600
Nạp 0,35 xả 0,68

Đơn vị
mm
HP
Vg/ph
mm

92,1

114.3

152.4

2.3.Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền - piston
2.3.1. Trục khuỷu
Trục khuỷu của động cơ Cummins được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế
tạo bằng thép, các bề mặt gia công đạt độ bóng cao.
Thứ tự làm việc các xi lanh 1-5-3-6-2-4.
Đường kính cổ trục khuỷu : 88,88 mm.
Khe hở làm việc 0,005 mm.
Đường kính cổ trục chính : 114,3 mm.
Khe hở làm việc 0,007 mm.
Từ má khuyủ, chốt khuỷu, và cổ trục làm liền với nhau tức là số cổ trục Z nhiều
hơn số khuỷu Z= i+1, đối với trục khuỷu của động cơ Cummins có độ cứng vững
khá lớn. Đầu trục khuỷu được dùng để lắp Puly để truyền động tới các Puly bơm
nước, quạt gió, bơm hơi, các bánh răng chủ động trên đầu trục khuỷu để dẫn động
trục cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu nhờn. Các phớt chắn dầu cũng được lắp trên đầu

trục khuỷu.
Ở trục khuỷu động cơ Cummins người ta làm các lỗ dầu để bôi trơn cổ trục
chính và chốt khuỷu và đi dọc theo thanh truyền bôi trơn vào chốt piston.Đuôi trục
khuỷu động cơ Cummins cũng được lắp với các chi tiết máy của cơ cấu truyền dẫn
công suất bánh đà, trục thu công suất của cơ cấu truyền dẫn công suất (trục sơ cấp
hộp số) đồng tâm với trục khuỷu, trục khuỷu và trục thu công suất được nối với
nhau bằng ly hợp ma sát.

76.35

65.2

1130
3


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
Hình 2-2Trục khuỷu động cơ Cummins N14-330E
2.3.2. Thanh truyền
Thanh truyền của động cơ Cummins được chế tạo bằng thép hợp kim đặc biệt
gồm có các thành phần như Mn, Ni,Vônphram, ...
Tiết diện của thanh truyền có dạng chữ I, trên đầu to thanh truyền có khoan lỗ
dầu để bôi trơn xylanh,bạc đầu to thanh truyền chế tạo hai nữa lắp ghép lại với
nhau, nắp đầu to thanh truyền lắp với thanh truyền nhờ hai bu lông.
Đường kính của đầu to thanh truyền: 93,7 mm
Đường kính của đầu nhỏ thanh truyền: 63,53 mm

265

Ø 63,53

Ø 93,7

Hình 2-3Thanh truyền động cơ Cummins N14-330E
2.3.3. Piston
Piston của động cơ Cummins được chế tạo bằng hợp kim nhôm, trên piston
đượcbố trí 2 xécmăng khí và một xécmăng dầu.Đường kính của piston :140[mm].
Trên piston được khoét rãnh để lắp xéc măng :chiều cao rãnh để lắp xéc măng
khí 4 mm, chiều cao để lắp xécmăng dầu là 5 mm, chiều cao từ đỉnh piston đến tâm
chốt piston là 100 mm.

4


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E

Hình 2-4 Piston động cơ Cummins N14-330E
2.4. Cơ cấu phân phối khí
5

6

7

8

4

9

3
2

10

1

Hình 2-5Sơ đồ hệ thống cơ cấu phân phối khí động cơ Cummins N14-330E
1. trục cam; 2. trục con lăn; 3. con đội; 4. đũa đẩy; 5. ê cu hãm; 6.vít
điều chỉnh khe hở xu páp; 7. cò mổ; 8. su páp; 9. piston; 10. thanh truyền
Động cơ đốt trong có cơ cấu phân phối khí dùng xupáp ngày nay đều bố trí
xupáp theo một trong hai phương án chủ yếu là bố trí xupáp đặt và bố trí xupáp
treo. Đối với động cơ Cummins người ta dùng xupáp treo vì có nhiều ưu điểm như
dung tích buồng cháy của động cơ nhỏ, tỷ số nén cao, buồng cháy gọn, diện tích
5


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt.Động cơ Cummins người ta bố
trí nhờ sự ăn khớp trực tiếp giữa bánh răng trục cơ với trục cam nằm ở thân máy,
xupáp được dẫn động gián tiếp qua con đội đũa đẩy, đòn bẩy.Trục cam của động cơ
Cummins các cam thải và cam nạp được bố trí trên một trục và theo vị trí của xupáp
và được lắp theo kiểu đúc liền qua các cổ trục trên thân máy. Trục cam bao gồm
cam thải và cam nạp thành một khối với nhau được chế tạo từ thép cacbon và được
tôi cao tầng, trục cam động cơ Cummins có 7 cổ trục có đường kính 63,42mm được
lắp thẳng vào các ổ đỡ nằm trên thân máy, khi lắp trục cam cần chú ý dấu trên bánh
răng của trục cam trùng với dấu trên bánh răng của trục khuỷu.
2.5. Hệ thống làm mát
Trong quá trình làm việc của động cơ, khi nhiên liệu cháy trong xilanh của
động cơ có một nhiệt lượng lớn tỏa ra, một phần chuyển thành công, phần còn lại

tỏa ra ngoài không khí, hoặc các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xilanh,
piston, nắp xilanh...) mặt khác nhiệt lượng sinh ra do ma sát giữa các bề mặt làm
việc của các chi tiết trong động cơ. Như vậy nếu không làm mát hoặc làm mát
không đủ các chi tiết đó sẽ nóng lên quá nhiệt độ cho phép gây ra các tác hại như:
ứng suất nhiệt lớn, sức bền giảm dẫn đến dễ phá hỏng các chi tiết, tăng tổn thất ma
sát vì nhiệt độ lớn do đó độ nhớt bị phá hủy dẫn đến mất tác dụng dầu bôi trơn.Ở
nhiệt độ cao (200÷3000C) dầu nhớt sẽ bốc cháy , nhóm piston có thể bị bó kẹt trong
xilanh vì giản nở, hệ số nạp ηvsẽ giảm.Cho nên để khắc phục hậu quả trên cần thiết
phải có hệ thống làm mát động cơ. Nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí
cháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ các chi
tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội, vì quá nguội có nghĩa là động cơ
được làm mát quá nhiều vì thế tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng để sinh công ít
do đó hiệu suất của động cơ nhỏ.Đối với động cơ Cummins có hệ thống làm mát
bằng nước kiểu kín, tuần hoàn cưỡng bức bao gồm:áo nước xi lanh, nắp máy, két
nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước.
Hệ thống làm mát sửdụng nước nguyên chất có pha chất phụ gia chống gỉ.Két
nước làm mát lắp trên phía đầu xe,két nước làm mát có đường nước vào từ van
hằng nhiệt và có đường nước ra đến bơm,trên két nước có các giàn ống dẫn nước
gắn cánh tản nhiệt.
Ở đây nước tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (8) phân trực tiếp vào khoang chứa
các xylanh làm mát từ thân động cơ lên nắp xylanh, qua các ống dẫn nước đến van
điều nhiệt (10) được chia làm hai dòng, một dòng ra két nước (1) làm mát qua bơm
ly tâm, một tuần hoàn trở lại động cơ, sự phân chia lưu lượng cho các dòng phụ
6


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
thuộc vào nhiệt độ nước làm mát và do van điều nhiệt tự động điều chỉnh, bơm
nước kiểu ly tâm được dẫn động bằng dây đai từ puly trục khuỷu.

Hình 2-6 Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ Cummins N14-330E
1:két nước , 2:đường ống nước ra , 3:cánh quạt , 4:nước làm mát nhớt, 5:
đường ống nước vào, 6 : bầu lọc nước , 7: bầu lọc nhớt , 8: bơm nước, 9: van xả
nước , 10: van hằng nhiệt
2.6. Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn động cơ Cummins kiểu cưỡng bức và vung toé dùng để đưa
dầu đi bôi trơn các bề mặt ma sát, tẩy rửa và làm mát các bề mặt ma sát. Hệ thống
bôi trơn gồm có bơm dầu, lọc dầu, cacte dầu và đường ống dẫn dầu.
Dầu từ cacte (1) được hút bằng bơm qua lưới lọc dầu (2), thường lọc dầu bao
giờ cũng nằm lập lờ ở mặt thoáng của dầu nhờn để hút được dầu sạch và không có
bọt khí, dầu được đi qua két làm mát tới bầu lọc thô (5), tại đây dầu được lọc sạch
các chất cặn bẩn và dầu được đưa trực tiếp vào trong thân máy vào trục khuỷu (7)
lên trục cam (16), từ trục khuỷu tiếp theo dầu đi vào dọc theo thân thanh truyền bôi
trơn chốt piston và đường dầu từ ổ đở trục cam bôi trơn giàn con đội đòn bẩy, đũa
đẩy và đi về cacte.

7


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E

Hình 2-7Sơ đồ hệ thống bôi trơnđộng cơ CumminsN14-330E
1:cacte, 2:lướilọc dầu , 3:van tràn , 4:bơm dầu bôi trơn , 5:bình lọc dầu , 6: két
làm mát dầu, 7: trục khuỷu, 8: thanh truyền , 9: pittông ,10: xy lanh, 11: xupáp ,12:
đòn bẩy, 13: bánh răng trục cam ,14: tuốc bô, 15: máy nén khí. 16: trục cam, 17:
đũa đẩy
Trên đường dầu chính còn có các đường dầu đi bôi trơn tuốc bô tăng áp, máy
nén khí, lên đồng hồ báo áp suất và trực tiếp phun vào vách xi lanh để bôi trơn
piston xi lanh rồi trở về cácte. Khi bầu lọc thô (5) bị tắt van an toàn được dầu nhờn
đẩy ra dầu sẽ không qua lọc thô mà thẳng lên đường dầu chính,van an toàn (3) đảm

bảo áp suất của dầu bôi trơn trên toàn bộ hệ thống có trị số không đổi.
* Kết cấu và nguyên lý của bơm dầu bôi trơn

8


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E

Hình 2-8 Kết cấu bơm dầu bôi trơn độngcơ CumminsN14-330E
1. Roan làm kín;2. Bánh răng dẫn;3. Bạc lót;4.Đường ống;5. Đầu nối;6,10,12.
Bu lông;7.Khớp nối;8.Roan làm kín;9.Nắp chặn;11.Đệm vênh;13.Thân
bơm;14.Roan làm kín;15.Bạc lót;16. Bánh răng bị động;17. Trục bị động;18.
Thân van an toàn;19. Lò xo van an toàn;20.Siêu làm kín;21. Van an toàn;22.
Vòng đệm;23.Bu lông điều chỉnh van;24.Than bơm;25.Lò xo;26.Vòng
đệm;27.Đĩa chặn;28.Thân van;29.Bạc lót;30. Bánh răng chủ động;31. Trục chủ
động;32.Then hoa.
Bơm dầu bôi trơn là một trong những bộ phận quan trọng của động cơ nó có
nhiệm vụ cung cấp dầu liên tục có áp suất cao đến các bề mặt ma sát để bôi trơn,
làm mát và tẩy rửa các mặt ma sát do vậy đối với động cơ Cummins người ta dùng
bơm bánh răng ăn khớp với nhau có số răng là 10 răng được dẫn động theo chiều
nhất định,bánh răng chủ động được lắp trên trục chủ động có đường kính 22,21mm,
bánh răng bị động được lắp trên trục bị động có đường kính 22,31mm. Khi trục chủ
động được trục khuỷu dẫn động bánh răng chủ động quay dẫn động bánh răng bị
động quay theo chiều ngược lại làm cho không gian giữa các răng dần thu hẹp
lại,tại cửa ra thể tích nhỏ nhất do đó ở đây dầu bị nén có áp suất cao nhất sẽ theo
đường ống vào động cơ. Khi vòng quay cao, áp suất dầu bôi trơn thường cao hơn
cần thiết,vì vậy sau bơm dầu có bố trí van điều chỉnh áp suất.
9

Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
Áp suất dầu bôi trơn do bơm cung cấp 46 kg/cm2.
2.7. Hệ thống nhiên liệu
Kết cấu của hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins đơn giản hơn so với các hệ
thống khác. Ở động cơ bơm cao áp và vòi phun được tích hợp thành một cụm gọi là
cụm bơm vòi phun và cứ mỗi xilanh sử dụng một cụm bơm vòi phun. Việc phun
dầu vào 6 xilanh động cơ theo đúng thứ tự nổ động cơ là do cam và cò mổ thực
hiện. Bởi vậy hệ thống nhiên liệu động cơ Cumminstiện lợi hơn các động cơ khác
khi lắp đặt và sửa chữa.
8

6

7

5

10

11

12
4

3

ECM

9

13

15
14

A
B

16
A
B
C

17

C
B
A
C
B
A

1

2

A
C
B

Hình 2-9Sơ đồ hệ thống nhiên liệu độngcơ CumminsN14-330E
1: lưới lọc dầu, 2: bu lông xả dầu, 3: nắp thùng chứa dầu ,4: bu lông dầu hồi ,
5: đường dầu hồi, 6: cụm bơm liên hợp, 7: van điện từ, 8: đường dây điện từ ECM
tới, 9: ECM, 10: đường dầu đến vòi phun, 11: bầu lọc tinh ,12:bơm tiếp vận, 13:
bầu lọc thô, 14:bu lông xả cặn nước đọng, 15: cảm biến vị trí trục khuỷu, 16: cảm
biến vị trí bàn đạp ga, 17: cảm biến áp suất khí nạp.
* Nguyên lý hoạt động:
Nhiên liệu được nạp vào thùng chứa qua nắp thùng (3). Khi động cơ hoạt động,
bơm chuyển nhiên liệu (12) hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bầu lọc thô (13) đến
bầu lọc tinh (11). Nhiên liệu tiếp tục được đẩy lên đến các cụm bơm theo đường ống
(10) đến vòi phun (6). Cụm bơm vòi phun phun nhiên liệu với áp suất cao vào
buồng cháy, một phần nhiên liệu thừa theo ống dẫn dầu thừa (5) về thùng chứa.
Các bộ phận chính trong hệ thống nhiên liệu động cơ Cumminsgồm:
10


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
+ Thùng chứa nhiên liệu.
+ Lưới lọc.
+ Bầu lọc thô.
+ Bơm chuyển nhiên liệu.
+ Bầu lọc tinh.
+ Cụm bơm vòi phun.
+ Đường ống dẫn và các ống nối.
3. Khảo sát hệ thống nhiên liệu của động cơ Cummins N14-330E
3.1. Đặc điểm chung của hệ thống nhiên liệu trong động cơ diesel
3.1.1. Hệ thống nhiên liệu Diesel sử dụng bơm cao áp thẳng hàng
10

11

9

8

7

6

5

4

12
2

3
1

Hình 3-1 Sơ đồ HTNL Diesel dùngbơm cao áp dạng bơm thẳng hàng
1- Thùng chứa nhiên liệu; 2- Đường dẫn nhiên liệu cung cấp; 3- Bầu lọc thô; 4Bơm tiếp vận; 5- Vòi phun; 6- Buồng cháy; 7- Đường nhiên liệu tới vòi phun; 8Bơm cao áp; 9- Bơm tay; 10-Đường hồi dầu;11- Bầu loc tinh; 12-Cảm biến và
đồng hồ báo mức nhiên liệu
* Nguyên lý làm việc: Bơm tiếp vận (4) hút nhiên liệu từ thùng chứa (1), qua bầu
lọc thô(3) để cấp nhiên liệu qua bầu lọc tinh (11), tới bơm cao áp (8). Số tổ bơm cao
áp bằng số xi lanh của động cơ, các tổ bơm cung cấp nhiên liệu qua đường ống cao
áp tới vòi phun (5).Vòi phun (5) dùng để phun nhiên liệu vào buồng cháy (6).
Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổ
bơm được theo các đường ống thấp áp trở về thùng chứa.
Để hệ số nạp của các tổ bơm ổn định, và không gián đoạn quá trình cấp nhiên
liệu thì nhiên liệu đi vào xi lanh bơm cao áp không được lẫn không khí.

Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu do những nguyên nhân như sau:
11


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
- Không khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi đột ngột.
-Không khí trời lọt qua những đoạn ống không kín, đặc biệt ở những khu vực
mà áp suất nhiên liệu luôn luôn hoặc theo chu kỳ thấp hơn áp suất khí trời.
Một số biện pháp để tách không khí ra khỏi nhiên liệu trong hệ thống:
-Nhiên liệu được tuần hoàn liên tục từ thùng chứa, qua các bầu lọc, qua không
gian cấp nhiên liệu cho xi lanh bơm cao áp, qua van tràn và đường ống tràn về
thùng chứa. Sự tuần hoàn cuốn không khí trong hệ thống đưa về thùng chứa, do đó
không khí được tách khỏi nhiên liệu.
-Tại các vị trí có khả năng tích tụ không khí trên thân bơm cao áp, trên vòi
phun, trên bình lọc tinh còn có các nút xả khí để xả không khí trong hệ thống ra
ngoài.
Bơm tay (9) lắp song song với bơm tiếp vận (4) được sử dụng để bơm nhiên
liệu vào hệ thống khi máy ngừng hoạt động lâu ngày, nhiên liệu trong hệ thống
đường ống bị rò qua những chỗ không kín khít. Sau đó phải khóa van để cắt bơm
tay khỏi hệ thống rồi khởi động động cơ.
*Ưu điểm: Kết cấu cơ khí đơn giản, dễ dàng cho việc bảo dưỡng sửa chữa.
*Nhược điểm: Khả năng chuyển đổi tốc độ chậm, sự tiêu thụ nhiên liệu lớn, khí
thải thoát ra có sự ô nhiễm cao.
3.1.2. Hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp dạng bơm phânphối
4
5
3

6
7

2

1
8

9
10
11

12

Hình 3-2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel sử dụng bơm phân phối
1- Thùng nhiên liệu; 2,5- Bơm chuyển nhiên liệu; 3- Bầu lọc tinh; 4- Van điều áp;
6- Bơm cao áp phân phối; 7- Vòi phun; 8- Buồng cháy; 9- Van cao áp; 10-Piston;
11- Lỗ nối với vòi phun; 12- Vành điều lượng
12


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
* Nguyên lý làm việc: Bơm phân phối khác với bơm nhánh ở chỗ là chỉ cần một bộ
đôi piston – xi lanh nhưng vẫn đảm bảo cung cấp nhiên liệu cho các xi lanh. Piston
vừa tịnh tiến, vừa xoay. Với động cơ có (i)xi lanh thì piston sẽ chuyển động tịnh
tiến (i) lần và trong một chu kỳ của động cơ, piston sẽ xoay đủ một vòng.
+ Lỗ nạp nhiên liệu: Đưa nhiên liệu từ bơm tiếp vận vào xi lanh của bơm cao áp.
+ Thân xi lanh có rãnh dẫn nhiên liệu cao áp vào lỗB.
+ Piston gồm:
-Phần hình trụ trên để tạo áp suất cao.
-Phần hình trụ dưới có xẻ rãnh dọc, khi rãnh này áp vào lỗ đến vòi phun thì
nhiên liệu cao áp được đưa đến vòi phun.

+ Khi piston chuyển động xuống dưới, nhiên liệu từ bơm tiếp vận qua lỗ A được
nạp vào xi lanh.
+ Khi piston đi lên trên, một phần nhiên liệu thoát qua lỗ A, cho đến khi đỉnh
piston bắt đầu đóng lỗ A, áp suất nhiên liệu bắt đầu tăng, áp suất tăng cao và mở
van cao áp (9), nhiên liệu theo đường cao áp vào lỗ B, vào xi lanh chứa trong phần
hình trụ dưới.
+ Chuyển động xoay tròn của piston xảy ra đồng thời với chuyển động tịnh tiến,
khi rãnh dọc áp vào lỗ đến vòi phun nào thì lỗ đó được nhận nhiên liệu cao áp.
+ Để điều chỉnh lượng nhiên liệu chu kỳ, người ta thay đổi vị trí của vành điều
lượng (12), nếu mặt trong của vành điều lượng (12) che kín lỗ C thì không có nhiên
liệu cao áp thoát ra ngoài.
+ Khi piston chuyển động đi lên, đến một lúc nào đó, mép dưới làm hở lỗ C, lúc đó
nhiên liệu cao áp từ đỉnh piston theo lỗ dọc, xuống lỗ C thoát ra ngoài. Khi đó áp
suất trong xi lanh giảm đột ngột, quá trình phun nhiên liệu chấm dứt.
+ Khi nâng vành điều lượng (12) lên thì mép dưới sớm mở lỗ C, nhờ vậy giảm
lượng nhiên liệu cung cấp.

13


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
3.1.3. Hệ thống nhiên liệu diesel Common Rail

ECU
14
10

8

9

12

11

13

7
3
17
4

6

5

2

16

1

15

Hình 3-3 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail
1- Thùng nhiên liệu; 2- Đường dẫn nhiên liệu cung cấp; 3- Đường dầu hồi; 4- Cảm
biến và đồng hồ báo mức nhiên liệu; 5- Bầu lọc nhiên liệu; 6- Bơm cao áp; 7- Cảm
biến áp suất nhiên liệu; 8- Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 9- Bộ tích lũy áp suất; 10Van điều áp; 11- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 12- Cảm biến vị trí trục khuỷu;
13- Cảm biến vị trí trục cam; 14- Dây dẫn điện; 15- Buồng cháy; 16- Vòi phun; 17Đường dẫn nhiên liệu cao áp
* Nguyên lý hoạt động:Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm chuyển nhiên liệu hút

qua bầu lọc nhiên liệu (5), sau đó tiếp tục được bơm cao áp (6) nén tới một áp suất
nhất định và được đưa vào một ống chung hay bộ tích lũy áp suất (9)(có các đường
ống dẫn đến các vòi phun nên còn gọi là ống phân phối). Ở một thời điểm nào đó,
ứng với một vị trí ga, áp suất trong bộ tích lũy áp suất được giữ ở một giá trị xác
định nhờ van điều áp (10) và van hạn chế lưu lượng đặt ở bơm cao áp. Van này
được điều khiển bởi ECU (Electronic Control Unit) theo tín hiệu từ cảm biến vị trí
bàn đạp ga (8) và các cảm biến khác.
Các vòi phun được điều khiển phun nhờ ECU theo một chương trình đã xác
định được xử lý theo sự điều khiển của người lái và tín hiệu từ các cảm biến.
3.1.4. Nhiệm vụ và yêu cầu,phân loại đối với hệ thống nhiên liệu Diesel
* Nhiệm vụ
- Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một
thời gian nhất định, không cần cấp thêm nhiên liệu; lọc sạch nước, tạp chất cơ học
14


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
lẫn trong nhiên liệu; giúp nhiên liệu chuyển động thông thoáng trong hệ thống.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo tốt các yêu cầu sau:
+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc
của động cơ.
+ Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng quy luật mong muốn.
+ Lưu lượng nhiên liệu vào các xylanh phải đồng đều và phun nhiên liệu vào
xylanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước và sau lỗ phun, để nhiên liệu
được xé tơi tốt.
- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số
lượng và phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng
buồng cháy và với cường độ và phương hướng chuyển động của môi chất trong
buồng cháy để hòa khí được hình thành nhanh và đều.
* Yêu cầu

Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Họat động lâu bền, có độ tin cậy cao.
- Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa.
- Dễ chế tạo, giá thành hạ.
* Phân loại hình thành hoà khí trong động cơ diesel
- Dựa vào vị trí bay hơi của nhiên liệu chia thành:
+ Hình thành hòa khí kiểu không gian: nhiên liệu được phun tơi vào không gian
buồng cháy, được sấy nóng, bay hơi và hòa trộn đều với không khí tại đây, tạo thành
hòa khí.
+ Hình thành hòa khí trên bề mặt: nhiên liệu được phun và tráng thành màng trên bề
mặt thành buồng cháy, được sấy nóng, bay hơi tại đây để hòa trộn với không khí.
+ Hình thành hòa khí kiểu hỗn hợp: theo yêu cầu của các chế độ vận hành khác
nhau,một phần nhiên liệu được hình thành hòa khí theo kiểu không gian, còn một
phần hình thành trên bề mặt buồng cháy.
- Dựa vào nhân tố điều khiển, sự hình thành hòa khí chia thành:
+ Phun trực tiếp, hình thành hòa khí chủ yếu dựa vào sự phối hợp giữa chất lượng
phun sương của nhiên liệu với hình dạng buồng cháy, tác dụng phụ là vận động
xoáy lốc của dòng khí nạp và dòng khí chèn cuối quá trình nén.
+ Kiểu xoáy lốc, hình thành hòa khí chủ yếu dựa vào sự phối hợp giữa chuyển động
xoáy lốc của dòng môi chất đi vào buồng cháy phụ và tia nhiên liệu trong buồng
cháy, ngoài ra còn dựa vào cường độ của dòng môi chất từ buồng cháy phụ phun ra
sau khi bốc cháy kết hợp với hình dạng buồng cháy chính.
15


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
+ Kiểu dự bị, hình thành hòa khí chủ yếu dựa vào áp suất cao của môi chất trong
buồng cháy dự bị, sau khi một phần nhiên liệu đã được cháy trước ở dây tạo ra để
phun vào buồng cháy chính, giúp nhiên liệu chưa cháy kịp và không khí được hòa
trộn tốt và cháy kiệt nhanh trong buồng cháy chính.

3.1.5. Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ Diesel
Quá trình hình thành hòa khí trong động cơ Diesel cũng có những đòi hỏi
tương tự như động cơ đốt cháy cưỡng bức là: đảm bảo nhiên liệu được cháy kiệt,
kịp thời làm cho hóa năng của nhiên liệu được chuyển biến hết thành nhiệt năng, rồi
từ nhiệt năng chuyển biến thành cơ năng một cách có hiệu quả nhất. Nhưng nhiên
liệu của động cơ Diesel lại là những thành phần chưng cất nặng, vì vậy đã sinh ra
một loạt vấn đề và tạo nên sự khác biệt rõ rệt giữa quá trình hình thành hòa khí cũng
như quá trình cháy của động cơ Diesel và động cơ đốt cháy cưỡng bức. So với
xăng, nhiên liệu Diesel có độ nhớt lớn, khó bay hơi nên không thể cho nhiên liệu và
không khí được hòa trộn trước bên ngoài xylanh nhờ bộ chế hóa khí giống như
động cơ đốt cháy cưỡng bức mà phải dùng biện pháp phun tơi nhiên liệu nhờ chênh
áp lớn vào môi trường áp suất lớn, nhiệt độ cao của môi chất công tác trong buồng
cháy động cơ vào cuối kỳ nén, làm cho hòa khí được hình thành trực tiếp bên trong
xylanh. Sau đó hòa khí cũng qua các giai đoạn phản ứng hóa học phức tạp của ngọn
lửa lạnh, ngọn lửa xanh, ngọn lửa nóng và tự phát hỏa bốc cháy. Do cuối kỳ nén
mới phun nhiên liệu vào xylanh động cơ nên quá trình hình thành hòa khí rất ngắn,
chỉ chiếm khoảng (1530) độ góc quay trục khuỷu, nên đã tạo ra tình trạng không
đều về thành phần hòa khí trong các khu vực buồng cháy động cơ. Mặt khác không
thể đem số nhiên liệu cấp cho chu trình phun cùng một lúc vào xylanh động cơ, do
vậy trong suốt thời gian phun nhiên liệu, thành phần hòa khí trong xylanh cũng biến
động liên tục. Tại khu vực hòa khí đậm, nhiên liệu do thiếu ôxy nên cháy chậm,
thậm chí gây cháy không kiệt tạo nên khói đen trong khí xả, còn khu vực hòa khí
nhạt gây nên tình trạng không tận dụng hết ôxy. Vì vậy động cơ Diesel chỉ có thể
hoạt động bình thường không thải khói đen, khi giá trị trung bình của hệ số dư
lượng không khí >1, nghĩa là trong tình trạng không sử dụng hết số oxy nạp vào
động cơ.Với trường hợp >1 vẫn còn hiện tượng cháy không kiệt, đó là một trong
những vấn đề chính cần giải quyết để nâng cao tính năng động lực và tính năng kinh
tế của động cơ. Đối với động cơ Diesel, đặc điểm của quá trình hình thành hỗn hợp
nhiên liệu không khí là hình thành bên trong buồng cháy với thời gian xảy ra rất
ngắn, đặc điểm của nhiên liệu lại khó bay hơi nên phải tạo điều kiện cho nhiên liệu

được bay hơi, hòa trộn thật tốt. Quá trình hình thành hòa khí và quá trình bốc cháy
16


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
nhiên liệu trong động cơ Diesel chồng chéo lên nhau, xảy ra liên tục. Sau khi phun
nhiên liệu thì trong buồng cháy diễn ra một loạt thay đổi về tính chất lý hóa của
thiên nhiên, sau đó một phần nhiên liệu được phun vào trước đã tạo thành hòa khí
thì tự bốc cháy, trong khi nhiên liệu vẫn được tiếp tục phun vào để cung cấp cho xy
lanh động cơ. Chính đặc điểm của quá trình hình thành hòa khí và quá trình cháy
như vậy nên để cho phù hợp thì động cơ Diesel có rất nhiều loại buồng cháy khác
nhau tùy theo cấu tạo của động cơ và mục đích sử dụng động cơ.

Hình 3-4 Một số buồng cháy động cơ Diesel
a,d: Buồng cháy thống nhất.
b, e, f: Buồng cháy khoét lõm sâu đỉnh piston.
c: Buồng cháy dự bị
Hiện nay buồng cháy của động cơ Diesel được phân loại theo hai cách.
Dựa vào vị trí bay hơi của nhiên liệu thì được chia thành:
+ Hình thành kiểu màng trực tiếp
+ Hình thành kiểu thể tích
+ Hình thành kiểu thể tích – màng
Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình hành hòa khí thì chia thành:
+ Buồng cháy thống nhất
+ Buồng cháy khoét lõm sâu trên đỉnh piston
Còn động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp thì buồng cháy của
động cơ cũng được chia thành 3 loại sau đây:
+ Buồng cháy xoáy lốc
+ Buồng cháy dự bị
17

Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
+ Buồng cháy không khí
Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ Diesel chỉ chiếm một thời gian nhỏ
do đặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là hỗn hợp
không đồng nhất. Vì vậy quá trình hình thành là một quá trình rất phức tạp và diễn
ra ở nhiều giai đoạn khác nhau.
Quá trình hình thành dầu khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhưng chủ
yếu là phụ thuộc vào kết cấu buồng cháy trong động cơ.Dưới đây là các kiểu hình
thành hòa khí trong buồng cháy.
a. Hình thành kiểu màng trực tiếp
- Hình thành hòa khí kiểu màng dựa trên kết quả phối hợp giữa dòng chảy xoáy lốc
của môi chất với màng nhiên liệu được tráng trên thành buồng cháy. Hơi nhiên liệu
từ màng bay hơi lên cuốn theo dòng khí xoáy lốc tạo thành hòa khí. Chất lượng của
hòa khí phụ thuộc vào nhiệt độ của thành buồng cháy và diện tích màng nhiên liệu
được tráng lên thành. Nguyên tắc hình thành hòa khí kiểu màng được kỹ sư Meurer
của hãng MAN sáng chế, vì vậy còn được gọi là quá trình M.
- Buồng cháy phần lớn có dạng hình cầu, cá biệt có dạng elip tròn xoay, nên có tên
là buồng cháy hình cầu. Tuy nhiên việc hình thành hòa khí cũng như quá trình cháy
không giống như các loại buồng cháy khoét sâu trên đỉnh pittông thông thường.
* Đặc điểm quan trọng nhất của quá trình M:
- Là dùng vòi phun có một hoặc hai lỗ phun, nhiên liệu được phun thuận chiều dòng
xoáy và tiếp tuyến với thành buồng cháy như ở hình vẽ 2.3. Nhờ tác dụng của dòng
xoáy mạnh, nhiên liệu được tráng đều trên thành buồng cháy tạo ra màng mỏng.
Nhiệt độ thành buồng cháy được giữ nhất định, điều khiển tốc độ bay hơi của nhiên
liệu.

Hình 3-5Quá trình M
C : Màng nhiên liệu

18


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E
* Đặc tính của quá trình M:
- Một ít nhiên liệu được hình thành hòa khí theo kiểu không gian tự bốc cháy,
sau đó châm cháy số hòa khí hình thành từ màng. Do số hòa khí được chuẩn bị
trong thời kỳ cháy trễ tương đối ít nên động cơ chạy êm, không có hiện tượng gõ
máy do tính tự cháy kém của nhiên liệu làm tăng thời gian cháy trễ gây ra. Chỉ số
xê-tan rất thấp nên phải tăng tỉ số nén và phải dùng hệ thống phun thích hợp.
Dưới tác dụng của dòng khí lướt qua bề mặt màng, tầng tầng lớp lớp nhiên
liệu được cuốn theo dòng khí tạo thành hòa khí. Một phần nhiên liệu được phun vào
không gian có nhiệt độ cao với thành phần hòa khí thích hợp sẽ tự bốc cháy trước
tạo nên nguồn lửa châm cháy số hòa khí được hình thành từ màng nhiên liệu. Trong
khi cháy thì nhiệt độ môi chất tăng dần càng làm tăng tốc độ bay hơi của nhiên liệu
và tốc độ hình thành hòa khí. Nhờ tác dụng của hiện tượng "hòa khí nóng" phần hòa
khí đã cháy đi vào tâm buồng cháy, còn phần không khí thì từ tâm buồng cháy dần
dần đi ra phía thành làm tăng tốc độ hình thành hòa khí.
- Do phần lớn nhiên liệu được bay hơi từ màng, không có hiện tượng nhiên
liệu bị phân giải ở nhiệt độ cao do thiếu ôxy nên giảm hàm lượng muội than trong
khí xả, mặt khác thì hệ số sử dụng không khí cháy rất lớn, ở chế độ thiết kế có thể
dùng  = 1,05.
b. Hình thành kiểu thể tích
- Hình thành hòa khí kiểu thể tích là cách phun tơi nhiên liệu vào hầu khắp
không gian buồng cháy để các hạt nhiên liệu được sấy nóng, bay hơi và hòa trộn
đều với không khí tạo ra hòa khí.
- Thực ra phân loại buồng cháy theo nguyên tắc hình thành hòa khí không có
tính tuyệt đối vì trong quá trình M có khoảng (20  30)% nhiên liệu được hình
thành hòa khí theo kiểu thể tích và trong các buồng cháy hình thành hòa khí theo
kiểu thể tích cũng có được một ít nhiên liệu được hình thành hòa khí theo kiểu

màng. Vì vậy nếu nói chính xác thì phải gọi nặng về hình thành hòa khí kiểu màng
và nặng về hình thành hòa khí kiểu thể tích.
Phần lõm trên đỉnh Piston có thành mỏng với tỉ số 0,75 0,9 và không sâu. Vòi
phun có lỗ phun có đường kính nhỏ d = 0,15 0,25 (mm) với số lỗ từ 510 lỗ, áp
suất phun lớn 2060 MN/m2. Tia phun nhiên liệu tới sát thành buồng cháy nhưng
không chạm vào thành buồng cháy.

19


Khảo sát và thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Cummins N14-330E

Hình 3-6Buồng cháy thống nhất với phương pháp hỗn hợp thể tích
D: đường kính piston;
db: đường kính phần khoét lõm
Khi piston đi lên trong quá trình nén, hiện tượng không khí bị chèn vào không
gian trên đỉnh piston xảy ra không mãnh liệt.Nói cách khác, xoáy lốc không mạnh
nên ít ảnh hưởng đến quá trình hình thành hỗn hợp (buồng cháy ít tận dụng xoáy lốc
không khí). Nhiên liệu được phun ra rất tơi và tia phun phù hợp với profin buồng
cháy, do đó tia nhiên liệu đã thâm nhập đến phần lớn thể tích buồng cháy, tạo quá
trình bay hơi hòa trộn nhiên liệu với không khí để hình thành hỗn hợp. Vì vậy,
người ta gọi đây là phương pháp hình thành thể tích.
c. Hình thành kiểu thể tích - màng

Hình 3-7Buồng cháy thống nhất với phương pháp hỗn hợp thể tích - màng
Phần không gian trên đỉnh Piston có thành dòng với = (0,350,75) và khá sâu,
có hình dáng đa dạng như kiểu , . Tỷ lệ thể tích không gian trên đỉnh piston V b
và thể tích buồng cháy Vc là lớn trong khoảng (0,75 0,9). Vòi phun có số lỗ từ
(35) lỗ, áp suất phun lớn (1520) MN/m2.
20