Xây dựng và phân tích đặt tính bơm cao áp trên động cơ diezen phục vụ công tác điều chỉnh sữa chữa

bộ giáo dục và đào tạo

trờng đại học nông nghiệp I
----------------------------------

phùng văn khơng

Xây dựng và phân tích đặc tính bơm cao áp
trên động cơ Diesel phục vụ công tác
điều chỉnh sửa chữa

luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chuyên ng nh: kỹ thuật máy v thiết bị
cơ giới hoá nông lâm nghiệp
M sè: 60.52.14

Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: pgs.tS. bïi h¶i triỊu

H Néi, 2005


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng những số liệu v kết quả nghiên cứu trong luận
văn n y l trung thực v cha hề sử dụng để bảo vệ một học vị n o.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn n y
đ đợc cám ơn v các thông tin trích dẫn trong luận văn n y đều đ đợc chỉ
rõ nguồn gốc.
Tác giả

Phùng Văn Khơng

Tr ng i h c Nụng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------i


Lời cảm ơn
Trong quá trình học tập nghiên cứu tại lớp Cao học khoá 12 khoa Cơ
điện Trờng Đại học Nông nghiệp I H Nội. Tôi đ nhận đợc sự giúp đỡ,
giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong nh trờng.
Nhân dịp n y tôi xin b y tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể các thầy
giáo, cô giáo trong nh trờng v PGS.TS. Bùi Hải Triều đ trực tiếp hớng
dẫn tôi thực hiện v ho n th nh luận văn.
Tôi xin chân th nh cảm ơn các cán bộ, giáo viên khoa cơ khí Trờng
Đại học S phạm Kỹ thuật Hng Yên đ giúp đỡ tôi thực hiện thí nghiệm trên
thiết bị kiểm tra Bosch của Đức.
Tôi xin chân th nh cảm ơn cán bộ, giáo viên Trờng Trung học Công
nghiệp v Xây dựng Uông Bí Quảng Ninh, cán bộ phòng Vận tải Sở giao thông
Vận tải tỉnh Quảng Ninh, cán bộ công nhân nh máy Cơ khí Sửa chữa Ôtô
Uông Bí, Công ty Công nghiệp Ôtô Than Việt Nam, Công ty Than Mạo Khê,
Công ty Than Nam Mẫu đ giúp đỡ tôi lấy số liệu đề t i.
Trong quá trình thực hiện đề t i không tránh khỏi những thiếu sót rất
mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo v các đồng
nghiệp để luận văn đợc ho n thiện hơn.

Tác giả

Phùng Văn Khơng

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------ii


Mục lục

Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các bảng

v

Danh mục các hình

vi

Mở đầu

1

1. Tổng quan

3

1.1. Tình hình sử dụng ôtô máy kéo trên địa b n tỉnh Quảng Ninh

3

1.2. Tình hình chăm sóc bảo dỡng, sửa chữa động cơ diesel tại Quảng
Ninh
2. Cơ sở lý thuyết

5
10

2.1. Cấu trúc hoạt động các phần tử cơ bản hệ thống cung cấp nhiên liệu
động cơ diesel

10

2.2. Giới thiệu hai phơng án cấu trúc hoạt động tiêu biểu của bơm cao
áp loại bơm d y v bơm chia

17

2.3. Giới thiệu đặc tính cung cấp nhiên liệu hệ thống cung cấp nhiên
liệu động cơ diesel

23

2.4. Điều chỉnh tự động trên động cơ diesel

27

3. Xây dựng đặc tính bơm cao áp v thực nghiệm

45

3.1. Lựa chọn bơm thí nghiệm

45

3.2. Lựa chọn thiết bị thí nghiệm

45

3.3. Chuẩn bị thí nghiệm

48

3.4. Tiến h nh thí nghiệm xây dựng đặc tính

49

3.4.1. Xây dựng dặc tính bơm xe IFA

49

3.4.2. Xây dựng đặc tính bơm VE

59

3.4.3. Phân tích đánh giá khái quát các đặc tính

70

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------iii


4. Xây dựng hệ thống số liệu kiểm tra điều chỉnh trên ví dụ bơm VE
v bơm xe IFA

70

4.1. Bơm chia

70

4.2. Bơm d y

72

4.3. Xây dựng bảng thống kê số liệu h hỏng bơm cao áp

82

Kết luận v đề nghị

88

Kết luận

88

Đề nghị

89

T i liệu tham khảo

90

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------iv


Danh mục các bảng

Bảng 1. Lợng nhiên liệu tơng ứng với số vòng quay khi tay thớc ở vị
trí max v min đo ở 100 lần phun.

54

Bảng 2. Lợng nhiên liệu tơng ứng với số vòng quay của bơm cao áp
khi tay thớc ở một số vị trí

55

Bảng 3. Lợng nhiên liệu tơng ứng với vị trí tay thớc ở các số vòng
quay nb= 400; 600 vòng/phút ở 100 lần phun.

56

Bảng 4: Lợng nhiên liệu tơng ứng với vị trí tay thớc ở các số vòng
quay nb= 800; 1000 vòng/phút ở 100 lần phun.

57

Bảng 5. Lợng nhiên liệu cung cấp tơng ứng với số vòng quay của bơm
ở vị trí tay th−íc max, min, 50%.

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------v

58


Danh mục các hình
Hình 2.1. Sơ đồ l m việc của nhánh bơm kiểu con trợt ngắt

10

Hình 2.2. Phơng pháp thay đổi lợng cung cấp ở bơm phân phối

12

Hình 2.3. Sơ đồ l m việc của bơm nhiên liệu tiết lu cửa nạp

13

Hình 2.4. Sự thay đổi SPl v CPl v pha cung cấp hình học khi nk= 1000
vòng/phút ở cam tiếp tuyến

15

Hình 2.5. Cấu tạo van áp suất bơm nhiên liệu

16

Hình 2.6. Bơm cao áp kiểu d y

18

Hình 2.7. HT nhiên liệu dùng bơm DPA

19

Hình 2.8. Nạp v bơm nhiên liệu trong bơm phân phối

20

Hình 2.9. Bơm phân phối HD 21/4 động cơ diesel 4 xilanh

22

Hình 2.10. Bơm phân phối (đờng piston trùng với đờng tâm trục cam)

23

Hình 2.11. Đặc tính tốc độ của bơm nhiên liệu

24

Hình 2.12. Đặc tính tốc độ của bơm nhiên liệu với tiết lu dòng nạp

25

Hình 2.13. Đặc tính tốc độ v trờng các chế độ l m việc của động cơ

28

Hình 2.14. Phân tích sự ổn định chế độ l m việc của động cơ

29

Hình 2.15. Đặc tính của bộ điều chỉnh 2 chế độ A v đặc tính tốc độ của
động cơ diesel tơng ứng B

31

Hình 2.16. Đặc tính của bộ điều chỉnh mọi chế độ A v đặc tính tốc độ
của động cơ tơng ứng B
Hình 2.17. Đặc tính điều chỉnh phối hợp

32
33

Hình 2.18 . Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc RQ điều chỉnh số vòng quay
không tải v vòng quay cuối cùng đang hiển thị ở vị trí dừng.
Hình 2.19. Cơ cấu culít v tay đòn điều khiển

33
34

Hình 2.20. Sơ đồ nhận biết vùng điều chỉnh tốc độ không tải v tốc độ
cuối cùng của bộ điều tốc
Hình 2.21 Vị trí khởi động của bộ điều tốc RQ

Tr ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------vi

34
35


Hình 2.22. Vị trí chạy không tải của bộ điều tốc

36

Hình 2.23. Bộ điều tốc RQ ở vị trí trung gian

36

Hình 2.24. Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc RQV

37

Hình 2.25. Sơ đồ nhận biết vùng điều chỉnh của bộ điều tốc RQV

38

Hình 2.26. Vị trí khởi động của bộ điều tốc RQV

39

Hình 2.27. Bộ điều tốc RQV ở vị trí không tải

39

Hình 2.28. Bộ điều tốc RQV ở vị trí trung gian

40

Hình 2.29. Sơ đồ mô tả cấu tạo bộ điều tốc mọi chế độ EP/RSV

41

Hình 2.30. Vị trí khởi động bộ điều tốc EP/RSV

41

Hình 2.31. Vị trí không tải bộ điều tốc EP/RSV

42

Hình 2.32. Vị trí ở tốc độ thấp(quá trình điều tốc khi tốc độ thấp)

42

Hình 2.33. Tốc độ cuối cùng của điều tốc EP/RSV

43

Hình 2.34. Bộ ®iỊu tèc EP/RSV l m viƯc ë chÕ ®é c©n bằng

44

Hình 2.35. Đồ thị vùng điều chỉnh tốc độ của bộ điều tốc EP/RSV

44

Hình 3.1. Băng -921(-2)

46

Hình 3.2. Băng -2201 (-3)

46

Hình 3.3. Thiết bị kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp của Bosch

47

Hình 3.4. Bơm cao áp xe IFA

50

Hình 3.5. Nguyên lý l m việc của bơm cao áp

51

Hình 3.6. Bộ điều tốc

52

Hình 3.7. Trạng thái bộ điều tốc khi động cơ ngừng hoạt động

53

Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc ở vị trí khởi động

53

Hình 3.9. Kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp xe IFA trên băng Bosch

54

Hình 3.10. Đồ thị đặc tính tốc độ ngo i ∆g = f (n) khi tay th−íc ë vÞ trÝ
hmax v hmin

55

Hình 3.11. Đồ thị đặc tính tốc độ g = f (n) khi tay th−íc ë mét sè vÞ trí

56

Hình 3.12. Đồ thị đặc tính g = f (h) tại các tần số quay khác nhau

57

Hình 3.13. Đồ thị ∆g = f (n) khi cã bé ®iỊu tèc ®iỊu chØnh

58

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------vii


Hình 3.14. Cấu tạo bơm VE

59

Hình 3.15. Sơ đồ nguyên lý l m việc của bơm VE

60

Hình 3.16. Các chế độ vòng quay

62

Hình 3.16. Cấu tạo bộ điều tốc mọi chế độ bơm VE

63

Hình 3.17. Vị trí khởi động

64

Hình 3.18. Vị trí không tải

65

Hình 3.19. Vị trí to n tải

65

Hình 3.20. Vị trí cắt nhiên liệu

66

Hình 3.21. Bơm VE lắp trên thiết bị kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp BOSCH

66

Hinh 3.22. Đồ thị đặc tính tự điều chỉnh bơm VE 4/9 F2000 RND 111

68

Hình 4.1. Xác định thời điểm bắt đầu cấp nhiên liệu theo h nh trình nâng
con ®éi

78

H×nh 4.2. Thêi kÕ

78

Trư ng ð i h c Nơng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------viii


Mở đầu

Ôtô máy kéo l một trong những thiết bị, phơng tiện rất quan trọng
trong công cuộc phát triển nền kinh tế của đất nớc. Nó giúp con ngời giảm
nhẹ sức lao động, góp phần nâng cao năng suất lao động tạo ra nhiều của cải
vật chất cho x hội, mặt khác còn giảm nhẹ sự cách biệt giữa nông thôn v
th nh thị. Đặc biệt nó gữ vai trò hết sức quan trọng trong ng nh giao thông
vận tải, các ng nh công nghiệp cũng nh trong lĩnh vực cơ khí hoá sản suất
nông nghiệp v nông thôn.
Trong công cuộc đổi mới của đất nớc nền kinh tế phát triển không

ngừng đòi hỏi một lợng lớn ôtô máy kéo, m ng nh công nghiệp Việt Nam
còn non trẻ cha đáp ứng đợc nhu cầu thị trờng, nên hầu hết chúng ta phải
liên doanh với nớc ngo i để sản xuất xe v nhập khẩu xe ôtô, máy kéo. Do
vậy gặp không ít những khó khăn trong vấn đề khắc phơc sưa ch÷a khi xe
háng nh− thiÕu thèn vËt t− phụ tùng thay thế, thiết bị, phơng tiện sửa chữa v
đặc biệt l t i liệu kỹ thuật sửa chữa ®èi víi tõng lo¹i xe dÉn ®Õn thêi gian xe
n»m sửa chữa bảo dỡng kéo d i, chất lợng sửa chữa cha cao gây tổn thất
không nhỏ về kinh tế.
Quảng Ninh l một trong những khu công nghiệp tiềm năng của đất
nớc về hoạt động khai thác v vận chuyển than. Do đặc thù công việc nặng
nhọc nên hầu hết các loại ôtô máy kéo đều trang bị động cơ diesel v sử dụng
phổ biến bơm cao áp kiểu d y, bơm cao áp kiểu phân phối, cái khó khăn ở đây
l t i liệu kỹ thuật để sửa chữa đặc biệt l các thông số kỹ thuật để kiểm tra
điều chỉnh chuẩn, quy trình chăm sóc bảo dỡng bơm còn l một nhu cầu bức
thiết cần phải đáp ứng kịp thời không chỉ trong sản xuất sửa chữa ôtô máy kéo
m ngay cả trong lĩnh vực giảng dạy v nghiên cứu khoa học thì cũng rất cần
thiết.

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------1


Xuất phát từ thực trạng trên đây tôi đ lựa chọn đề t i: "Xây dựng v
phân tích đặc tính bơm cao áp trên động cơ diesel phục vụ công tác điều
chỉnh sửa chữa". Với hy vọng đóng góp một phần v o việc chẩn đoán v sửa
chữa động cơ diesel trên ôtô, máy kéo.
Đề t i n y nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học v phơng pháp xây dựng
hệ thống số liệu chuẩn, quy trình bảo dỡng kiểm tra điều chỉnh hệ thống
nhiên liệu động cơ diesel phục vụ cho công tác chẩn đoán bảo dỡng, kiểm
tra, trong các trạm dịch vụ tại địa b n tỉnh Quảng Ninh.

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------2


1. Tổng quan

1.1. Tình hình sử dụng ôtô máy kéo trên địa bàn tỉnh Quảng
Ninh

Quảng Ninh l một tỉnh th nh trong nớc có tiềm năng công nghiệp v
du lich dịch vụ phát triển mạnh mẽ, đặc biệt l

ng nh công nghiệp khai thác

than (v ng đen của tổ quốc), vì vậy lợng ôtô máy kéo dùng v o việc khai
thác v vận chuyển than trở lên rất cần thiết góp phần nâng cao năng suất lao
động v giảm nhẹ sức lao động của con ngời.
Trong đó ôtô l phơng tiện vận tải vô cùng quan trọng trong việc vận
chuyển than từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ trong n−íc v xt khÈu than ra
n−íc ngo i. Trong ®iỊu kiện đờng sá hết sức bất lợi nh đồi núi dốc cao hiểm
trở đòi hỏi xe tải phải có công suất v tải trọng lớn. Các loại xe dùng phổ biÕn
hiƯn nay cho viƯc vËn chun n y l xe, Kpa3, KaMa3, huyndai,
Samsung, БeΛa3, Ifa, KOMATSU v.v...
C¸c loai m¸y xóc KOBELCO SK100 lèp, KOBELCO SK120 xÝch,
HITACHI EX100 lèp, HITACHI EX120 xÝch, HALA 130 lèp, m¸y đi thủ
lùc T130, Д 110Б, máy xúc lật KOMATSU v.v... với công suất khoảng từ
100- 500 KW l những phơng tiện chủ yếu dùng trên các công trình xây
dựng v khai thác than mang lại hiệu quả kinh tế cao.
* Theo con số thống kê tại Phòng Vận tải Sở Giao thông vận tải tỉnh
Quảng Ninh tÝnh ®Õn ng y 2/6/2005 cã 12.392 chiÕc xe các loại trong đó:
+ Xe con (từ 9 ghế trở xuèng) l 3085 chiÕc

+ Xe ca (tõ 10 ghÕ trë lên) l 2296 chiếc
+ Xe tải 6133 chiếc
+ Xe chuyên dïng (xe tÐc…) 701 chiÕc
+ Xe r¬ mỗc 48 chiÕc

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------3


+ Xe công nông 96 chiếc
+ Đầu kéo 33 chiếc
Có 1102 chiếc chuyển vùng đi nơi khác nên con số chÝnh thøc hiƯn t¹i
l 11.290 chiÕc
* Theo sè liƯu thèng kê tại phòng Cơ điện thuộc Tổng công ty Than
Việt Nam l đơn vị khai thác v vận chuyển than thuộc địa b n tỉnh Quảng
Ninh, tính đến ng y 31 tháng 12 năm 2004 có 2276 xe ôtô v đầu kéo các loại
tất cả đều l động cơ diesel:
+ Xe БeΛa3 (550 chiÕc): 408 chiÕc 30 tÊn, 16 chiÕc 55 tÊn, 96 chiÕc
42 tÊn.
+ Xe CATERPILLAR (86 chiÕc): 60 chiÕc 58 tÊn, 26 chiÕc 36 tÊn.
+ Xe KOMATSU (88 chiÕc): 9 chiÕc 45 tÊn, 79 chiÕc 32 tÊn.
+ Xe trung xa (1473 chiếc) trọng tải từ 10 đến 21 tÊn.
+ Xe khung mỊm (40 chiÕc) träng t¶i tõ 32 đến 45 tấn.
+ Đầu kéo đờng sắt 1 chiếc (400 ®Õn 1200) HP.
+ TÇu kÐo ®Èy x lan S2 31 chiếc (135 đến 300) HP.
+ Tầu vận tải biển (4 chiếc) từ 200 đến 600 tấn.
+ Tầu lai dắt cảng biển (3 chiếc) công suất (670 đến 3200) HP.
Do đặc thù công việc nặng nhọc nên các loại động cơ ôtô máy kéo vùng
mỏ Quảng Ninh chủ yếu dùng động cơ diesel trong tổng số 11.290 chiếc xe
ôtô máy kéo thì chiếm tới 89% l các loại xe dùng động cơ diesel cha kể
đến các loại động cơ diesel dùng trong lĩnh vực nông nghiệp v các ng nh

kinh tế x hội khác. Ví dụ Trờng Trung học Công nghiệp v Xây dựng- Uông
Bí Quảng Ninh l cơ sở chuyên đ o tạo các nghề trong đó nghề lái xe ôtô với
uy tín chất lợng cao có tới 100% các loại xe tập lái đều trang bị động cơ
diesel nh xe KIA, ISUZU, MISUBISHI, NISSAN, HUYNDAI, mét sè xe zil
130 cũ chạy xăng nay đ đợc cải hoán th nh xe chạy dầu. Sở dĩ nh vậy l vì
động cơ diesel có công suất cao, tải trọng lớn đáp ứng đợc nhu cầu vận

Tr ng i h c Nụng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------4


chuyển khai thác mỏ m nó còn mang lại hiệu quả kinh tế về việc sử dụng dầu
diesel rẻ hơn xăng v hệ số an to n cũng cao hơn. Do vậy động cơ diesel đợc
dùng khá phổ biến không chỉ ở khu vực Quảng Ninh m trên to n quốc nó
đóng góp một phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hoá v hiện đại
hoá đất nớc.
Những con số thống kê kể trên cho ta thấy một khối lợng lớn xe ôtô v
đầu kéo, còn cha kể đến các loại xe xúc, ủi v các động cơ máy nổ khác, xe
du lịch của các đo n khách trong v ngo i nớc thăm quan, nghỉ mát v l m
việc tại tỉnh nh . Có thể nói đây l một thị trờng có nhu cầu sửa chữa rất lớn,
vậy chúng ta đ đáp ứng đợc cha v l m thế n o để l m tốt đợc công tác
bảo dỡng sửa chữa n y đó vẫn l b i toán đòi hỏi các doanh nghiệp phải tiếp
tục thực hiện.
1.2. Tình hình chăm sóc bảo dỡng, sửa chữa động cơ
Diesel tại Quảng Ninh

Xuất phát từ thực tế lợng ôtô, máy kéo ng y một nhiều v chủ yếu l
các loại xe nhập khẩu từ các nớc Liên Xô, Đông Đức, Trung Quốc, Tiệp
Khắc, H n Quốc, Đ i Loan, Nhật Bản v.vđang đợc sử dụng rộng khắp
trong khu vực v trên to n quốc, do đó đòi hỏi việc chăm sóc bảo dỡng v
sửa chữa ng y c ng lớn, ở Quảng Ninh đ có rất nhiều nh máy sửa chữa lớn

đặc biệt phục vụ cho ng nh than ví dụ: nh máy Cơ khí Ôtô Uông Bí , Công ty
Công nghiệp ôtô Than Việt Nam, Công ty Chế tạo máy Than Việt Nam.
Ngo i ra còn nhiều các phân xởng cơ khí sửa chữa trực thuộc các nh máy,
xí nghiệp, các công ty than, trờng học v các xởng dịch vụ chăm sóc bảo
dỡng sửa chữa của t nhân v.v...
Nh máy Cơ khí Sửa chữa Ôtô Uông Bí trực thuộc Tổng Công ty Than
Việt Nam nằm trên địa b n thị x Uông Bí- Quảng Ninh. Đây l một nh máy
có qui mô sản xuất sửa chữa ôtô máy kéo lớn nhất trong khu vực Quảng Ninh.
Bình quân mỗi tháng trung đại tu khoảng 15 xe phần lớn l các xe «t« cđa

Trư ng ð i h c Nơng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------5


Tổng công ty Than Việt Nam điều tiết v o sửa chữa. Nh máy có 250 cán bộ
công nhân viên chức (CBCNVC) với 3 phân xởng : phân xởng Cơ khí, phân
xởng Sửa chữa, phân xởng ắc Quy hầm lò, trong đó phân xởng Sửa chữa
ôtô máy kéo có 100 CBCNVC đợc chia th nh các tổ sửa chữa mỗi tổ đảm
nhận một phần việc riêng: tổ sửa chữa máy, tổ sửa chữa gầm, tổ sửa chữa điện,
tổ sửa chữa vỏ xe, tổ chuyên sửa chữa bơm cao áp. Trang bị sửa chữa bao gồm
băng thử công suất động cơ, thiết bị kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp của liên
xô cũ băng -921 (-2), cầu trục để tháo lắp động cơ v khung vỏ
xe, máy sửa chữa trục cơ v trục cam, máy tiện v.v... nhìn chung đ đáp ứng
đợc khả năng phục hồi sửa chữa bảo dỡng xe cho ng nh than song do trang
thiết bị còn cũ, thiếu thốn, đội ngũ thợ nhiều kinh nghiệm của nh máy thì
cũng cha tiếp cận đợc với các loại xe ôtô đời mới nên khả năng sản xuất
sửa chữa cha nhanh, giá th nh đắt v cha giải quyết đợc vấn đề thị trờng
chăm sóc bảo dỡng xe...
Công ty Công nghiệp Ôtô than Việt Nam nằm trên địa b n thị x Cẩm
Phả chuyên sản xuất lắp ráp xe ôtô KAMA3-5320, 53205, 53212, 53213,
53215, 54112, 54115 tõ 12- 16 tÊn v sửa chữa xe ôtô của Tổng công ty Than

Việt Nam. Qui mô sản xuất của nh máy tơng đối lớn với 1070 cán bộ công
nhân viên chức chia l m 10 phân xởng. Trong đó phân xởng lắp ráp xe
KAMA3 gồm 200 cán bộ công nhân viên chức v một số chuyên gia Nga
cũng đợc chia ra các tổ sản xuất nhỏ theo dây chuyền sản xuất khép kín từ
khâu đầu v o đến khâu ra đảm bảo lắp ráp đợc 5 chiếc xe ôtô trên 1 ng y.
Đợc biết các loại xe KAMA3 từ 16 tấn thị trờng miền bắc tiêu thụ chậm
hơn thị trờng miền nam. Nhu cầu xe khu vực Quảng Ninh cần các loại xe tải
trọng lớn từ 20 tấn trở lên để phục vụ vận chuyển than v các vật liệu khác.
Phân xởng sửa chữa gồm 95 công nhân mô hình sản xuất giống nh máy Cơ
khí Sửa chữa Ôtô Uông bí. Trang bị máy móc phục vụ sửa chữa có thiết bị
kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp của Tiệp Khắc kí hiệu SCHEMA CV694S,

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------6


Cầu trục, máy uốn tôn, cắt tôn, máy tiện v.v...bình quân mỗi tháng nh máy
phục hồi đợc 6 chiếc xe ô tô v o trung đại tu.
Trong khu vực còn rất nhiều các trạm dịch vụ sửa chữa t nhân nằm rải
rác dọc đờng quốc lộ 18A từ Đông Triều đi Móng Cái v các xởng sửa chữa
phục vụ sản xuất ở các doanh nghiệp nh nớc v t nhân đặc biệt l các công
ty khai thác than lớn nh C«ng ty than Nam MÉu, C«ng ty than V ng Danh,
Công ty than Mạo Khê đều có phân xởng cơ khí sửa chữa phục vụ sản xuất
v sửa chữa xe cơ giới...
Nhìn chung tình hình sửa chữa ôtô, máy kéo trong khu vực vẫn còn
nhiều hạn chế:
Hầu hết các thiết bị máy móc phục vụ sửa chữa còn thiếu v cũ cha
đáp ứng đợc nhu cầu sửa chữa lớn. Đặc biệt việc áp dụng công nghệ điện tử
để chuẩn đoán, kiểm tra sửa chữa cha có. Việc tháo lắp thủ công vẫn phổ
biến do vậy năng suất lao động không cao tốc độ giải phóng xe chậm. Phụ
tùng thay thế có loại có sẵn có loại gia công cơ khí đợc nhng có loại rất

hiếm đòi hỏi độ chính xác cao đúng chủng loại dẫn đến việc mua vật t phụ
tùng thay thế mất khá nhiều thời gian ảnh hởng đến hợp đồng sửa chữa
không đúng tiến độ gây thiệt hại kinh tế.
Đặc biệt việc kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp trong khu vực gặp khá
nhiều khó khăn do thiết bị kiểm tra chủ yếu của Liên Xô cũ v Tiệp Khắc số
lợng quá ít chỉ tập trung ở các nh máy lớn còn ở các đơn vị nhỏ v xởng t
nhân đều không có thiết bị n y. Các thợ cân chỉnh bơm cao áp ở đây chủ yếu
kiểm tra điều chỉnh bơm kiểu d y loại 4, 6, 8, 12 phân bơm v không điều
chỉnh bơm chia. Bơm cao áp chia thờng đợc mang đi H Nội ®Ĩ kiĨm tra
®iỊu chØnh chn.
Qua t×m hiĨu thùc tÕ viƯc cân chỉnh bơm cao áp ở các cơ sở sản xt
sưa ch÷a chđ u dùa v o kinh nghiƯm cđa ngời thợ v điều chỉnh ở 2 chế
độ: chế độ không tải v chế độ to n tải, nếu bơm đ từng l m nhiều lần thì thợ

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------7


cao áp nắm đợc lợng nhiên liệu l bao nhiêu vạch ở từng chế độ. Nếu không
rõ thông số điều chỉnh thì trớc khi tháo kiểm tra bơm ngời ta đo mức lu
lợng nhiên liệu ở 2 chế độ sau khi kiểm tra sửa chữa đa lên cân thì sẽ đo
kiểm tra với lu lợng lớn hơn một chút. Một số xởng t nhân do không có
thiết bị máy kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp nên thợ sửa chữa bơm cao áp
phải chỉnh mò theo kinh nghiệm. Nh vậy do thiếu t i liệu kỹ thuật, thiết bị
máy kiểm tra điều chỉnh bơm, việc kiểm tra điều chỉnh vẫn mang tính mò
mẫm thiếu chính xác nên hiệu quả cân chỉnh không cao dẫn đến động cơ
không phát huy hết công suất hao tổn nhiên liệu v có thể l m giảm tuổi thọ
chi tiết máy.
Xuất phát từ điều kiện thực tế kể trên tỉnh Quảng Ninh cần tăng cờng
xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật tiên tiến từng bớc tiếp cận v đáp ứng thị
trờng dịch vụ chăm sóc bảo dỡng kỹ thuật ôtô, máy kéo cả trong khu vực v

ngo i khu vực. Muốn l m đợc điều n y cần phải xây dựng các trạm dịch vụ
sửa chữa có qui mô lớn phân bố đồng đều đảm bảo tiện lợi giữa các miền vùng
trong khu vực. Đầu t mua sắm những dụng cụ, thiết bị kiểm tra sửa chữa áp
dụng công nghệ mới phù hợp với nhu cầu thực tiễn. Đẩy mạnh chiến lợc
phát triển con ngời đội ngũ thầy, thợ nhằm tiếp cận tốt với công nghệ khoa
học kỹ thuật tiên tiến. Đặc biệt chú trọng nâng cao trình độ đội ngũ công
nhân thợ l nh nghề biết cách khai thác sử dụng thiết bị máy móc công nghệ
mới để nâng cao hiệu quả năng suất lao động. Tăng cờng liên doanh liên kết
với các doanh nghiƯp trong v ngo i n−íc ®Ĩ héi nhËp cùng phát triển. Su
tầm t i liệu kỹ thuật chăm sóc bảo dỡng thiết bị máy móc đ sử dụng v cha
sử dụng, những xe ôtô máy kéo nhập ngoại ph¶i cã t i liƯu kü tht h−íng dÉn
sư dơng bảo dỡng v sửa chữa kèm theo.
Đứng trớc nhu cầu lớn về việc chăm sóc, bảo dỡng, sửa chữa hệ
thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel lắp trên ôtô, máy kéo của tỉnh nh
ngo i việc mua sắm thiết bị kiểm tra điều chỉnh hiện đại cần thiết phải cã mét

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------8


qui trình kiểm tra điều chỉnh chuẩn cho các loại bơm cao áp để ngời thợ cao
áp không phải lúng túng trong việc cân chỉnh bơm đảm bảo năng suất lao
động v chất lợng sửa chữa cao. Tôi đ lựa chọn nghiên cứu đề t i: "Xây
dựng v phân tích bơm cao áp trên động cơ diesel"
* Đề t i n y nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học, phơng pháp xây dựng
hệ thống số liệu chuẩn v qui trình bảo dỡng, kiểm tra điều chỉnh hệ thống
nhiên liệu động cơ diesel phục vụ cho công tác chuẩn đoán bảo dỡng kiểm
tra điều chỉnh trên các trạm dịch vụ tại địa b n tỉnh Quảng Ninh.
* Nhiệm vụ chính của đề t i l :
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống nhiên liệu trên động cơ diesel
Xây dựng các đờng đặc tính bơm cao áp bằng thực nghiệm cho hai loại bơm

điển hình: Bơm d y v bơm chia.
- Phân tích đặc tính bơm để xây dựng hệ thống số liệu cân chỉnh bơm
v xây dựng quy trình kiểm tra bảo dỡng hệ thống nhiên liệu.

Tr ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------9


2. Cơ sở lý thuyết

2.1. Cấu trúc hoạt động các phần tử cơ bản hệ thống cung
cấp nhiên liệu động cơ Diesel [3, 7, 11, 13]

Theo tác giả [13] viết: bơm cao áp định lợng nhiên liệu tơng ứng với
chế độ l m việc của động cơ, đa nhiên liệu cao áp tới vòi phun đảm bảo cùng
với các phần tử khác của hệ thống, có đợc đặc tính phun theo yêu cầu.
ở động cơ ôtô máy kéo sử dụng 2 phơng pháp định lợng chính:
phơng pháp ngắt v phơng pháp tiết lu đờng nạp.
Trên hình 2.1 l sơ đồ l m việc của nhánh bơm kiểu con trợt ngắt.

a

b

c

d

Hình 2.1. Sơ đồ l m việc của nhánh bơm kiểu con trợt ngắt
Khi piston 3 chuyển động trong xilanh 2 xảy ra:
Hình a: chảy nhiên liệu từ thể tích buồng bơm ở xilanh qua cửa nạp 1

đến r nh dẫn trong thân bơm.
Hình b: cung cấp nhiên liệu nhờ piston khi đi qua lỗ 1 sau đó mở van áp

Tr ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------10


st 5 ë thĨ tÝch èng nèi 4 cđa b¬m. Khi đó áp suất PH v PH tăng đột ngột
Hình c: ngắt cung cấp nhiên liệu đi qua r nh 6,7 khi đó áp suất PH v
PH giảm xuống v van triệt áp dới tác dụng của lò xo v độ chênh áp pH v
PH sẽ đóng lại.
Hình d: việc nạp nhiên liệu v o xilanh bơm đợc thực hiện khi piston
chuyển động xuống dới, bắt đầu qua lỗ 7 v sau đó qua lỗ 1, bằng cách đó
piston cung cấp nhiên liệu v thc hiện việc đóng mở cửa nạp, cửa xả nh một
van trợt.
Việc bắt đầu v kết thúc hình học của việc cung cấp tơng ứng với thời
điểm đóng ho n to n lỗ nạp 1 v bắt đầu mở lỗ 7 do r nh ngắt 8. Khi đó
piston thực hiện h nh trình tích cực Sa v lợng cung cấp hình học của bơm l :
VhP= fPlsa
fPl diện tích đáy piston
Sa h nh trình piston bơm
Biểu thức trên cho ta thấy có thể thay đổi Vhp bằng cách tăng giảm h nh
trình tích cực hoặc diện tích đáy piston. ở cặp piston xilanh bơm để thay đổi
Sa, r nh ngắt đợc chế tạo đờng xoắn vít. Khi xoay piston sẽ l m thay đổi
h nh trình tích cực, lợng cung cấp hình học v thực tế của chu trình. Đồng
thời khi giảm Vct l l m thay đổi pha cung cấp: Thời điểm bắt đầu cung cấp
không thay đổi , thời điểm kết thúc sớm hơn, thời gian cung cấp ngắn lại. Có
thể chế tạo r nh ngắt theo dạng vít xác định thời điểm đóng cửa nạp m giữ
thời điểm bắt đầu ngắt không đổi. Khi tăng lợng cung cấp chu trình việc
phun sẽ muộn hơn. Cũng có thể thiết kế r nh xoắn để khi giảm Vct điểm bắt
đầu phun chậm hơn v muộn hơn, trờng hợp n y l m tăng tính phức tạp của

cấu trúc. Do tính công nghệ của chế tạo ngời ta thờng sử dụng bơm nhiên
liệu kiểu con trợt, trên hình 2.1 bắt đầu cung cấp thay đổi, kết thúc cung cấp
thay đổi.
ở bơm phân phối thí dụ kiểu bơm HD-21, piston bơm trong quá trình

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------11


cung cấp nhiên liệu thực hiện chuyển động quay v tịnh tiến. Thay đổi lợng
cung cấp nhờ dịch chuyển ống trợt 1 dịch theo piston 2, do đó thay đổi thời
điểm bắt đầu mở lỗ thông 3
trên piston nhờ mép trên của
ống trợt. Bơm nh vậy có
thời điểm hình học không đổi
v

kết thúc cung cấp thay

đổi.
ở một số hệ thống cung
cấp nhiên liệu việc điều
chỉnh lợng cung cấp nhiên
liệu đợc thực hiện nhờ thay

Hình 2.2. Phơng pháp thay đổi lợng

đổi sự nạp nhiên liệu theo thể

cung cấp ở bơm phân phèi

tÝch VH v o xilanh.
ë r nh dÉn nhiªn liƯu đến xilanh bơm ngời ta đặt cơ cấu tiết lu đặc
biệt. Sơ đồ hoạt động của bơm nhiên liệu tiết lu cửa nạp đợc biểu diễn trên
hình 2.3 khi piston 1 chun ®éng xng d−íi trong thĨ tÝch VH cđa xilanh 2
xảy ra sự bốc hơi một phần nhiên liệu. Thể tích chứa đầy hơi có áp suất PP
(hình 2.3. a) khi piston mở lỗ nạp ở xilanh nhiên liệu bắt đầu đi v o thể tích
VH qua thiết diện fdP cđa van tiÕt l−u 3 v qua cưa fok (hình 2.3.b). Tốc độ chảy
v o đợc xác định bởi độ lệch áp suất PbP PP. Lúc bắt đầu h nh trình bơm
xảy ra sự ngng tụ hơi nhiên liệu, áp suất v thể tích Vh khi đó không tăng
(hình 2.3.c). Sự cung cấp bắt đầu khi tất cả không gian bên trong chứa đầy
nhiên liệu. Theo mức độ mở van tiết lu v sự giảm áp suất PbP, trị số của
chúng có thể thay đổi khi xả phần nhiên liệu từ khoang nạp về thùng, l m
giảm lợng cung cấp nhiên liệu đến thể tích VH v tơng ứng lợng cung cấp
chu trình. Khi đó giảm Vct sẽ bắt đầu phun muộn hơn v sự kết thúc phun thay
đổi không đáng kể.

Tr ng i h c Nụng nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------12


a

b

c

d

Hình 2.3. Sơ đồ l m việc của bơm nhiên liệu tiết lu cửa nạp
Khi thay đổi lợng cung cấp nhờ tiết lu cửa nạp, piston không có r nh
xoắn ngắt nhanh, điều đó đảm bảo các thông số điều chỉnh của bơm. Hệ thống

cung cấp nh vậy đảm bảo dạng đặc tính tốc độ của bơm tốt hơn so với bơm
có r nh ngắt. ở bơm nhiều nhánh sự ứng dụng tiết lu đờng nạp khó khăn do
tính phức tạp của việc đảm bảo tính giống nhau về sức cản của các cơ cấu tiết
lu.
Tăng lợng cung cấp, có thể nhờ sử dụng piston đờng kính lớn v giữ
nguyên h nh trình tích cực cực đại. Khi đó tuy nhiên không cho phép tăng quá
hệ thống để không l m ảnh hởng của tính chựu nén đến quá trình phun, gây
ra sự kéo d i quá trình phun.
Hình dạng đặc tính phun đợc tạo ra nhờ bơm nhiên liệu. Piston bơm
khi dịch chuyển vô cùng nhỏ đ đẩy đợc mét thĨ tÝch nhiªn liƯu:
dV pl = f pl .dS pl = f pl .C pl .d

ở đây SPl v CPl l dịch chuyển v tốc độ piston. Khi đó lợng cung cấp
trong một giây sẽ l :

Q pl = dV pl / d = f pl .C pl

Để dịch chuyển piston bơm ngời ta sử dụng truyền động cam với các
dạng profin khác nhau ảnh hởng đến trị số v đặc tính thay đổi tốc độ của
piston trên đoạn h nh tr×nh tÝch cùc. Sư dơng phỉ biÕn nhÊt l cam lồi do chế
tạo đơn giản.

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------13


Trên hình 2.4 biểu diễn đờng cong SPl v CPl theo gãc quay ϕk cña cam
cã Profin tiÕp tuyÕn, ë ®ã cịng giíi thiƯu h nh tr×nh s0 cđa piston từ lúc bắt
đầu chuyển động đến khi đóng cửa nạp v h nh trình tích cực sa. Trên trục
ho nh đánh dấu góc cung cấp hình học hp . Đờng cong thay đổi tốc độ Cpl ở
khoảng hn đến nk ở một tỷ lệ xích nhất định l đặc tính phun hình học.

Pha tác động v dạng sóng áp suất của bơm phụ thuộc v o h ng loạt các
yếu tố trong đó có sự tiết lu của nhiên liệu qua các lỗ ở xilanh bơm v tính
chựu nén của nhiên liệu ở xilanh v các ống nối.
Sự tiết lu sinh ra khi nhiên liệu chảy qua các lỗ nạp v lỗ ngắt từ xilanh
đến các r nh của bơm nhiên liệu. Theo mức độ chuyển động của piston bơm,
tiết diên lu thông của cửa nạp giảm v tốc độ cung cấp thể tích QPl tăng. Do
Ph v thời điểm bắt đầu cung cấp hình học có thể bắt đầu nâng van áp suất l m
tăng Ph ở ống nối. Do tạo th nh sóng áp suất dọc, có thể dẫn đến bắt đầu sự
cung cấp sớm hơn. Từ thời điểm mở cửa ngắt, diện tích của nó tăng từ tơng
ứng với áp suất Ph v không giảm ngay lập tức, nh vậy sự kết thúc cung cấp
không xảy ra đột ngột m chậm hơn so với sự kết thúc hình học.
Tính chựu nén của nhiên liệu ở thể tÝch VH v V’H tÝnh chùu nÐn cđa
nhiªn liƯu dÉn đến sự tích tụ nhiên liệu ở đoạn tăng áp suất pH v pH. Kết quả
l tốc độ cung cấp thể tích thực tế ở đoạn đó nhỏ hơn tốc độ cung cấp hình
học. Khi áp suất pH v pH giảm nhiên liệu đợc gi n ra l m tăng lợng cung
cấp so với lợng cung cấp hình học. Điều ®ã l m kÐo d i sù cung cÊp khi
ng¾t. ¶nh h−ëng cđa tÝnh chùu nÐn c ng lín khi tăng tốc độ v mức áp suất
cũng nh thể tích nhiªn liƯu trong hƯ thèng.

Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------14


Hình 2.4. Sự thay đổi SPl v CPl v pha cung cấp hình học
khi nk=1000 vòng/phút ở cam tiếp tuyến
Để giảm lọt khí v tránh ảnh hởng của tính đồng đều lợng cung cấp
theo xilanh, các cặp piston xilanh bơm đợc chế tạo rất chính xác. Khe hở
giữa piston v xilanh bơm đạt đến 0,5-2 à m.
Giữa cặp piston, xilanh bơm v đờng ống cao áp ngời ta đặt van áp
suất (còn gọi l van triệt hồi), nó đảm bảo ®iỊu kiƯn gièng nhau ë c¸c thĨ tÝch
èng nèi V’H , èng dÉn PT v ë vßi phun V φ , trớc khi bắt đầu mỗi lần phun v

có ảnh hởng đáng kể đến trị số áp suất còn lại ë thĨ tÝch n y. Nã c¸ch ly c¸c
thĨ tÝch V, VT,v V với thể tích VH, khi ngăn trở sự chảy ngợc của nhiên
liệu ở h nh trình tr¶ vỊ cđa piston v sù lät khÝ v o ống nối, ống dẫn v vòi
phun. Nhờ van áp suất cũng có thể hiệu chỉnh đặc tính tốc độ cung cấp nhiên
liệu . ở thiết bị cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel sử dụng các van áp suất có
cấu trúc khác nhau (Hình 2.5). Van áp suất dạng hình nấm (hình 2.5.a), có
hình nấm 4 v r nh thoát 3 ở trên, phía dới có đuôi 3 v 4 r nh nhiên liệu.
Khi bắt đầu dịch chuyển từ ổ van chiếm chỗ một phần thể tích ống nối,
áp suất trong ống nối tăng v nhiên liệu chảy v o ống dẫn cao áp. Nhiên liệu

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------15


từ thể tích VH bắt đầu đi v o thể tích VH, qua v nh 3 v ổ đặt một. Khi ngắt
áp suất pH giảm v trị số pH trở lên lớn hơn pH do đó nhiên liệu chảy ngợc
lại xilanh v van chuyển động về ổ đặt.

a

b

c

Hình 2.5. Cấu tạo van áp suất bơm nhiên liệu
Theo mức độ tụt xuống của van áp suất từ thời điểm khi m mép dới
của hình trụ 3 đi v o ổ đặt ®Õn khi tùa v o ỉ ®Ỉt, thĨ tÝch tù do ống nối của
bơm đợc gọi l thể tích thoát tải:
Vth = f kl .hkl

Trong đó fkl l diện tích tiết diện v nh thoát tải

hkl h nh trình thoát tải
Khi đó áp suất pH ở ống nối đột ngột giảm v sự cung cấp của bơm
nhiên liệu ngừng lại. Tăng Vth dẫn đến giảm mạnh PH v dẫn đến áp suất còn
lại pt,0 trong ống nối, ống dẫn v vòi phun. ở một v i trờng hợp khi trị số Vth
lớn, áp suất còn lại giảm đến áp suất đ n hồi của hơi nhiên liệu dẫn đến l m
mất tính nhiên liệu của đờng cao áp. Khi đó tạo th nh các thể tích tự do chứa
hơi không khí tách ra từ nhiên liệu.
Trên hình 2.5.b van áp suất hình nấm có các lỗ ở tâm v hớng kính để
lu thông nhiên liệu không cần v nh thoát t¶i. Van nh− vËy gäi l van hiƯu
chØnh. Ngo i ra ngời ta còn sử dụng van áp suất kép (hình 2.5.c) . Trong quá

Tr ng i h c Nông nghi p 1 - Lu n Văn Th c s k thu t ----------- --------------------------------------16