Xây dựng quy trình kiểm tra chẩn đoán sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trên dòng xe của hãng kia hyundai

MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU................................................................................................................
4
PHẦN I: MỞ ĐẦU.........................................................................................................
5
1.1.Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................................
5
1.2. Mục tiêu, đối tượng của đề tài...................................................................................
6
1.3.Ý nghĩa của đề tài......................................................................................................
6
PHẦN II: Tổng quan về hệ thống nhiên liệu DIESEL................................................
7
Chương I: Đặc điểm làm việc của động cơ...................................................................
7
1.1.Lịch sử phát triểncuar hệ thống DIESEL điện tử.......................................................
7
1.2. Sự khác biệ của động cơ DIESEL và động cơ xăng..................................................
8
1.3. Tính chất của nhiên liệu DIESEL..............................................................................
10
1.4. Giản đồ cháy của động cơ DIESEL..........................................................................
14
1.5. Cấu tạo buồng đốt của động cơ.................................................................................
18
Chương II: Các ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử..................
22
2.1. Các ưu điểm của hệ thống điện tử trên ô tô...............................................................
22
2.2. Các ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử.....................................
24

2.3. Một số hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử điển hình.....................................
25

Trang 1


2.3.1. Bơm VE điều khiển điện tử với cơ cấu điều ga điện tử..........................................
25
2.3.1.1. Bơm tiếp vận và van điều chỉnh..........................................................................
27
2.3.1.2. Phân phối vòi phun nhiên liệu của bơm cao áp...................................................
28
2.3.1.3. Cơ cấu điều ga ....................................................................................................
29
2.3.2. Hệ thống nhiên DIESEL Common Rail.................................................................
30
3.3.3. Hệ thống nhiên liệu DIESEL EUI..........................................................................
33
PHẦN III: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ CỦA BOSCH LẮP
TRÊN XE DU LỊCH HÃNG KIA-HYUNDAI............................................................
37
3.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống..........................................................................................
37
3.2. Các đặc điểm.............................................................................................................
38
3.3. Nguyên lý làm việc...................................................................................................
38
3.4. Khối áp suất thấp......................................................................................................
38
3.4.1. Bơm chuyển nhiên liệu..........................................................................................

38
3.4.2. Lọc nhiên liệu........................................................................................................
40
3.5. Khối áp suất cao........................................................................................................
40
3.5.1. Bơm cao áp............................................................................................................
41
3.5.2. Đường ônga dẫn nhiên liệu cao áp.........................................................................
42

Trang 2


3.5.3. Ống Rail.................................................................................................................
42
3.5.4. Vòi phun................................................................................................................
43
3.6. Khối cơ - điện tử.......................................................................................................
46
3.6.1. Van điều chỉnh áp suất chung.................................................................................
46
3.6.2. Van điều chỉnh nhiên liệu IMV..............................................................................
47
3.6.3. Cảm biến áp suất ống Rail.....................................................................................
48
3.6.4. CẢm biến nhiệt độ.................................................................................................
50
3.6.5. Cảm biến lưu lượng khí nạp...................................................................................
52
3.6.6.Cảm biếm áp suất tăng áp.......................................................................................

53
3.6.7. Cảm biến vị trí trục khuỷu.....................................................................................
54
3.6.8. Cảm biến vị trí trục cam.........................................................................................
55
3.6.9. Cảm biến vị trí bàn dạp ga ( ÁP )...........................................................................
56
3.6.10. Modul điều khiển ECM........................................................................................
57
PHẦN IV. QUY TRÌNH CHẨN ĐỐN VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG CRDI CỦA
BOSCH LẮP TRÊN CÁC XE DU LỊCH CỦA HÃNG KIA-HUYNDAI..................
60
4.1. Những kiến thức chung về kĩ thuật kiểm tra, chẩn đốn ..........................................
60
4.2. Quy trình kiểm tra hệ thống nhiên liệu DIESEL điện tử...........................................
61

Trang 3


4.2.1. Kiểm tra ống thấp áp..............................................................................................
61
4.2.2. Kiểm tra bơm cao áp..............................................................................................
62
4.2.3.kiểm tra van điều chỉnh áp suất...............................................................................
64
4.2.4. Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh..................................................................................
66
4.2.5. Kiểm tra áp suất phun lớn nhất..............................................................................
70

4.2.6. Súc rửa đường nhiên liệu.......................................................................................
72
4.2.7.Quy trình chẩn đốn kim phun ...............................................................................
73
4.3. Kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hệ thống CRDI cua BOSCH được lắp trên xe
SANTAFE đời 2008.........................................................................................................
74
4.3.1. Các chú ý quan trọng khi thực hiện kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hệ thống
CRDI của BOSCH lắp trên xe SANTAFE đời 2008 .......................................................
74
4.3.2. Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống nhiên liệu CRDI trên xe SANTAFE
2008.................................................................................................................................
77
4.3.3. Các thông số kĩ thuật của hệ thống CRDI của BOSCH lắp trên xê SANTAFE
2008.................................................................................................................................
88
4.4. Phương pháp nhập mã kim phun và kiểm tra lỗi trên xe bằng máy GDS..................
96
4.4.1. Cách kiểm tra mã lỗi trên xe..................................................................................
96
4.4.2. Cách kiểm tra các thông số của xe ở chế độ không hoạt động...............................
103
4.4.3. Phương pháp nhập mã kim phun bằng máy GDS..................................................
103

Trang 4


4.5. Sơ đồ mạch điện hệ thống trên xe SANTAFE...........................................................
106

KẾT LUẬN.....................................................................................................................
115
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................
116

Trang 5


LỜI NĨI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay ngành ơtơ có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân, ôtô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: vận tải, xây dựng, du lịch…
Cùng với sự phát triển vượt bậc của mình ngành cơng nghệ ơtơ ngày càng khẳng định
vai trị quan trọng khơng thể thiếu trong sự phát triển của một quốc gia.
Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đã
không ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn đề
sử dụng. Ngành ơtơ đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như:
Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính tốn hiện đại…
đều được áp dụng trên ơtơ. Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng mục
tiêu chủ yếu về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, giảm cường
độ cho người lái, tính tiện nghi sử dụng cho khách hàng và giảm tối ưu lượng nhiên
liệu.
Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất của động cơ vẫn đảm bảo đang là
vấn đề bức thiết và là nhu cầu hàng đầu trong mục đích sử dụng của khách hàng. Công
nghệ phun nhiên liệu điện tử đã ra đời và đáp ứng được mục đích sử dụng. Cùng với
cơng nghệ phun xăng điện tử, công nghệ phun Diesel điện tử cũng đã và đang được
nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn sử dụng của nghành ôtô.
Sau 3 năm học tập tại trường ĐH..................chúng em đã được khoa CKĐL tin
tưởng giao cho đề tài :
“ Xây dựng quy trình kiểm tra chẩn đoán sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu
diesel điều khiển điện tử trên dòng xe của hãng Kia, Hyundai. ” Do các thầy:

..........................hướng dẫn.
Đây là một đề tài còn mới mẻ nên chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong q trình
thực hiện và sẽ cịn thiếu sót. Vậy kính mong các thầy giáo chỉ bảo để đồ án của chúng
em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa và thầy
............................... đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này.
Nhóm sinh viên thực hiện:
......................................

Trang 6


PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài.
Bước sang thế kỉ 21, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lên một
tầm cao mới. Rất nhiều những thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh, sáng chế
mang đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao. Là một quốc gia có nền kinh tế lạc
hậu, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế. Việc tiếp thu, áp
dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới đang rất được nhà nước quan tâm
nhằm cải tạo, đẩy mạnh phát triển các ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước
ta từ một nước nông nghiệp lạc hậu thành một nước công nghiệp phát triển. Trải qua
rất nhiều năm phấn đấu và phát triển. Hiện nay nước ta đã là thành viên của khối kinh
tế quốc tế WTO. Với việc tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng ta có
thể giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến
để phát triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước đi vững chắc trên con
đường quá độ lên CNXH
Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu tư phát triển
thì cơng nghiệp ơtơ là một trong những ngành tiềm năng. Do sự tiến bộ về khoa học
cơng nghệ nên q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hố phát triển một cách ồ ạt, tỉ lệ ơ
nhiễm nguồn nước và khơng khí do chất thải cơng nghiệp ngày càng tăng. Các nguồn

tài nguyên thiên nhiên như: Than, đá, dầu mỏ. . . bị khai thác bừa bãi nên ngày càng
cạn kiệt. Điều này đặt ra bài toán khó cho ngành động cơ đốt trong nói chung và ơtơ
nói riêng, đó là phải đảm bảo chất lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu. Các hãng sản
xuất ôtô như FORD, TOYOTA, MESCEDES, KIA-HUYNDAI... đã có rất nhiều cải
tiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng phục vụ của xe, nhằm đảm bảo an toàn
cho người sử dụng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm nguy cơ ô nhiễm mơi trường do khí
thải. Để đáp ứng được những u cầu đó thì các hệ thơng điều khiển trên ôtô nói
chung và động cơ nói riêng phải có sự hoạt động an tồn, chính xác, đúng lúc, đúng
thời điểm, bền, đẹp, rẻ… Do vậy mà các hệ thống điều khiển bằng cơ khí đã khơng
cịn đáp ứng được và thay thế vào đó là các hệ thống điều khiển bằng điện tử như: Hệ
thống phun xăng điện tử,hệ thống phun nhiên liệu diesel điện tử, hệ thống đánh lửa
điện tử, hệ thống chống bó cứng phanh ABS... Chúng hoạt động được là nhờ các cảm
biến giám sát mọi tình trạng hoạt động của ôtô và đưa về bộ điều khiển trung tâm
(ECM). Bộ điều khiển này có kết cấu phức tạp, hiện đại. Nó nhận các tín hiệu từ cảm
biến, tổng hợp lại, xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển các hệ thống trên xe một
cách chính xác. Với các ứng dụng hiên đại như vậy địi hỏi người kỹ thuật viên phải có
trình độ hiểu biết, học hỏi, sáng tạo để bắt kịp với khoa học tiên tiến hiện đại, nắm bắt
được những thay đổi về các đặc tính kỹ thuật của từng loại xe, dịng xe, đời xe. . . Có

Trang 7


thể chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu vì vậy mà người kỹ thuật
viên trước đó phải được đào tạo với một chương trình đào tạo tiên tiến, hiện đại, cung
cấp đầy đủ kiến thức lý thuyết cũng như thực hành.
Trên thực tế, trong các trường kỹ thuật của ta hiện nay thì trang thiết bị cho
sinh viên, học sinh thực hành còn thiếu thốn rất nhiều, đặc biệt là các trang thiệt
bị, mô hình thực tập tiên tiến, hiện đại. Các kiến thức mới có tính khoa học kỹ
thuật cao cịn chưa được khai thác và đưa vào thực tế giảng dạy. Tài liệu về các
hệ thống điều khiển hiện đại trên ôtô như: EFI, ESA, ABS, MFI... còn thiếu, chưa

được hệ thống hoá một cách khoa học. Các bài tập hướng dẫn thực tập, thực
hành cịn thiếu thốn. Vì vậy mà người kỹ thuật viên khi ra trường sẽ gặp nhiều
khó khăn, khó tiếp xúc với những kiến thức, thiết bị tiên tiến, hiện đại trong thực
tế.

1.2. Mục tiêu, đối tượng của đề tài.
+ Kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa hệ thống nhiên liệu diesel điện tử.
+ Đưa ra phương pháp nhập mã kim phun.
+ Đối tượng là hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử của hãng KIAHUYNDAI.

1.3. Ý nghĩa ủa đề tài.
Đề tài giúp sinh viên năm cuối có thể củng cố kiến, tổng hợp và nâng cao kiến
thức chuyên ngành cũng như những kiến thức ngoài thực tế, xã hội. Đề tài “ Xây
dựng quy trình kiểm, tra, chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử
trên dịng xe của hãng KIA-HUYNDAI”. khơng chỉ giúp cho chúng em tiếp cận với
thực tế vì hệ thống nhiên liệu diesel điện tử ngày càng được sử dụng và cải thiện nhiều
trên ơtơ. Đề tài cũng có thể tạo nguồn tài liệu cho các bạn học sinh - sinh viên các
khố sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu, học tập.
Những kết quả thu thập được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp cho
chúng em có thể hiểu sâu hơn về hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử. Biết
được kết cấu, điều kiện làm việc và một số những hư hỏng cũng như phương pháp
kiểm tra chẩn đoán các hư hỏng thường gặp đó. Đề tài giúp chúng em được tiếp cận
với hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử của hãng xe KIA-HUYNDAI.

Trang 8


PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL.
CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ DESEL

1.1. Lịch sử phát triển của hệ thống diesel và diesel điện tử.
Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng do gây ra
nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ,
các vấn đề được giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn.
Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ơ nhiễm mơi trường.
Động cơ Diesel với tình hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề về
tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel.
Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo
nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy
động cơ để hình thành hịa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927 Robert Bosh mới phát
triển bơm cao áp ( bơm phun Bosh lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ô tô
khách vào năm 1936).
Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật
tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà
động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá
trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giải
quyết các vấn đề:
- Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hịa trộn nhiên liệu
khơng khí.
- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp.
- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun
để làm giảm HC.
- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả.
Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phận
của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như:
- Bơm cao áp điều khiển điện tử.
- Vịi phun điện tử.
- Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống Rail).
Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu Diesel
nhờ sự phát triển về công nghệ . Năm 1986 Bosch đã đưa ra thị trường việc điều khiển

điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu
Common Rail Diesel. Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail

Trang 9


Diesel đã được hoàn thiện. Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện
cho mỗi vòi phun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong èng chứa (
Rail) và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ thống cung cấp
nhiên liệu Diesel thơng thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết được
những vấn đề:
- Giảm tối đa mức độ tiếng ồn.
- Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, áp
suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh
(khoảng 1,1 ms).
- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của
động cơ.
Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao hơn.

1.2. Sự khác biệt giữa động cơ diesel và động cơ xăng
Không giống động cơ xăng, máy dầu không cần hệ thống đánh lửa.Nhờ đặc tính
vốn có của dầu diesel, quá trình đốt cháy sẽ tự động diễn ra dưới áp suất kết hợp với
nhiệt độ nhất định trong suốt kỳ nén của chu kỳ ô tô. Thông thường, chu kỳ này đòi
hỏi tỷ số nén cao khoảng 22:1 đối với động cơ khơng tăng áp. Ngồi ra, cần có vỏ và
lốc máy vừa chắc vừa nặng để đương đầu với áp suất. Do đó, động cơ diesel ln
nặng hơn hẳn loại động cơ xăng tương đương. Do khơng có hệ thống đánh lửa cũng
như van tiết lưu và bộ chế hịa khí nên q trình sửa chữa và bảo dưỡng của động cơ
diesel trở nên đơn giản hơn rất nhiều so với động cơ xăng. Do công suất của động cơ
diesel được điều khiển bởi lượng nhiên liệu bơm vào nên hệ thống bơm ln đóng vai
trị quyết định đối với mức độ tiết kiệm nhiên liệu. Nhờ áp suất và độ chính xác cao,

hệ thống phun nhiên liệu điện tử cải thiện đáng kể lượng nhiên liệu tiết kiệm. Dù
khơng có hệ thống phun trực tiếp, động cơ diesel vẫn tiết kiệm nhiên liệu với hỗn hợp
khí - nhiên liệu nghèo hơn. Trong khi đó, động cơ xăng lại không thể đốt cháy được
với hỗn hợp quá nghèo. Đặc tính tuy có làm giảm cơng suất đầu ra nhưng khi tải non
hoặc tải bộ phận vốn không cần q nhiều cơng suất thì động cơ diesel lại chiếm ưu
thế lớn về mức độ tiết kiệm nhiên liệu. Một ngun do khác giải thích cho việc thua
kém về cơng suất đầu ra là tỷ số nén cực cao. Một mặt, áp suất cao và pittong nặng
ngăn cản máy dầu quay với tốc độ lớn như động cơ xăng (mô men xoắn cực đại của
phần lớn động cơ diesel chỉ dừng ở mức dưới 4.500 vòng/phút). Mặt khác, khoảng
chạy pittong dài do tỷ số nén cao thường thiên vị mô men xoắn hơn cơng suất. Điều
này giải thích vì sao động cơ diesel luôn cho công suất thấp nhưng mô men xoắn lớn.
Để giải quyết vấn đề nêu trên, các nhà sản xuất động cơ diesel buộc phải trang bị
thêm bộ tăng áp. Không giống động cơ xăng, công suất tối đa của bộ tăng áp rất phù
Trang 10


hợp với đường đặc tính mơ men của động cơ diesel. Do đó, động cơ diesel tăng áp
hiện nay sở hữu cơng suất khơng thua kém gì động cơ xăng có dung tích tương đương
mà vẫn tạo ra mơ men xoắn cực đại lớn và tiết kiệm nhiên liệu. Các bạn có thể nhìn
vào bảng so sánh dưới đây để hiểu rõ hơn.
So với động cơ xăng , động cơ diesel có thể giảm được đáng kể lượng CO và khí
nhà kính CO 2 nhưng lại tăng lượng hạt phát thải .
Kỳ

Động cơ diesel

Động cơ Xăng

Hút

Hút khơng khí vào xilanh. Hệ Hút hồ khí vào xilanh. Hồ khí
thống nhiên liệu cung cấp khơng được hình thành từ bên ngồi,
khí vào lịng xilanh, Hồ khí được nhờ có bộ chế hồ khí.
hình thành trong lịng lilanh.

Nén

Khí nạp nén đạt được áp suất
P=(30÷35)kg/cm2,nhiệt
độ
o
T=(500÷600) C. Cuối q trình
nén nhiên liệu được phun sớm vào
buồng đốt.

Nổ

Nhiên liệu phun vào xilanh hồ Hồ khí được tian lửa của buogie
trộn với khơng khí tự bốc cháy nhờ đốt cháy . Hỗn Hợp nhiên liệu
nhiệt độ cao của khơng khí trong cháy – giãn nở và sinh công.
buồng đốt. Hỗn hợp nhiên liệu
cháy – giãn nở và sinh cơng.

Xả

Khí thải được đẩy ra ngồi bằng Khí thải được đẩy ra ngoài bằng
cửa thải và đường ống thải.
cửa thải và đường ống thải.

Hồ khí được nén với áp suất

P=(8÷10)kg/cm2,
nhiệt
độ
o
T=(200÷300) C.Cuối q trình
nén tia lửa phát ra từ bougie đốt
cháy hồ khí.

Ưu điểm.
- Cơng suất động cơ Diesel lớn hơn 1,5 lần so với động cơ xăng.
- Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng.
- Suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơ xăng.
- Nhiên liệu Diesel khơng bốc cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít gây nguy hiểm.
- Động cơ Diesel ít hư hỏng lặt vặt vì khơng có bộ đánh lửa và bộ chế hồ khí.
Nhược điểm :
- Cùng một cơng suất thì động cơ Diesel có khối lượng nặng hơn động cơ xăng.
- Những chi tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun được chế tạo rất
tinh vi, địi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/100mm.
- Tỉ số nén cao đòi hỏi vật liệu chế tạo các chi tiết động cơ như nắp xylanh… phải tốt.
Các yếu tố trên làm cho động cơ Diesel đắt tiền hơn động cơ xăng.
Trang 11


- Sửa chữa hệ thống nhiên liệu cần phải có máy chuyên dùng, dụng cụ đắt tiền và thợ
chuyên môn cao.
- Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng.

1.3. Tính chất của nhiên liệu diesel
1.3.1. Tính chất vật lý của nhiên liệu diesel
a. Khối lượng riêng.

Thông thường khối lượng riêng ρ của nhiên liệu được cho ở nhiệt độ
20oC. Căn cứ vào khối lượng riêng cũng có thể sơ bộ biết được khả năng bay hơi
của nhiên liệu. Nhiên liệu diesel là nhiên liệu nặng, khó bay hơi nên ρ =
0,80÷0,95g/cm.

b. Độ nhớt
- Độ nhớt của nhiên liệu cũng thường được cho ở 20oC và ở hai dạng:
- Độ Nhớt động học: ν (m2/s và cm2/s tức St – stốc).Đối với diesel cóν =2,5÷8,5cSt.
- Độ nhớt tương đối: là tỷ số giữa thời gian chảy của 200ml nhiên liệu vào 200ml nước
cất ở cùng 20oC qua lỗ đo của thiết bị đo độ nhớt. Độ nhớt tương đối cịn có tên gọi là
Engle kí hiệu là Et và thiết bị đo là Engle kế. nếu độ nhớt tương đối lớn hơn 5 o Et thì
phải hâm nóng nhiên liệu trước khi sử dụng.

c. Tính bốc hơi.
Tính bốc hơi của nhiên liệu quyết định tính chất và thời gian của q trình hình
thành hỗn hợp. Tính bốc hơi phụ thuộc vào thành phần của nhiên liệu và được thể hiện
qua đường cong chưng cất.

d. Nhiệt độ tự cháy.
Nhiệt độ tự cháy là nhiệt độ thấp nhất mà hỗn hợp nhiên liệu – khơng khí ( với tỷ lệ
nhất định ) tự bốc cháy ( không cần nguồn lửa từ bên ngoài ). Nhiệt độ tự cháy thường
tỷ lệ nghịch với khối lượng riêng ρ. Paraphin có nhiệt độ tự cháy thấp nhất cịn cácbua-hy-dro thơm có nhiệt độ tự cháy cao nhất.

e. Nhiệt độ đông đặc
Nếu nhiệt độ đơng đặc cao thì phải hâm nóng( sấy) trước khi sử dụng. Người ta
thường sử dụng phụ gia để giảm nhiệt độ đông đặc. Đối với nhiên liệu diesel, nhiệt độ
đơng đặc nằm trong khoảng -60o ÷ +5oC.

Tạp chất cơ học.

g.
Đối

với nhiên liệu thơng thường thì tạp chất cơ học không được vượt quá 1% trọng
lượng( diesel cũng vậy). cịn với động cơ cao tốc khơng cho phép có tạp chất cơ học.
h. Thành phần nước: Giới hạn nước trong nhiên liệu được quy định không quá 1%
trọng lượng .

1.3.2. Tính chất hóa học của nhiên liệu diesel
Trang 12


a. Nhiệt trị
Nhiệt trị là nhiệt lượng thu được khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị đo lường của
nhiên liệu. trong tính tốn, người ta phân biệt hai loại nhiệt trị là nhiệt trị cao và nhiệt
trị thấp.
Nhiệt trị cao Qo là tồn bộ nhiệt lượng thu được, cịn nhiệt trị thấp Q H là nhiệt lượng
thu được Qo trừ phần nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ hơi nước trong sản phẩm cháy.
Trong tính tốn thường sử dụng nhiệt trị thấp QH vì nhiệt độ khí thải thường lớn hơn
nhiều so với nhiệt độ ngưng tụ hơi nước ở cùng áp suất. Nhiên liệu diesel trong tính
tốn lấy QH = 42,5MJ/kg.

b. Tính kết cốc
Tính kết cốc phản ánh khuynh hướng kết muội than khi đốt cháy nhiên liệu.
(diesel). Muội than gây nên mài mịn và bó kẹt xéc- măng, xi lanh, xu páp và đế hoặc
làm kẹt tắc vòi nước, áo nước….
Hàm lượng cốc trong nhiên liệu diesel khơng được vượt q 0, 03 ÷ 0, 1%

c. Thành phần lưu huỳnh và tạp chất
Lưu huỳnh có trong nhiên liệu ở dạng tạp chất còn lại khi chưng cất dầu mở. Lưu

huỳnh khi cháy sẽ tạo ra SO2 sẽ kết hợp với hơi nước ( cũng tạo ra khi nhiên liệu cháy)
tạo thành a-xít yếu H2SO3 gây ăn mịn hóa học, ăn mịn các chi tiết trong động cơ và
mưa axit.Hiện tại các nước châu âu giưới hạn tạp chất lưu huỳnh trong diesel khơng
q 0,15%. Cịn nước ta thì vẫn dùng nhiên liệu diesel có tới 1% lưu huỳnh.
d. Độ a-xít
Độ a-xít của nhiên liệu được biểu thị bằng số mg hy-dro-xit kali KOH cần thiết để
trung hòa lượng axit có trong 1g nhiên liệu. Độ a-xít càng cao càng gây mòn các chi
tiết trong động cơ và làm tăn muội than. Đối với nhiên liệu diesel, độ a-xit không được
vượt quá 10mg KOH.

1.3.3. Đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel.

Hình 01: α_metyl_naph_ta_lin

Trang 13


a. Tỷ số nén của nhiên liệu diesel ε th.
Tính tự bốc cháy của nhiên liệu Diesel: Tính tự cháy của nhiên liệu trong buồng
cháy là một chỉ tiêu quan trọng của nhiên liệu diesel . trong động cơ diesel nhiên liệu
được phun vào buồng cháy ở cuối kỳ nén, nó sẽ khơng bốc cháy ngay mà phải qua một
thời gian chuẩn bị làm thay đổi các tính chất vật lý và hóa học (xé tơi tia nhiên liệu
thành các hạt nhỏ, cá hạt được sấy nóng , bay hơi và hịa trộn vói khơng khí tạo nên
hịa khí trong buồng cháy ,các hân tử O2 và nhiên liệu trong hịa khí va đập với nhau
tạo phản ứng chuẩn bị cháy ..v…v) sau đó tự bốc cháy . thời gian tính từ lúc bắt đầu
phun nhiên liệu tới lúc hịa khí bốc cháy được gọi là thời kỳ cháy trễ và được đo bằng
thời gian ‫ح‬i (giây) hoặc góc quoay trục khuỷu φi (độ).
Như vậy giá trị ‫ح‬i hoặc φi ngắn hay dài sẽ thể hiện rõ tính Iự cháy dễ hay khó
của nhiên liệu diesel trong buồng cháy động cơ.
Trên thực tế người ta thường dung các chỉ tiêu sau để đánh giá tính Iự cháy của

nhiên liệu diesel:
1. Tỷ số tới hạn ‫ع‬th ;
2. Số xê tan
3. Số xê ten
4. Chỉ số diesel Đ
5. Hằng số độ nhớt - khối lượng W
Ba chỉ tiêu đầu được đo trên động cơ thử nghiệm đặc biệt, trong điều kiện thử quy
định, hai chỉ tiêu cuối được đo trong phịng thí nghiệm hóa chất. Các động cơ về thử
nghiệm nhiên liệu có mã hiệu sau: ASTM – CFR (Mỹ), BASF ( Đức) hoặc ИT9 (Nga).
Các động cơ trên có thể thay đổi dễ dàng Iỷ số nén ‫ع‬
Tỷ số tới hạn ‫ع‬th:
Được xác định trên các động cơ thử nghiệm. Điều kiện thử nghiệm như sau:
Tốc độ động cơ
Góc phun sớm
Nhiệt độ nước làm mát

n = 900 ±1 vòng / phút
φps = 130 góc quay trục khuỷu, trước ĐCT
In = 100 ± 20 C

Nhiệt độ khơng khí trên đường nạp: tk = 65 ± 10C
Nhiệt độ dầu trong các te

td = 50 ÷650C

Áp suát dầu

pd = 0.17 ÷ 0.21 Mpa ;

Áp suất nâng kim phun

pph = 10.5 ± 0.4 MPa ;

Lưu lượng nhiên liệu
Khe hở xupap lúc lạnh

Qnl = 10ml/ phút
δnạp = 0.20mm ;
Trang 14


δxả = 0.25mm ;
Cho động cơ hoạt động bằng nhiên liệu cần thử nghiệm, thay đổi tỷ số nén ‫ ع‬sao
cho thời gian cháy trễ φi = 130 góc quay trục khuỷu (thời điểm bắi đầu cháy tại ĐCT).
Tỷ số nén thu được trong điều kiện đó chính là ‫ع‬th ( đánh giá tính tự cháy của
nhiên liệu trong động cơ).
Nhiên liệu nào có ‫ع‬th càng thấp, tính tự cháy của nó càng tốt ( dễ tự cháy ).

b. Chỉ số xê tan
số xê tan của nhiên liệu được xác định theo nhiên liệu mẫu do hỗn hợp của hai
hydrocacbon tạo nên : chất xê tan chính ( C 16H34) và chất α – mê tylnaptali (αC10H7CH3) với tính tự cháy rất khác nhau . Tính tự cháy của xeetan được lấy là 100
đơn vị còn α – mê tylnaptalin là 0 đơn vị. pha trộn hai chất trên theo tỷ lệ thể tích
khác nhau sẽ được các nhiên liệu mẫu có tính tự cháy thay đổi Iừ 0 đến 100 đơn vị.
Số xêtan của nhiên liệu diesel là số phần trăm thể tích của chất xêtan chính
( C16H34) có trong hỗn hợp của nhiên liệu mẫu ,hỗn hợp này có tính tự cháy bên trong
xilanh động cơ thử nghiệm với các điều kiện thử nghiệm quy định, vừa bằng tính tự
cháy của nhiên liệu cần thử nghiệm.

c. Số xê ten
Được xác định tương tự như số xê tan, chỉ khác là trong hỗn hợp của nhiên liệu mẫu

người tat hay xê tan bằng xê ten C16H32 . Tính tự cháy của xê ten kém hơn xê tan , do
đó số xeten lớn hơn số xe tan:
Số xetan ≈ 0.88 số xêten
Nhưng do chất xeten có tính ổn định kém, nên hiện nay không dùng xeten làm
nhiên liệu mẫu.

d. Chỉ số diesel ( Đ ).
Chỉ số diesel Đ là đại lượng quy ước, được dùng để đánh giá tính tự cháy của nhiên
liệu diesel. Chỉ số diesel Đ được xác định theo biểu thức:
Đ = (141, 5 – 131,5γ)(1,8A + 32)
Trong đó: γ (kg/dm3)
khối lượng riêng của nhiên liệu ở 150C ;A ( 0C )
- điểm anilin, Iức là nhiệt độ kết tủa của nhiên liệu cần thí nghiệm pha trong aniline
theo tỷ lệ thể tích 1:1
Giữa chỉ số diesel Đ và các chỉ tiêu khác có mối lien hệ khăng khít với nhau

e. Hằng số độ nhớt - khối lượng W

Trang 15


Cũng là một chỉ tiêu đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel bằng phương pháp
gián tiếp ( xác định trong phịng thí nghiệm hóa chất).
Hiện nay thường dùng số xetan để đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel.

1.4. Giản đồ cháy của động cơ diesel.
1.4.1.Đặc điểm hình thành hịa khí trong động cơ diesel
Q trình cháy trong động cơ diesel có những địi hỏi sau: đảm bảo cho nhiên liệu
được cháy kiệt, kịp thời làm cho hóa năng của nhiên liệu được chuyển hết thành nhiệt
năng, rồi từ nhiệt năng chuyển biến thành cơ năng một cách hiệu quả nhất. Nhưng

nhiên liệu của động cơ diesel lại là những thành phần chưng cất nặng , khác với săng ,
nhiên liệu diesel có độ nhớt , khó bay hơi vì vậy khơng thể cho nhiên liệu và khơng
khí được hịa trộn trước bên ngồi xi lanh nhờ bộ chế hịa khí giống như động cơ
xăng , mà phải dùng biện pháp phun tơi nhiên liệu nhờ chênh áp lớn vào môi trường
áp suất cao nhiệt độ lớn của môi chất công tác trong buồng cháy động cơ vào cuối kì
nén , làm cho hịa khí được hình thành trực tiếp bên trong xi lanh. Sau đó hịa khí trải
qua các giai đoạn phản ứng hóa học phức tạp của ngọn lửa lạnh, ngọn lửa xanh, ngọn
lửa nóng và phát hỏa tự bốc cháy. Do cuối kì nén mới phun nhiên liệu vào xi lanh
động cơ nên quá trình hình thành hịa khí rất ngắn , chỉ chiếm khoảng 15 ÷ 35 0 góc
quay trục khuỷu, do đó tạo nên tình trạng khơng đều về thành phần hịa khí trong các
khu vực buồng cháy động cơ. Mặt khác khơng thể đem số nhiên liệu cấp cho chu trình
phun cùng một lúc vào xi lanh động cơ, vì vậy trong phút q trình phun nhiên liệu,
thành phần hịa khí trong xi lanh cũng biến động liên tục. Tại khu vực hịa khí đậm,
nhiên liệu do thiếu oxy nên cháy chậm, thậm chí gây cháy khơng kiệt tạo ra khói đen
trong khí xả,cịn khu vực hịa khí nhạt gây nên tình trạng khơng tận dụng hết oxy. Vì
vậy động cơ diesel chỉ có thể hoạt động bình thường khơng thaỉ khói đen, khi giá trị sử
dụng trung bình của hệ số dư lượng khơng khí α >1, nghĩa là trong tình trạng khơng sử
dụng hết số oxy nạp vào trong động cơ. Với trường hợp α >1 vẫn còn hiện tượng cháy
khơng kiệt, đó là một trong những vấn đề chính cần giải quyết để nâng cao tính năng
động lực và tính kinh tế của động cơ.
Như vậy, muốn nâng cao tính năng của động cơ cần phải đảm bảo napj nhiều nhất
khơng khí mới vào xy lanh, phải nâng cao mức hiệu suất sử dụng số khơng khí này, có
nghĩa là phải đảm bảo cho nhiên liệu được cháy kiệt với hệ số dư lượng khơng khí α
nhỏ nhất và quá trình cháy phải được kết thúc ở gần điểm chết trên.
Do đó, hình thành hịa khí và bốc cháy của nhiên liệu là các khâu then chốt quyết
định tính năng động lực và tính năng kính tế của động cơ diesel.

1.4.2. Đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ diesel

Trang 16

Hình 02: quá trình cháy của động cơ.

a. Thời kì cháy trễ.
Được tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu vào xi lanh động cơ (điểm 1) tới khi phát
hỏa bốc cháy ( điểm 2 hình 02). Đặc điểm của thời kì cháy trễ là:
+ Tốc độ phản ứng hóa học tương đối chậm, sản vật của phản ứng là sản vật trung
gian (như quá trình của ngọn lửa lạnh)
+Nhiên liệu phun liên tục vào buồng cháy, cuối thời kì cháy trễ khoảng 30 ÷ 40%
nhiên liệu được phun vào, một vài động cơ cao tốc cá biệt có thể phun 100% nhiên
liệu trong thời kì này.
Thời kì cháy trễ của quá trình cháy trong động cơ diesel, trên một chừng mực nào đó ,
cũng có những nét tương tự Như thời kì cháy trễ của động cơ xăng, chủ yếu là để hình
thành nguồn lửa đảm bảo cho quá trình cháy được phát triển ra tồn bộ buồng cháy.
Nhưng thòi gian cháy trễ của động cơ xăng chủ yếu phụ thuộc vào việc chuẩn bị phản
ứng hóa học của hịa khí cịn ở động cơ diesel ngồi việc phải chuẩn bị cần thiết cho
phản ứng hóa học cịn phải phân bố nhiên liệu trong không gian buồng cháy, sấy nóng
các hạt nhiên liệu làm nhiên liệu bay hơi và khuếch tán… vì vậy càng có nhiều yếu tố
gây ảnh hưởng tới thời kì này
Các thơng số đặc trưng của giai đoạn cháy trễ là thời gian cháy trễ τi (s) hay góc
cháy trễ ϕi (oTK), phụ thuộc trước hết vào thành phần và tính chất của nhiên liệu như
số xetan, xeten,độ nhớt,...ngồi ra thịi kì cháy trễ cịn chịu ảnh hưởng của yếu tố nhiệt
độ và áp suất trong xilanh tại thời điểm phun, độ phun tơi,mức độ chuyển động rối của
mơi chất.

b. Thời kì cháy nhanh.

Trang 17

Được tính từ điểm 2 đến khi đạt áp suất cực đại trong xi lanh ở động cơ cao tốc, p z
thường xuất hiện ở vị trí 6 ÷ 10 o góc quay trục khuỷu, phía sau ĐCT. Đặc điểm của
thời kì này là:
+ Nguồn lửa được hình thành, tốc độ cháy nhanh tăng, tốc độ tỏa nhiệt thường lớn
nhất; ở cuối thời kì này nhiên liệu bốc cháy chiếm khoảng 1/3 nhiên liệu cấp cho chu
trình.
+ Áp suất và nhiệt độ tăng nhanh, áp suất cao nhất lên tới 6 ÷ 9 (Mpa)
+ Nhiên liệu được phun tiếp vào buồng cháy ( số lượng nhiên liệu phun vào thời kì
này phụ thuộc vào độ dài ngắn của thời gian cháy trễ và thời gian phun nhiên liệu của
chu trình) làm tăng nồng độ nhiên liệu trong hịa khí.
+ Trong thời kì cháy nhanh, tốc độ tăng áp suất ∆ p/∆φ vượt quá 4 ÷ 6 (x105Pa/ độ)
sẽ tạo nên các xung áp suất đập vào bề mặt các chi tiết trong buồng cháy, gây nên tiếng
gõ đanh, sắc đó là chế độ hoạt động thô bạo của động cơ diesel. Trong điều kiện hoạt
động thô bạo các chi tiết chịu tải của động cơ dễ hỏng, rút ngắn tuổi thọ, đồng thời cịn
gây khó khăn cho việc điều khiển lái xe, vì vậy xần tìm biện pháp tránh gây ra hiện
tượng trên. Tình hình cháy trong thời kì cháy nhanh phụ thuộc chính vào lượng nhiên
liệu cấp cho xi lanh trong thời kì cháy trễ và tình hình tiến triển của những chuẩn bị về
mặt vật lý và hóa học của nhiên liệu trên. Nếu thời kì cháy trễ kéo dài, và số lượng
phun vào xilanh ở thời kì trên rất nhiều và đều được chuẩn bị đầy đủ để cháy thì chỉ
cần có một nới nào đó phát hỏa, màng lửa sẽ lan nhanh đến mọi nơi của buồng cháy.
Tốc độ cháy rất lớn, do đó tăng tốc độ, gia tăng áp suất, hoạt động của động cơ sẽ trở
nên thơ bạo, rất khó điều khiển trực tiếp tốc độ cháy của thời kì cháy nhanh, nhưng có
thể điều khiển một cách gián tiếp thông qua việc giảm bớt lượng nhiên liệu cấp cho
xilanh trong thời kì cháy trễ. Vì vậy có thể thấy, điều khiển thời kì cháy trễ có ảnh
hưởng rất quan trọng tới q trình cháy của động cơ diesel. Tuy nhiên, tính năng động
lực và tính năng kinh tế của động cơ diesel hoạt động thô bạo chưa chắc đã quá kém.
Trong thực tế,

∆p

của động cơ diesel nằm trong khoảng 0,3 ÷ 0,6 MN/m2 0TK,
∆ϕ

lớn hơn nhiều si với động cơ săng ( khoảng 3 lần) vì tỷ số nén cao hơn. Chính vì vậy
nên động cơ diesel làm việc không em dịu như động cơ xăng .

c. Thời kì cháy chính.
Tính từ điểm 3 đến điểm 4 (điểm có nhiệt độ lớn nhất). điểm nhiệt độ lớn nhất
thường xuất hiện phía sau ĐCT khoảng 20 ÷ 25 o góc quay trục khuỷu. Đặc điểm của
thời kì này là:
+ Quá trình cháy tiếp diến với tốc độ cháy lớn, cuối thời kì cháy chậm đã nhả ra
chiếm khoảng 70 ÷ 80% nhiệt lượng cấp cho chu trình.
Trang 18


+ Trong thời kì này, thơng thường đã kết thúc phun nhiên liệu, do sản vật cháy tăng
nhanh làm giảm nồng độ của nhiên liệu và oxy.
+ Nhiệt độ tăng lên tới giá trị lớn nhất (1700 ÷ 2000 oC), nhưng do piston đã bắt đầu
đi xuống nên áp suất hơi giảm xuống.
+ Nồng độ sản vật trung gian trong buồng cháy giảm nhanh, còn nồng độ của sản
vật cháy cuối cùng tăng nhanh.
Trong thời kì cháy chậm, mới đầu tốc độ cháy rất lớn, sau đó do lượng oxy trong
buồng cháy giảm dần, sản vật cháy tăng lên nhiều, điều kiện cháy trở nên khơng lợi vì
vậy cuối thời kì tốc độ cháy càng ngày càng chậm. trong thời kì này một ít nhiên liệu
được cháy trong điều kiện rất nóng và thiếu oxy có thể cháy khơng hết tạo ra muội
than cùng theo khí xả thải ra ngồi trời gây ơ nhiễm mỗi trường. vì vậy vẫn đề chính
của thời kì cháy chậm là mẫu thuẫn giữa tốc độ cháy và tốc độ hình thành hịa khí.
Nếu tăng cường cũng cấp oxy cho nhiên liệu để cải thiện chát lượng hình thành hịa
khí sẽ làm tăng tốc độ cháy, rút ngắn thời kì cháy chậm làm cho nhiên liệu cháy hồn
tồn, nâng cao thêm tính năng động lực và tính năng kinh tế của động cơ.

d. Thời kì cháy rớt.
Được bắt đâu từ điểm nhiệt độ cực đại 4 tới khi cháy hêt 5. Rất khó xác định điểm
5, trên thực tế điểm 5 có thể kéo dài tới lúc mở của thải. thông thường coi điểm 5 là
điểm có nhiệt lượng do cháy nhả ra chiếm 95 ÷ 97% nhiệt lượng cũng cấp cho chu
trình. Trong những động cơ cao tốc, thời kì này có thể chiếm khoảng 50% thời gian
hình thành hịa khí và cháy của chu trình. Đặc điểm của thời kì này là:
+ Tốc độ cháy giảm dần tới khi kết thúc cháy, do đó tốc độ nhả nhiệt cũng giảm dần
tới 0.
+ Do thể tích mơi chất trong xilanh tăng dần nên áp suất và nhiệt độ đều hạ thấp.
Ở thời kì cháy rớt do áp suất và nhiệt độ môi chất trong xilanh đều hạ thấp, chuyển
động của dịng khí yếu dần, sản vật cháy tăng dần làm cho điều kiện cháy của nhiên
liệu kém hơn so với thời kì cháy chậm, khả năng hình thành muội than ( C ) càng lớn,
mặt khác trong thời kì cháy rớt, sự cháy lại diễn ra trong quá trình giãn nở, vì vậy phần
nhiệt lượng nhả ra trong thời kì này chuyển thành cơng ít hiệu quả hơn các thời kì
trước. Ngược lại nó còn làm tăng phụ tải nhiệt các chi tiết của động cơ, tăng nhiệt độ
khí thải và tăng tổn thất truyền nhiệt cho nước làm mát làm giảm các tính năng động
lực và tính năng kinh tế của động cơ. Do đó ln ln mong muốn giảm thời kì cháy
rớt tới mức ngắn nhất. Muốn vậy phải tăng cường chuyển động của dịng khí trong
buồng cháy động cơ cải thiện chất lượng hình thành hịa khí làm cho nhiên liệu và
khơng khí được hịa trộn tốt với nhau, đồng thời phải làm giảm lượng nhiên liệu phun

Trang 19


vào xilanh trong thời gian cháy chậm, làm cho quá trình cháy về cơ bản kết thúc ở sát
ĐCT.
Qua những phân tích ở trên đối với đặc điểm q trình cháy trong động cơ diesel có
thể thấy: Muốn cho động cơ diesel hoạt động tin cậy ( đặc biệt là khi khởi động lạnh),
cần phải đảm bảo cho nhiên liệu có điều kiện tốt để phát hỏa ; muốn cho động cơ chạy

êm,ít ồn, có tuổi thọ cao thì tốc độ tăng áp suất và áp suất cực đại thời kì cháy nhanh
khơng được vượt q giới hạn cho phép, phải tìm mọi cách rút ngắn thời kì cháy trễ,
giảm số hịa khí được hình thành và được chuẩn bị tốt trong thời kì này ; muốn cho
nhiên liệu được cháy kiệt, kịp thời nâng cao các tính năng động lực và kinh tế động cơ,
giảm khói đen, cần cải thiện và tăng cường hịa trộn nhiên liệu và khơng khí trong thời
kì cháy rớt.

1.5.

Cấu tạo buồng đốt của động cơ diesel

1.5.1. Các phương pháp hình thành hịa khí của động cơ diesel.
Đối với động cơ Diesel thì hỗn hợp cháy là hỗn hợp không đồng nhất và tự bốc
cháy. Vì vậy việc hình thành hỗn hợp trong buồng cháy động cơ Diesel là việc rất quan
trọng. Có 3 phương pháp hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy động cơ Diesel:
-Phương pháp thể tích.
-Phương pháp màng.
-Phương pháp màng – thể tích.
+ Phương pháp thể tích: Nhiên liệu phun vào buồng cháy thành những hạt nhỏ phân
bố đều trong thể tích buồng cháy Vc, từ bề mặt các hạt nhiên liệu bay hơi hồ trộn với
khơng khí tạo thành hỗn hợp khí.
+ Phương pháp màng:
Khi nhiên liệu phun vào tạo thành những màng bám trên thành buồng cháy. Từ mặt
màng nhiên liệu sẽ bay hơi hồ trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp khí.
+ Phương pháp màng thể tích:
Nhiên liệu phun vào chia làm hai phần:
- Một phần nhỏ dưới 30% gct sẽ được đưa vào trung tâm buồng cháy.
- Phần cịn lại có kích thước hạt tương đối lớn tạo thành màng mỏng bám lên thành
buồng cháy và nó tập trung cháy ở giai đoạn 3 để đạt công lớn (Limax).

Trang 20


1.5.2. Hình thành hỡn hợp khí trong buồng cháy ngăn cách.
Thường chia làm hai phần nối nhau bằng các họng thơng. Buồng cháy chính
nằm ở thân máy hay nắp máy.

1.5.2.1. Hình thành khí hỡn hợp trong buồng cháy dự bị:

Hình 03: Buồng cháy dự
bị.2

12121212121212121212121212121212121212121
21212121212121212121212121212121212121212
12121212121212121212121212121212121212121
21212121212121212121212121212121212121212
12121212121212121212121212121212121212121
21212121212121212121212121212121212121212
12121212121212121212121212121212121212121
21212121212121212121212121212121212121212
12121212121212121212121212121212121212121
21212121212121212121212121212121212121212
12121212121212121212121212121212121212121
2121212121212121212121212121 Buồng cháy dự
bị.
1- Kim phun
thông

4 - Lỗ
0,4) V

toàn bộ buồng cháy.

Trang 21


- Buồng cháy chính là phần cịn lại và đặt trực tiếp trong không gian của xilanh.
Buồng cháy dự bị nối với buồng cháy chính bằng mộy lỗ thơng nhỏ. Trên đường tâm
của đường cháy dự bị người ta đặt vịi phun một lỗ.

a. Đặc điểm hình thành khí hỡn hợp:
+ Trong hành trình nén khơng khí được đẩy từ buồng cháy chính lên buồng cháy dự
bị. Chênh lệch áp suất giữa V chính và phụ bằng (0,3 0,8) do đó dịng khí đi vào
buồng cháy dự bị với vận tốc lớn gây ra vận động xoáy lốc trong buồng cháy dự bị
khơng khí hồ trộn tốt với nhiên liệu trong buồng cháy dự bị.
+ Sau khi phun nhiên liệu trong buồng cháy dự bị hỗn hợp trong buồng cháy bốc
cháy trước làm P và nhiệt độ trong buồng cháy dự bị nhanh chóng tăng lên và > rất
nhiều so với P và nhiệt độ trong buồng cháy chính sẽ làm cho toàn bộ hỗn hợp SVC
với nhiên liệu chưa cháy và khơng khí di chuyển sang buồng cháy chính với một tốc
độ lớn.
+ Sau khi chuyển sang buồng cháy chính số nhiên liệu cịn lại chưa cháy tiếp tục
bốc hơi và cháy. Ơû đây có sự lưu động với vận tốc lớn của hỗn hợp sang buồng cháy
chính tạo điều kiện hồ trộn tốt. Lỗ thơng giữa buồng cháy dự bị và buồng cháy chính
thường rất nóng là điều kiện tốt cho sự bốc hơi của nhiên liệu khi đi qua lỗ này do đó
giảm thời gian cháy trễ như thời gian tồn bộ q trình cháy.
Tóm lại: Tác dụng chính của buồng cháy dự bị là sử dụng một phần năng lượng của
nhiên liệu chưa cháy và sản vật cháy sang buồng cháy chính để cháy tiếp. Áp suất
phun không lớn lắm. Áp suất phun = (8 15) (MN/m2), có thể sử dụng vịi phun hở
một lỗ.

b. Ưu điếm:
- Động cơ có thể làm việc được với
= (0,65 0,75)(MN/m2).

tương đối nhỏ

=1,2 1,4. Pe tương đối lớn Pe

- Có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau.
- P Znhỏ = (4,5 6) (MN/m2).
- Rất nhạy cảm với số vịng quay động cơ

c. Khút điểm :
- Khó khởi động (để khắc phục khuyết điểm này bằng cách dùng bougie xông máy).
- ge lớn : ge = (250 295)g/KWh là vì :
+ Có một phần năng lượng bị tổn thất do vận động xoáy lốc mạnh trong buồng cháy.
+ Một phần năng lượng bị tổn thất để khắc phục sức cản lưu động qua lỗ thông tương
đối nhỏ.
+ Cấu tạo nắp culasse phức tạp.
Trang 22


1.5.2.2. Hình thành khí hỡn hợp trong buồng cháy xốy lốc:

Hình 04: Buồng cháy xốy lốc.
1 – Kim phun
2 – Bougie xơng máy

3 – Buồng cháy xốy lốc
4 – Buồng cháy chính

- V buồng cháy xốy lốc gồm hai phần:
- Buồng cháy xốy lốc có hình dạng cầu hoặc trụ đặt trên culasse hoặc trên thân động
cơ. Thể tích buồng xốy lốc = (40 60)% Vc.
- Buồng cháy chính đặt trực tiếp trên xilanh.
- Hai buồng cháy được thông với nhau bằng một hoặc vài lỗ thơng có tiết diện tương
đối nhỏ (tiết diện 1 1,5% diện tích Vc và lớn dần về phía buồng cháy chính).
- Nhiên liệu được phun qua một lỗ phun, P phun = 8 15 MN/m2 (áp suất phun nhỏ)
đặt ở buồng cháy xoáy lốc hướng tiếp với chiều dịng khí.
- Khi piston đi lên trong hành trình nén, khơng khí bị dồn về buồng xốy lốc, chênh
lệch áp suất giữa buồng chính và xốy lốc khoảng (0,1 0,2)MN/m2.
- Tốc độ dịng khí đạt max cách ĐCT khoảng 400. Cuối quá trìmh nén nhiên liệu phun
vào, tia nhiên liệu xốy lốc với khơng khí rất mạnh, nhiên liệu ở vỏ ngoài bị bốc hơi
trước và bị xé nhỏ, bay hơi tạo thành hỗn hợp và bốc cháy do đó sẽ bị cuốn tới vùng
họng ở đây nhiệt độ cao nhất và hỗn hợp tiếp tục cháy, nhiệt độ và áp suất ở buồng
cháy xoáy lốc rất cao, lúc này chênh lệch áp suất buồng xoáy lốc và buồng chính
khoảng (0,4 0,5) MN/m2.
- Nhờ có dịng khí và nhiên liệu chuyển động mạnh từ buồng cháy xốy lốc ra đến mỗi
chất trong khơng gian trên đỉnh piston chuyển động mạnh đồng thời được sấy nóng
qua họng thơng đến nhiên liệu cháy có điều kiện tốt để bốc hơi và hồ tan với khơng
khí đến giúp cho nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn.
*Ưu điểm:
- Động cơ làm việc với

nhỏ ( =1,2 1,4).

- Động cơ làm việc êm.
Trang 23

- PZ không lớn lắm (PZ = 5,5 6,5 MN/m2 độ).
- Sử dụng được nhiều nhiên liệu.
- Động cơ làm việc ổn định khi n và phụ tải thay đổi.
- Hệ thống nhiên liệu ít bị hư hỏng.
- Hệ thống nhiên liệu ít bị hư hỏng, áp suất phun thấp, kim phun có 1 lỗ tia.
*Khuyết điểm :
- ŋ2 thấp.
- ge lớn, ge = (240 265)g/KWh là vì : Vận động rối, sức cản của lỗ thông và Fw/Vc
lớn.
- Động cơ khó khởi động.
- Cấu tạo culasse phức tạp, khó bố trí supap.
- Ở khu vực đỉnh piston đối diện họng thơng có nhiệt độ rất lớn.
*Phạm vi sử dụng:
Dùng trên động cơ cao tốc, D tương đối nhỏ.

CHƯƠNG II: CÁC ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU
DIESEL ĐIỆN TỬ.

2.1. Các ưu điểm của hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô.
Từ những năm 1970 đến nay với việc phát triển các ứng dụng của công nghệ điện tử
trên ô tô đã làm thay đổi ngành công nghiệp sản xuất ơ tơ một cách mạnh mẽ. Có thể
nói nó đã tạo thành cuộc cách mạng thứ 2 về ứng dụng khoa học kỹ thuật trong lịch sử
ra đời và phát triển của ngành công nghiệp sản xuất ô tô.
Các hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô có những ưu điểm chính như sau:
+ Khả năng làm việc nhanh, chính xác, linh hoạt: Đối với các cơ cấu điều khiển cơ
khí khi hoạt động ln có hiện trễ (do tác dụng của lực ma sát và quán tính trong khi
làm việc) do vậy việc phản ứng với những thay đổi của hệ thống còn chậm. Nhưng hệ
thống điều khiển điện tử việc điều khiển dựa trên các thuật tốn đã được lập trình sẵn,
mà nó có thể thực hiện hàng nghìn phép tính trong một giây, nên khả năng phản ứng là
rất nhanh nhạy. Hơn nữa, hạn chế của hệ thống cơ khí là nó chỉ có thể đáp ứng các yêu

cầu làm việc trong một số trường hợp cụ thể, mà không thể điều khiển một cách toàn
diện theo các điều kiện làm việc khác nhau. Nhưng đối với hệ thống điều khiển điện tử
nó có khả năng kiểm sốt và điều khiển một cách tồn diện hơn, việc điều khiển của hệ
thống điện tử nó sử dụng nhiều tín hiệu đầu vào cùng một lúc để tính tốn và điều
khiển hệ thống một cách nhanh chóng, chính xác và tối ưu nhất. Ví dụ: đối với những
xe ơ tơ đời cũ cịn sử dụng bộ chế hịa khí để điều khiển việc định lượng và hòa trộn
Trang 24


nhiên liệu đi vào động cơ. Mặc dù bộ chế cung cấp hịa khí rất tốt ở điều kiện tốc độ
động cơ đạt 2000 đến gần 3000 vòng/phút, nhưng ở các chế độ khởi động lạnh, hâm
nóng động cơ, khơng tải cưỡng bức hoặc các chế độ chuyển tiếp thì vấn đề điều khiển
việc định lượng nhiên liệu lại trở lên khó khăn vì việc điều khiển của bộ chế chỉ phụ
thuộc vào độ mở của bướm ga. Nhưng với hệ thống điều khiển điện tử, để giải quyết
vấn đề này bộ xử lý trung tâm sẽ nhận nhiều tín hiệu đầu vào khác nhau về các trạng
thái làm việc của động cơ như khối lượng khơng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ
động cơ, nhiệt độ khí nạp…sau đó tính tốn và đưa ra tín hiệu điều khiển sự làm việc
của động cơ đáp ứng các trạng thái làm việc khác nhau một cách chính xác. Qua ví dụ
trên ta thấy, hệ thống điều khiển điện tử có khả năng xử lý được nhiều thông tin cùng
một lúc để giải quyết vấn đề. Kết cấu của hệ thống điều khiển điện tử cũng tương đối
nhỏ gọn, do đó việc bố trí, thiết kế trên ơ tơ rất linh hoạt.
+ Tăng cơng suất động cơ, tăng tính năng động lực của xe: Hệ thống điều khiển
điện tử có khả năng tính tốn và đưa ra các tín hiệu điều khiển một cách chính xác về
tỷ lệ khơng khí/nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình làm việc của động cơ và thời
điểm đánh lửa hợp lý nhất theo sự thay đổi các điều kiện làm việc khác nhau. Điều này
làm cho khả năng phát huy công suất tối đa của động cơ được tăng lên rất nhiều vì
chất lượng hịa trộn của hịa khí được cải thiện, thời điểm cháy được tính tốn tối ưu.
+ Giảm lượng chất độc hại thải ra mơi trường: Thành phần khí xả của động cơ bao
gồm: CO2, H2O, CO, NOx, HnCm (không đốt hết), O2… trong đó các chất CO, HnCm và
NOx là những chất có hại cho sức khỏe con người, cịn CO 2 gây ra hiệu ứng nhà kính

(làm cho nhiệt độ trái đất ngày càng nóng lên). Nồng độ các chất khí trên phụ thuộc rất
nhiều vào chế độ làm việc của động cơ (nóng hay nguội, khơng tải hay có tải, tốc độ
cao hay thấp) đó chính là việc điều khiển tỷ lệ khơng khí/nhiên liệu, chất lượng hịa
trộn của hỗn hợp hịa khí và thời điểm đánh lửa…Với việc trang bị hệ thống điều
khiển động cơ bằng điện tử có thể điều khiển một cách chính xác các u cầu về tỷ lệ
khơng khí/nhiên liệu cũng thư thời điềm đánh lửa một cách tối ưu theo các điều kiện
làm việc. Ngồi ra trong hệ thống cịn bố trí bộ trung hịa khí xả (Catalys Converter)
nhằm kiểm sốt và làm giảm nồng độ khí xả của động cơ ra môi trường.
+ Tiết kiệm nhiên liệu: Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu thơng thường sử dụng
bộ chế hịa khí thì hỗn hợp khơng khí nhiên liệu được hịa trộn tại một điểm bên ngồi
động cơ sau đó được cung cấp tới các xylanh, do đó có thể gây ra sự mất cân bằng về
lượng nhiên liệu cung cấp cho các xylanh động cơ và có sự thất thốt về nhiên liệu
trên đường nạp ở trạng thái khởi động lạnh (nhiên liệu bám vào thành trong ống nạp).
Hơn nữa việc định lượng của bộ chế hịa khí khơng được chính xác sau thời gian dài

Trang 25