Hướng dẫn thực hành sửa chữa và bảo trì động cơ dầu

60 ĐỖ VĂN DŨNG HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH SỬA CHỮA VÀ BẢO TRÌ ĐỘNG CƠ DẦU NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH SỬA CHỮA VÀ BẢO TRÌ ĐỘNG CƠ DẦU NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2022 LỜI NĨI ĐẦU Hơn mười năm qua, giới chứng kiến nhiều thay đổi đáng ý động diesel, tác động không nhỏ đến công nghệ động diesel tương lai gần, đặc biệt quy định khí thải bảo vệ mơi trường Các quy định khí thải áp dụng vào năm 2007, 2010, 2012 bao quát mặt hiệu suất động cơ, tiết kiệm nhiên liệu, khí thải, với quy định sau nghiêm ngặt quy định trước Nhiều công nghệ đáp ứng quy định năm 2007 khơng hồn tồn đáp ứng u cầu áp dụng vào năm 2010 2012, khơng có thay đổi cải tiến công nghệ phù hợp Sự thay đổi cải tiến công nghệ xảy liên tục nhằm đáp ứng yêu cầu thực tiễn lĩnh vực, thực cơng nghiệp diesel Cuốn sách Hướng dẫn thực hành sửa chữa bảo trì động dầu giúp bạn cập nhật thay đổi công nghệ Từ thập niên 1980, hầu hết nhà chế tạo động diesel có nhiều cải tiến, lĩnh vực khí xả Chất thải rắn (dạng hạt) giảm khoảng 90% NOx giảm gần 70% Vào thập niên 1990, vấn đề ô nhiễm tiếng ồn đặt ra, yêu cầu giảm tiếng ồn động từ 83 xuống 80 decibels Con số nhỏ, thực chất tương đương với mức giảm lượng tiếng ồn đến 50% Ngoài ra, lượng lưu huỳnh nhiên liệu diesel giảm từ 5%, 0.5%, đến 0.05%, yêu cầu sau năm 2012 0.015% (tính theo phần triệu, ppm, 5000, 500, 50 15) Lưu huỳnh nguyên tố bôi trơn nhiên liệu diesel, giảm lượng nguyên tố đòi hỏi nhiều thay đổi phận hệ thống nhiên liệu, sử dụng điều khiển chẩn đoán điện tử… Yêu cầu động diesel tăng, kéo theo yêu cầu bôi trơn lọc Ngồi kiểu dầu bơi trơn CD, CE CF, vài năm gần sử dụng loại dầu bôi trơn mới, CG-4, CH-4, CI-4, CJ-4 Xuất vào năm 1995, CG-4 phát triển cho động 4-thì tải nặng, tốc độ cao, sử dụng nhiên liệu 0.5% S CH-4, giới thiệu nam 1998, CI-4, năm 2002, dùng cho động 4-thì tốc độ cao Loại CI-4 sử dụng với hệ thống tái tuần hồn khí xả (EGR), CJ-4 dùng cho động 4-thì tốc độ cao tuân thủ tiêu chuẩn khí xả có hiệu lực từ năm 2007 Các loại dầu nhớt pha trộn nhằm đáp ứng yêu cầu ngày cao nhiệt độ, tải, tốc độ,… động diesel đại Các phát triển thiết kế hệ thống nhiên liệu 20 năm qua đem lại nhiều thay đổi rõ rệt Thiết kế hệ thống nhiên liệu tiến từ bơm kiểu phân phối-quay, nhiều nhà chế tạo động diesel sử dụng, chủ yếu động cỡ nhỏ Các động lớn, sử dụng hệ thống kiểu bơmđường ống đồng tuyến với đầu phun để phân phối nhiên liệu áp suất cao cho động Khi công nghệ phát triển, bơm nhiên liệu tích hợp với phun phun đơn vị điều khiển điện tử, phun điện tử kích hoạt thủy lực Hệ thống điện tử áp dụng công nghệ cảm biến để thu nhận tín hiệu từ phận liên quan, chuyển thơng tin đến máy tính, đây, liệu xử lý, lưu lại điều khiển hoạt động phận đó, đồng thời phát cảnh báo mã cố cho người vận hành Có lẽ hệ thống “thơng minh” thừa hưởng từ cơng nghệ máy tính đại, cho phép quản lý động điện tử Nội dung sách khơng trình bày chi tiết vấn đề lý thuyết, tập trung vào cấu tạo phận, cải tiến, triệu chứng hư hỏng, nguyên nhân biện pháp xử lý từ quy trình chung đến bước cụ thể Bạn tìm thấy vấn đề quy trình xử lý bản, hệ thống nhiên liệu, hệ thống quản lý điện tử, van đầu cylinder, phần động cơ, hệ thống khơng khí, hệ thống phát điện nạp điện, acquy, hệ thống làm nguội,… Cuốn sách đề cập đến cải tiến động cơ, giúp bạn đọc cập nhật động đời mới, tĩnh tại, hàng hải, xe hơi, yêu cầu khí xả, hướng phát triển nhiên liệu sinh học thay cho nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ CÁC TÁC GIẢ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ DIESEL 11 TỶ SỐ NÉN 12 NẠP HỖN HỢP NHIÊN LIỆU – KHƠNG KHÍ 13 ĐÁNH LỬA VÀ CHÁY 15 CHU TRÌNH THÌ VÀ CHU TRÌNH THÌ 17 CÔNG SUẤT VÀ MOMENT QUAY 19 HIỆU SUẤT NHIÊN LIỆU 19 TRỌNG LƯỢNG 20 TÍNH BỀN 20 NHIÊN LIỆU THÔNG DỤNG 21 Chương 2: LẮP ĐẶT ĐỘNG CƠ 24 XE TẢI VÀ CÁC XE CÓ ĐỘNG CƠ KHÁC 24 ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI 27 ĐỘNG CƠ TÀU THỦY 34 Chương 3: XỬ LÝ SỰ CỐ CƠ BẢN 39 CÁC DẠNG SỰ CỐ 40 KIỂM TRA 42 HỆ THỐNG NẠP KHƠNG KHÍ 53 CHẤU SÁNG 56 ÁP SUẤT NGƯỢC TRONG HỆ THỐNG XẢ 56 PHẦN CƠ CỦA ĐỘNG CƠ 57 Chương 4: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CƠ HỌC 63 PHUN KHƠNG KHÍ 63 DÀN RAY NHIÊN LIỆU CHUNG TRONG THỜI KỲ ĐẦU 63 HỆ THỐNG BƠM XUNG 64 BƠM ĐỒNG TUYẾN 65 BƠM PHÂN PHỐI 68 VAN PHÂN PHỐI 76 BỘ PHUN NHIÊN LIỆU 78 BỘ THỜI CHUẨN 82 BỘ ĐIỀU KHIỂN KIỂU MÀNG 83 10 BỘ ĐIỀU TỐC LY TÂM 84 11 BỘ ĐIỀU TỐC KHÍ NÉN 86 12 PHUN ĐƠN VỊ 89 13 HỆ THỐNG ÁP SUẤT THẤP 91 14 BỘ LỌC NHIÊN LIỆU VÀ BỘ TÁCH NƯỚC 93 Chương 5: HỆ THỐNG QUẢN LÝ ĐIỆN TỬ 95 CƠ SỞ 95 SO SÁNH GIỮA ANALOG VÀ DIGITAL 100 THANH GÓP CAN CỦA BOSCH 102 MÁY TÍNH TRÊN XE 103 DỤNG CỤ 108 XỬ LÝ SỰ CỐ 109 EMS CỦA CATERPILLAR 114 POWER STROKE 7.3L DI CỦA FORD (INTERNATIONAL) 128 DETROIT DIESEL 135 Chương 6: ĐẦU CYLINDER VÀ CÁC VAN 147 CÁC KIỂU BUỒNG ĐỐT 148 CẤU HÌNH VAN 152 TRƯỚC KHI BẮT ĐẦU 155 Chương 7: PHẦN CƠ CỦA ĐỘNG CƠ 186 PHÂN LOẠI MỨC ĐỘ SỬA CHỮA 186 CHẨN ĐOÁN 187 ĐỒ GÁ 188 CÁC CHÚ Ý QUAN TRỌNG 189 LÀM SẠCH 196 XỬ LÝ SƠ BỘ 196 HỆ THỐNG BÔI TRƠN 196 PHẦN TỬ LỌC 200 KHỐI BLOCK ĐỘNG CƠ 209 10 PISTON 222 11 THANH TRUYỀN 231 12 TRỤC KHUỶU 237 13 TRỤC CAM VÀ CÁC CHI TIẾT LIÊN QUAN 242 14 BỘ CÂN BẰNG HÀI HÒA 244 15 Ổ TRỤC KHUỶU 244 16 LẮP RÁP CÁC BỘ PHẬN CHÍNH 247 Chương 8: HỆ THỐNG KHƠNG KHÍ 259 BỘ LÀM SẠCH KHƠNG KHÍ 259 CẤU TRÚC 259 BỘ NẠP TURBO 262 ỨNG DỤNG 265 `CẤU TRÚC 266 TURBINE DẠNG HÌNH HỌC BIẾN THIÊN 276 Chương 9: CƠ SỞ VỀ ĐIỆN 279 MẠCH ĐIỆN 279 CÁC ĐO ĐẠC ĐIỆN 282 ĐỊNH LUẬT OHM 282 ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ ĐIỆN XOAY CHIỀU 284 TỪ TÍNH 286 NAM CHÂM ĐIỆN 288 NGUỒN ĐIỆN 289 NGUYÊN LÝ PHÁT ĐIỆN 289 ĐỘNG CƠ ĐIỆN DC 293 10 BỘ ACQUY 294 11 CÔNG TẮC 297 12 LINH KIỆN BÁN DẪN 301 Chương 10: HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN VÀ KHỞI ĐỘNG 304 HỖ TRỢ KHỞI ĐỘNG 304 MẠCH ĐIỆN 307 MẠCH BỘ KHỞI ĐỘNG 313 CUỘN SOLENOID 323 TRUYỀN ĐỘNG BỘ KHỞI ĐỘNG 325 HỆ THỐNG NẠP ĐIỆN ACQUY 327 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 335 BỘ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP BÁN DẪN 336 ACQUY 337 Chương 11: HỆ THỐNG LÀM NGUỘI 344 LÀM NGUỘI BẰNG KHƠNG KHÍ 344 LÀM NGUỘI BẰNG CHẤT LỎNG 346 Chương 12: DIESEL XANH 364 BRAZIL 364 MỸ VÀ CHÂU ÂU 367 TỰ CHẾ TẠO FAME 369 DẦU THỰC VẬT TRỰC TIẾP 369 ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU KÉP 371 NHIÊN LIỆU TRUYỀN THỐNG 371 TÀI LIỆU THAM KHẢO 379 Bảng 12-1 Các tính chất vật lý hóa học dầu thực vật chưng cất Đậu nành Cọ Thầu dầu Nhiên liệu diesel Brazil Tỷ trọng, 200C (kg/m3) 844 818 822 820-880 Cetane 50 53 31 45 0.008 0.010 0.013 0.20 116 133 208 Tính chất Lưu huỳnh (% trọng lượng) Chỉ số acid MỸ VÀ CHÂU ÂU Các hỗn hợp FAME nhiên liệu diesel truyền thống thực tế sống châu Âu Mỹ B2 dùng rộng rãi Mỹ, cung cấp bảo đảm bôi trơn đầy đủ, cần thiết với nhiên liệu lưu huỳnh thấp (15 phần triệu, ppm) Châu Âu sử dụng tiêu chuẩn B5 chấp nhận tiêu chuẩn B20 tương lai gần Nhiên liệu tái tạo, khác với nhiên liệu dầu mỏ, khơng góp phần vào nóng lên tồn cầu Thay tích tụ khí quyển, CO2 giải phóng từ q trình cháy sản phẩm thực vật quay trở lại cối sống Các công ty Denso, Bosch, Dephi, Siemens VDO Stanadyne đồng ý phê chuẩn sử dụng B5 hàm lượng FAME tuân theo tiêu chuẩn EURO EN 14214 nhiên liệu dựa dầu mỏ theo tiêu chuẩn EURO EN590 Khác với tiêu chuẩn ASTM nhiên liệu sử dụng Mỹ, tiêu chuẩn EURO quy định tính chống oxy hóa FAME có tính phân hủy sinh học, nghĩa oxy hóa nhanh tiếp xúc với nhiệt, nước ion kim loại Sản phẩm phụ q trình oxy hóa gồm hạt rắn, acid formic acetic có tính ăn mịn cao Bảng 12-2 liệt kê vấn đề tiềm ẩn hệ thống nhiên liệu với FAME 367 Bảng 12-2 Ảnh hưởng FAME hệ thống nhiên liệu Đặc tính FAME Chế độ hư hỏng Ảnh hưởng FAME nói chung Làm phồng, mềm, nứt vật Rò rỉ nhiên liệu liệu đàn hồi, đặc biệt cao su Bộ lọc bị nghẹt nitrile Methanol Ăn mòn Al Zn tự Nhiệt độ bốc cháy thấp Ăn mòn hệ thống nhiên liệu Các vấn đề an tồn Ăn mịn Nước tự Ăn mòn hệ thống nhiên Chuyển FAME thành acid béo liệu methanol Bộ lọc bị nghẹt Vi sinh vật phát triển Methanol Ăn mòn kim loại màu Ăn mòn hệ thống nhiên liệu Cặn lắng Bộ lọc bị nghẹt Tích tụ cặn dẻo Muội than phun tự Glycerin tự Quá nhiệt bơm phân Độ nhớt cao phối quay nhiệt Ứng suất cao hệ thống độ thấp truyền động bơm Hư bơm phận liên quan Các hạt rắn Hư hệ thống nhiên liệu Giảm tác dụng bôi trơn Phun sương nhiên liệu không chuẩn Do ảnh hưởng này, nhiều nhà sản xuất cho biết họ “không chịu trách nhiệm pháp lý vận hành sản phẩm họ với nhiên liệu mà sản phẩm khơng thiết kế tương ứng khơng bảo hành sản phẩm đó” Nói cách khác, người dùng B2 Mỹ tùy theo ý họ, khơng có bảo hành Nhiều cơng ty chế tạo phận hệ thống nhiên liệu dùng với B2 Brazil, loại nhiên liệu nhanh chóng thay nhiên liệu chứa FAME cao Theo Chính phủ Brazil, bảo hành hệ thống nhiên liệu đánh giá cao 368 TỰ CHẾ TẠO FAME Nhiều công ty giới thiệu nhà máy xử lý ester hóa để chuyển đổi dầu thực vật thành acid béo methyl ester (FAME) Nói chung khơng có bảo đảm FAME tn thủ tiêu chuẩn ASTM D6751, thông số quan trọng - độ nhớt - giảm với hầu hết hạt rắn nước loại bỏ Bằng cách sử dụng dầu ăn qua sử dụng làm nguyên liệu, chi phí nhiên liệu USD/gal Các nhà hàng thường loại bỏ dầu sau sử dụng Lượng dầu không nhỏ, theo khảo sát, hàng năm Mỹ có đến tỷ gal dầu ăn qua sử dụng tái chế thành nhiên liệu Extreme Biodiesel, sở Orange, California, bán thiết bị Eliminator, gồm hai thùng nhựa lớn, bơm, lọc hệ thống đường ống liên quan Có thể đặt thiết bị gara, theo nhà chế tạo, công suất đến 100 gal nhiên liệu diesel 12 Quy trình bắt đầu cách bơm dầu qua giai đoạn lọc sơ cấp để loại bỏ hạt rắn lớn Kế tiếp phân tích hóa học, xác định lượng methanol NaOH cần thiết cho phản ứng chuyển đổi Phối trộn hóa chất với dầu, nung nóng thích hợp để tăng tốc độ phản ứng Vài sau, glycerin, sản phẩm phụ q trình chuyển tiếp ester hóa, nhỏ giọt ngồi Tạp chất cịn lại loại bỏ phun nước, dẫn qua tách nước lọc 15 µm Thay cho phương pháp phun nước, xử lý nhiên liệu với Magnesol, chất khử tạp chất dùng rộng rãi công nghiệp chế biến thực phẩm Tại điểm này, FAME sẵn sàng pha trộn với nhiên liệu diesel truyền thống DẦU THỰC VẬT TRỰC TIẾP Có thể vận hành động diesel với dầu thực vật trực tiếp, SVO, chẳng hạn mơ hình dự án dầu cọ Vila Soledade Các động thương mại Rudolf Diesel, trưng bày Hội chợ Paris năm 1900, chạy dầu lạc Nhà sáng chế này, khơng thích cơng ty dầu, ơng muốn nơng dân có khả tự sản xuất nhiên liệu cho nhu cầu họ Giá dầu mỏ tăng nhanh thập niên 1970 kích thích châu Âu quan tâm đến SVO Loại dầu sử dụng xác định theo giá sản lượng cung ứng Dầu hạt cải ưa chuộng châu Âu, dầu hạt hướng dương sử dụng Đức Một số người dùng dầu ăn qua sử dụng làm nhiên liệu xe họ Nhưng SVO có vấn đề đặc thù cần giải 369 Một nhược điểm lớn tích tụ carbon phun buồng đốt Hình 12-2 minh họa đồ thị cốc hóa (tích tụ carbon - muội than) dầu hướng dương pha với nhiên liệu diesel No.2 Chú ý, tích tụ carbon tăng gần tuyến tính với lượng SVO hịa trộn nhiên liệu diesel Điều đặt yêu cầu cao bảo trì, dù thường xun loại bỏ carbon tích tụ tuổi thọ động bị giảm ô nhiễm dầu bơi trơn dịng phun nhiên liệu khơng ổn định Hình 12-2 Sự cốc hóa biểu thị tốc độ carbon tích tụ chi tiết động đốt trong, tăng theo số phần trăm SVO pha vào nhiên liệu diesel truyền thống Dầu SVO cịn có vấn đề độ nhớt nhiệt độ thấp Dầu hạt hướng dương có độ nhớt cao bậc so với nhiên liệu diesel No.2 180C, Hình 12-3 Độ nhớt cao SVO làm cho dầu chưa pháp luật cơng nhận Nói chung, giảm độ nhớt cách pha trộn SVO với nhiên liệu diesel, alcohol xăng, SVO cịn ăn mịn đệm kín, ống mềm, chi tiết cao su khác Hình 12-3 Ở nhiệt phịng, SVO, đồ thị dầu hạt hướng dương, có độ nhớt cao bậc so với nhiên liệu diesel No.2 370 Hầu hết chuyển đổi SVO sử dụng nhiên liệu diesel để khởi động có thùng thứ hai, cấp nhiệt từ chất làm nguội động cơ, chứa dầu thực vật Bộ cấp nhiệt tĩnh nhiệt phía hút bơm phun hỗ trợ cho bơm Có thể tiếp tục cấp nhiệt, điều khiển tay, cho chấu sáng động vận hành ổn định ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU KÉP Với vài nhược điểm, động diesel cải tiến để chạy với hỗn hợp nhiên liệu diesel khí tự nhiên nén đến áp suất thích hợp Ưu điểm giảm NOx PM khí xả, giảm chi phí nhiên liệu, bảo hành, thí nghiệm tiến hành với xe tải Caterpillar 3170B vận hành với hệ thống Pima Gro California Khí tự nhiên nhiên liệu chính, phun vào góp với áp suất 125 psi đốt cháy lượng nhỏ nhiên liệu diesel No.2 Bộ ECU nhiên liệu kép điều chỉnh chiều rộng xung cho hai nhóm phun theo áp suất góp, lượng khơng khí nạp nhiệt độ khí, chế độ nhiên liệu Ở tốc độ thấp, động “cháy cách quãng” với ba cylinder nhận nhiên liệu diesel cylinder cịn lại khơng có nhiên liệu Khi tải tốc độ tăng, lượng khí tự nhiên phun vào cylinder tăng dần ba cylinder lại vào hoạt động Chế độ “cháy cách quãng” làm giảm khí xả cung cấp khơng khí dư để dễ dàng chuyển từ nhiên liệu sang nhiên liệu khác Các xe tải thử nghiệm chạy khoảng 350 dặm/ngày, không vấn đề nghiêm trọng xảy NHIÊN LIỆU TRUYỀN THỐNG Nhiều nỗ lực thực để cải thiện tính chất nhiên liệu truyền thống Theo nghị định thư Kyoto, EU thỏa thuận giảm khí thải CO2, coi tác nhân dẫn đến tượng nóng lên tồn cầu Do nhiên liệu diesel phóng thích CO2 so với xăng, phủ châu Âu hỗ trợ sử dụng cách giảm thuế đưa quy định khí thải thân thiện diesel, Bảng 12-3 Nhiều chuyên gia tin rằng, đến cuối năm 2008, phân nửa số xe đăng ký Tây Âu chạy động diesel Bảng 12-3 Quy định khí xả theo tiêu chuẩn EURO PM Euro 4, tháng - 2005 Euro 5, tháng - 2010 Euro 6, sau năm 2013 0.025 (g/km) 0.005 (g/km) 0.0025 (g/km) 371 NOx + HC 0.30 (g/km) 0.250 (g/km) NOx 0.25 (g/km) 0.200 (g/km) 0.08 (g/km) 0.10 (g/km) 0.05 (g/km) 1.00 (g/km) 0.50 (g/km) HC CO 0.50 (g/km) Các chất thải: • PM (tạp chất dạng hạt) hạt rắn khí thải, đơi thấy • NOx (các oxid nitơ) gồm oxid nitơ, chẳng hạn NO, NO2 • HC (hydrocarbon) sản phẩm nhiên liệu dầu bôi trơn cháy khơng hết • CO, khí khơng mùi, nồng độ cao gây chết người Bảng 12-4 liệt kê tiêu chuẩn Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) áp dụng cho xe nhẹ, chia thành giai đoạn từ năm 2004 có hiệu lực hoàn toàn từ năm 2010 Tiêu chuẩn áp dụng cho xe sử dụng nhiên liệu xăng diesel Bảng 12-4 Tiêu chuẩn khí xả xe tải nhẹ EPA Tier Đoạn đường (dặm) NMHC CO NOx PM HCHO 372 Bin Bin Bin Bin Bin Bin Bin 50k 0.100 0.075 0.075 0.075 0.070 0.055 0.010 120k 0.125 0.090 0.090 0.090 50k 3.4 3.4 3.4 3.4 120k 4.2 4.2 4.2 4.2 50k 0.14 0.11 0.08 0.05 120k 0.20 0.15 0.10 0.07 50k 0.02 0.02 0.02 0.01 2.1 2.1 2.1 0.04 0.03 0.02 0.01 0.01 0.01 120k 50k 0.015 0.015 0.015 0.015 0.011 0.011 0.004 120k 0.018 0.018 0.018 0.018 EPA gọi NMHC (hydrocarbon khơng chứa methan) hydrocarbon HCHO, tổng qt formaldehyd, tác nhân gây ung thư mạnh Trong quy chuẩn EPA, nhà chế tạo có quyền phân loại động họ theo bảy Bin (thùng) nêu Bảng 12-4, giá trị trung bình, nghĩa khí thải từ tất động nhà chế tạo bán ra, phải tuân thủ Bin kể từ sau năm 2010 Thay phối hợp động tuân thủ Bin Bin với động theo Bin để lấy giá trị trung bình, hầu hết nhà chế tạo nhắm đến tiêu chuẩn Bin cho động họ NOx PM Bin giới hạn NOx đến 0.07 g/dặm PM đến 0.01 g/dặm, tương ứng 1/6 1/2 giới hạn Euro Tiêu chuẩn PM tiếp cận vấn đề bụi cao su từ vỏ xe mài mịn đường EPA đưa biện pháp nghiêm khắc này, ảnh hưởng đến động diesel lớn so với động xăng, lý sau Cả NOx PM ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, đặc biệt cư dân đô thị NOx tương tác với ánh sáng mặt trời tạo sương mù chất ô nhiễm chịu trách nhiệm mức ozon tầng thấp Tiếp xúc lâu dài với ozon dẫn đến vấn đề hơ hấp mãn tính, tim mạch, PM, đơi thấy dạng muội than lơ lửng khói xả đen, có cảm giác nhám rát da mặt, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, chí dẫn đến ung thư phổi Theo Hiệp hội Phổi Hoa Kỳ, 50.000 người Mỹ bị chết hàng năm tiếp xúc với PM, chủ yếu từ hạt rắn có đường kính 10 µm Hiện chưa rõ chế sinh học, chưa có nghiên cứu phân biệt PM từ động diesel, bụi khói thuốc Thống kê thời gian 1980-2000 cho thấy bệnh hen suyễn trẻ em Mỹ tuổi tăng đến 160%, nguyên nhân dường PM cao khơng khí Động diesel tương đối sạch, xét CO HC, sản sinh nhiều PM NOx Bằng cách gộp tất loại động cơ, nhiên liệu sử dụng, tuân thủ tiêu chuẩn khí thải nhau, EPA thu hẹp “khe hở sức khỏe” động xăng động diesel Thật không may, hai chất nhiễm độc hại khí xả diesel 373 lại khó kiểm sốt Các nhiệt độ buồng đốt cao đốt cháy hết HC chuyển CO thành CO2, lại phát sinh NOx PM Các nhà thiết kế đáp ứng tiêu chuẩn NOx PM quy định EPA Tier Euro với biện pháp kiểm soát cylinder, chẳng hạn, sử dụng khí thải tái tuần hồn, làm chậm thời điểm phun để giảm nhiệt độ lửa Nhưng cải tiến động đáp ứng tiêu chuẩn Tier tiêu chuẩn EURO tương ứng, cần có xử lý sau đường xả Xử lý NOx sau đường xả Mức khơng khí cao khí xả diesel làm cho chuyển đổi xúc tác đường, vốn thông dụng động xăng, khơng có tác dụng động diesel, cải tiến dù chi phí cao Hình 12-4 minh họa hệ thống Houston Industrial Silencing phát triển cho máy phát điện diesel dự phòng ứng dụng tĩnh khác Hệ thống bao quát sở với tiêu âm hiệu suất cao, hai chuyển đổi xúc tác, bẫy PM Bộ vi xử lý điều khiển hệ thống phun phân phối lượng NH3 xác cho chuyển đổi thứ NH3 phản ứng với NOx để tạo thành nitơ tự nước: NH3 + NOx = N2 + H20 Để tính xác thành phần NO NO2 NOx, phản ứng sau: 4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O 2NO2 + 4NH3 + O2 = 3N2 + 6H2O Bộ chuyển đổi thứ hai, phía sau thứ nhất, làm cho HC CO tương tác với O2 dư khí xả để tạo thành CO2 nước: HC + CO + O2 = CO2 + H2O 374 Hình 12-4 Động diesel tĩnh kết hợp hệ thống định lượng NH3 với bẫy PM giảm tiếng ồn cách hiệu Dung dịch 75% nước 25% NH3 thường dùng làm tác nhân oxy hóa Cũng phun NH3 dạng khơ (anhydric) trực tiếp vào khí xả hòa trộn với nước trước phun Tốc độ phun phải chuẩn hóa cách xác cho thiết bị cách lấy mẫu nồng độ NOx đường xả Khi sử dụng Pt làm chất xúc tác, hệ thống giảm 90% NOx 375 không 95% CO Tỷ suất chuyển đổi HC tương đương với CO Pt vận hành tối ưu khoảng nhiệt độ 460-5400F với tải ổn định Các hệ thống khử NOx xe có động đặt nhiều vấn đề phức tạp hơn, Hình 12-5 Các hệ thống phải gọn, có khả vận hành với tải biến thiên, sử dụng xe tải nặng, phải vận hành 290.000 dặm khơng cần bảo trì Đối với xe hơi, yêu cầu bảo trì khơng 100.000 dặm Hình 12-5 Hệ thống xử lý sau Bosch xe có động Bẫy hạt rắn (7) chuyển NOx thành NO2, oxy hóa muội than chứa Fe thành CO2 Các thành phần chưa bị oxy hóa tích tụ phần tử lọc Cảm biến áp suất (3) giám sát độ giảm áp qua bẫy Khi áp suất ngược tăng, ECU kích hoạt hồi phục cách cấp nhiên liệu dư so với yêu cầu động Nhiên liệu dư cháy bẫy hạt rắn để đốt cháy hạt đưa áp suất ngược mức bình thường Các cảm biến (2 5) giám sát nhiệt độ khí xả vào khỏi chuyển đổi xúc tác (6) Ford Bosch sử dụng ure, (NH2)2CO, nước làm chất chuyển tải NH3 Ure phân hủy thành NH3 chuyển đổi xúc tác, phản ứng với NOx để tạo khí N2 nước Trong điều kiện nhiệt độ lý tưởng, hệ thống oxy hóa đến 90% NH3 Lượng ure chiếm khoảng 5% mức tiêu thụ nhiên liệu diesel Hệ thống phân phối lọc ure, phun sương chất khơng khí nén, điều chỉnh phân phối theo tải động cơ, tốc độ nhiệt độ khí xả Một hai cảm biến oxy liên tục lấy mẫu khí xả cung cấp tín hiệu hồi tiếp 376 AdBlue, tên thương mại Bosch urea (thực chất phân urea thông thường), dùng Đức Ford Mercedes-Benz EPA chấp thuận cho phép sử dụng chuyển đổi Mỹ, dù quan muốn hệ thống khơng cần bảo trì Honda 2.2 L i-CTDi tung thị trường vào năm 2010, EPA Tier 2, Bin có hiệu lực, không sử dụng phương pháp phun urea Bộ chuyển đổi xúc tác tráng hai lớp hấp thụ Lớp giữ NOx giai đoạn vận hành với chế độ cháy nghèo Theo thời gian, chế độ cháy trở nên giàu (nhiên liệu) Hydro, nhận từ nhiên liệu khơng cháy hết khí xả, phản ứng với NOx để tạo NH3 Lớp vật liệu hấp thụ thứ hai giữ NH3 động trở lại chế độ cháy nghèo bình thường Tại thời điểm này, NH3 phản ứng với NOx để tạo nước khí N2 Hệ thống khơng ảnh hưởng đến tiêu thụ nhiên liệu: theo Honda, chạy với tốc độ 60 dặm/giờ, động vận hành nghèo phút, sau giàu giây Bẫy PM Bẫy này, gọi lọc hạt rắn diesel (DPF), lắp phía trước chuyển đổi xúc tác Do phải làm việc với nhiệt độ cao, phần tử lọc chế tạo vật liệu gốm xốp kim loại thiêu kết Khi lọc bị nghẹt, máy tính nhận biết điều áp suất ngược cao, lệnh phun chậm lại dãn nở Nhiên liệu thơ tràn vào bẫy tự bốc cháy, đốt cháy carbon muội than tích tụ Cần định kỳ tháo bẫy để loại bỏ tro cặn Peugeot-Citroen sử dụng bẫy PM SiC xốp dạng tổ ong, làm nhiên liệu chất phụ gia thích hợp, có tên Eolys, chưa EPA phê chuẩn Nhiên liệu diesel lưu huỳnh thấp Lưu huỳnh làm nghẹt bẫy PM gây ô nhiễm chuyển đổi xúc tác, đồng thời nguồn PM Do đó, EPA quy định hàm lượng lưu huỳnh nhiên liệu diesel No.l No.2 phải giảm từ 500 phần triệu xuống 15 phần triệu (ppm) Nhiên liệu diesel lưu huỳnh thấp, ULSD, sử dụng động xe bất kỳ, buộc phải sử dụng cho model từ năm 2007 trở sau Sự thay đổi này, bắt đầu vào năm 2006, đặt yêu cầu cho nhà máy lọc dầu Sự thủy phân, quy trình nhà máy lọc dầu sử dụng để khử lưu huỳnh, làm giảm tính bơi trơn ULSD 377 Không lưu huỳnh, chất ô nhiễm khác chịu trách nhiệm tượng nóng lên tồn cầu, xử lý hóa học để trở thành hợp chất độc hại hơn, chưa có cơng nghệ chuyển đổi áp dụng cách hiệu cho CO2 Cách để giảm lượng khí CO2 thải mơi trường giảm đốt cháy nhiên liệu sử dụng nguồn lượng thay thân thiện với môi trường 378 TÀI LIỆU THAM KHẢO J D Halderman, C D Mitchell, and c W Glassman Advanced engine performance diagnosis Prentice Hall, USA 1998 J D Halderman and H E Ellinger Automotive engines: theory and servicing Prentice Hall, USA 1997 Tim Gilles Automotive engines: diagnosis, repair, and rebuilding Delmar Publisher, USA 1996 W H Crouse and D- L Anglin Automotive engines- McGraw-Hill 1995 J G Hughes Automotive engine rebuilding John Wiley & Sons 1994 John F Dagel Diesel engine & fuel system repair, Prentice Hall 1994 W H Crouse and D L Anglin Automotive mechanics McGraw-Hill, New York 1993 Ken Layne Automotive engine performance - Tuneup, testing and service Vol.1 & Prentice Hall, USA 1993 10 T.K Garrett Automotive fuels and fuel systems London 1991 11 J G Hughes Automotive engine rebuilding: system, diagnosis, and service Harcourt Brace Jovanovich Publishers, USA 1990 12 Check-Chart Automatic transmissions and transaxles - Shop manual Harper & Row Publisher, New York 1989 13 Nguyễn Tất Tiến, Đỗ Xn Kính Giáo trình kỹ thuật sửa chữa ơtơ, máy nổ Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 2002 14 Phạm Minh Tuấn Động đốt Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2001 379 HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH SỬA CHỮA VÀ BẢO TRÌ ĐỘNG CƠ DẦU PGS.TS Đỗ Văn Dũng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trụ sở: Phòng 501, Nhà Điều hành ĐHQG-HCM, phường Linh Trung, thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh ĐT: 028 62726361 E-mail: vnuhp@vnuhcm.edu.vn Văn phòng đại diện: Tòa nhà K-Trường Đại học Khoa học Xã hội & Nhân văn, số 10-12 Đinh Tiên Hoàng, phường Bến Nghé, Quận 1, Thành phố Hồ Chí Minh ĐT: 028 62726390 Website: www.vnuhcmpress.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất nội dung TS ĐỖ VĂN BIÊN Biên tập LÊ THỊ THU THẢO Sửa in PHAN KHƠI Trình bày bìa TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH Đối tác liên kết TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỒ HỒ CHÍ MINH Xuất lần thứ Số lượng in: 100 cuốn, khổ 16 x 24 cm Số XNĐKXB: 4992021/CXBIPH/2-10/ĐHQGTPHCM QĐXB số 174/QĐ-NXB cấp ngày 06/9/2021 In tại: Cơng ty TNHH In Bao bì Hưng Phú; Địa chỉ: 162A/1, KP1A, phường An Phú, TP Thuận An, Bình Dương Nộp lưu chiểu: Năm 2022 ISBN: 978-604-73-8214-9 Bản quyền tác phẩm bảo hộ Luật Xuất Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam Nghiêm cấm hình thức xuất bản, chụp, phát tán nội dung chưa có đồng ý tác giả Nhà xuất ĐỂ CÓ SÁCH HAY, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! NXB ĐHQG-HCM ISBN: 978-604-73-8214-9 786047 382149 ... VĂN DŨNG HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH SỬA CHỮA VÀ BẢO TRÌ ĐỘNG CƠ DẦU NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2022 LỜI NÓI ĐẦU Hơn mười năm qua, giới chứng kiến nhiều thay đổi đáng ý động diesel,... 21 Chương 2: LẮP ĐẶT ĐỘNG CƠ 24 XE TẢI VÀ CÁC XE CÓ ĐỘNG CƠ KHÁC 24 ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI 27 ĐỘNG CƠ TÀU THỦY 34 Chương 3: XỬ LÝ SỰ CỐ CƠ BẢN 39 CÁC DẠNG... đẳng áp chu trình đẳng tích động diesel động xăng Hình 1-5 Sự cháy diesel quan hệ áp suất nén – góc quay trục khuỷu 16 CHU TRÌNH THÌ VÀ CHU TRÌNH THÌ Các động Si CI vận hành theo chu trình gồm