Luận văn thạc sĩ xây dựng và phân tích đặc tính bơm cao áp trên động cơ diesel phục vụ công tác điều chỉnh sửa 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 ngành: kỹ thuật máy và thiết bị
cơ giới hoá nông lâm nghiệp
M số: 60.52.14

Ngời hớng dẫn khoa học: pgs.tS. bùi hải triều

Hà Nội, 2005


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
đ đợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đ đợc chỉ
rõ nguồn gốc.
Tác giả

Phùng Văn Khơng

Trng ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------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 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
giáo, cô giáo trong nhà trờng và PGS.TS. Bùi Hải Triều 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 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 thành cảm ơn cán bộ, giáo viên Trờng Trung học Công
nghiệp và Xây dựng Uông Bí Quảng Ninh, cán bộ phòng Vận tải Sở giao thông
Vận tải tỉnh Quảng Ninh, cán bộ công nhân nhà máy Cơ khí Sửa chữa ¤t«
U«ng BÝ, C«ng ty C«ng nghiƯp ¤t« Than ViƯt Nam, Công ty Than Mạo Khê,
Công ty Than Nam Mẫu đ giúp đỡ tôi lấy số liệu đề tài.
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

Phùng Văn Khơng

Trng i hc Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------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 bàn 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 và 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 và 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 hành 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

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------iii


4. Xây dựng hệ thống số liệu kiểm tra điều chỉnh trên ví dụ bơm VE
và 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 và đề nghị

88

Kết luận

88

Đề nghị

89

Tài liệu tham khảo

90

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------iv


Danh mục các bảng

Bảng 1. Lợng nhiên liệu tơng ứng với số vòng quay khi tay thớc ở vị
trí max và 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%.

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------v

58


Danh mục các hình
Hình 2.1. Sơ đồ làm 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 làm việc của bơm nhiên liệu tiết lu cửa nạp

13

Hình 2.4. Sự thay đổi SPl và CPl và 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 và 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 và trờng các chế độ làm việc của động cơ

28

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

29

Hình 2.15. Đặc tính của bộ điều chỉnh 2 chế độ A và 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 và 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 và vòng quay cuối cùng đang hiển thị ở vị trí dừng.
Hình 2.19. Cơ cấu culít và tay đòn điều khiển

33
34

Hình 2.20. Sơ đồ nhận biết vùng điều chỉnh tốc độ không tải và tốc độ
cuối cùng của bộ điều tốc

Hình 2.21 Vị trí khởi động cđa bé ®iỊu tèc RQ

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------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 điều tốc EP/RSV làm việc ở chế độ cân 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 làm 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 ngoài g = f (n) khi tay thớc ở vị trí
hmax và hmin

55

Hình 3.11. Đồ thị đặc tính tốc độ g = f (n) khi tay thớc ở một số vị 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

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------vii

Hình 3.14. Cấu tạo bơm VE

59

Hình 3.15. Sơ đồ nguyên lý làm 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 toàn 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 hành trình nâng
con đội

78

Hình 4.2. Thời kÕ

78

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------viii


Mở đầu

Ôtô máy kéo là 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 và
thành thị. Đặc biệt nó gữ vai trò hết sức quan trọng trong ngành giao thông
vận tải, các ngành công nghiệp cũng nh trong lĩnh vực cơ khí hoá sản suất

nông nghiệp và 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, mà ngành 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 ngoài để sản xuất xe và nhập khẩu xe ôtô, máy kéo. Do
vậy gặp không ít những khó khăn trong vấn đề khắc phục sửa chữa khi xe
hỏng nh− thiÕu thèn vËt t− phô tïng thay thÕ, thiÕt bị, phơng tiện sửa chữa và
đặc biệt là tài liệu kỹ thuật sửa chữa đối với từng loại xe dẫn đến thời gian xe
nằm sửa chữa bảo dỡng kéo dài, chất lợng sửa chữa cha cao gây tổn thất
không nhỏ về kinh tế.
Quảng Ninh là một trong những khu công nghiệp tiềm năng của đất
nớc về hoạt động khai thác và vận chuyển than. Do đặc thù công việc nặng
nhọc nên hầu hết các loại ôtô máy kéo đều trang bị động cơ diesel và sử dụng
phổ biến bơm cao áp kiểu d y, bơm cao áp kiểu phân phối, cái khó khăn ở đây
là tài liệu kỹ thuật để sửa chữa đặc biệt là các thông số kỹ thuật để kiểm tra
điều chỉnh chuẩn, quy trình chăm sóc bảo dỡng bơm còn là một nhu cầu bức
thiết cần phải đáp ứng kịp thời không chỉ trong sản xuất sửa chữa ôtô máy kéo
mà ngay cả trong lĩnh vực giảng dạy và nghiên cứu khoa học thì cũng rất cần
thiết.

Trng ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------1


Xuất phát từ thực trạng trên đây tôi đ lựa chọn đề tài: "Xây dựng và
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 vào việc chẩn đoán và sửa
chữa động cơ diesel trên ôtô, máy kéo.
Đề tài này nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học và 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 bàn tỉnh Quảng Ninh.

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------2


1. Tổng quan

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

Quảng Ninh là một tỉnh thành trong nớc có tiềm năng công nghiệp và
du lich dịch vụ phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là ngành công nghiệp khai thác
than (vàng đen của tổ quốc), vì vậy lợng ôtô máy kéo dùng vào việc khai
thác và vận chuyển than trở lên rất cần thiết góp phần nâng cao năng suất lao
động và giảm nhẹ sức lao động của con ngời.
Trong đó ôtô là phơng tiện vận tải vô cùng quan trọng trong việc vận
chuyển than từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ trong nớc và xuất khẩu than ra
nớc ngoài. Trong điều kiện đờng sá hết sức bất lợi nh đồi núi dốc cao hiểm
trở đòi hỏi xe tải phải có công suất và tải trọng lớn. Các loại xe dùng phổ biến
hiện nay cho việc vËn chun nµy lµ 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, m¸y xóc lËt KOMATSU v.v... với công suất khoảng từ
100- 500 KW là những phơng tiện chủ yếu dùng trên các công trình xây
dựng và 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 tính đến ngày 2/6/2005 có 12.392 chiếc xe các loại trong đó:
+ Xe con (tõ 9 ghÕ trë xuèng) lµ 3085 chiÕc
+ Xe ca (từ 10 ghế trở lên) là 2296 chiếc

+ Xe tải 6133 chiÕc
+ Xe chuyªn dïng (xe tÐc…) 701 chiÕc
+ Xe r¬ mỗc 48 chiÕc

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------3


+ Xe công nông 96 chiếc
+ Đầu kéo 33 chiếc
Có 1102 chiếc chuyển vùng đi nơi khác nên con số chính thức hiện tại
là 11.290 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 ea3 (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 tấn.
+ Xe khung mềm (40 chiếc) 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.
+ 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 lĩnh vực nông nghiệp và các ngành
kinh tế x hội khác. Ví dụ Trờng Trung học Công nghiệp và Xây dựng- Uông

Bí Quảng Ninh là cơ sở chuyên đào 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, một số xe zil
130 cũ chạy xăng nay đ đợc cải hoán thành xe chạy dầu. Sở dĩ nh vậy là vì
động cơ diesel có công suất cao, tải trọng lớn đáp ứng đợc nhu cầu vận

Trng i học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------4


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 và hiện đại
hoá đất nớc.
Những con số thống kê kể trên cho ta thấy một khối lợng lớn xe ôtô và
đầu kéo, còn cha kể đến các loại xe xúc, ủi và các động cơ máy nổ khác, xe
du lịch của các đoàn khách trong và ngoài nớc thăm quan, nghỉ mát và làm
việc tại tỉnh nhà. Có thể nói đây là một thị trờng có nhu cầu sửa chữa rất lớn,
vậy chúng ta đ đáp ứng đợc cha và làm thế nào để làm tốt đợc công tác
bảo dỡng sửa chữa này đó vẫn là bài 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 ngày một nhiều và chủ yếu là
các loại xe nhập khẩu từ các nớc Liên Xô, Đông Đức, Trung Quốc, Tiệp
Khắc, Hàn Quốc, Đài Loan, Nhật Bản v.vđang đợc sử dụng rộng khắp
trong khu vực và trên toàn quốc, do đó đòi hỏi việc chăm sóc bảo dỡng và
sửa chữa ngày càng lớn, ở Quảng Ninh đ có rất nhiều nhà máy sửa chữa lớn
đặc biệt phục vụ cho ngành than ví dụ: nhà máy Cơ khí Ôtô Uông Bí , C«ng ty

C«ng nghiƯp «t« Than ViƯt Nam, C«ng ty ChÕ tạo máy Than Việt Nam.
Ngoài ra còn nhiều các phân xởng cơ khí sửa chữa trực thuộc các nhà máy,
xí nghiệp, các công ty than, trờng học và các xởng dịch vụ chăm sóc bảo
dỡng sửa chữa của t nhân v.v...
Nhà máy Cơ khí Sửa chữa Ôtô Uông Bí trực thuộc Tổng Công ty Than
Việt Nam nằm trên địa bàn thị x Uông Bí- Quảng Ninh. Đây là một nhà 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 là các xe «t« cđa

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------5


Tổng công ty Than Việt Nam điều tiết vào sửa chữa. Nhà 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 thành 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 và khung vỏ
xe, máy sửa chữa trục cơ và trục cam, máy tiện v.v... nhìn chung đ đáp ứng
đợc khả năng phục hồi sửa chữa bảo dỡng xe cho ngành than song do trang
thiết bị còn cũ, thiếu thốn, đội ngũ thợ nhiều kinh nghiệm của nhà máy thì
cũng cha tiếp cận đợc với các loại xe ôtô đời mới nên khả năng sản xuất
sửa chữa cha nhanh, giá thành đắt và cha giải quyết đợc vấn đề thị trờng
chăm sóc bảo dỡng xe...
Công ty Công nghiệp Ôtô than Việt Nam nằm trên địa bàn thị x Cẩm
Phả chuyên sản xuất lắp ráp xe ôtô KAMA3-5320, 53205, 53212, 53213,
53215, 54112, 54115 từ 12- 16 tấn và sửa chữa xe ôtô của Tổng công ty Than
Việt Nam. Qui mô sản xuất của nhà máy tơng đối lớn với 1070 cán bộ công

nhân viên chức chia làm 10 phân xởng. Trong đó phân xởng lắp ráp xe
KAMA3 gồm 200 cán bộ công nhân viên chức và một số chuyên gia Nga
cũng đợc chia ra các tổ sản xuất nhỏ theo dây chuyền sản xuất khép kín từ
khâu đầu vào đến khâu ra đảm bảo lắp ráp đợc 5 chiếc xe ôtô trên 1 ngày.
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 và các vật liệu khác.
Phân xởng sửa chữa gồm 95 công nhân mô hình sản xuất giống nhà 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 kÝ hiƯu SCHEMA CV694S,

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------6


Cầu trục, máy uốn tôn, cắt tôn, máy tiện v.v...bình quân mỗi tháng nhà máy
phục hồi đợc 6 chiếc xe ô tô vào 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 và các xởng sửa chữa
phục vụ sản xuất ở các doanh nghiệp nhà nớc và t nhân đặc biệt là các công
ty khai thác than lớn nh Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh,
Công ty than Mạo Khê đều có phân xởng cơ khí sửa chữa phục vụ sản xuất
và 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 và 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 và Tiệp Khắc số
lợng quá ít chỉ tập trung ở các nhà máy lớn còn ở các đơn vị nhỏ và xởng t
nhân đều không có thiết bị này. 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 và không điều
chỉnh bơm chia. Bơm cao áp chia thờng đợc mang đi Hà Nội để kiểm tra
điều chỉnh chuẩn.
Qua tìm hiểu thực tế việc cân chỉnh bơm cao áp ở các cơ sở sản xuất
sửa chữa chủ yếu dựa vào kinh nghiệm của ngời thợ và điều chỉnh ở 2 chế
độ: chế độ không tải và chế độ toàn tải, nếu bơm đ từng làm nhiều lần thì thợ

Trng i hc Nụng nghip 1 - Lun Vn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------7


cao áp nắm đợc lợng nhiên liệu là 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 tài liệu kỹ thuật, thiết bị
máy kiểm tra ®iỊu chØnh b¬m, viƯc kiĨm tra ®iỊu chØnh vÉn 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 và có thể làm giảm tuổi thọ
chi tiết máy.
Xuất phát từ điều kiện thực tế kể trên tỉnh Quảng Ninh cần tăng cờng
xây dựng cơ së vËt chÊt kü tht tiªn tiÕn tõng b−íc tiÕp cận và đáp ứng thị
trờng dịch vụ chăm sóc bảo dỡng kỹ thuật ôtô, máy kéo cả trong khu vực và
ngoài khu vực. Muốn làm đợc điều này 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 nh»m tiÕp cËn tèt víi c«ng nghƯ khoa
häc kü tht tiên tiến. Đặc biệt chú trọng nâng cao trình độ đội ngũ công
nhân thợ lành 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 nghiệp trong và ngoài nớc để hội nhập cùng phát triển. Su
tầm tài liệu kỹ thuật chăm sóc bảo dỡng thiết bị máy móc đ sử dụng và cha
sử dụng, những xe ôtô máy kéo nhập ngoại phải có tài liệu kỹ thuật hớng dẫn
sử dụng bảo dỡng và 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 nhà
ngoài việc mua sắm thiết bị kiểm tra điều chỉnh hiện đại cần thiết phải cã mét

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------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 và chất lợng sửa chữa cao. Tôi đ lựa chọn nghiên cứu đề tài: "Xây
dựng và phân tích bơm cao áp trên động cơ diesel"
* Đề tài này nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học, phơng pháp xây dựng
hệ thống số liệu chuẩn và 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 bàn tỉnh Quảng Ninh.
* Nhiệm vụ chính của đề tài là:
- 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 và bơm chia.

- Phân tích đặc tính bơm để xây dựng hệ thống số liệu cân chỉnh bơm
và xây dựng quy trình kiểm tra bảo dỡng hệ thèng nhiªn liƯu.

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------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 làm 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 và phơng pháp tiết lu đờng nạp.
Trên hình 2.1 là sơ đồ làm việc của nhánh bơm kiểu con trợt ngắt.

a

b

c

d

Hình 2.1. Sơ đồ làm 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

Trng i hc Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------10


st 5 ë thĨ tÝch èng nèi 4 cđa b¬m. Khi đó áp suất PH và PH tăng đột ngột
Hình c: ngắt cung cấp nhiên liệu đi qua r nh 6,7 khi đó áp suất PH và
PH giảm xuống và van triệt áp dới tác dụng của lò xo và độ chênh áp pH và
PH sẽ đóng lại.
Hình d: việc nạp nhiên liệu vào xilanh bơm đợc thực hiện khi piston
chuyển động xuống dới, bắt đầu qua lỗ 7 và sau đó qua lỗ 1, bằng cách đó
piston cung cấp nhiên liệu và thc hiện việc đóng mở cửa nạp, cửa xả nh một
van trợt.
Việc bắt đầu và kết thúc hình học của việc cung cấp tơng ứng với thời
điểm đóng hoàn toàn lỗ nạp 1 và bắt đầu mở lỗ 7 do r nh ngắt 8. Khi đó
piston thực hiện hành trình tích cực Sa và lợng cung cấp hình học của bơm là:
VhP= fPlsa
fPl diện tích đáy piston
Sa hành trình piston bơm
Biểu thức trên cho ta thấy có thể thay đổi Vhp bằng cách tăng giảm hành
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 làm thay đổi
hành trình tích cực, lợng cung cấp hình học và thực tế của chu trình. Đồng
thời khi giảm Vct là làm 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 mà 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 và muộn hơn, trờng hợp này làm 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

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------11


cung cấp nhiên liệu thực hiện chuyển động quay và 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
và 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 phối

tích VH vào xilanh.
ở r nh dẫn nhiên liệu 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 vào thể tích
VH qua thiết diện fdP của van tiết lu 3 và qua cửa fok (hình 2.3.b). Tốc độ chảy
vào đợc xác định bởi độ lệch áp suất PbP PP. Lúc bắt đầu hành trình bơm
xảy ra sự ngng tụ hơi nhiên liệu, áp suất và 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 và sự giảm áp suất PbP, trị số của
chúng có thể thay đổi khi xả phần nhiên liệu từ khoang nạp về thùng, làm
giảm lợng cung cấp nhiên liệu đến thể tích VH và tơng ứng lợng cung cấp
chu trình. Khi đó giảm Vct sẽ bắt đầu phun muộn hơn và sự kết thúc phun thay
đổi không đáng kể.

Trng ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------12


a

b

c

d

Hình 2.3. Sơ đồ làm 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 và giữ
nguyên hành trình tích cực cực đại. Khi đó tuy nhiên không cho phép tăng quá
hệ thống để không làm ảnh hởng của tính chựu nén đến quá trình phun, gây
ra sự kéo dài 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 một thể tích nhiên liÖu:
dV pl = f pl .dS pl = f pl .C pl .d

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

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 và đặc tính thay đổi tốc độ của
piston trên đoạn hành trình tích cực. Sử dụng phổ biến nhất là cam lồi do chế
tạo đơn gi¶n.

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------13


Trên hình 2.4 biểu diễn đờng cong SPl và CPl theo gãc quay ϕk cña cam
cã Profin tiÕp tuyÕn, ë đó cũng giới thiệu hành trình s0 của piston từ lúc bắt
đầu chuyển động đến khi đóng cửa nạp và hành trình tích cực sa. Trên trục
hoành đánh dấu góc cung cấp hình học hp . Đờng cong thay ®ỉi tèc ®é Cpl ë
kho¶ng ϕhn ®Õn ϕnk ë mét tỷ lệ xích nhất định là đặc tính phun hình học.
Pha tác động và dạng sóng áp suất của bơm phụ thuộc vào hàng loạt các
yếu tố trong đó có sự tiết lu của nhiên liệu qua các lỗ ở xilanh bơm và tính
chựu nén của nhiên liệu ở xilanh và các ống nối.
Sự tiết lu sinh ra khi nhiên liệu chảy qua các lỗ nạp và 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 và tốc độ cung cấp thể tích QPl tăng. Do
Ph và thời điểm bắt đầu cung cấp hình học có thể bắt đầu nâng van áp suất làm
tăng Ph ở ống nối. Do tạo thành 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 và không giảm ngay lập tức, nh vậy sự kết thúc cung cấp
không xảy ra đột ngột mà chậm hơn so với sự kết thúc hình học.
Tính chựu nén của nhiên liƯu ë thĨ tÝch VH vµ V’H tÝnh chùu nÐn của
nhiên liệu dẫn đến sự tích tụ nhiên liệu ở đoạn tăng áp suất pH và pH. Kết quả
là tốc ®é cung cÊp thĨ tÝch thùc tÕ ë ®o¹n ®ã nhỏ hơn tốc độ cung cấp hình
học. Khi áp suất pH và pH giảm nhiên liệu đợc gi n ra làm tăng lợng cung
cấp so với lợng cung cấp hình học. Điều đó làm kéo dài sự cung cấp khi
ngắt. ảnh hởng của tính chựu nén càng lớn khi tăng tốc độ và mức áp suất
cũng nh thể tích nhiên liƯu trong hƯ thèng.

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------14


Hình 2.4. Sự thay đổi SPl và CPl và pha cung cấp hình học
khi nk=1000 vòng/phút ở cam tiếp tuyến
Để giảm lọt khí và 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 và xilanh bơm đạt đến 0,5-2 à m.
Giữa cặp piston, xilanh bơm và đờng ống cao áp ngời ta đặt van áp
suất (còn gọi là van triệt hồi), nó đảm bảo ®iỊu kiƯn gièng nhau ë c¸c thĨ tÝch
èng nèi V’H , ống dẫn PT và ở vòi phun V , trớc khi bắt đầu mỗi lần phun và
có ảnh hởng đáng kể đến trị số áp suất còn lại ở thể tích này. Nó cách ly các
thể tích V, VT,và V với thể tích VH, khi ngăn trở sự chảy ngợc của nhiên
liệu ở hành trình trả về cđa piston vµ sù lät khÝ vµo èng nèi, èng dẫn và 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 sư dơng c¸c van ¸p st cã
cÊu tróc kh¸c nhau (Hình 2.5). Van áp suất dạng hình nấm (hình 2.5.a), có
hình nấm 4 và r nh thoát 3 ở trên, phía dới có đuôi 3 và 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 và nhiên liệu chảy vào ống dẫn cao áp. Nhiªn liƯu

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------15


từ thể tích VH bắt đầu đi vào thể tích VH, qua vành 3 và ổ đặt một. Khi ngắt
áp suất pH giảm và trị số pH trở lên lớn hơn pH do đó nhiên liệu chảy ngợc
lại xilanh và 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 mà mép dới
của hình trụ 3 đi vào ổ đặt đến khi tựa vào ổ đặt, thể tích tự do ống nối của
bơm đợc gọi là thể tích thoát tải:
Vth = f kl .hkl

Trong đó fkl là diện tích tiết diện vành thoát tải
hkl hành trình thoát tải
Khi đó áp suất pH ở ống nối đột ngột giảm và sự cung cấp của bơm
nhiên liệu ngừng lại. Tăng Vth dẫn đến giảm mạnh PH và dẫn đến áp suất còn
lại pt,0 trong ống nối, ống dẫn và vòi phun. ở một vài trờng hợp khi trị số Vth

lớn, áp suất còn lại giảm đến áp suất đàn hồi của hơi nhiên liệu dẫn đến làm
mất tính nhiên liệu của đờng cao áp. Khi đó tạo thành 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 và hớng kính để
lu thông nhiên liệu không cần vành thoát tải. Van nh− vËy gäi lµ van hiƯu
chØnh. Ngoµi ra ng−êi ta còn sử dụng van áp suất kép (hình 2.5.c) . Trong qu¸

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật ----------- --------------------------------------16