Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ diesel sử dụng bơm cao áp điều khiển điện tử và bơm cao truyền thống v e

Đại Học Quốc Gia Tp. HỒ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------

MAI HOÀNG LONG

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU CHUYỂN ĐỔI VÀ ĐÁNH GIÁ
ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG BƠM CAO ÁP
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
VÀ BƠM CAO ÁP TRUYỀN THỐNG V.E

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Ô Tô – Máy Kéo (60 52 35)

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, năm 2009


1

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. NGUYỄN HỮU HƯỜNG

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS.HUỲNH THANH CÔNG

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ
CHÍ MINH, ngày ….… tháng ..…. Năm ………….

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


2

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

LỜI CẢM ƠN
Tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường là những
tiêu chí phấn đấu của những nhà sản xuất ơ tô, là những đề tài nghiên cứu của các
nhà khoa học và là mong ước của người sử dụng. Cùng với sự phát triển của
khoa học và công nghệ, ngày nay người ta đã sản xuất được những động cơ xăng
có cơng suất cao, tiết kiệm nhiên liệu và ít ô nhiễm môi trường như động cơ xăng
sử dụng hệ thống phun xăng điện tử, động cơ phun xăng trực tiếp…v.v. Tuy
nhiên, hiện nay ở Việt Nam vẫn còn rất nhiều động cơ xăng sử dụng bộ chế hịa
khí đang họat động, những động cơ này tiêu thụ nhiều nhiên liệu và mức độ gây
ô nhiễm môi trường rất cao.
Được sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS. Đỗ Văn Dũng tác giả đã chọn đề
tài luận văn thạc sĩ "Đánh giá việc chuyển đổi động cơ chế hịa khí sang phun
xăng điện tử". Đây là một đề tài mang tính thời sự và nếu nghiên cứu thành cơng
nó sẽ góp phần làm giảm chi phí cho người sử dụng ơ tơ và giảm thiểu được sự ô

nhiễm môi trường.
Tác giả xin tỏ lịng biết ơn về sự hướng dẫn tận tình của Thầy PGS.TS. Đỗ
Văn Dũng đã định hướng và giúp đỡ tác giả nghiên cứu đề tài. Tác giả xin chân
thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Kỹ thuật
Giao thông Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, Khoa Cơ
khí Động lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh,
Ban Giám hiệu và Khoa Cơ khí Động lực Trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ
thuật Vĩnh Long đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thực hiện đề tài
này. Tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của q Thầy Cơ và các
bạn để đề tài được hòan chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn!

Học viên thực hiện

Mai Hoàng Long

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


3

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

ABSTRACT
Problem of environmental pollution are more interested countries in the world,
especially in developed countries. There are many causes of environmental

pollution such as smoke from factories in industrial parks, waste from industrial,
medical and living ... one of the main causes of pollution to the environment is a

gas emissions from the media in major cities, especially cities in developed
countries, because the density of vehicles involved dense traffic. That is why the
issue increasingly seriously polluted countries in the world should increasingly
make more strict standards for emissions from transport vehicles involved, in
order to reduce environmental pollution.
In Vietnam, especially in large cities, environmental pollution by smoke,
dust, noise ... by transport alarming. At present, Vietnam is applying the standard
test for automobile emissions are lower than other countries in the region and
much lower than developed countries. However, the majority of the test vehicle
reached only achieve lower rates. In the near future, the integration, Vietnam
should also raise the standard test for automobile emissions. Then there are
plenty of cars not ensure the circulation, although still limited annual use. One of
the main causes leading to this situation is due to cars that use traditional control
technology, mechanical control is the main, with this technology, the emissions
are many more pollutants environment. To overcome it, one solution is to think
that instead of the traditional technology with new technology, electronic control.
In particular alternative fuel supply system on the engine. Within this topic, the
authors only study the conversion of fuel system in diesel engines using high
pump control mechanical model VE Pump to control electronically the
corresponding VE EDC. To ensure successful transition, the authors conducted
studies to calculate the theoretical fuel system on a diesel specific engine
TOYOTA 3C TE, thereby selecting a preliminary high-pressure pumps
respectively. Then calculate the detailed fuel supply pump of high pressure was
chosen for the engine. Results are used to calculate the theoretical basis for
conversion, after conversion, the process continues to perform test engine with
two fuel system before and after conversion on specialized equipment. Test

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long

4

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

results are compared with theoretical results. The end result showed that the
high-pressure pump instead of electronic controls for VE EDC Pump traditional
mechanical controls. The specific targets obtained the following:
VE EDC Pump

Fuel
consumption
Gnl(g/ph)
Power

P(kW)
Momen
M(Nm)
%

The traditional VE Pump

n=1000

n=2200

n=4500

n=1000

n=2200

n=4500

v/min

v/min

v/ min

v/min

v/min

v/ min

20

60

360

20

36

420

14

44

64

14

39

54

115

179

153

115

161

133

66

65

81

62

82

90

Conclusion: The high-pressure pump instead of the traditional VE Pump
VE EDC control electronics can exacerbate power about 16%, moment about
9%, reduced fuel consumption 8,5%, and most importantly, reduce the
concentration of substances pollutants in emissions of about %. On that basis, we
can believe in the ability to switch on the fuel system used different types of high
pressure pump, to pull off concentration contaminants that continue to use the
engine time use.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


5

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

TĨM TẮT
Vấn đề ơ nhiễm mơi trường hiện đang được nhiều nước trên thế giới quan
tâm, nhất là các nước phát triển. Có rất nhiều nguyên nhân gây ơ nhiễm mơi
trường như khói từ các nhà máy ở các khu công nghiệp, chất thải từ các công
nghiệp, y tế, sinh hoạt… một trong những nguyên nhân gây ơ nhiễm chính đối
với mơi trường là khí thải từ các phương tiện thông ở các thành phố lớn, nhất là
các thành phố thuộc các nước phát triển, vì mật độ phương tiện tham gia giao
thơng dày đặc. Chính vì vấn đề ơ nhiễm ngày càng nghiêm trọng nên các nước

trên thế giới ngày càng đưa ra những tiêu chuẩn khắc khe hơn đối với khí thải từ
các phương tiện tham gia giao thông, nhằm giảm bớt mức độ gây ô nhiễm môi
trường.
Ở Việt nam, nhất là ở các thành phố lớn, tình trạng ơ nhiễm mơi trường do
khói, bụi, tiếng ồn… do các phương tiện giao thông đáng báo động. Hiện nay,
Việt nam đang áp dụng tiêu chuẩn kiểm tra khí thải đối với ơ tơ thấp hơn so với
các nước trong khu vực và thấp hơn nhiều so với các nước phát triển. Mặc dù
vậy, đa số các phương tiện khi kiểm tra chỉ đạt tỉ lệ thấp. Trong tương lai gần,
khi hội nhập, Việt nam cũng phải nâng tiêu chuẩn kiểm tra khí thải đối với ô tô.
Khi đó sẽ có rất nhiều ô tô không đảm bảo điều kiện lưu hành mặc dù còn niên
hạn sử dụng. Một trong những nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng này là do
các xe ơ tơ đó sử dụng công nghệ điều khiển truyền thống, điều khiển bằng cơ
khí là chính, với cơng nghệ này, trong khí thải cịn rất nhiều chất gây ơ nhiễm
mơi trường. Để khắc phục tình trạng đó, một trong những giải pháp được nghĩ
đến đó là thay cơng nghệ điều truyền thống bằng công nghệ mới, điều khiển bằng
điện tử. Cụ thể là thay hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ. Trong phạm vi
đề tài này, tác giả chỉ nghiên cứu việc chuyển đổi hệ thống nhiên liệu trên động
cơ diesel đang dùng bơm cao điều khiển bằng cơ khí kiểu VE sang bơm cao áp
điều khiển bằng điện tử tương ứng VE EDC.
Để đảm bảo cho quá trình chuyển đổi thành cơng, tác giả tiến hành nghiên
cứu tính tốn lý thuyết đối với hệ thống nhiên liệu trên một động cơ diesel cụ thể,
động cơ TOYOTA 3C TE, từ đó chọn sơ bộ loại bơm cao áp tương ứng. Sau đó

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hồng Long


6

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

tính tốn chi tiết lượng nhiên liệu cung cấp của bơm cao áp đã chọn cho động cơ.
Kết quả tính tốn được dùng làm cơ sở lý thuyết để chuyển đổi, sau khi chuyển
đổi, tiếp tục thực hiện quá trình thử nghiệm động cơ với hai hệ thống nhiên liệu
trước và sau chuyển đổi trên thiết bị chuyên dùng. Kết quả thử nghiệm được so
sánh với kết quả lý thuyết. Kết quả cuối cùng cho thấy, khi thay bơm cao áp điều
khiển điện tử VE EDC cho bơm cao áp truyền thống VE điều khiển bằng cơ khí,
các chỉ tiêu cụ thể thu được sau:

Các tiêu chí
đánh giá

Động cơ TOYOTA 3C TE Động cơ TOYOTA 3C TE
lắp bơm cao áp VE điều lắp bơm cao áp VE điều
khiển điện tử
khiển cơ khí
n=1000

n=2200

n=4500

n=1000

n=2200

n=4500

v/min

v/min

v/ min

v/min

v/min

v/ min

20

36

360

20

60

420

14

44

64

14

39

54

115

179

153

115

161

133

66

75

81

62

82

90

Lượng nhiên

liệu tiêu hao
Gnl(g/ph)
Cơng suất
P(kW)
Momen
M(Nm)
Độ khói
%

Kết luận: Việc thay bơm cao áp VE truyền thống bằng bơm cao áp điều
khiển điện tử VE EDC có thể làm tăng cơng suất khoảng 16%, moment khoảng
9%, giảm lượng nhiên liệu tiêu hao % và quan trọng nhất là giảm nồng độ chất
gây ô nhiễm trong khí thải khoảng 8,5%. Trên cơ sở đó, ta có thể tin tưởng vào
khả năng chuyển đổi trên các hệ thống nhiên liệu dùng các loại bơm cao áp khác,
nhằm kéo giảm nồng độ chất gây ô nhiễm mà vẫn tiếp tục sử dụng được động cơ
còn thời gian sử dụng.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


7

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

MỤC LỤC
Trang
Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài:

2. Mục tiêu nghiên cứu:
3. Nội dung nghiên cứu:
4. Đối tượng nghiên cứu:
5. Phương pháp nghiên cứu:
6. Giới hạn của đề tài:

1
1
2
3
3
4
4

Chương 1. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL LOẠI CỔ ĐIỂN
1.1. Hệ thống nhiên liệu cho động cơ Diesel:
5
1.1.1. Hệ thống cấp nhiên liệu cho động cơ Diesel:
5
1.1.2. Điều chỉnh cấp nhiên liệu đối với bơm cao áp dạng van:
7
1.1.2.1. Bơm nhiên liệu điều chỉnh thời điểm bắt đầu cấp:
7
1.1.2.2. Bơm nhiên liệu điều chỉnh thời điểm kết thúc cấp:
10
1.1.2.3. Bơm nhiên liệu điều chỉnh hỗn hợp:
12
1.1.3. Điều chỉnh cấp nhiên liệu đối với bơm cao áp kiểu BOSCH:
14
1.1.4. Đặc tính điều chỉnh bơm nhiên liệu:

18
1.1.5. Một số BCA dùng trên hệ thống nhiên liệu động cơ diesel loại cổ điển: 19
1.1.5.1. Bơm cao áp đơn (PF):
19
1.1.5.2. Bơm cao áp thẳng hàng (PE):
20
1.1.5.3. Bơm cao áp phân phối loại piston hướng trục (VE):
22
1.1.5.4. Bơm cao áp phân phối loại piston hướng kính (VR):
24
1.1.5.5. Bơm cao áp và vòi phun kết hợp UI:
1.1.5.6. Bơm cao áp và vòi phun kết hợp UP:
1.1.6. Các quá trình thủy động học trong hệ thống cấp nhiên liệu:
1.1.6.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến áp suất phun:
1.1.6.2. Đặc tính phun nhiên liệu:
1.1.6.3. Các pha cấp nhiên liệu thực tế và hình học:
1.1.7. Tính tốn dịng chảy nhiên liệu trong ống dẫn:

26
26
27
27
31
32
35

1.1.7.1. Phương pháp tính tốn:
1.1.7.2. Tính tốn sự hình thành pha khí:
1.1.7.3. Kết luận:
1.2. Q trình hịa trộn hỗn hợp và cháy nhiên liệu trong động cơ diesel:

1.2.1 Phun nhiên liệu vào xylanh động cơ:
1.2.1.1 Quá trình phun nhiên liệu và tạo hỗn hợp thơ:

36
39
42
43
43
43

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hồng Long


8
Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

1.2.1.1.1 Các chỉ số chất lượng phun:
1.2.1.1.2. Quá trình phun nhiên liệu:
1.2.1.1.3. Sự tạo hỗn hợp thơ:
1.2.1.2. Q trình bay hơi nhiên liệu (tạo hỗn hợp tinh):
1.2.2. Quá trình cháy hỗn hợp nhiên liệu:
1.2.2.1 Các thời kỳ của quá trình cháy:

44
47
49
51
56

56

1.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời kỳ cháy trì hỗn:
1.2.2.3.Tính thời gian cháy trì hoãn của nhiên liệu:
1.2.2.4 Các chỉ số động học của q trình cơng tác:
1.2.2.5. Động học tỏa nhiệt khi cháy:
1.2.3. Độc tố và khói khí xả:
1.2.3.1. Khí xả động cơ diesel:
1.2.3.2. Độc tố của khí xả:

59
62
63
65
68
68
69

1.2.3.3. Khói trong khí xả:
1.3. Mơ hình hóa tốn học các q trình cơng tác của động cơ diesel:
1.3.1. Nghiên cứu toán học các quá trình cơng tác trong xylanh động cơ:
1.3.1.1. Cân bằng năng lượng:
1.3.1.1.1. Lượng nhiệt trao đổi với môi chất công tác:
1.3.1.1.2. Nội năng môi chất công tác trong xylanh:
1.3.1.1.3. Công của khí trong xylanh:
1.3.1.1.4. Phương trình cân bằng năng lượng dạng vi phân:
1.3.1.2. Cân bằng khối lượng khí xả:
1.3.1.3. Áp suất khí trong xylanh:
1.3.2. Mơ tả tốn học các q trình công tác trong hệ thống tăng áp:
1.3.2.1. Cân bằng khối lượng khí trong ống xả:

1.3.2.2 Cân bằng năng lượng:
1.3.2.3 Áp suất khí trong đường ống xả:

71
72
72
73
73
74
75
77
78
79
80
80
81
82

1.3.2.4 Cơng suất của tuabin:
1.3.2.5 Áp suất tăng áp:
1.3.3. Các q trình lưu động khơng khí và khí xả:
1.3.4. Các thơng số của q trình cơng tác:
1.4. Phân tích các phương pháp tăng cơng suất động cơ diesel:
1.4.1. Các phương trình dùng để phân tích:
1.4.2. Phân tích các phương pháp chủ yếu tăng cơng suất động cơ:

83
83
85
87

89
89
90

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


9
Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
2.1. Giới thiệu hệ thống nhiên liệu diesel dùng BCA điều khiển điện tử:
2.1.1 Sơ đồ khối hệ thống EDC:
2.1.2 Giới thiệu một số sơ đồ hệ thống EDC:
2.1.2.1. Hệ thống EDC dùng bơm cao áp thẳng hàng:
2.1.2.2. Hệ thống EDC dùng bơm cao áp phân phối hướng trục:
2.1.2.3. Hệ thống EDC dùng bơm cao áp phân phối hướng kính:
2.1.2.4. Hệ thống EDC dùng bơm cao áp vòi phun kết hợp UI:

96
97
99
99
100
101
102

2.1.2.5. Hệ thống EDC dùng bơm cao áp vòi phun kết hợp UP:
2.2. Các cảm biến:
2.2.1. Cảm biến nhiệt độ:
2.2.2. Cảm biến áp suất:
2.2.3. Cảm biến tốc độ động cơ:
2.2.4. Cảm biến vị trí góc quay trục cam:
2.2.5. Cảm biến hiệu ứng Hall:

102
103
103
104
104
105
105

2.2.6. Cảm biến nhấc kim phun:
2.2.7. Cảm biến bướm ga:
2.2.8. Cảm biến đo gió:
2.2.9: Cảm biến oxy:
2.3. Bộ điều khiển điện tử (ECU):
2.3.1. Tổng quan:
2.3.2. Xử lý dữ liệu:
2.3.2.1. Tín hiệu vào:

106
107
108
108
109

109
110
110

2.3.2.2. Điều kiện đối với tín hiệu:
2.3.2.3. Xử lý tín hiệu hiệu:
2.3.2.4. Các tín hiệu ra:
2.3.2.5. Giao tiếp trong ECU:
2.4. Điều khiển hồi tiếp đóng và mở:
2.4.1. Điều khiển hồi tiếp mở:
2.4.2. Điều khiển hồi tiếp đóng:

111
111
114
115
115
115
115

2.4.3. Xử lý dữ liệu:
2.5. Trao đổi dữ liệu với các hệ thống khác:
2.5.1. Tín hiệu về lượng nhiên liệu tiêu thụ:
2.5.2. Điều khiển khởi động:

116
118
118
118

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


10
Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

2.5.3. Điều khiển hệ thống xông:
2.5.4. Khóa xe:
2.5.5. Can thiệp momen từ bên ngịai:
2.5.6. Điều khiển máy phát:
2.5.7. Điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí:
2.6. Điều khiển phun nhiên liệu:

118
118
119
119
119
119

2.6.1. Lượng phun khởi động:
2.6.2. Chế độ chạy của xe:
2.6.3. Lượng phun tốc độ cầm chừng:
2.6.4. Lượng phun tốc độ tối đa:
2.6.5. Lượng phun tốc độ trung bình:
2.6.6. Điều khiển lượng phun khi chạy ga tự động:
2.6.7. Giới hạn tốc độ xe:

121
122
122
122
123
123
123

2.6.8. Điều khiển lượng phun tăng tốc:
2.6.9. Điều khiển lượng phun đồng đều giữa các xylanh:
2.6.10. Giới hạn lượng phun:
2.6.11. Chức năng phanh động cơ:
2.6.12. Cắt nhiên liệu của xylanh:
2.6.13. Điều khiển thời điểm phun:
2.6.14. Cắt nhiên liệu động cơ:
2.7. Điều khiển hồi lưu khí thải:

123
124
125
125
125
125
126
126

Chương 3. TÍNH TỐN CHUYỂN ĐỔI BƠM CAO ÁP
DÙNG CHO HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL
3.1. Chọn động cơ làm thực nghiệm:

127

3.2. Tính tốn lượng nhiên liệu cần thiết cấp cho động cơ thực nghiệm:

128

3.2.1. Nhiên liệu Diesel:
3.2.1.1. Đặc điểm của động cơ sử dụng nhiên liệu diesel:
3.2.1.2 Các yêu cầu đối với nhiên liệu Diesel:
3.2.1.3. Các chỉ tiêu chính đánh giá chất lượng nhiên liệu Diesel:
3.2.2. Tính lượng khơng khí cần thiết để đốt 1kg nhiên liệu dầu diesel:
3.2.3. Hệ số dư lượng khơng khí α:

128
128
129
129
130
132

3.2.3.1. Hê số khí sót r:

134

3.2.3.2. Hệ số thay đổi phân tử:
3.2.4. Hệ số nạp của động cơ:

134
135

3.2.4.1. Phương trình hệ số nạp đối với động cơ 4 kỳ:

136

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


11
Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

3.2.4.2. Phương trình hệ số nạp đối với động cơ 2 kỳ:
3.2.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số nạp:
3.2.5. Tính lượng nhiên liệu cần cung cấp cho động cơ bất kỳ:
3.2.6. Tính lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ thí nghiệm:
3.3. Tính tốn chọn bơm cao áp tương ứng với động cơ thực nghiệm:
3.3.1. Chọn sơ bộ:

137
138
144
145
146
146

3.3.2. Tính tốn lượng nhiên liệu cung cấp của bơm cao áp trong hệ
thống nhiên liệu động cơ diesel:

147

Chương 4. THỰC NGHIỆM CHUYỂN ĐỔI VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘNG
CƠ DIESEL DÙNG BƠM CAO ÁP ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ
THAY BƠM CAO ÁP TRUYỀN THỐNG V.E
4.1. Đánh giá các chỉ tiêu trước khi thực nghiệm:
4.1.1. Giống nhau:

159
159

4.1.2. Khác nhau:

159

4.2. Thực nghiệm đo công suất, momen và lượng nhiên liệu tiêu hao trên
động cơ TOYOTA 3C TE:

161

4.2.1. Giới thiệu động cơ TOYOTA 3C TE:

161

4.2.2. Đo suất tiêu hao nhiên liệu, công suất và momen động cơ bằng
thiết bị Weinlich MP 100S:
4.2.2.1. Giới thiệu thiết bị:
4.2.2.1.1. Cơng dụng của thiết bị thí nghiệm động cơ MP 100S:
4.2.2.1.2. Cấu tạo thiết bị thí nghiệm động cơ MP 100S:
4.2.2.1.3. Qui trình vận hành thiết bị kiểm tra động cơ MP 100S:

164
164
165
166
168

4.2.2.2. Đo lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ Toyota 3C TE:
4.2.2.2.1. Đo lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ Toyota 3C TE sử
dụng bơm cao áp VE điều khiển bằng cơ khí:
4.2.2.2.2. Đo suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ TOYOTA 3C TE sử
dụng bơm cao áp VE điều khiển điện tử:
4.2.2.2.3. Đánh giá lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ TOYOTA 3C

169

TE trong hai trường hợp:
4.2.2.3. Đo công suất và momen của động cơ TOYOTA 3C TE:
4.2.2.3.1. Đo công suất và momen động cơ Toyota 3C TE sử dụng bơm
cao áp VE điều khiển cơ khí:

173
175

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

170
172

177

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


12
Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

4.2.2.3.2. Đo công suất động cơ TOYOTA 3C TE sử dụng bơm cao áp
VE điều khiển bằng điện thông qua hộp ECU:
4.2.2.3.3. Đánh giá công suất động cơ TOYOTA 3C TE sử dụng bơm cao
áp VE điều khiển điện tử và bơm cao áp VE điều khiển cơ khí:
4.3. Đo khí thải động cơ TOYOTA 3C TE:
4.3.1. Giới thiệu thiết bị đo khí thải động cơ ô tô hiệu CET 2000
4.3.1.1. Đặc điểm kết cấu của thiết bị:
4.3.1.2. Cấu tạo thiết bị:
4.3.2. Qui trình phân tích khí thải động cơ Diesel bằng thiết bị CET 2000:

180
182
184
184
184
186
188

4.3.2.1. Đo khí thải động cơ TOYOTA 3C TE lắp bơm cao áp VE điều
khiển điện tử:

193

4.3.2.2. Đo khí thải động cơ TOYOTA 3C TE lắp bơm cao áp VE điều

khiển cơ khí:
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Tài liệu tham khảo
PHỤ LỤC

194
196
198
199

1. Đồ thị công suất và moment của động cơ khi sử dụng bơm cao áp
truyền thống V.E
2. Đồ thị công suất và moment của động cơ khi sử dụng bơm cao áp
VE điều khiển điện tử.
3. Biểu đồ lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 phút của động cơ khi sử
dụng bơm cao áp truyền thống V.E và bơm cao áp VE điều khiển
điện tử.
4. Kết quả đo độ khói trên động cơ khi sử dụng bơm cao áp truyền
thống V.E trên thiết bị CET 2000C.
5. Kết quả đo độ khói trên động cơ khi sử dụng bơm cao áp VE điều
khiển điện tử trên thiết bị CET 2000C

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 1

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài:
Với ưu thế vượt trội về sử dụng nhiên liệu giá rẻ, động cơ diesel đã phát
huy thế mạnh của mình so với động cơ xăng. Mặc dù có những hạn chế như động
cơ làm việc có tiếng ồn, có nhiều khói hơn nhưng xét về tính kinh tế cũng như
những tác hại đối với mơi trường thì ngày nay động cơ diesel đã dần dần chiếm
lĩnh những lĩnh vực mà trước đây động cơ xăng chiếm giữ, với những bước tiến
về công nghệ điều khiển, ngày nay động cơ diesel đã xuất hiện trên những ôtô du
lịch đời mới, đảm bảo làm việc êm, ít tổn hại mơi trường và quan trọng nhất là
tính kinh tế nhờ chi phí nhiên liệu diesel rẻ hơn nhiều so với động cơ xăng.
Vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng được các nhà sản xuất ơ tơ quan
tâm bởi vì các nước trên thế giới ngày càng có những qui định khắc khe hơn về
tiêu chuẩn khí thải và tiếng ồn do ô tô phát ra. Ở Việt nam hiện nay, số lượng các
ơ tơ có động cơ dùng nhiên liệu dầu diesel rất nhiều, nhất là ô tô tải và khơng ít ơ
tơ khách, xe con. Hầu hết trong số đó đang dùng hệ thống nhiên liệu dùng bơm
cao áp điều khiển cơ khí, nếu tiêu chuẩn khí thải có sự điều chỉnh trong năm sắp
tới thì mặc dù về thời gian sử dụng, các xe đó vẫn đảm bảo nhưng điều kiện về
tiêu chuẩn khí thải sẽ khó đảm bảo. Để tiếp tục được sử dụng số xe ô tô này chắc
chắn hệ thống cung cấp nhiên liêu của chúng cần được cải thiện, nếu không sẽ
không đảm bảo tiêu chuẩn về khí thải và sẽ khơng được phép lưu hành.
Việc chuyển đổi từ hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp truyền thống
sang dùng bơm cao áp điều khiển điện tử (EDC) sẽ mang loại nhiều lợi ích như:
Tiết kiệm lượng nhiên liệu tiêu thụ, giảm ô nhiễm, giảm tiếng ồn, tiện lợi trong
sử dụng, kiểm tra sửa chữa… Chính vì những lợi ích đó em chọn đề tài: “Nghiên
cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng bơm cao áp điều khiển
điện tử thay cho bơm cao áp truyền thống V.E”.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 2

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

2. Mục tiêu nghiên cứu:
Với hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống, động cơ làm việc phát huy
công suất nhờ sự cháy nhiên liệu trong buồng đốt với tỉ số nén động cơ cao hơn
nhiều so với động cơ xăng. Tuy nhiên để động cơ diesel làm việc êm hơn nhất là
khi tăng tốc, khí thải ít khói đen và nồng độ các chất gây ô nhiễm môi trường,
đồng thời làm sao giảm mức tiêu hao nhiên liệu đó là mong muốn của nhiều
người sử dụng. Trong điều kiện thực tế nước ta hiện nay, động cơ diesel được sử
dụng trong rất nhiều lĩnh vực như lắp trên ơtơ, tàu thủy, các cơng trình … đang
lắp hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống.
Với hệ thống nhiên liệu EDC sẽ khắc phục những nhược điểm trên, ngịai
ra chúng có rất nhiều ưu điểm như: Q trình điều khiển phun được thực hiện
nhờ hệ thống điện tử nên cơ sở tính tốn lượng lượng phun ở các chế độ làm việc
của động cơ được xác định không chỉ dựa vào vị trí bàn đạp ga hay tốc độ của
trục khủyu động cơ mà còn dựa vào nhiệt độ làm việc của động cơ, của môi
trường, của nhiên liệu… nên lượng nhiên liệu tính tóan sẽ phù hợp hơn. Ngịai ra,
thơng qua điều khiển điện tử nên q trình điều khiển diễn ra nhanh chóng và
linh hoạt hơn, động cơ sẽ không thừa nhiên liệu khi tài xế tăng tốc quá đột ngột
hay tiếng ồn từ động cơ phát ra sẽ được hạn chế, sự rung giật mỗi khi tăng tốc sẽ
được giảm xuống.
Chính vì vậy em xác định mục tiêu nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu
việc chuyển đổi hệ thống nhiên liệu động cơ diesel đang dùng bơm cao áp truyền
thống sang hệ thống EDC. Trong q trình nghiên cứu có đánh giá những ưu
nhược điểm của hai hệ thống để làm tăng tính thuyết phục của việc chuyển đổi.

3. Nội dung nghiên cứu:
Để đạt được mục tiêu trên, nội dung nghiên cứu của đề tài gồm hai phần
chính:
- Phần lý thuyết: Bao gồm nghiên cứu lý thuyết của hệ thống nhiên liệu
diesel, nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu diesel

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 3

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

dùng một số bơm cao áp truyền thống và một số bơm cao áp điều khiển điện tử
lắp trên hệ thống nhiên liệu EDC.
Cơ sở lý thuyết bao gồm phần trình bày tổng quát những điểm khác biệt
cơ bản giữa hai hệ thống. Qua phân tích những điểm khác biệt đó sẽ làm nổi bật
các ưu điểm của hệ thống nhiên liệu EDC.
- Phần thực nghiệm: Bao gồm thực nghiệm trên hai hệ thống nhiên liệu
trên cùng một động cơ được chọn. Việc chọn bơm cao áp truyền thống để thực
nghiệm được tiến hành trên cơ sở tính tốn bằng kết quả của các phương pháp
tính tốn lý thuyết đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel và phương pháp mơ
phỏng trên máy tính. Động cơ được chọn là động cơ Toyota 3C-TE. Từ thực tế
hoạt động của hai hệ thống, các số liệu về công suất động cơ, suất tiêu hao nhiên
liệu, độ khói trong khí thải được ghi lại bằng thiết bị chun dùng để so sánh,
đánh giá việc tính tốn chuyển đổi.
Quá trình thực nghiệm được tiến hành trên động cơ Toyota 3C-TE sẽ
thuận lợi hơn trong việc lắp lần lượt hai hệ thống nhiên liệu. Khi triển khai thực

tế hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp thường trên động cơ Toyota 3C sẽ được
thay thể bởi hệ thống nhiên liệu VE EDC của động cơ Toyota 3C-TE.
Để lắp đặt được hệ thống này cần gia công thêm một số cơ cấu phụ trên
động cơ. Hệ thống điều khiển ECU và các cảm biến cũng như các cơ cấu chấp
hành từ động cơ Toyota 3C-TE được giữ nguyên vì kết cấu và kích thước của hai
loại động cơ này giống hệt nhau.
4. Đối tượng nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là động cơ Toyota 3C , với hai nội dung
chính nêu trên, đề tài đi sâu nghiên cứu lý thuyết hệ thống nhiên liệu diesel,
nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc của hai hệ thống nhiên liệu diesel dùng
bơm cao áp truyền thống và hệ thống EDC. Đồng thời để có cơ sở kiểm chứng
phần lý thuyết, đề tài có thực nghiệm hai hệ thống nhiên liệu trên cùng một động
cơ được chọn. Trong quá trình thực nghiệm có ghi lại các số liệu cần các thiết bị

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 4

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

chuyên dùng như thiết bị đo khí thải, lượng nhiên liệu tiêu hao nhờ thiết bị
chuyên dùng.
5. Phương pháp nghiên cứu:
Để thực hiện đề tài, chủ yếu dùng phương pháp nghiên cứu tài liệu lý
thuyết, phương pháp quy hoạch thực nghiệm và thí nghiệm tại phịng thí nghiệm.
6. Giới hạn của đề tài:
Trong thực tế có nhiều loại bơm cao áp dùng trong hệ thống nhiên liệu

diesel như bơm cao áp đơn, bơm cao áp thẳng hàng, bơm V.E, bơm CAV, bơm
PSB, bơm vòi phun kết hợp… mỗi loại bơm cao áp cần có cơ cấu lắp đặt riêng
lên động cơ nên khi chuyển đổi cần chọn loại bơm cao áp tương ứng. Mỗi loại
bơm cao áp có đặc điểm riêng nên việc chuyển đổi cần tính tốn riêng cho mỗi
loại bơm cao áp của hệ thống. Do khó khăn về kinh phí cũng như giới hạn về thời
gian, tác giả chỉ nghiên cứu chuyển đổi đối với loại bơm cao áp thường VE lắp
trên động cơ TOYOTA 3C-T sang bơm cao áp V.E EDC của hệ thống nhiên liệu
đang dùng trên động cơ Toyota 3C-TE.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 5

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

Chương 1. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL LOẠI CỔ ĐIỂN
1.1. Hệ thống nhiên liệu cho động cơ Diesel:
1.1.1. Hệ thống cấp nhiên liệu cho động cơ Diesel:
Hệ thống cấp nhiên liệu dùng để định lượng phần nhiên liệu cho một chu
trình kịp thời lượng nhiên liệu vào buồng cháy và phun nó thành các hạt nhỏ.
Khối lượng nhiên liệu cấp cho một chu trình phụ thuộc vào cơng suất, vịng quay,
hệ số thì động cơ. Ở chế độ định mức, khoảng 0,05g với động cơ diesel cao tốc,
30-100g với động cơ diesel thấp tốc. Ở chế độ không tải, lượng cấp nhiên liệu
khoảng 7-20% chế độ định mức. Để dừng động cơ, hệ thống nhiên liệu phải đảm
bảo lượng cung cấp bằng không, tức không cung cấp nhiên liệu vào xylanh.
Tất cả các bộ phận của hệ thống cấp nhiên liệu được lựa chọn sao cho đảm
bảo quá trình phun tốt nhất, Ứng suất cơ, nhiệt của nhóm piston xylanh, phân bố

cơng suất giữa các xylanh, tính kinh tế, tin cậy, tuổi thọ động cơ phụ thuộc vào
chất lượng của hệ thống cấp nhiên liệu và hệ thống phối khí. Các chỉ số này liên
quan tới quá trình tỏa nhiệt trong xylanh bình thường thì q trình tỏa nhiệt phụ
thuộc vào sự hồn thiện của kết cấu và các đặc tính khai thác các bộ phận của hệ
thống cấp nhiên liệu.
Khi chuyển động cơ từ chế độ làm việc này sang chế độ làm việc khác,
phần nhiên liệu cấp vào xylanh trong một chu trình được thay đổi nhờ bơm nhiên
liệu. Bơm nhiên liệu làm việc nhờ các cam bố trí trên trục phân phối. Cơ cấu chủ
yếu của bơm nhiên liệu là cặp piston xylanh chính xác, chúng được lắp và thay
thế đồng bộ. Trong hệ thống này, ở các chế độ làm việc bất kỳ của động cơ, hành
trình piston của bơm được giữ không đổi.
Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình được điều chỉnh bằng cách chuyển
phần nhiên liệu từ khơng gian phía trên piston trong thời gian nén sang khoang
hút. Theo kết cấu của cơ cấu điều chỉnh, bơm nhiên liệu được phân ra thành bơm
dạng van và trượt (bơm cao áp kiểu BOSCH). Trong các bơm kiểu van, việc điều
chỉnh nhờ mép điều chỉnh trên thân piston. Theo phương pháp điều chỉnh lượng
cấp nhiên liệu, bơm nhiên liệu được phân ra bơm điều chỉnh thời điểm bắt đầu
cấp, kết thúc cấp và điều chỉnh liên hợp (cả điều chỉnh bắt đầu cấp và kết thúc
cấp).
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 6

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

Hình 1.1 Cơ cấu cấp nhiên liệu cho động cơ diesel
1. Thân vòi phun;

2. Kim phun;

4. Piston bơm cao áp

5. Cam nhiên liệu;

3. Xylanh bơm cao áp

Thời điểm mà khoang nén bắt đầu cách ly hịan tồn với khoang hút gọi là
thời điểm bắt đầu cấp (BĐC), thời điểm mà khoang nén bắt đầu thông với
khoang hút gọi là thời điểm kết thúc cấp (KTC). Cần phân biệt góc BĐC và góc
phun sớm, góc BĐC sớm hơn góc phun sớm khoảng thời gian nén nhiên liệu,
giãn nở đường ống cao áp, nâng van một chiều, kim phun. Thời gian này phụ
thuộc vào loại nhiên liệu sử dụng, chiều dài đường ống cap áp, vòng quay động
cơ, kết cấu các thiết bị trong hệ thống.

Hình 1.2 Đồ thị pha cấp nhiên liệu của bơm cao áp
có các phương pháp điều chỉnh khác nhau
CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 7

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

a, b, c: điều chỉnh theo BĐC, KTC và hỗn hợp;
h a: hành trình có ích của piston bơm;

cb : vận tốc pistom bơm;
BĐC, KTC,: góc ứng với thời điểm bắt đầu và kết thúc cấp;
C: góc cấp nhiên liệu;
a, a1, a2, a3: thời điểm bắt đầu cấp nhiên liệu;
b, b1, b2, b 3: thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu;
Trong các bơm điều chỉnh lượng cấp theo thời điểm đầu, phần nhiên liệu
cấp cho chu trình và thời gian cấp được điều chỉnh nhờ thay đổi góc bắt đầu cấp
nhiên liệu của bơm (BĐC). Các điểm a1, a2, a3 là vị trí của piston ứng với lúc
BĐC nhiên liệu. Góc KTC nhiên liệu ở các chế độ làm việc của động cơ được
giữ không thay đổi (điểm b).
Góc BĐC và KTC nhiên liệu được tính so với ĐCT và được xác định
bằng thời điểm mở và đóng các van hút và van ngắt hay lỗ ngắt trên thân piston
bơm (ha, Cb- hành trình có ích và tốc độ piston phụ thuộc vào góc quay trục
khủyu .
Trong các bơm điều chỉnh theo thời đỉểm KTC, góc BĐC nhiên liệu
(BĐC) được giữ khơng thay đổi ứng với các chế độ làm việc của động cơ cũng
như vị trí của piston ở thời điểm này (điểm a). Ngắt nhiên liệu được thực hiện tại
thời điểm KTC (điểm b1, b 2, b3) thời gian cấp c, và phần nhiên liệu cấp cho chu
trình được thay đổi ứng với thời điểm KTC.
1.1.2. Điều chỉnh cấp nhiên liệu đối với bơm cao áp dạng van:
Bơm cao áp dạng van có tuổi thọ lớn hơn bơm cap áp kiểu BOSCH,
thường được sử dụng trong các động cơ tàu thủy và động cơ thấp tốc. Kết cấu
của bơm không phức tạp. Lượng cấp nhiên liệu của bơm được điều chỉnh bằng
cách thay đổi thời điểm đóng mở các van. Các van được điều khiển bằng các cơ
cấu truyền động.
1.1.2.1. Bơm nhiên liệu điều chỉnh thời điểm bắt đầu cấp:
Trong bơm nhiên liệu điều chỉnh thời điểm BĐC, khi piston nằm ở ĐCD
van hút ở vị trí mở. Nhiên liệu nạp đầy khơng gian phía trên piston. Hành trình

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 8

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

nén của piston bắt đầu khi cam tác động lên con lăn và con đội. Tuy nhiên, lúc
đầu nhiên liệu bị đẩy dồn ngược lại khoang hút của bơm qua van mở.
Con đội đi lên, tay địn quay quanh chốt, van đóng lại, nén nhiên liệu được
bắt đầu từ lúc van đóng kín hịan tịan. Hành trình có ích ha được tính từ thời
điểm đóng kín van đến lúc piston chuyển dịch đến ĐCT. Lượng nhiên liệu cấp
vào các xylanh trong một chu trình được điều chỉnh bằng cách xoay các van lệch
tâm từ trạm điều khiển. Lượng cấp nhiên liệu từng bơm riêng được điều chỉnh
bằng cách thay đổi chiều dài con đội nhờ vít, do vậy thời điểm đóng van và BĐC
thời đổi. thời điểm KTC của loại bơm này ứng với lúc piston dịch chuyển đến
ĐCT và giữ không đổi với lượng cấp nhiên liệu bất kỳ. Các điểm a, b ứng với
điểm bắt đầu và kết thúc dịch chuyển piston.
Thay đổi thời điểm bắt đầu cấp thì hành trình có ích của piston và phần
nhiên liệu cấp cho chu trình thay đổi. Khi cam quay xuống, con đội hạ xuống nhờ
tác động của lị xo, van mở và qua đó nhiên liệu được nạp vào khơng gian phía
trên piston. Van một chiều đóng kín đường ống cao áp lúc kết thúc cấp nhiên
liệu. nhờ vậy, trong đường ống cao áp giữa các chu kỳ cấp nhiên liệu vẫn giữ
nguyên áp suất dư cao áp, nên làm tăng độ đồng đều lượng cấp nhiên liệu cho
chu trình và đảm bảo sự làm việc ổn định của động cơ lúc nhỏ tải.
Do đó trong trường hợp kim phun bị kẹt, khí cháy khơng rị lọt vào đường
ống cao áp.
Van an tồn dùng để xả nhiên liệu ra khỏi khơng gian phía trên piston khi
áp suất tăng quá cao trong trường hợp tắc lỗ phun hay kẹt kim phun tại vị trí

đóng.
Góc BĐC BĐC là một trong các thông số điều chỉnh quan trọng của động
cơ. Tăng góc BĐC nhiên liệu trong phạm vi cho phép thì áp suất cháy cực đại của
chu trình pz tăng lên, cịn suất tiêu hao nhiên liệu có ích giảm. Đối với chế độ
định mức, góc BĐC được đặt sao cho nhiên liệu bắt đầu cháy tại vùng ĐCT và
khi đó áp suất cháy của chu trình đạt giá trị tối ưu.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 9

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý bơm nhiên liệu dạng van điều chỉnh thời điểm BĐC
1. Ống cao áp
2. Van xuất một chiều
3. Van cấp thấp áp và điều chỉnh thời điểm BĐC;
4. Vít điều chỉnh thời điểm và lượng cấp từng phân bơm
5. Con đội
6. Tay đòn
7. Cam điều khiển thời điểm và lượng cấp tòan bộ động cơ
8. Con lăn
9. Cam nhiên liệu
10. Lị xo
11. Con đội
12. Piston xylanh bơm
13. Van an tồn

14.Cơ cấu xả khí và cắt nhiên liệu từng phân bơm
a, b: Thời điểm bắt đầu và kết thúc nâng piston
s: Khoảng điều chỉnh.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 10

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

Hình 1.4 Đồ thị hành trình và vận tốc piston bơm nhiên liệu
dạng van điều chỉnh thời điểm BĐC
a, b: thời điểm bắt đầu và kết thúc nâng piston
* Bơm nhiên liệu điều chỉnh góc BĐC có một vài nhược điểm:
Khi động cơ làm việc với chong chóng định bước nếu giảm vịng quay thì
góc BĐC giảm, tương ứng cháy muộn hơn làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu có
ích. Ngịai ra, giai đoạn KTC nhiên liệu diễn ra khi tốc độ piston đã giảm Cb nên
áp suất phun cũng giảm, do vậy chất lượng phun nhiên liệu giai đoạn này xấu.
Trong giai đoạn phun ban đầu, tốc độ piston và áp suất phun cao, do vậy sau thời
kỳ cháy trì hỗn phần lớn nhiên liệu của chu trình cấp vào xilanh, nên với các
động cơ loại này động lực học quá trình cháy tăng lên hay tốc độ tăng áp suất
tăng lên.
1.1.2.2. Bơm nhiên liệu điều chỉnh thời điểm kết thúc cấp:
Bơm nhiên liệu điều chỉnh thời điểm kết thúc cấp đảm bảo góc BĐC
nhiên liệu không thay đổi đối với tất cả các chế độ làm việc của động cơ. Khác
với bơm điều chỉnh BĐC với loại này cơ cấu điều khiển cấp nhiên liệu gồm hai
van: Van hút và van ngắt. Hai van này được dẫn động bằng tay đòn, nhưng

nguyên tắc đóng, mở hai van này khác nhau. Trên van hút có lắp thêm vành tiết
lưu, cịn van ngắt lắp thêm van hồi. Ngắt nhiên liệu được thực hiện hai lần: lúc
bắt đầu và kết thúc hành trình piston.

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 11

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

Khi vị trí piston nằm ở ĐCD, van hút mở cịn vàn ngắt đóng. Giữa cán van
và cần đẩy van có khe hở. Khi cam tác động lên con lăn và con đội thì piston bắt
đầu nâng lên và nhiên liệu bị đẩy ngược lại van hút.

Hình 1.5 Bơm nhiên liệu dạng van điều chỉnh kết
thúc phun của động cơ SUNZER RND
a: sơ đồ nguyên lý và cơ cấu truyền động bơm cao áp
b: đồ thị hành trình và tốc độ piston
h rl :hành trình xả nhiên liệu
1. Van chống hồi ngược

2. Van ngắt

3. Van hút

4. Vành tiết lưu

5. Tay đòn

6. Cam lệch tâm

7. Cam truyền động

8. Con lăn

9. Con đội

10. Tay địn ngắt

11. Vít điều chỉnh

12. Piston bơm

13. Cơ cấu xả khí và ngắt nhiên liệu từng phân bơm

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long


Trang 12

Đề tài: Nghiên cứu chuyển đổi và đánh giá động cơ Diesel sử dụng BCA điều khiển điện tử thay cho BCA truyền thống V.E

Trên đồ thị, thời điểm bắt đầu dịch chuyển piston và rò lọt nhiên liệu được
đánh dấu bằng điểm a. Nén nhiên liệu được bắt đầu tại thời điểm đóng hồn tồn
van hút. Trong thời gian cấp nhiên liệu cao áp cả hai van đóng. Khe hở giữa thân

và cần đẩy van ngắt giảm. Ứng với thời điểm bắt đầu nâng van ngắt thì việc nén
nhiên liệu kết thúc và bắt đầu hồi dầu lần thứ hai qua van ngắt. Van chống hồi
ngược đảm bảo tiết lưu dòng nhiên liệu khi ngắt và cách ly khoang ngắt với
khoang hồi để tránh sóng áp suất ngược khi dao động của nó trong hệ thống ngắt
nhiên liệu. Điều đó đảm bảo van ngắt khơng bị va đập thủy lực và xâm thực.
Thay đổi phần nhiên liệu cấp cho chu trình được thực hiện bằng cách quay cam
lệch tâm.
Phần nhiên liệu cấp cho chu trình được điều chỉnh ứng với thời điểm kết
thúc cấp nhờ thay đổi thời điểm nâng van ngắt. Để điều chỉnh lượng cấp nhiên
liệu chu trình đồng thời cho các xylanh, tiến hành quay cam lệch tâm, nhờ vậy sẽ
thay đổi chiều cao trục lắc của tay đòn van ngắt và thời điểm nâng van. Điều
chỉnh lượng cấp nhiên liệu riêng từng xylanh được tiến hành nhờ thay đổi chiều
dài con đội của van ngắt.
Trong các bơm nhiên liệu điều chỉnh thời điểm kết thúc cấp thì góc BĐC
nhiên liệu tối ưu chỉ đối với một chế độ làm việc của động cơ, thường là chế độ
định mức. Ở các chế độ khác, động cơ làm việc với tính kinh tế thấp hơn khi làm
việc với các giá trị góc BĐC tối ưu ứng với mỗi giá trị vòng quay.
1.1.2.3. Bơm nhiên liệu điều chỉnh hỗn hợp:
Bơm nhiên liệu điều chỉnh hỗn hợp là loại bơm hồn thiện nhất. Với loại
bơm này, góc cấp nhiên liệu cần thiết để đảm bảo suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ
nhất được điều chỉnh chỉnh bởi thời điểm bắt đầu cấp, để đảm bảo tải đã cho của
động cơ, lượng nhiên liệu cấp cho chu trình được điều chỉnh bằng thời điểm kết
thúc cấp. Với mục đích tối ưu hóa các q trình cơng tác trong khoảng tải rộng,
các bơm nhiên liệu điều chỉnh hỗn hợp được lắp thêm cơ cấu điều chỉnh góc
phun sớm chuyên dùng.
Sơ đồ bơm nhiên liệu điều chỉnh hỗn hợp tương tự sơ đồ bơm điều chỉnh
ở thời điểm kết thúc cấp của động cơ Sunzer RND. Trong sơ đồ điều chỉnh liên

CBHD: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG

HVTH:KS. Mai Hoàng Long