MỤC LỤC

MỤC LỤC.......1

LỜI NÓI ĐẦU.. 5

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 6

1.1. Khái quát động cơ đốt trong: 6

1.1.1. Định nghĩa: 6

1.1.2.Các sơ đồ nguyên lý của động cơ đốt trong: 6

1.1.3. Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong. 8

1.1.4. Phân loại động cơ đốt trong. 9

1.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel. 10

1. 2.1. Nguyên lý hoạt dộng của động cơ diesel 4 kỳ. 10

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ. 11

1.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diezel 12

1.3.1. Nhiệm vụ. 12

1.3.2. Yêu Cầu. 13

1.3.3. Phân loại 13

Chương 2: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU DIEZEL SỬ DỤNG BƠM CAO ÁP ĐIỀU KHIỂN CƠ  KHÍ 15

2.1. Nhiệm vụ: 15

2.2. Phân loại bơm cao áp: 15

2.2.1. Bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu cá nhân. 15

2.2.2.Bơm cao áp trong hệ thống phân phối áp lực cao. 15

2.2.3.Bơm kim liên hợp GM. Loại này bơm và kim ráp chung thành một khối. 15

2.2.4.Bơm phân phối áp lực trung bình Cummins PT. 15

2.3. Bơm cao áp PF. 15

2.3.1. Đặc điểm kết cấu. 17

2.3.2. Nguyên lý hoạt động. 19

2.3.3. Nguyên lí thay đổi lưu lượng nhiên liệu bơm đi. 19

2.4. Bơm cao áp PE. 20

2.4.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PE. 20

2.4.2. Đặc điểm kết cấu. 22

2.4.3. Cơ cấu phun dầu sớm tự động. 27

2.5. Bơm cao áp phân phối loại VE: 30

2.5.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm VE. 31

2.5.2. Đặc điểm kết cấu và hoạt động của các bộ phận bơm VE. 32

2.5.3.Điều khiển lượng phun nhiên liệu. 37

2.6. Bơm cao áp PSB: 38

2.6.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm PSB. 38

2.6.2. Đặc điểm cấu tạo. 38

2.6.3. Nguyên lý hoạt động. 40

2.7. Bơm cao áp DPA: 41

2.7.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm DPA. 41

2.7.2. Kết cấu và hoạt động của bơm cao áp DPA. 42

2.8. Kim bơm liên hợp GM: 44

2.8.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu kim bơm liên hợp GM. 44

2.8.2. Kết cấu của bộ kim bơm liên hợp GM. 44

2.8.3. Nguyên lý hoạt động. 46

2.9. Hệ thống nhiên liệu PT và kim bơm liên hợp Cummins. 47

2.9.2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu PT trên động cơ Cummins. 47

2.9.2. Kết cấu và dẫn động: 47

2.9.3. Nguyên tắc hoạt động: 49

2.10. Các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục: 49

2.10.1. Động cơ không khởi động được. 49

2.10.2 Động cơ khi nổ có khói đen hoặc xám. 50

2.10.3 Động cơ nổ có khói xanh. 50

2.10.4  Động cơ khi nổ có khói trắng. 50

2.10.5 Động cơ không phát huy được công suất. 50

2.10.6 Động cơ làm việc không ổn định. 51

2.10.7 Các hư hỏng của bơm cao áp. 51

2.10.8 Các dạng hư hỏng của vòi phun. 51

2.11. Kết luận: 51

Chương 3: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU DIEZEL SỬ DỤNG BƠM CAO ÁP ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ.. 52

3.1. Loại bơm ve điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ. 52

3.1.1. Bơm cao áp. 52

3.1.2 Hoạt động. 52

3.1.3.  Bơm cấp và van điều chỉnh. 53

3.1.4. Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp. 54

3.1.5. Cơ cấu điều ga điện từ. 56

3.2.  Loại bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp. 57

3.2.1. Đặc điểm và phân loại. 57

3.2.2.  Bơm VE điện tử một piston hướng trục. 57

3.2.3. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính. 58

3.3 Hệ thống nhiên liệu diesel commom rail. 60

3.3.1 Khái niệm. 60

3.3.2. Sơ đồ hệ thống common rail. 61

3.3.3. Kết cấu các bộ phận. 61

3.4 Hệ thống cảm biến. 72

3.4.1 Cảm biến áp suất nhiên liệu. 72

3.4.2. Cảm biến áp suất khí nạp. 73

3.4.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. 74

3.4.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp. 74

3.4.5. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu. 75

3.4.6. Cảm biến lưu lượng khí nạp. 76

3.4.7. Cảm biến vị trí bàn đạp ga. 77

3.4.8. Cảm biến vị trí trục khuỷu. 78

3.5 Nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục. 79

3.5.1 Nguyên nhân hư hỏng. 79

3.5.2. Khắc phục các hư hỏng hệ thống nhiên liệu. 80

3.5.3. Phương pháp chẩn đoán. 81

3.6 Kết luận. 84

Chương 4: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KÉP DIESEL-CNG VÀ DIESEL-LPG   86

4.1. Tổng quan về CNG và LPG: 86

4.1.1 Khí thiên nhiên (NG – natural gas) 86

4.1.2. Khí thiên nhiên nén (compressed natural gas – CNG) 86

4.1.3  Nhiên liệu khí hóa lỏng LPG.. 87

4.2 Hệ thống nhiên liệu DIESEL-CNG.. 91

4.2.1 Các phương pháp cung cấp khí CNG.. 91

4.2.2 Chuyển đổi động cơ Diesel thành động cơ dùng nhiên liệu kép Diesel - CNG   95

4.3 Hệ thống nhiên liệu diesel-LPG.. 100

4.3.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống nhiên liệu LPG và diesel song song. 100

4.3.2. Xupap gas  có cơ cấu điều khiển kiểu cơ khí 101

4.3. 3 Xupap gas điều khiển điện tử. 101

4.3.4. Sử dụng bộ giảm áp hóa hơi và bộ hòa trộn. 102

4.3.5. Sử dụng bộ giảm áp hóa hơi và bộ hòa trộn điều khiển bằng điện tử. 102

4.3.6 Hệ thống cung cấp LPG với phương án tạo hỗn hợp kiểu phun nhiên liệu  103

4.4 Kết luận. 104

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ, SO SÁNH CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL.. 107

5.1 Ưu nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel so với động cơ xăng. 107

5.2 Ưu điểm của hệ thống phun nhiện liệu diesel điện tử. 107

5.3. Ưu Nhược  điểm của hệ thống nhiên liệu kép. 108

KẾT LUẬN.. 109

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 110

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ôtô giữ một vị trí quan trọng trong hoạt động và phát triển của xã hội. Ôtô được sử dụng phổ biến để phục vụ nền kinh tế quốc dân và trong lĩnh vực quốc phòng. Quá trình ra đời và phát triển của động cơ ô tô trải qua nhiều giai đoạn từ đơn giản đến hiện đại mà đặc biệt quan trọng là sự phát triển của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ.

Cùng với sự phát triển tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ mới, hệ thống nhiên liệu động cơ diesel ngày càng được tối ưu hóa, khắc phục những hạn chế thường gặp ở những hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel; đạt được những yêu cầu về công suất động cơ, tiêu hao nhiên liệu và bảo vệ môi trường.

Chính từ những sự phát triển về công nghệ mà những hệ thống nhiên liệu động cơ diesel sử dụng hệ thống phun nhiên liện liệu điện tử ngày nay được sử dụng rộng rãi.

Chính vì thế, việc nghiên cứu khai thác càng phức tạp hơn, nhất là đối với cán bộ kỹ thuật ngành xe máy quân đội. Bản thân là một cán bộ ngành xe máy , tôi chọn đề tài “Nghiên cứu, khai thác các hệ thống cung cấp nhiên liệu điển hình trên động cơ diesel” để củng cố tốt hơn kiến thức của mình, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ khi ra trường về đơn vị công tác, đồng thời có thể cung cấp cho các học viên khóa sau những kiến thức cơ bản về mặt lý thuyết hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứu sau này.

Cuối cùng tôi xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn:ThS……………. đã chỉ bảo tôi tận tình, giúp tôi vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình. Bên cạnh đó em cảm ơn các thầy trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này.

                                                                                TP, Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

                                                                          Học viên thực hiện

                                                                         ................

Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. Khái quát động cơ đốt trong:

1.1.1. Định nghĩa:

- Động cơ nhiệt: là loại động cơ chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng.

- Động cơ đốt trong: là một loại động cơ nhiệt mà quá trình đốt cháy nhiên liệu và sinh công được thực hiện bên trong động cơ.

1.1.2. Các sơ đồ nguyên lý của động cơ đốt trong:

1.2.2.1 Động cơ đốt trong kiểu pít tông

- Nhiên liệu và không khí được đưa vào xy lanh. Khí cháy khi đốt nhiên liệu ở áp suất và nhiệt độ cao sẽ tác dụng lên đỉnh pít tông làm cho pít tông chuyển động.

- Chuyển động tịnh tiến của pít tông được biến thành chuyển động quay của trục khuỷu thông qua thanh truyền.

1.2.1.2.Động cơ tua bin khí:

- Quá trình đốt cháy của động cơ tua bin khí là liên tục.

- Bộ phận công tác có dạng cánh với prôphin đặc biệt. Để nâng cao hiệu suất người ta bố trí nhiều tầng cánh.

1.1.3. Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong

1.1.3.1 Ưu điểm của ĐCĐT

- ĐCĐT có tính kinh tế cao

-  ĐCĐT có khả năng thích ứng cao với các nguồn tiêu thụ (dùng trên ôtô, máy kéo, xe tăng, đầu máy xe lửa, tàu thủy…) do có khả năng thay đổi công suất (Ne) và mô men xoắn (Me) trong 1 khoảng rộng.

1.1.3.2 Nhược điểm của ĐCĐT

- Công suất bị giới hạn (so với ĐC tua bin khí, tua bin hơi). Công suất lớn nhất của ĐC diesel <=37.000 kw trong khi ĐC tua bin hơi nước có thể đạt công suất 200.000 kw.

-  Chỉ sử dụng được nhiên liệu lỏng, khí sạch (không chứa các thành phần gây ăn mòn hoá học và tạp chất cơ học)

1.1.4. Phân loại động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong có thể phân loại theo các đặc điểm cơ bản sau đây:

- Phân loại theo nhiên liệu sử dụng động cơ được chia ra thành động cơ dùng nhiên liệu lỏng, động cơ dùng nhiên liệu khí và động cơ dùng nhiên liệu khí – lỏng kết hợp.

- Theo phương pháp tạo hỗn hợp động cơ được chia ra thành động cơ tạo hỗn hợp bên ngoài và động cơ tạo hỗn hợp bên trong.

1.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel.

1. 2.1. Nguyên lý hoạt dộng của động cơ diesel 4 kỳ

1.2.1.1. Kỳ một (Kỳ nạp):

Piston đi từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD), xupap nạp mở, không khí được nạp vào xilanh sau khi lọc sạch tại bộ lọc không khí.

1.2.1.2.  Kỳ hai (Kỳ  nén):

Piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, hai xupap đóng kín, không khí được nén trong xilanh. Vào cuối kì nén, áp suất không khí trong buồng đốt đạt khoảng 30kG/cm².

1.2.1.4. Kỳ bốn(Kỳ thải).

Piston dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT  đẩy sản vật cháy ra khỏi xilanh động cơ qua xupap thải đang mở.

Khi kỳ bốn kết thúc thì động cơ đã thực hiện được một chu trình công tác, tiếp theo nhờ quán tính quay của bánh đà giúp động cơ thực hiện chu trình công tác tiếp theo. Chính vì vậy mà động cơ có thể làm việc được liên tục.

1.2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ.

Trong động cơ hai kỳ, để hoàn thành một chu trình công tác piston thực hiện hai hành trình và trục khuỷu của động cơ phải quay một vòng. Khác với động cơ bốn kỳ, trên động cơ hai kỳ quá trình tay đổi môi chất công tác (quá trình nạp môi chất mới và thải sản vật cháy) được thực hiện khi piston ở lân cận ĐCT, không có quá trình nạp và xả riêng biệt.

1.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diezel

1.3.1. Nhiệm vụ

Hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel có những nhiệm vụ sau:

+ Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian quy định.

+ Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu.

1.3.2. Yêu Cầu

Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau:

+ Bền và có độ tin cậy cao.

+ Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ.

+ Dễ dàng và thuận tiện trong việc bảo dưỡng, sửa chữa.

Chương 2

HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU DIEZEL SỬ DỤNG BƠM CAO ÁP ĐIỀU KHIỂN CƠ  KHÍ

2.1. Nhiệm vụ:

Bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho xilanh động cơ đảm bảo:

 + Nhiên liệu có áp suất cao, tạo chênh áp lớn trước và sau lỗ phun.

 + Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm và theo quy luật mong muốn.

2.2. Phân loại bơm cao áp: Căn cứ vào hệ thống nhiên liệu và cấu tạo ta có thể phân bơm cao áp gồm các loại sau:

2.2.1. Bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu cá nhân.

+ Loại bơm PF: gồm một tổ bơm cho một xilanh động cơ.

+ Loại bơm PE: gồm nhiều tổ bơm ghép chung lại.

2.2.2. Bơm cao áp trong hệ thống phân phối áp lực cao.

Loại này có một thành phần bơm cung cấp nhiên liệu cho nhiều xilanh như:

+ Loại bơm PSB: có một piston vừa lên vừa xuống vừa xoay tròn.

+ Loại bơm Roosa-Master CAV: gồm 2 hay 4 piston lắp đối chiếu và xoay tròn theo ruột bơm.

2.4. Bơm cao áp PE.

2.4.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PE.

Bơm này gồm nhiều tổ bơm PF ghép chung lại thành một khối, có cốt cam điều khiển nằm trong thân bơm và điều khiển chung bởi một thanh răng.

Bơm này được sử dụng trên các động cơ diesel ô tô như  KAMAZ, TOYOTA, MERCEDECES, HINO, ISUZU,...

2.4.2. Đặc điểm kết cấu.

Bơm cao áp PE gọi là bơm dài một dãy, cung cấp nhiên liệu cho nhiều xilanh của động cơ. Bơm có nhiều phần tử bơm ráp chung trong một vỏ bằng nhôm, được điều khiển do một trục cam nằm trong vỏ bơm. 

Trên hình 3.7  giới thiệu cấu tạo của một phần tử bơm của bộ bơm cao áp điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình bằng van piston có rãnh xiên nằm phía dưới piston bơm.

2.4.3. Cơ cấu phun dầu sớm tự động.

Cũng như đánh lửa sớm tự động trên động cơ xăng. Trên động cơ diesel khi tốc độ càng cao, góc phun dầu phải càng sớm để nhiên liệu đủ thời gian hòa trộn tự bốc cháy phát ra công suất lớn nhất. Do đó trên hầu hết các động cơ diesel đều có trang bị bộ phun dầu sớm tự động.

2.5. Bơm cao áp phân phối loại VE:

Ơ bơm cao áp loại thẳng hàng PE thì số lượng piston bơm phải bằng số xilanh động cơ, còn ở bơm cao áp loại phân phối VE thì chỉ có một piston bơm duy nhất cho tất cả các xilanh, nó không phụ thuộc vào số xilanh. Piston này vừa chuyển động tịnh tiến vừa quay và nhiên liệu được phun vào từng xilanh qua ống cao áp theo thứ tự nổ của động cơ.

2.6. Bơm cao áp PSB:

2.6.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm PSB.

2.6.2. Đặc điểm cấu tạo.

Bơm cao áp PSB còn gọi là bơm đa nhiên liệu vì có thểdùng nhiều loại nhiên liệu dầu mỏ khác nhau ngoài dầu diesel nhờ có thêm bộ phận điều hòa tỉ trọng. Bơm có một piston duy nhất vừa di chuyển lên xuống tạo áp suất cao bơm nhiên liệu, vừa xoay tròn để phân phối nhiên liệu cho các kim phun.

2.6.3. Nguyên lý hoạt động.

Khi động cơ làm việc, nhiên liệu được bơm tiếp vận cung cấp vào xilanh bơm ở đầu phân phối chia ra các giai đoạn sau:

Nạp nhiên liệu: piston ở vị trí thấp nhất, cam chưa đội, nhiên liệu nạp đầy vào xilanh bơm, áp lực nhiên liệu được giới hạn bởi van an toàn đồng thời thông xuống buồng chứa van định lượng.

Khởi phun: trục cam quay đến thì phun cam đội piston đi lên, khi piston án lỗ dầu vào, dầu ra, nhiên liệu bắt đầu bị ép trong xilanh.

2.8. Kim bơm liên hợp GM:

2.8.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu kim bơm liên hợp GM.

Bộ kim bơm liên hợp ráp thẳng đứng trên nắp quy lát, phun dầu trực tiếp vào buồng đốt thống nhất, mỗi xilanh được trang bị một bộ kim bơm liên hợp và được điều khiển nhờ hệ thống cam, đệm đẩy, đũa đẩy và cò mổ.

2.8.2. Kết cấu của bộ kim bơm liên hợp GM.

2.8.2.1. Phần bơm cao áp: gồm piston bơm 7 và xilanh bơm 3.

Đuôi piston ráp vào khe hở của ống đẩy 11, được lò xo 12 luôn luôn kéo lên. Chốt chận 20 cài bên dưới lò xo để giữ ống đẩy 11 không bung ra. Dọc trên đoạn lớn của piston có vát mặt để ráp vòng răng 14 khớp với thanh răng 13.

2.8.2.2. Phần kim phun nhiên liệu: có 3 loại chính

Loại cũ: van phun dầu cao áp nằm trong đót kim. Van kiểm soát dẹt hình sao bố trí phía trên van cao áp, van này bảo vệ piston bơm và xilanh bơm không cho khí nén than muội chui vào.

2.8.3. Nguyên lý hoạt động.

Nạp nhiên liệu vào xilanh bơm: piston bơm ở ĐCT, nhiên liệu chui qua lỗ 8, lỗ ngang và lỗ xuyên tâm nơi piston bơm để nạp đầy xilanh bơm, tiếp tục lưu thông qua lỗ 9 trở về thùng chứa. Nhờ vậy bộ kim bơm liên hợp được bôi trơn và làm mát rất tốt.

Khởi sự phun nhiên liệu: khi cam đội, cần mổ ấn ống đẩy 11 và piston bơm đi xuống, nhiên liệu tràn ra bớt theo lỗ 8 và lỗ 9. Cho đến khi mặt ngang của đầu piston bơm bít lỗ 9 và cạnh xiên bít lỗ 8 là lúc khởi sự phun. Piíton bơm tiếp tục đi xuống bơm nhiên liệu qua van kim phun sương vào buồng đốt.

2.9. Hệ thống nhiên liệu PT và kim bơm liên hợp Cummins.

Động cơ diesel Cummins dùng hệ thống nhiên liệu phân phối áp suất thấp. Trong đó đông tác bơm nhiên liệu đến bộ kim bơm liên hợp, định lượng nhiên liệu và phân phối nhiên liệu được tiến hành dưới áp suất thấp, bộ kim bơm liên hợp gắn trên nắp quy lát của mỗi xilanh sẽ tạo áp suất cao để xịt nhiên liệu vào buồng đốt động cơ.

2.10. Các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục:

2.10.1. Động cơ không khởi động được.

2.11.1.1.Không có nhiên liệu vào xilanh.

+ Không có nhiên liệu trong thùng chứa.

+ Khóa nhiên liệu không mở, đường ống tắt.

2.10.1.2.Có nhiên liệu vào nhiều trong buồng cháy.

+ Vòi phun bị kẹt, moon, mặt côn đóng không kín.

+ Lò xo vòi phun yếu, gãy.

2.10.2 Động cơ khi nổ có khói đen hoặc xám.

+ Do nhiên liệu cháy không hết.

+ Thừa nhiên liệu: lượng nhiên liệu không đồng đều trong các nhánh bơm,thời điểm phun quá muộn, động cơ bị quá taỉ.

+ Thiếu không khí.

2.10.5 Động cơ không phát huy được công suất.

+ Cung cấp nhiên liệu vào động cơ không đủ: lọc, đường ống thấp áp tắt, có không khí lọt vào, bơm chuyển bị yếu, piston xilanh bơm cao áp mòn, không đồng đều lượng nhiên liệu giữa các nhánh bơm, thời điểm phun không đúng, rò rỉ nhiên liệu, thân kim phun bị mòn.

+ Chất lượng phun nhiên liệu không đạt yêu cầu, qui luật phun sai.

2.10.7 Các hư hỏng của bơm cao áp.

+ Mòn xilanh piston: làm giảm lưu lượng, máy yếu, không tăng tốc được, không phát huy được công suất, tiêu hao nhiên liệu tăng.

+ Van cao áp không kín: lò xo yếu, mòn, kẹt gay khói đen do phun rớt, máy nóng, đóng muội trong buồng cháy.

2.11. Kết luận:

Qua việc tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của một số bơm cao áp ta nhận thấy mỗi loại bơm có cấu tạo đặc trưng của nó và được sử dụng trên những động cơ khác nhau. Nguyên lý thay đổi lưu lượng nhiên liệu của mỗi loại vì thế cũng khác nhau nhưng tất cả đều có đặc điểm chung là cặp piston - xilanh và van cao áp - đế van cao áp đều được chế tạo rất chính xác.

Chương 3

HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU DIEZEL SỬ DỤNG BƠM CAO ÁP ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

3.1. Loại bơm ve điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện từ

3.1.1. Bơm cao áp

Bơm phun nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun. Bơm phun có chức năng kiểm soát lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu.

3.1.2 Hoạt động

Hút nhiên liệu : Bơm cấp nhiên liệu hút nhiên liệu từ bình và nén trong thân bơm.

Bơm nhiên liệu cao áp : Sử dụng một piston để đưa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng chuyển động tịnh tiến và quay.

3.1.4. Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp

Bơm cấp nhiên liệu, đĩa cam và piston được điều khiển bằng trục dẫn động và quay theo tỷ lệ bằng một nửa tốc độ của động cơ.

Hai lò xo piston đẩy piston và đĩa cam lên các con lăn.                            

Cung cấp nhiên liệu : Khi đĩa cam và piston quay, cửa hút của đầu phân phối đóng, cửa phân phối của piston sẽ thẳng hàng với đường phân phối.

Khi đĩa cam chạy trên con lăn, piston đi lên ( chuyển sang phải ) và nén nhiên liệu.

Khi áp suất nhiên liệu đạt giá trị ấn định trước, nhiên liệu sẽ được phun ra qua vòi phun.

Kết thúc : Khi đĩa cam quay tiếp và piston đi lên ( dịch chuyển sang phải ), hai cửa tràn của piston bị đẩy ra ngoài vành tràn. Kết quả là áp suất nhiên liệu giảm đột ngột và kết thúc nạp nhiên liệu.

3.2. Loại bơm VE điều khiển điện tử bằng van xả áp.

3.2.1. Đặc điểm và phân loại.

Loại bơm VE này phải có:

+ Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành cam lăn, cơ cấu điều khiển phun sớm.

+ Tuy nhiên không có quả ga và piston không có lỗ ngang.

+ Có thêm van xả áp và van điều khiển phun sớm, cảm biến tốc độ, các điện trở hiệu chỉnh…

3.2.2. Bơm VE điện tử một piston hướng trục

3.2.2.1. Đặc điểm và cấu trúc

Bơm VE điện tử kiểu mới một piston hướng trục do không có quả ga nên để điều khiển lượng nhiên liệu phun (tức là muốn thay đổi tốc độ động cơ, công suất của động cơ) thì bơm sử dụng một khoang xả áp thông với khoang xylanh.

3.2.2.2. Hoạt động

Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí ở trong bơm VE sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén căng vào trong khoang bơm đến áp suất 2÷7(kg/cm² ) và áp suất này gọi là áp suất sơ cấp P₁. Dầu có áp suất P₁ được đưa tới chờ sẵn tại cửa nạp và khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vào khoang xylanh.

3.2.3. Bơm VE điện tử nhiều piston hướng kính

3.2.3.1 Cấu tạo

Loại bơm VE nhiều piston hướng kính trước hết vẫn phải có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm. Trục bơm được nối với Roto chia và ở Roto chia bố trí 4 piston hướng kính, ở giữa là một lỗ khoan dọc tâm lỗ khoan này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu. 

3.2.3.2 .Hoạt động

Khi động cơ làm việc thì dầu áp suất sơ cấp P₁ sẽ được chờ sẵn ở cửa nạp dầu và đến khi một lỗ xẻ rãnh ở trên Roto chia trùng với cửa nạp thì dầu sẽ được nạp vào trong khoang xylanh (khoang giữa 4 piston và lỗ khoan dầu), tiếp sau đó thì lỗ xẻ rãnh trên Roto chia sẽ che lấp cửa nạp dầu đồng thời các con lăn tròe lên phần lồi của vành cam nên các piston dập vào với nhau để nén dầu trong khoang xylanh.

3.3 Hệ thống nhiên liệu diesel commom rail.

3.3.1 Khái niệm.

Trên hệ thống nhiên liệu Diesel Commom Rail, các vòi phun nhận nhiên liệu từ một ống tích lũy nhiên liệu cao áp chung.

3.3.2. Sơ đồ hệ thống common rail.

Hệ thống Common Rail có thể được chia ra làm 3 phần:

+ Mạch áp  suất thấp gồm: thùng nhiên liệu, bơm cung cấp, đường dầu đến bơm cao áp, đường dầu về và các lọc nhiên liệu.

+ Mạch áp suất cao gồm: bơm cao áp, ống cao áp, ống phân phối, ống cao áp đến kim phun, kim phun, van giới hạn áp suất.

3.4 Hệ thống cảm biến

3.4.1 Cảm biến áp suất nhiên liệu.

Cảm biến áp suất nhiên liệu được gắn trên ống phân phối để ghi nhận tình trạng áp suất nhiên liệu trong ống phân phối rồi gửi thông tin về ECU bằng tín hiệu điện để ECU vận hành van điều khiển áp suất nhằm làm cho áp suất nhiên liệu trong ống phân phối nằm trong giới hạn.

3.4.2. Cảm biến áp suất khí nạp.

Cảm biến áp suất khí nạp được lắp trên đường ống nạp để ghi nhận áp suất của không khí nạp.

3.4.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mátghi nhận nhiệt độ của nước làm mát rồi gửi thông tin về ECU bằng tín hiệu điện.

3.4.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp.

Cảm biến nhiệt độ khí nạp được gắn trên đường nạp, cảm biến này dùng để ghi nhận nhiệt độ của không khí nạp đi vào đường ống nạp. Những thông tin về nhiệt độ khí nạp này được gởi tới ECU bằng tín hiệu điện.

3.4.6. Cảm biến lưu lượng khí nạp.

Cảm biến lưu lượng khí nạp được đặt trên đường ống nạp để đo lưu lượng khí nạp đi qua đường ống nạp.

3.4.8. Cảm biến vị trí trục khuỷu.

Cảm biến vị trí trục khuỷu ghi nhận vị trí góc quay của trục khuỷu đồng thời ghi nhận tốc độ của trục khuỷu. Việc xác nhận vị trí của trục khuỷu cũng chính là xác định vị trí của các pít-tông của từng xi lanh. Thông tin ghi nhận được gởi tới ECU bằng tín hiệu điện áp. ECU dựa vào thông tin đó và kết hợp với các tín hiệu khác để điều khiển thời điểm phun nhiên liệu hợp lý.

3.5 Nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục

3.5.1 Nguyên nhân hư hỏng

3.5.1.1 Các hư hỏng bơm cao áp       

Cặp piston-xylanh bơm cao áp bị mòn : do có lẫn tạp chất cơ học có trong nhiên liệu tạo ra các hạt mài, khi piston chuyển động trong xylanh các hạt mài này gây mòn piston-xylanh. Trong quá trình làm việc cặp piston-xylanh bơm cao áp thường bị mòn và cào xước bề mặt ở các khu vực cửa nạp, cửa xả của xylanh, và cạnh đỉnh piston. 

3.5.1.2. Các hư hỏng của vòi phun.

Lỗ phun bị tắc hoặc giảm tiết diện : do trong quá trình sử dụng muội than bám vào đầu vòi phun làm tắc lỗ phun. Trong nhiên liệu và quá trình cháy tạo ra các axít ăn mòn đầu vòi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun.

3.5.1.4. Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu.

Các đường ống hở không khí lọt vào làm động cơ không nổ. Tại các điểm nối bị hở, ống bị thủng. Làm rò rỉ nhiên liệu, nhiên liệu không cung cấp đến bơm cao áp hay vòi phun, nhiên liệu cung cấp không đủ áp suất làm động cơ không nổ. 

3.5.1.5.  Hư hỏng hệ thống điện tử và các cảm biến.

Đối với các hư hỏng này phải dùng các pan mà nhà chế tạo cung cấp để phát hiện các triệu chứng. Để khắc phục các hư hỏng này thì thường phải thay mới.

3.5.2. Khắc phục các hư hỏng hệ thống nhiên liệu.

3.5.2.1. Bơm cao áp.

Bơm cao áp bị hư ta thay bơm mới, ta thiết lập giá trị ban đầu, cân lượng

nhiên liệu cung cấp từ bơm cấp liệu

Cài đặt giá trị lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm cao áp vào ECU sau khi thay mới.

3.5.2.2. Ống phân phối.

Nếu ống phân phối bị hỏng ta chỉ việc thay mới, không thao rã ống phân phối.

3.5.2.3. Vòi phun.

Sau khi sữa chữa vòi phun hoặc thay mới thì phải cài đặt lại thông số hiệu chỉnh lượng phun cho vòi phun.

3.6 Kết luận

Sau khi khảo sát hệ thống nhiên liệu Common Rail lắp trên động cơ thì trên cơ sở lí thuyết ta thấy rằng : Sử dụng hệ thống Common Rail cho động cơ nói chung là rất có lợi không những về kinh tế mà còn làm giảm rõ rệt mức độ ô nhiễm môi trường so với động cơ Diesel nguyên thủy.

Chương 4

HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KÉP DIESEL - CNG VÀ DIESEL - LPG

4.1. Tổng quan về CNG và LPG:

4.1.1 Khí thiên nhiên (NG - natural gas)

Khí thiên nhiên được tạo ra từ sinh vật phù du, các vi sinh vật sống dưới nước bao gồm tảo và động vật nguyên sinh. Khi các vi sinh vật này chết đi và tích tụ trên đáy đại dương, chúng dần bị chôn đi và xác của chúng được nén dưới các lớp trầm tích.

4.1.2. Khí thiên nhiên nén (compressed natural gas - CNG)

CNG (Compressed Natural gas) là khí nén thiên nhiên được khai thác từ các mỏ khí tự nhiên hay là khí đồng hành trong quá trình khai thác dầu mỏ, qua thiết bị làm sạch để loại bỏ các tạp chất và các cấu tử nặng, vận chuyển bằng đường ống tới Nhà máy nén khí hay nén trực tiếp vào các tàu chở CNG. 

4.1.3  Nhiên liệu khí hóa lỏng LPG

4.1.3.1. LPG hoặc LP Gas  là gì?

LPG hoặc LP Gas là chữ viết tắt của “Liqueded Petroleum Gas” có nghĩa là “Khí dầu mỏ hóa lỏng”. Đây là cách diễn tả chung của propan có công thức hóa học là C₃H₈ và butan có công thức hóa học là C₄H₁₀, cả hai được tồn trữ riêng biệt hoặc chung với nhau như một hỗn hợp.

4.1.3.2. Thành phần hóa học của LPG

LPG là tên chung dùng cho propan và butan thương mại.

4.1.3.3 Lý tính của LPG

LPG là một chất lỏng không màu (trong suốt), không mùi (nhưng được tạo mùi nhằm để dễ phát hiện khi rò rỉ)

4.2 Hệ thống nhiên liệu DIESEL-CNG

4.2.1 Các phương pháp cung cấp khí CNG

4.2.1.1 Cung cấp khí CNG dùng bộ hòa trộn

Nhiên liệu CNG được nén trong bình chứa với áp suất 200 bar, khi khởi động động cơ van bình sẽ mở ra cho nhiên liệu CNG đi vào bộ giảm áp. Tại bộ giảm áp, áp suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc, nhờ độ chân không ở họng venturi thấp hơn áp suất khí trời nên CNG được hút vào đường nạp, lưu lượng CNG cung cấp được khống chế bởi bộ giảm áp và độ chân không ở họng ống venturi, nhiên liệu CNG đi vào bộ hỗn hợp hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp nhiên liệu đi vào buồng cháy.

4.2.1.2 Cung cấp CNG cho động cơ sử dụng bộ trộn kết hợp với van tiết lưu và van công suất

Khi bật khóa điện, dòng điện qua cuộn dây sinh ra một từ tính làm van điện từ mở ra cho khí CNG nén từ bình chứa áp suất cao đến bộ giảm áp, tại bộ giảm áp áp suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc khoảng 0,8 đến 1,5 bar..

4.2.1.4 Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun trực tiếp vào buồng cháy

Phương pháp này có rất nhiều ưu điểm vì nó cho phép đồng thời làm giảm mức độ gây ô nhiễm và làm tăng tính kinh tế của động cơ. Phun trực tiếp CNG vào buồng cháy cho phép kết hợp các ưu điểm của khí thiên nhiên và quá trình cháy của hỗn hợp nghèo phân lớp.

4.2.2 Chuyển đổi động cơ Diesel thành động cơ dùng nhiên liệu kép Diesel - CNG

Động cơ diesel được kiểm soát theo tốc độ và tải dựa vào việc điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp vào trong buồng đốt. Một bộ phận quan trọng của động cơ là bộ điều tốc. Bộ điều tốc thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp khi động cơ thay đổi tốc độ giúp động cơ chạy ổn định, tránh trường hợp vượt tốc.

4.3 Hệ thống nhiên liệu diesel-LPG

4.3.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống nhiên liệu LPG và diesel song song

Cho đến nay phương án chung để cung cấp LPG trên động cơ  người ta đều sử dụng hệ thống cung cấp DO-LPG song song.

4.3.2. Xupap gas  có cơ cấu điều khiển kiểu cơ khí

Đối với động cơ gas công suất lớn, gas được cung cấp bởi một xupap đặc biệt được đặt trước cửa nạp hay ngay trong xylanh. Xupap này có thể được điều khiển bởi một cánh tay đòn hay bởi một xylanh thuỷ lực.

4.3. 3 Xupap gas điều khiển điện tử

Xupap gas này đặt ngay trước cửa nạp, điều khiển đóng mở nhờ hệ thống điều khiển động cơ. Một cảm biến được đặt trong buồng cháy của động cơ, các thông số trong buồng cháy được đưa về bộ điều khiển điện tử.

4.3.4. Sử dụng bộ giảm áp hóa hơi và bộ hòa trộn

Lắp đặt bộ trộn hỗn hợp LPG-không khí trên họng nạp

Khi động cơ từ chế độ chạy nhiên liệu diesel chuyển sang sử dụng LPG với diesel làm chức năng phun mồi thì tay ga điều chỉnh lượng nhiên liệu diesel vào cho phù hợp với tải động cơ Diesel không còn tác dụng nữa

4.4 Kết luận

Sau nghiên cứu tìm hiểu về động cơ Diesel dùng nhiên liệu CNG, LPG đã đạt được một số kết quả sau:

Tổng quát về vấn đề cạn kiệt nhiên liệu, năng lượng, ô nhiễm hiện nay đối với ngành công nghiệp động cơ, ô tô trên toàn thế giới.

Quá trình tìm nguồn nhiên liệu mới, những giải pháp đã được đưa ra. Sự ứng dụng rộng rãi của nhiên liệu khí nén CNG, LPG với những ưu điểm vượt trội so với các phương án khác.

CHƯƠNG 5

KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ, SO SÁNH CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL

5.1 Ưu, nhược điểm của hệ thống nhiên liệu diesel so với động cơ xăng

Ưu điểm:

- Hiệu suất động cơ Diesel lớn hơn 1,5 lần so với động cơ xăng.

- Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng.

Nhược điểm:

- Cùng một công 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, đòi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/100mm nên chi phí sửa chữa cao hơn

5.3. Ưu, nhược điểm của hệ thống nhiên liệu kép

Ưu điểm của phương pháp lưỡng nhiên liệu là:

- Độ tin cậy khi đánh lửa cao, hiệu quả đánh lửa kéo dài và có thể đánh lửa với bất kỳ độ đậm đặc nào của hỗn hợp với điều kiện là mức độ rối của hỗn hợp CNG-không khí đủ lớn.

- Dễ dàng chuyển đổi sang lại động cơ Diesel khi có sự cố hệ thống khí CNG.

Nhược điểm của phương pháp lưỡng nhiên liệu là tỉ số nén cao làm hạn chế công suất cực đại theo tính chất nhiên liệu khí, trong khi đó việc đánh lửa bằng tia lửa điện cho phép lựa chọn tỉ số nén tối ưu cho từng loại khí sử dụng. 

KẾT LUẬN

Với đồ án “Nghiên cứu, khai thác các hệ thống cung cấp nhiên liệu điển hình trên động diesel”, tôi đã hoàn thành được một số nội dung cơ bản là:

+ Cơ sở lý thuyết của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel.

+ Hệ thống cung cấp nhiên liệu bơm cao áp điều khiển cơ khí

+ Hệ thống cung cấp nhiên liệu bơm cao áp điều khiển điện tử.

+ Hệ thống nhiên liệu kép diesel - CNG và diesel - LPG.

Do điều kiện nghiên cứu chỉ ở mức độ lý thuyết mà không được kiểm định thực tế nên không tránh khỏi những sai sót nhưng nội dung đề tài cũng có giá trị nhất định làm cơ sở cho việc học tập,  nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế thực hiện nhiệm vụ sau này. 

Qua đồ án này tôi đã bổ sung được những kiến thức chuyên nghành về các hệ thống cung cấp nhiên liệu điển hình trên động cơ diesel. Nội dung đồ án đã đi sâu phân tích những ưu nhược điểm của động cơ diesel điều khiển cơ khí và động cơ diesel dùng hệ thống phun dầu điện tử, tìm hiểu phần hệ thống nhiên liệu bao gồm các thiết bị điện tử, các thiết bị chính cung cấp nhiên liệu, không khí nạp, hệ thống cảm biến tín hiệu... Tuy nhiên do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tập tại trường và chưa cập nhật đủ nên cần phải hoàn thiện thêm. Qua đồ án này đã bổ sung cho bản thân thêm nhiều kiến thức chuyên nghành động cơ đốt trong và đặc biệt là hệ thống phun dầu điều khiển bằng điện tử hiện đại, hệ thống nhiên liệu kép...

Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn:ThS................. đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đồ án .

Tôi xin chân thành cảm ơn!./

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. TRANG BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ HIỆN ĐẠI, PGS - TS Đỗ Văn Dũng, nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh.

2. LÝ THUYẾT ĐỘ NG CƠ ĐỐT TRONG, PSG - TS Nguyễn Văn Nhận, Đại Học Thủy Sản - lưu hành nội bộ.

3. NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến, Nhà xuất bản giáo dục, năm 2003

4. KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến, Nhà xuất bản giáo dục, năm 1996.

5. GIÁO TRÌNH MÔN HỌC TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, TS.Trần Thanh Hải Tùng, Đà Nẵng, năm 2007.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"