Phân tích tính chất cung cấp nhiên liệu trên động cơ diesel theo mục đích chẩn đoán

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP I
---------
---------

Vũ Đức thuận

Phân tích tính chất cung cấp nhiên liệu trên
động cơ Diesel theo mục đích chẩn đoán

Luận văn thạc sÜ kü thuËt

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hố nơng –lâm nghiệp
Mã số: 60.52.14
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. BÙI HẢI TRIỀU

HÀ NỘI - 2008


Lời cảm ơn

Trong quá trình học tập nghiên cứu tại lớp cao học khoá 14 khoa Cơ
Điện Trờng Đại Học Nông Nghiệp I Hà Nội. Tôi đ) nhận đợc sự giúp đỡ,
giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong nhà trờng.
Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể các thầy, cô
giáo trong nhà trờng đặc biệt Thầy giáo PGS.TS. Bùi Hải Triều ngời đ) trực
tiếp hớng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ giáo viên khoa Cơ khí Động lực
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.
Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót rất

mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các đồng
nghiệp để luận văn đợc hoàn thiện hơn.

Tác giả

Vũ §øc ThuËn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….i


Lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là trung thực và cha hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đ1 đợc cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đ1 đợc chỉ rõ
nguồn gốc.

Tác giả

Vũ Đức Thuận

Trng i học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….ii


Mục lục
Lời cam đoan. i
Lời cảm ơn. ii
Mục lục..iii
Mở đầu...1
1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu3

1.1. Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel...3
1.1.1. Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel trên thế giới... 3
1.1.2. Tình hình sử dụng động cơ Diesel tại ViƯt Nam………………………. 5
1.2. Tỉng quan vỊ hƯ thèng cung cÊp nhiên liệu của động cơ Diesel........7
1.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại của hệ thống cung cấp nhiên.... 7
liệu Diesel.
1.2.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống cung .9
cấp nhiên liệu Diesel.
1.2.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số bơm cao áp thờng gặp.. 11
1.3. Những h hỏng thờng gặp trong hệ thống nhiên liệu và quá trình... 19
cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel.
1.3.1. Dò chảy nhiên liệu ở thùng chứa, ống dẫn...19
1.3.2. Động cơ khó khởi động... 19
1.3.3. Động cơ chạy không ổn định...20
1.4. Tình hình bảo dỡng, chăm sóc kỹ thuật, chẩn đoán sửa chữa.. 20
động cơ Diesel tại Việt Nam.
2. Cơ sở lý thuyết ..24

Trng i học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….iii


2.1 Phơng pháp chẩn đoán động cơ.24
2.2. Quá trình cung cấp nhiên liệu trên động cơ diesel. 36
2.3. Các đờng đặc tính cung cấp nhiên liệu của động cơ diesel. 44
2.3.1. Đặc tính tốc độ của bơm..44
2.3.2. Đặc tính điều chỉnh bơm nhiên liệu.47
2.3.3. Đặc tính của thiết bị điều chỉnh. ..48
2.3.4. Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ Diesel. 50
2.3.4. Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu theo phơng pháp gia tốc 51
2.4. ảnh hởng của khe hở lắp ghép cặp piston - xylanh bơm đến quá.... 52

trình cung cấp nhiên liệu.
3. Nghiên cứu thực nghiệm. . 56
3.1. Xây dựng các đờng đặc tính của bơm nhiên liệu động cơ D240.. 56
3.1.1. Mục đích.. 56
3.1.2. Phơng pháp tiến hành thực nghiệm... 56
3.1.3. Kết quả quá trình thực nghiệm 58
3.2. Xây dựng đờng đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ D240... 64
bằng phơng pháp gia tốc.
3.2.1 Mục đích... 64
3.2.2. Phơng pháp tiến hành thực nghiệm... 65
3.2.3. Hệ thống đo. 66
3.2.4. Kết quả thí nghiệm.. 72
3.2.5. Phân tích dấu hiệu chẩn đoán động cơ D240 theo đờng đặc. 76
tính động cơ đợc xây dựng từ phơng pháp gia tốc.
Kết luận và đề nghị. 78
Tài liệu tham kh¶o…………………………………………………………...80

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….iv


Mở đầu
Trong nền kinh tế quốc dân Ôtô - Máy kéo đ1 trở thành những phơng
tiện vô cùng quan trọng và không thể thiếu đợc. 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 x1 hội, mặt khác còn góp phần giảm sự cách biệt giữa nông thôn và
thành thị. Đặc biệt nó giữ vai trò hết sức quan trọng trong ngành giao thông
vận tải cũng nh trong lĩnh vực cơ khí hoá sản xuất trong nông nghiệp và nông
thôn. Vì vậy việc đa máy móc vào các nghành sản xuất nh đánh bắt thuỷ
hải sản, vận chuyển ..... Nhất là trong các khâu canh tác, gieo trồng, chăm sóc,
thu hoạch chế biến và bảo quản nông sản trong nghành nông nghiệp là hết

sức cần thiết, nhằm ngày một nâng cao năng suất, giảm cờng độ lao động,
tăng chất lợng sản phẩm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu các sản phẩm
nông nghiệp hiện nay.
Để đáp ứng nhu cầu phục vụ cho nền kinh tế quốc dân những năm trớc
đây và hiện nay Việt Nam đ1 và đang nhập khẩu rất nhiều Ôtô - Máy kéo từ
các nớc Liên xô, Đông Đức, Trung Quốc, Tiệp khắc, Rumani, Hàn Quốc,
Đài Loan.... Vì vậy việc chăm sóc bảo dỡng, sửa chữa cũng gặp không ít
những khó khăn nh: thiếu thốn tài liệu kỹ thuật sửa chữa, thiết bị, phơng
tiện sửa chữa và đặc biệt là vật t phụ tùng thay thế. Điều đó đ1 dẫn đến thời
gian xe nằm sửa chữa bảo dỡng kéo dài, chấ lợng sửa chữa cha cao gây tổn
thất không nhỏ về kinh tế.
Vấn đề hiện nay đang đợc cả thế giới quan tâm là làm thế nào để có
thể dự báo trớc đợc thời gian làm việc và tuổi thọ của động cơ. Để từ đó
chúng ta có thể đa ra kế hoạch bảo dỡng định kỳ phù hợp nhăm nâng cao
năng xuất và hiệu quả kinh tế của động cơ.
Xuất phát từ những lý do trên tôi đ1 quyết định lựa chọn đề tài: " Phân
tích tính chất cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel theo mục đích chẩn

Trng ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….1


đoán ". Với hy vọng đóng góp một phần vào việc chẩn đoán và sửa chữa động
cơ Điesel trên Ôtô, Máy kéo.
Đề tài này nhằm mục đích nghiên cứu cơ së khoa häc lý thut vµ thùc
nghiƯm tÝnh chÊt cung cấp nhiên liệu của động cơ Diesel làm tiền đề sau này
vạch ra các chiến lợc chẩn đoán, sử dụng hệ thống cho hiệu quả kinh tế hơn.
Để đạt đợc các mục đích nêu trên, luận văn đ1 đợc thực hiện qua các
phần chính sau:
1 - Tổng quan.
2 - Cơ së lý thut.

3 - Nghiªn cøu thùc nghiƯm hƯ thèng cung cấp nhiên liệu trên động cơ
D-240.
Cuối cùng kết luận và hớng phát triển của luận văn.

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….2


1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
1.1. Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel.
1.1.1. Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel trên thế giới.
Động cơ Diesel là phát minh của Rudolf Diesel, ngời đ1 tốt nghiệp
Đại học Kỹ thuật ở Munich, Đức, với số điểm cao nhất trong lịch sử của
trờng. Ông đ1 đợc cấp bằng sáng chế cho động cơ Diesel đầu tiên vào năm
1892. Từ đó đến nay công nghệ động cơ Diesel không ngừng đợc cải tiến và
đ1 có những bớc phát triển vợt bậc. Động cơ Diesel có rất nhiều u điểm
vợt trội nh khả năng tiết kiệm nhiên liệu của chúng. Đặc biệt khi giá xăng
trên thế giới trở nên quá đắt đỏ, thì nhu cầu sử dụng xe có động cơ chạy bằng
dầu Diesel ngày một tăng cao. Nhiều h1ng sản xuất đ1 coi đây là thị trờng
tiềm năng và đang phát triển mạnh các loại xe động cơ Diesel để đáp ứng nhu
cầu.
Theo số liệu của các nhà sản xuất, thì châu Âu là thị trờng thực dụng
nhất và đi tiên phong trong lĩnh vực sử dụng động cơ Diesel. Tại châu Âu hiện
nay lợng xe sử dụng máy dầu đang chiếm 50% thị trờng. Tại một vài nớc
nh Pháp, Đức, áo, Thụy sỹ, động cơ Diesel chiếm thị phần cao hơn động cơ
xăng. Nhu cầu giảm tiêu thụ nhiên liệu cũng giúp tăng lợng xe động cơ
Diesel tại Hoa Kỳ và châu á trong thời gian qua. Ngay Nhật Bản, với tỷ lệ xe
chạy dầu hiện mới chiếm khoảng 3% đến 5% số xe lu hành, cũng đang trở
thành thị trờng mục tiêu cho những nhà sản xuất xe động cơ Diesel.
Những năm gần đây, với việc áp dụng hàng loạt công nghệ hiện đại nh
đa van, phun nhiên liệu trực tiếp và kiểm soát cháy nổ , động cơ Diesel có

những bớc phát triển mạnh mẽ và trở thành một đối trọng đáng kể với động
cơ xăng truyền thống. Đến nay, động cơ Diesel cũng đ1 đợc áp dụng các tiêu

Trng i hc Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….3


chuẩn nh Euro1, Euro2, Euro3 và Euro4. Bên cạnh đó với kết quả nỗ lực của
các nhà công nghiệp dầu mỏ, hàm lợng lu huỳnh (một hoá chất độc hại gây
nguy hại lớn cho môi trờng) có trong nhiên liệu Diesel đ1 đợc giảm từ
500ppm(phần triệu) xuống 50 ppm vào cuối năm 2004 tại một số quốc gia.
Hiện nay tại Nhật Bản nhiên liệu Diesel có hàm lợng lu huỳnh dới 50ppm
đ1 đợc cung cấp rộng r1i trên toàn quốc. Với lý do đó, việc áp dụng bộ xúc
tác ô xy hoá cao và bộ lọc bụi Diesel với khả năng phục hồi liên tục đ1 trở
thành hiện thực.
Hơn nữa, vào năm 2007, nhiên liệu Diesel với hàm lợng lu huỳnh
thấp hơn 10ppm sẽ đợc cung cấp. Do vậy, có thể áp dụng công nghệ xúc tác
bẫy NOx nh NSR (NOx Storage Reduction - Bé xư lý NOx) vµ DPNR
(Diesel Particulates and NOx Reduction - Bộ giảm lợng NOx và Bụi cho
động cơ Diesel). Điều này sẽ làm cho động cơ diesel trở nên cực kỳ sạch và
thân thiện với môi trờng, giúp việc sử dụng nó ngày càng thông dụng hơn.
Theo tính toán, xe dùng động cơ Diesel tiết kiệm nhiên liệu trung bình
từ 25% đến 40% so với động cơ xăng. Dầu Diesel đợc trộn với không khí và
nén với áp suất lớn khi phun vào buồng đốt, làm tăng hiệu suất của động cơ,
tiết kiệm nhiên liệu do tỷ lệ trộn là tối u. Động cơ thế hệ mới còn sử dụng hệ
thống turbo tăng áp giúp hoàn thiện quá trình phun nhiên liệu, làm tăng 30%
công suất động cơ và giảm mức tiêu hao nhiên liệu.
Ngoài ra, động cơ Diesel tạo mômen xoắn lớn, giúp xe có sức kéo mạnh
hơn, khả năng leo dốc và vợt địa hình phức tạp cao. Độ bền của động cơ
Diesel đợc tăng cờng nhờ áp dụng công nghệ mới, làm giá trị bán lại của xe
thờng cao hơn các dòng xe khác. Những lợi thế trên khiến các xe trang bị

động cơ Diesel càng ngày càng thu hút đợc sự quan tâm của ngời sử dụng
trên toàn thế giới.

Trng i học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….4


1.1.2. Tình hình sử dụng động cơ Diesel tại Việt Nam.
Trong những năm qua xu hớng sử dụng động cơ Diesel ở Việt Nam
cũng đang gia tăng mạnh kể cả về số lợng lẫn chủng loại. Theo VAMA
(Hiệp hội các nhà sản xuất ôtô ở Việt Nam), xe động cơ Diesel hiện chiếm
21.75% thị trờng ôtô mới tại Việt Nam (khoảng gần 40.000 chiếc), tăng đáng
kể so với năm 2001, khi tû lƯ nµy lµ d−íi 10%. HiƯn Ford lµ nhà sản xuất đi
tiên phong trong sản xuất và tiêu thụ ôtô gắn động cơ Diesel tại Viêt Nam.
Năm 2005, riêng xe chạy dầu đ1 chiếm 90% lợng xe bán ra cđa dßng Ford
Transit, 75% víi Ford Everest. HiƯn nay xe động cơ dầu của các liên doanh
ôtô cũng đang bán khá chạy. Trong 2 tháng đầu năm 2006, Ford Việt Nam đ1
bán đợc 236 xe Everest, 113 xe Transits và 65 xe Ranger máy dầu. Toyota
Việt Nam đ1 bán đợc 50 xe Hiace máy dầu; Mercedez Việt Nam bán đợc
15 xe ôtô chạy dầu Sprinter, Isuzu Việt Nam bán đợc 30 xe đa dụng (MPV)
Hi-Lander... Số xe máy dầu (chỉ tính các loại xe chở khách từ 16 chỗ trở
xuống, xe pick up, xe MPV, không kể xe tải) của 11 liên doanh ôtô trong 2
tháng đầu năm 2006 bán ra là 480 xe trong tổng số 1.892 xe loại này. Đây
chính là minh chứng cho xu thế chuyển sang sử dụng xe động cơ Diesel tại
Việt Nam.
Tại Việt Nam xe động cơ chạy bằng dầu cực kỳ phát huy hiệu quả khi
đợc sử dụng trong kinh doanh, nông nghiệp, xây dựng và khai khoáng. Chỉ
tính riêng tỉnh Quảng Ninh theo số liệu thống kê của Phòng Vận tải Sở Giao
thông vận tải tỉnh, tính đến ngày 2/6/2005 có 12.392 chiếc xe các loại trong
đó có:
- Xe con (từ 9 ghÕ trë xuèng) lµ 3085 chiÕc.

- Xe ca (tõ 10 ghế trở lên) là 2296 chiếc.

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….5


- Xe tải 6133 chiếc.
- xe chuyên dùng (xe téc...) 701 chiếc.
- Xe rơ moóc 48 chiếc.
- Xe công nông 96 chiếc.
- Đầu kéo có 33 chiếc.
Có 1102 chiếc chuyển vùng đi nơi khác nên con số chính thức hiện tại
là 11.209 chiếc.
Theo số liệu thống kê tại phòng Cơ điện thuộc Tổng công ty Than Việt
Nam là đơn vị khai thác và vận chuyển than thuộc địa bàn tỉnh Quảng Ninh,
tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2004 có 2276 xe ôtô và đầu kéo các loại tất cả
đều là động cơ Diesel:
- Xe EAA3 (550 chiếc): 408 chiếc 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 chiÕc) träng t¶i tõ 10 ®Õn 21 tÊn.
- Xe khung mỊm (40 chiÕc) trọng tải từ 32 đến 45 tấn.
- Đầu kéo đờng sắt 1 chiếc (400 đến 1200) HP.
- Tầu kéo đẩy xà lan S2 31 chiếc (135 đến 300) HP.
- Tầu vận tải biển (4 chiếc) từ 200 đến 600 tấn.

Trng ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….6


- 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% là các loại xe dùng động cơ Diesel cha kể đến
các loại động cơ Diesel dùng trong nông nghiệp và các lĩnh vực khác. Sở dĩ
nh vậy là vì động cơ Diesel có công suất cao, tải trọng lớn đáp ứng đợc nhu
cầu vận chuyển khai thác mỏ mà nó còn mang lại hiệu quả kinh tế về việc sử
dụng dầu Diesel rẻ hơn xăng và hệ số an toàn cũng cao hơn. Do vậy động cơ
Diesel đợc dùng khá phổ biến không chỉ ở khu vực Quảng Ninh mà trên toàn
quốc nó đóng góp một phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hoá hiện
đại hoá đất nớc.
1.2. Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu của động
cơ Diesel
1.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại của hệ thống cung cÊp nhiªn liƯu
Diesel [1,4].
a. NhiƯm vơ:
HƯ thèng cung cÊp nhiªn liƯu diesel cã nhiƯm vơ cung cÊp nhiªn liƯu
diesel vào buồng đốt để tạo thành hỗn hợp cho động cơ dới dạng sơng mù
với áp suất cao, cung cấp kịp thời, đúng lúc phù hợp với các chế độ làm việc
của động cơ và đồng đều trong tất cả các xilanh.
b. Yêu cầu:
Hệ thống nhiên liệu làm việc tốt hay xấu có ảnh hởng đến chất lợng
phun nhiên liệu, hỗn hợp với không khí, quá trình cháy trong xilanh, tính tiết
kiệm và độ bền của động cơ. Vì vậy để động cơ vận hành đợc tốt, đảm bảo
tính kinh tế và an toàn trong quá trình làm việc, hệ thống cung cấp nhiên liệu
động cơ diesel cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Trng i hc Nụng nghip H Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….7


- Đảm bảo lọc sạch nớc và tạp chất có trong nhiên liệu để cung cấp

nhiên liệu sạch cho động cơ.
- Phải cung cấp nhiên liệu vào buồng cháy của động cơ với áp suất cao
và cung cấp nhiên liệu cho từng xilanh trong động cơ một cách đồng đều theo
một trình tự nhất định và phải kịp thời, đúng thời điểm quy định. Nếu phun
nhiên liệu vào buồng cháy quá sớm, nhiên liệu sẽ cháy không hoàn toàn do áp
lực khí nén còn yếu, nhiệt độ còn thấp nên nhiên liệu bắt lửa chậm. Ngợc lại
nếu phun quá muộn sức gi1n của nhiên liệu không tạo đợc lực đẩy tối đa,
nhiên liệu cháy không kịp gây l1ng phí nhiên liệu và quá trình cháy sẽ bị kéo
dài.
- Thời gian phun nhiên liệu phải chính xác, kịp thời, bắt đầu và kết thúc
phun phải dứt khoát nhanh chóng, đảm bảo tia nhiên liệu đợc phun theo
hớng xác định với áp suất và độ phun tơi sơng phù hợp với dạng buồng cháy
và cờng độ xoáy lốc của dòng khí trong xilanh.
- Đảm bảo quy luật phun nhiên liệu cũng nh khả năng điều chỉnh tự
động quy luật phù hợp với chế độ, tốc độ và tải trọng của động cơ sao cho các
thông số kinh tế kỹ thuật và tính năng làm việc của động cơ đạt tới mức độ tốt
nhất, độ độc hại và độ khói của khí thải đợc hạn chế ở mức thấp nhất.
- áp suất phun phải cao, sức xuyên của tia phun mạnh để nhiên liệu đi
tới các góc của buồng cháy đảm bảo trộn đều hỗn hợp nhiên liệu và không
khí.
- Phải thay đổi đợc lợng nhiên liệu cung cấp vào buồng đốt của động
cơ tuỳ thuộc vào mức tải, phải thay đổi đợc thời điểm phun sớm, phun muộn
một cách phù hợp, đảm bảo góc độ phun sớm của nhiên liệu của các xilanh
trong động cơ là nh nhau.
- Đảm bảo cho động cơ khởi động dễ dàng ở mọi điều kiện thời tiết và
làm việc ổn định ở mọi chế độ.
c. Phân lo¹i :

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….8

§èi víi hƯ thèng cung cÊp nhiªn liƯu diesel cã các cách phân loại sau:
* Dựa theo phơng pháp cấp nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp
có 2 loại: loại tự chảy và loại cỡng bức.
- Loại tự chảy: Nhiên liệu tự chảy từ thùng chứa đến bơm cao áp. Khi
đó thùng chứa đặt cao hơn.
- Loại cớng bức: Nhiên liệu đợc hút từ thùng chứa đến bơm cao áp
bằng bơm chuyển nhiên liệu.
* Dựa theo đặc điểm của hai chi tiết chính trong hệ thống là bơm cao áp
và vòi phun, hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel đợc chia làm hai
loại:
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu phân chia: ở loại này bơm cao áp
và vòi phun là hai cụm chi tiết riêng biệt, tách rời nhau và đợc nối với nhau
bằng đờng ống dẫn nhiên liệu cao áp.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu tổ hợp (Kiểu bơm cao áp): ở loại
này bơm cao áp và vòi phun đợc chế tạo thành một cụm (một thiết bị) với
nhiều tác dụng đợc gọi là bơm phun cao áp. Nó thực hiện tất cả các nhiệm vụ
cung cấp, điều chỉnh và phun nhiên liệu cao áp vào buồng cháy.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu bơm phun cao áp đợc sử dụng ở
mức độ rất hạn chế trong các động cơ Diesel hiện đại. Vì vậy trong khuôn khổ
giới hạn của đề tài này chúng tôi chỉ xin phép đề cập tới các hệ thống cung
cấp nhiên liệu đang đợc sử dụng phổ biến rộng r1i trên trị trờng hiện nay.
1.2.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống cung cấp nhiên
liệu Diesel [4].
a. Sơ đồ cấu tạo.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel gồm các bộ phËn chđ u:
Bé phËn cung cÊp nhiªn liƯu bao gåm: thùng chứa nhiên liệu, bầu lọc,
bơm chuyển nhiên liệu, bơm cao áp, vòi phun và các đờng ống dẫn.

Trng i học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….9

Bộ phận cung cấp khí bao gồm: bầu lọc không khí và ống nạp. ở động
cơ tăng áp còn có thêm máy nén tăng áp cho không khí trớc khi nạp vào
xilanh.
Bộ phận thoát khí bao gồm: ống thải, ống giảm âm và có khi đặt tua bin
lợi dụng động lực dòng khí thải để kéo máy nén tăng áp.

9.

Hình 1.1 : Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống cung cấp nhiên liệu
động cơ diesel
1.Thùng chứa nhiên liệu, 2. Bơm chuyển nhiên liệu, 3. Bầu lọc, 4. Bơm
cao áp, 5. Bé ®iỊu khiĨn gãc phun sím, 6. Bé ®iỊu tốc, 7. Vòi phun, 8. Đờng
dầu hồi, 9. Bugi sấy, 10. ắc quy, 11. Khoá điện, 12. Rắc nối.
b. Nguyên lý làm việc.
Khi động cơ làm việc bơm chuyển nhiên liệu sẽ hút nhiên liệu từ thùng
chứa và đẩy nhiên liệu đi qua bầu lọc, ở đây nhiên liệu đợc lọc sạch sau đó
chuyển đến bơm cao áp. Khi bị nén trong bơm cao áp đến áp suất cao, nhiên

Trng ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….10


liệu sẽ đi theo đờng ống dẫn nhiên liệu cao áp đến vòi phun. Vào thời điểm
piston đ1 lên gần ®iĨm cùc tiĨu ë ci kú nÐn, khi kh«ng khÝ trong xilanh đ1
bị nén tới áp suất lớn (30- 40)kg/cm 2 và nhiệt độ cao (800-1000) 0 K thì áp
suất nhiên liệu cũng đạt giá trị cần thiết (125- 175)kg/cm 2 để nâng kim phun,
nhiên liệu đợc phun ra dới dạng sơng mù và phân bố đều trong toàn bộ thể
tích buồng cháy để hình thành hỗn hợp trong thời gian ngắn và quá trình cháy
bắt đầu. Quá trình phun kết thúc khi bơm cao áp ngắt hoàn toàn việc cung cấp

nhiên liệu cao áp. Lợng nhiên liệu thừa trong bơm cao áp, vòi phun và bầu
lọc đợc xả về thùng chứa nhiên liệu theo các đờng ống hồi nhiên liệu.
Biện pháp xả nhiên liệu thừa nói trên là cần thiết vì nó sẽ hạn chế quá
trình xuất hiện bọt khí trong nhiên liệu và đồng thời tăng cờng làm mát cho
bơm cao áp và vòi phun.
Thông thờng bọt khí bao gồm không khí và hơi các thành phần nhẹ có
nhiệt độ sôi thấp có trong nhiên liệu. Với độ đàn hồi cao, các bọt khí này có
thể làm gián đoạn quá trình cung cấp nhiên liệu nếu nh nó lọt đợc vào trong
bộ đôi xilanh piston của bơm cao áp hoặc đờng ống cao áp. Để ngăn ngừa
hiện tợng này, trên nắp bơm cao áp và bầu lọc (là nơi có khả năng tích tụ bọt
khí) đều có các nút xả khí.
1.2.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số bơm cao áp thờng gặp
[10].
a. Bơm cao áp dÃy.
* Sơ đồ cấu tạo.
Bơm cao áp của động cơ nhiều xilanh gồm nhiều phân bơm. Các phân
bơm này có thể chế tạo riêng biệt hoặc ghép chung thành một bộ bơm. Cấu
tạo của bơm cao áp đợc thể hiện trên (hình 1.2)

Trng i hc Nụng nghip H Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….11


Hình 1.2 : Sơ đồ cấu tạo chung bơm cao áp d/y.
1. Bơm cung cấp nhiên liệu; 2. Trục cam; 3. Con đội con lăn; 4. Khớp
tự động phun nhiên liệu sớm; 5. Quả văng của khớp; 6. Lò xo của piston bơm
cao áp; 7. Thanh răng; 8. Bánh răng rẻ quạt; 9. Piston bơm cao áp; 10.
Xilanh; 11. Van đẩy; 12. ống nối; 13. Nút xả không khí; 14. Bơm tay; 15. Bộ
điều tốc.
* Nguyên lý làm việc.
Để xét nguyên lý làm việc của bơm cao

áp d1y ta chỉ cần xét nguyên lý làm việc của

15

một phân bơm cao áp. Các phân bơm còn lại
làm việc tơng tự.
6
8

Hình 1.3 : Cấu tạo của một phân bơm.

1
2
3
4
5
7

9
10
11
12
13
14

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….12


1. Đầu nối;2. Buồng cao áp; 3. Xilanh; 4. Buồng nhiên liệu; 5. Piston; 6. Vành
răng; 7. Thanh răng; 8. ống xoay; 9. Lò xo; 10. Đế lò xo; 11. §ai èc h)m; 12.

VÝt ®iỊu chØnh; 13. Con ®éi con lăn; 14.Trục cam; 15. Lò xo van cao áp
Sơ đồ nguyên lý làm việc của một phân bơm đợc trình bày trên (hình 1.4)
Quá trình làm việc bao gồm các giai đoạn sau:
- Quá trình nạp (hình 1.4 a)
Khi cam thôi tác dụng lên con đội, piston dịch chuyển đi xuống dới
tác dụng của lò xo hồi vị piston. Van cao áp đóng nên độ chân không trong
không gian trên piston tăng lên. Khi piston mở lỗ nạp, nhiên liệu từ trong
buồng nhiên liệu sẽ chiếm đầy vào xilanh bơm. Quá trình nạp nhiên liệu vào
xilanh kéo dài cho đến khi piston đi xuống vị trí thấp nhất.

a,

b,

c,

d,

e,

Hình 1.4 : Nguyên lý làm việc của một phân bơm

- Quá trình nén phun nhiên liệu ( hình 1.4 b,c,d).

Trng i hc Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….13


Khi cam lệch tâm bắt đầu tác dụng vào con đội piston sẽ dịch chuyển
lên trên và đồng thời lò xo bị ép lại. Trong giai đoạn đầu trớc khi đỉnh piston
đóng kín lỗ nạp một phần nhiên liệu trong xilanh bị đẩy trở lại qua lỗ nạp.

Quá trình nén sẽ bắt đầu khi đỉnh piston đóng kín lỗ nạp. Khi áp suất
nhiên liệu trong xilanh đủ lớn, thắng đợc sức căng lò xo van cao áp và áp
suất d của nhiên liệu trong đờng ống cao áp nâng van lên phía trên mở cho
nhiên liệu trong xilanh đi vào đờng ống cao áp tới vòi phun và phun vào
buồng cháy của động cơ.
- Kết thúc phun (hình 1.4 e,f)
Piston tiếp tục đi lên đến khi r1nh vát (gờ xả của r)nh chéo) mở lỗ xả,
do chênh lệch về áp suất nên nhiên liệu từ không gian phía trên đỉnh piston sẽ
thoát ra cửa xả do r1nh khoan đứng làm cho áp suất ở đờng nhiên liệu giảm
xuống đột ngột, lò xo sẽ đóng van cao áp đồng thời kim phun sẽ đóng lại rất
nhanh ngừng cung cấp nhiên liệu cho buồng cháy. Dới tác dụng của lò xo
van cao áp và áp suất d trong đờng ống cao áp, van cao áp sẽ đợc đóng kín
và vòi phun ngừng làm việc, kết thúc quá trình phun nhiên liệu. Piston bị dịch
chuyển xuống dới và quá trình làm việc lại đợc lặp lại nh cũ.
* Cơ cấu điều chỉnh lợng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình.

Hình 1.5: Cơ cấu xoay piston điều khiển thanh răng

Trng i hc Nụng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….14


Trong bơm cao áp d1y lò xo đợc định vị vì vậy điều chỉnh lợng nhiên
liệu cung cấp cho một chu trình cần xoay piston đi một góc tơng ứng bởi
r1nh xả trên piston có dạng xoắn hoặc chéo. Cơ cấu xoay piston trong bơm
cao áp d1y thờng sử dụng thanh răng, vành răng và ống xoay (hình 1.5).
- Khi muốn tăng lợng nhiên liệu cung cấp thông qua cơ cấu điều
khiển, thanh răng sẽ di chuyển làm xoay piston về phía tăng hành trình có
ích.
- Khi muốn giảm lợng nhiên liệu cung cấp thông qua cơ cấu điều
khiển, thanh răng sẽ di chuyển làm xoay piston về phía giảm hành trình có

ích.
Hành trình cung cấp nhiên liệu thc sự tính từ vị trí piston đóng lỗ nạp
(bắt đầu cung cấp) cho đến khi r1nh chéo trên piston mở lỗ xả (kết thúc cung
cấp).
- Tăng hoăc giảm lợng nhiên liệu cung cấp sẽ làm tăng hoăc giảm tốc
độ quay của trục khuỷu động cơ.
b. Bơm cao áp chia.(bơm phân phối)
* Cấu tạo
Bơm chia gồm: Nắp bơm, thân bơm và đầu chia.
Trong đó có các bộ phận chính:
- Bộ phận truyền chuyển động: Trục truyền động (1), bánh răng truyền
động (3), ®Üa cam (6), khíp nèi trung gian. NhiƯm vơ cđa bộ phận này là nhận
chuyển động quay từ trục khuỷu động cơ để truyền cho piston (11). Mặt khác
cùng với con lăn (5), lò xo hồi vị piston (8), khi đĩa cam quay tạo nên chuyển
động tịnh tiến cho piston.
- Bộ phận tạo áp suất cao và phân phối: Piston (11), xilanh chia (10),
các đầu phân phối (12). Piston chia vừa quay, vừa chuyển động tịnh tiến để
nạp, nén và chia nhiên liệu tới các lỗ chia trên xilanh, qua các đầu phân phối
và ống dẫn tới vòi phun.

Trng i học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ Kỹ thuật……………………………………….15