ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CƠ DIESEL

Khi mới ra đời các hệ thống động cơ diesel được điều khiển bằng cơ khí nêncông suất động cơ, suát tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt động của động cơ chưađược hoàn thiện trong quá trìn

1 MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 3

2.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL: 4

2.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL 4

2.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 4

2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 4

2.2.2 Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel: 5

2.2.3 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 10

3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 .19

3.1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 19

3.1.1 Các thông số kỹ thuật động cơ IVECO NEF 60TE2 20

3.1.2 Đặc điểm các nhóm chi tiết và cơ cấu của động cơ IVECO NEF 60TE2 22

3.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 39

3.2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2 39

3.2.2 Đặc tính phun nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2: 40

3.2.3 Kết cấu hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2 43

3.2.4 Vùng áp suất thấp 43

3.2.5 Vùng nhiên liệu áp suất cao: 47

3.3 HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 57

3.3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử của hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2 57

3.3.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động các thành phần trong hệ thống điện tử điều khiển phun nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2 60

4 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 76

4.1 TÍNH TOÁN NHIỆT: 76

4.1.1 Thông số động cơ 76

4.1.2 Các thông số chọn ban đầu 77

4.1.3 Thông số tính toán 77

4.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BƠM CAO ÁP 84

4.2.1 Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình 84

4.2.2 Đường kính piston bơm cao áp 85

4.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA VÒI 86

4.3.1 Tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình 86

4.3.2 Tiết diện lưu thông của một lỗ phun 87

4.3.3 Đường kính lỗ phun tính toán 87

5 TÌM HIỂU CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ SỮA CHỬA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 87

5.1.1 Các hư hỏng bơm cao áp 87

5.1.2 Các hư hỏng của vòi phun 88

5.1.3 Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu 88

5.1.4 Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu 88

5.1.5 Hư hỏng hệ thống điện tử và các cảm biến 88

5.2.1 Bơm cao áp 89

5.2.2 Ống phân phối 89

5.2.3 Vòi phun 89

5.3 PHƯƠNG PHÁP CHẨN ĐOÁN 89

5.3.1 Chẩn đoán theo một số trạng thái hoạt động của động cơ 89

5.3.2 Chẩn đoán hệ thống điều khiển điện tử bằng máy quét mã lỗi scaner 91

5.4.1 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một 94

5.4.2 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai 94

5.4.3 Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa 94

5.4.4 Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử 94

6 KẾT LUẬN 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

1 MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

Hiện nay máy phát điện công nghiệp được sử dụng làm nguồn điện chính hay

dự phòng trong các xí nghiệp, nhà xưởng, văn phòng cao ốc, bệnh viện, mạng lướiviễn thông… Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, máy phát điệnđược tích hợp các hệ thống điều khiển tự động ngày càng nhiều Yêu cầu đặt ra đốivới động cơ kéo máy phát điện là tiêu hao nhiên liệu thấp, giảm tiếng ồn, hoạt độnglâu dài và ổn định Hệ thống nhiên liệu common rail là một trong số những hệ thốngđược khách hàng quan tâm hiện nay khi mua máy phát điện vì những lợi ích mà nómang lại khi sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suấtlớn, giảm tiếng ồn trong động cơ Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu common rail

sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng,khai thác, sữa chữa và cải tiến chúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng cácnguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác.Các loại động cơ ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩnkhí thải đựợc chấp thuận trong ngành sản xuất động cơ nhằm bảo vệ môi trường thìbên cạnh đó công nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điềukhiển và vi điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải cókiến thức vững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phảinâng lên tương ứng mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng nhưdây chuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ratrường

Vì những lý do trên em chọn đề tài "Khảo sát hệ thống nhiên liệu CommonRail động cơ IVECONEF 60TE2 để làm đề tài tốt nghiệp

2.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL:

2.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL.

Ra đời sớm từ những năm 1892 nhưng động cơ diesel không phát triển như động

cơ xăng do động cơ diesel gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn tuy nhiên cùng với sựphát triển của kỹ thuật công nghệ các vấn đề được giải quyết và động cơ Dieselngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng

Khi mới ra đời các hệ thống động cơ diesel được điều khiển bằng cơ khí nêncông suất động cơ, suát tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt động của động cơ chưađược hoàn thiện trong quá trình sử dụng và gây nhiều khó khăn cho người sử dụng

Do đó với cộc cách mạng khoa học kỹ thuật ra đời vào những năm 50-60 của thế kỷ

XX đã có tác dụng tích cực làm thay đổi khả năng tự động điều khiển của động cơ,với sự trợ giúp chủ yếu của các cảm biến, bộ xữ lý và các bộ thừa hành làm cho quátrình điều khiển động cơ thích ứng vớii điều kiện làm việc nhanh hơn và chính xáchơn rất nhiều so với các hệ thống điều khiển cơ khí, thủy lực thường dùng

Các nghiên cứu cải tiến động cơ Diesel trước hết liện quan đến việc hoànthiện kỹ thuật phun, đặc biệt là việc áp dụng kỹ thuật phun điều khiển điên tử chophép nâng cao momen và công suất, giảm ồn , giảm ô nhiễm không khí…cácnghiên cứu này sẽ liên quan chủ yếu đến áp suất phun, dạng quy luật phun và độchính xác của lượng nhiên liệu phun Một ví dụ điển hình về các kĩ thuật phun mới

là sự phát triển hệ thống nhiên liệu common-rail Trong hệ thống này, áp suất phun

có thể được modun hóa một cách tùy ý

2.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL

2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

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

1 Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong mộtkhoảng thời gian quy định

2 Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu

3 Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làmviệc quy định của động cơ

4 Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quyđịnh của động cơ

5 Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng thời điểm theo một quy luật

đã định

6 Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích môi chất trong buồngcháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các

tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trongbuồng cháy.

Diễn biến chu trình công tác của động cơ diesel chủ yếu phụ thuộc vào tìnhhình hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu vàdạng đường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theogóc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm)

- Biến thiên của tốc độ phun (tức là quy luật cấp nhiên liệu )

- Chất lượng phun (thể hiện bằng mức phun nhỏ và đều)

- Sự hoà trộn giữa nhiên liệu với khí nạp trong buồng cháy

- Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo dài 2045 độ góc quay trục khuỷu (tức làkhoảng 0,00330,0075 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từs]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ0,150,2 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từMN/m2]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, trong vòi phun ápsuất tăng lên tới mấy chục [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từMN/m2]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ Áp suất phun nhiên liệu cao như vậy là nhằmđảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xylanh động cơ với một tốc độ cần thiết

Áp suất phun nhiên liệu nhỏ nhất cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều củanhiên liệu, nó phụ thuộc vào cấu tạo vòi phun và cường độ vận động xoáy lốc củamôi chất trong buồng cháy khi phun nhiên liệu Trên thực tế thường không nhỏ hơn10[s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từMN/m2]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ áp suất phun nhiên liệu lớn nhất thường không vượt quá 4050 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từMN/

m2]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ, vì lớn hơn nữa sẽ gây ra những khó khăn không cần thiết về mặt công nghệ chếtạo, ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của bơm cao áp và vòi phun, mặc dầu về mặt chấtlượng phun có được cải thiện chút ít

Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel phải thoả mãn những yêucầu cơ bản sau:

1 Bền và có độ tin cậy cao

2 Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ

3 Dễ dàng và thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sữa chữa

2.2.2 Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel:

Quá trình hình thành hòa khí trong động cơ diesel có hai đặc điểm chính sau:

Hòa khí được hình thành bên trong xilanh động cơ với thời gian rất ngắn Tínhtheo góc quay trục khuỷu chỉ bằng 1/10 đến 1/20 so với trường hợp máy xăng.Ngoài ra nhiên liệu diesel lại khó bay hơi hơn xăng nên phải phun thật tơi và hòatrộn đều với không khí trong buồng cháy nhằm tạo ra hòa khí Mặt khác nhằm đảmbảo cho nhiệt độ không khí trong buồn cháy tại thời gan phun nhiên liệu phải đủ lớn

để hòa khí có thể tự bốc cháy

Quá trình hình thành hòa khí và quá trình bốc cháy nhiên liệu của động cơ dieselchồng chéo lên nhau Sau khi phun nhiên liệu, trong buồn cháy diễn ra một loạt thayđổi về lý hóa nhiên liệu, sau đó phần nhiên liệu được phun vào trước đã được tạo rahòa khí, tự bốc cháy, trong khi nhiên liệu vẫn được phun tiếp, cung cấp cho xilanhcủa động cơ Như vậy sau khi đã cháy một phần, hòa khí thay đởi liên tục trongkhông gian và suốt thời gian của quá trình.

Chính đặc điểm của quá trình hình thành hoà khí và quá trình cháy như vậy nên đểcho phù hợp thì động cơ diesel có rất nhiều loại buồng cháy khác nhau tuỳ theo cấutạo của động cơ và mục đích sử dụng động cơ Hiện nay buồng cháy của động cơdiesel được phân loại theo hai cách

Dựa vào vị trí bay hơi của nhiên liệu thì được chia thành:

+ Hình thành kiểu màng trực tiếp + Hình thành kiểu thể tích

+ Hình thành kiểu thể tích - màng

Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình hành hoà khí thì chia thành:

+ Phun trực tiếp + Phun gián tiếp Đối với động cơ phun trực tiếp thì buồng cháy trong động cơ được chia thành:

+ Buồng cháy thống nhất

+ Buồng cháy khoét lõm sâu trên đỉnh piston

Còn động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp thì buồng cháy củađộng cơ cũng được chia thành ba loại sau đây:

+ Buồng cháy xoáy lốc

+ Buồng cháy dự bị

+ Buồng cháy không khí

Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ D iesel chỉ chiếm một thời giannhỏ do đặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là hỗn hợpkhông đồng nhất Vì vậy quá trình hình thành là một quá trình rất phức tạp và diễn

ra ở nhiều giai đoạn khác nhau

a b c

Hình 2-1 Một số buồng cháy động cơ Diesel a,d: Buồng cháy thống nhất

b,e,f : Buồng cháy khoét sâu

c : Buồng cháy không khí

Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhưngchủ yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ Dưới đây là cáckiểu hình thành hoà khí trong buồng cháy

2.2.2.1 Hình thành kiểu màng trực tiếp.

- Hình thành hoà khí kiểu màng dựa trên kết quả phối hợp giữa dòng chảy

xoáy lốc của môi chất với màng nhiên liệu được tráng trên thành buồng cháy Hơinhiên liệu từ màng bay hơi lên cuốn theo dòng khí xoáy lốc tạo thành hoà khí; chấtlượng của hoà khí phụ thuộc và nhiệt độ của thành buồng cháy và diện tích màngnhiên liệu được tráng trên thành Nguyên tắc hình thành hoà khí kiểu màng được kỹ

sư Meurer của hãng MAN sáng chế, vì vậy còn được gọi là quá trình M

- Buồng cháy phần lớn có dạng hình cầu, cá biệt có dạng elip tròn xoay, nên

còn có tên là buồng cháy hình cầu Tuy nhiên việc hình thành hoà khí cũng như quátrình cháy không giống như các loại buồng cháy khoét sâu trên đỉnh piston thôngthường

* Đặc điểm quan trọng nhất của quá trình M:

- Là dùng vòi phun có một hoặc hai lỗ phun, nhiên liệu được phun thuận chiềudòng xoáy và tiếp tuyến với thành buồng cháy như ở hình vẽ 2.2 Nhờ tác dụng của

dòng xoáy mạnh, nhiên liệu được tráng đều trên thành buồng cháy tạo ra màngmỏng Nhiệt độ thành buồng cháy được giữ nhất định, điều khiển tốc độ bay hơi củanhiên liệu.

Hình 2-2 Quá trình MC: Màng nhiên liệu

* Đặc tính của quá trình M :

- Một ít nhiên liệu được hình thành hoà khí theo kiểu không gian tự bốc cháy,sau đó châm cháy số hoà khí hình thành từ màng Do số hoà khí được chuẩn bịtrong thời kỳ cháy trễ tương đối ít nên động cơ chạy êm, không có hiện tượng gõmáy do tính tự cháy kém của nhiên liệu làm tăng thời gian cháy trễ gây ra, nên động

cơ có thể dùng nhiều loại nhiên liệu Chỉ số xê-tan rất thấp nên phải tăng tỉ số nén

và phải dùng hệ thống phun thích hợp

Dưới tác dụng của dòng khí lướt qua bề mặt màng, tầng tầng lớp lớp nhiênliệu được cuốn theo dòng khí tạo thành hoà khí Một phần nhiên liệu được phun vàokhông gian, có nhiệt độ cao với thành phần hoà khí thích hợp sẽ tự bốc cháy trướctạo nên nguồn lửa châm cháy số hoà khí được hình thành từ màng nhiên liệu Trongkhi cháy thì nhiệt độ môi chất tăng dần càng làm tăng tốc độ bay hơi của nhiên liệu

và tốc độ hình thành hoà khí Nhờ tác dụng của hiện tượng của “hoà khí nóng” phầnhoà khí đã cháy đi vào tâm buồng cháy, còn phần không khí thì từ tâm buồng cháydần dần đi ra phía thành làm tăng tốc độ hình thành hoà khí

- Do phần lớn nhiên liệu được bay hơi từ màng, không có hiện tượng nhiênliệu bị phân giải ở nhiệt độ cao do thiếu ôxy nên giảm hàm lượng muội than trongkhí xả, mặt khác thì hệ số sử dụng không khí khi cháy rất lớn, ở chế độ thiết kế cóthể dùng  = 1,05

C

2.2.2.2 Hình thành kiểu thể tích.

- Hình thành hoà khí kiểu thể tích là cách phun tơi nhiên liệu vào hầu khắpkhông gian buồng cháy để các hạt nhiên liệu được sấy nóng, bay hơi và hoà trộnđều với không khí tạo ra hoà khí

- Thực ra phân loại buồng cháy theo nguyên tắc hình thành hoà khí không cótính tuyệt đối vì trong quá trình M có khoảng 20  30% nhiên liệu được hình thành

hoà khí theo kiểu thể tích và trong các buồng cháy hình thành hoà khí theo kiểu thể

tích cũng có được một ít nhiên liệu được hình thành hoà khí theo kiểu màng Vì vậynếu nói chính xác thì phải gọi nặng về hình thành hoà khí kiểu màng và nặng về

sâu Vòi phun có lỗ phun có đường kính nhỏ d= 0,15 - 0,25(mm) với số lỗ từ 5-10

lỗ, áp suất phun lớn 20-60 MN/m2 Tia phun nhiên liệu tới sát thành buồng cháynhưng không chạm vào thành buồng cháy

Hình 2-3 Buồng cháy thống nhất với phương pháp hỗn hợp thể tích

D: đường kính piston; db: đường kính phần khoét lõm

Khi piston đi lên trong quá trình nén, hiện tượng không khí bị chèn vàokhông gian trên đỉnh piston xảy ra không mãnh liệt Nói cách khác, xoáy lốc khôngmạnh nên ít ảnh hưởng đến quá trình hình thành hỗn hợp (buồng cháy ít tận dụngxoáy lốc không khí) Nhiên liệu được phun ra rất tơi và tia phun phù hợp với profinbuồng cháy, do đó tia nhiên liệu đã thâm nhập đến phần lớn thể tích buồng cháy, tạoquá trình bay hơi hòa trộn nhiên liệu với không khí để hình thành hỗn hợp Vì vậy,người ta gọi đây là phương pháp hình thành thể tích

db

D

2.2.2.3 Hình thành kiểu thể tích - màng.

Hình 2-4 Buồng cháy thống nhất với phương pháp hỗn hợp thể tích- màng.

Phần khơng gian trên đỉnh Piston cĩ thành dịng với 0,35 0,75

D

db



sâu, cĩ hình dáng đa dạng như kiểu  ,  Tỷ lệ thể tích khơng gian trên đỉnh piston

Vb và thể tích buồng cháy Vc là lớn trong khoảng 0,75 - 0,9 Vịi phun cĩ số lỗ từ(3-5) lỗ, áp suất phun lớn 15-20MN/m2

Khi Piston đi lên trong quá trình nén thì khối lượng khơng khí giữa nắpxylanh và đỉnh Piston bị chèn mãnh liệt vào khơng gian trên đỉnh Piston tạo rachuyển động xốy lốc hướng kính với cường độ lớn (buồng cháy tận dụng xốylốc) Đến thời điểm nhiên liệu được phun vào, một phần bị xốy lốc xé nhỏ và hịatrộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp, phần cịn lại gần 50% bám lên thành buồngcháy tạo thành màng và được dịng khí xốy lốc cuốn dần tạo thành hỗn hợp.Phương pháp hỗn hợp này gọi là phương pháp hỗn hợp thể tích màng

Như vậy, muốn nâng cao tính năng của động cơ cần phải đàm bảo nạpnhiều nhất khơng khí mới vào xylanh, phải nâng cao hết mức hiệu suất sử dụng sốkhơng khí này, cĩ nghĩa là phải đảm bảo cho nhiên liệu được cháy kiệt với hệ số dưlượng khơng khí  nhỏ nhất và quá trình cháy phải được kết thúc ở khu vực gầnđiểm chết trên Do đĩ, kết cấu của buồng cháy phải phù hợp với quá trình hìnhthành hịa khí và quá trình cháy nhiên liệu là khâu then chốt quyết định tính năngđộng lực và tính năng kinh tế của động cơ Diesel

2.2.3 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

2.2.3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu

Đặc điểm khác biệt của động cơ diesel so với động cơ xăng là địa điểm vàthời gian hình thành hồ khí Trong động cơ xăng, hồ khí bắt đầu hình thành ngay

từ khi xăng được hút khỏi vịi phun vào đường nạp (động cơ dùng bộ chế hồ khí)hoặc được phun vào đường ống nạp (động cơ phun xăng) Quá trình trên được cịn

dD

cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện Ở động cơ diesel gần cuối quá trình nén, nhiênliệu mới được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hoà khí rồi tự bốc cháy.

Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel là bộ phận quan trọng nhất của động cơ thựchiện sự hình thành hoà khí kể trên

Bơm chuyển nhiên liệu (9) hút nhiên liệu từ thùng chứa (12), sau đó đẩy tớibầu lọc tinh (2) Tại bầu lọc tinh nhiên liệu được lọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệutheo đường ống (3) tới bơm cao áp (8) Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp suất

đủ lớn theo đường ống cao áp (6) đến vòi phun (4) cung cấp cho xylanh động cơ

Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổbơm cao áp được theo đường ống dẫn (5) và (11) trở về thùng chứa

Nhiên liệu đi vào trong xylanh bơm cao áp không được lẫn không khí vìkhông khí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định, thậm chí có thể làmgián đoạn quá trình cấp nhiên liệu Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu có thể là

do không khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi đột ngột, cũng cóthể do khí trời lọt vào do đường ống không kín, đặc biệt là ở những khu vực mà ápsuất nhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời Để xả không khí ra khỏi hệ thống nhiênliệu trên bầu lọc, trên vòi phun và trên bơm cao áp có bulông xả khí

6 7

8 9

10

11 12

1

13

Hình 2-5 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel

1- Bulông xả khí; 2- Bầu lọc nhiên liệu; 3, 5, 6, 10, 11- Ống dẫn nhiên liệu; 4- Vòi

phu; 7- Van tràn; 8- Bơm cao áp; 9- Bơm chuyển; 12- Thùng chưa nhiên liệu;

13- Bulông xả nước

Không khí từ ngoài trời qua lọc khí vào ống nạp rồi qua xupáp nạp đi vàođộng cơ Trong quá trình nén các xupáp hút và xả đều đóng kín, khi piston đi lênkhông khí trong xylanh bị nén Piston càng tới sát điểm chết trên, không khí bêntrên piston bị chèn chui vào phần khoét lõm ở đỉnh piston, tạo ra ở đây dòng xoáylốc hướng kính ngày càng mạnh Cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào dòngxoáy lốc này, được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trộn đều với không khí tạo rahoà khí rồi tự bốc cháy.

Việc phân loại động cơ diesel chủ yếu dựa vào đặc điểm cấu tạo của bơm cao áp.Hiên nay có các loại hệ thống nhiên liệu diesel chính là: hệ thống nhiên liệu diesel

sử dụng bơm cao áp thẳng hàng, hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp loạiphân phối, hệ thống nhiên liệu diesel hỗn hợp dùng bơm cao áp vòi phun, hệ thốngnhiên liệu common rail…

2.2.3.2 Hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp loại dãy và bơm cao áp loại phân phối

a Kết cấu bơm dãy

Kết cấu bơm cao áp loại dãy được thể hiện trên hình 2-6

22

24 23

19 6

A8

A - A

7 9

10

14 16 17

18

20 21

5

A

1213 15 11

Hình 2-6 Bơm cao áp loại dãy (bosch)

1- Bulông xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun; 4- Đầu nốiống nhiên liệu vào bơm; 5- Vỏ bộ hạn chế nhiên liệu; 6- Khớp nối của trục cam; 7-Đĩa chắn dầu; 8- Trục bơm; 9- Ổ bi; 10- Vỏ bộ điều tốc; 11- Lò xo van cao áp; 12-Van cao áp; 13- Xilanh bơm cao áp; 14- Lỗ xả; 15- Piston bơm cao áp; 16- Vít; 17-

Ống xoay; 18- Đĩa trên; 19- Lò xo bơm cao áp; 20- Đĩa dưới; 21- Bulông điềuchỉnh; 22- Con đội; 23- Con lăn; 24- Cam.

Nguyên lý hoạt động : Piston đi xuống nhờ lực đẩy lò xo (19), van cao áp(12) đóng kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trên piston,khi mở các lỗ A, B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tới khi pistonnằm ở vị trí thấp nhất

Piston đi lên nhờ cam (24), lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua các lỗ A, B ra ngoài ;khi đỉnh piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía trên piston(15) tăng áp suất, đẩy mở van cao áp (12), nhiên liệu đi vào đường cao áp tới vòiphun Quá trình cấp nhiên liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêng trên đầu piston

mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc ấy nhiên liệu từ không gian phíatrên piston qua rãnh dọc thoát qua lỗ B ra ngoài khiến áp suất trong xilanh giảm độtngột, van cao áp được đóng lại

b.Kết cấu Bơm phân phối.

Hình 2-7 Bơm phân phối 1- Bạc xả; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun; 3- Vành cam; 4- Con lăn; 5- Đĩa truyền động; 6- Trục vào; 7- Bánh răng bơm chuyển; 8- Trục bộ điều tốc; 9- Bánhrăng bộ điều tốc; 10- Quả văn; 11- Đòn điều chỉnh; 12- Lò xo điều tốc; 13- Màng

AB

chân không; 14- Ống nối đường nạp; 15- Lò xo màng điều chỉnh chân không; Đường ống hồi dầu; 17- Vít điều chỉnh; 18- Đòn áp lực; 19- Van điện từ; 20-Piston; 21- Van cao áp; 22- Đầu nối với vòi phun.

16-Nguyên lý hoạt động : Dẫn động xoay piston (20) được trục bơm (6) dẫn động,

còn dẫn động định tiến do vành cam (3) trên trục bơm (6) dẫn động Trên sườnpiston có các lỗ thoát B, khi piston xoay lỗ thoát này sẽ lần lượt ăn thông với các lỗkhoan chéo A trên đầu bơm Trong hành trình công tác nhiên liệu nén và phân phốilần lượt qua các lỗ khoan chéo A, khi đó áp suất nhiên liệu nén đi qua van cao áp(21) rồi đi đến vòi phun nhiên liệu của xylanh tương ứng Trên bơm còn có bơmchuyển nhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một áp suất ổn định, quả văng (10)thông qua quan hệ tay đòn, quả văng tác động vào bạc xả (1) qua đó làm thay đổithời điểm mở lỗ xả và thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế

độ làm việc của động cơ

Bơm cao áp loại phân phối chỉ dùng một cặp piston-xylanh, đồng thời dùngcách phân phối và định lượng thích hợp để đưa nhiên liệu cao áp đến các xylanh củađộng cơ nhiều xylanh Do đó loại bơm này có ưu điểm là trong kết cấu ít cặp chi tiếtđòi hỏi độ chính xác cao, kích thước nhỏ gọn, làm việc tin cậy, ít ồn hơn bơm cao

áp thẳng hàng Việc phân phối nhiên liệu cho các xylanh đồng đều hơn và việc bảodưỡng, sữa chữa cũng dễ dàng

c Các dạng cấu tạo vòi phun trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel sử dụng bơm dãy và bơm phân phối và bơm

Trên động cơ Diesel sử dụng hai loại vòi phun là : Vòi phun hở và vòi phunkín Vòi phun kín tức là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong vòi phunvới không gian trong buồng cháy động cơ

Vòi phun kín được chia làm 4 loại :

+ Vòi phun kín tiêu chuẩn

+ Vòi phun kín loại van

+ Vòi phun kín có chốt trên kim phun

+ Vòi phun kín loại van lỗ phun

Vòi phun hở : Là loại vòi phun không có van ngăn cách không gian trong vòiphun với không gian trong buồng cháy động cơ do đó có các nhược điểm sau :

- Trong khoảng thời gian giữa các lần phun, một phần nhiên liệu trong vòiphun bị chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thể trong xy lanh cũng đi vàochiếm đầy không gian bị chèn ép đó

- Thời gian đầu và thời gian cuối của quá trình phun, chất lượng phun rất

- Sau mỗi lần phun vẫn còn nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lô phun gây kếtcốc đầu vòi phun.

- Do không có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nênnhiều khi phần khí thể ấy sẽ gây trở ngại cho quá trình cấp nhiên liệu vào xy lanhđộng cơ

4 5 6

7 8 9

10 11 12 13 14

17

15 16

21 22

18 19

1- Thân; 2 ,7- Ê cu tròng; 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đế kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9- Đũa đẩy; 10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc; 13- Vít điều chỉnh; 14- Ê cu hãm; 15- Đầu nối; 16- Chụp; 17- Lưới lọc; 18- Thân vòi phun; 19- Đường nhiên liệu; 20, 21- Thân kim

Khắc phục được nhược điểm trên, nên vòi phun kín làm cho chất lượng phun nhiên liệu tốt, tăng chỉ tiêu công suất và hiệu suất của động cơ đồng thời làm giảmhiện tượng kết muội than trên vòi phun và xy lanh động cơ

Nguyên lý hoạt động vòi phun kín : Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc (17), qua các đường (19) trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt côn tựa của van kim Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện

tích hình vành khăn của van kim chống lại lực ép của lò xo Khi lực của áp suất nhiên liệu lớn hơn lực ép của lò xo thì van kim bị đẩy bật lên mở đường thông cho nhiên liệu tới lỗ phun Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu mở được gọi là

áp suất bắt đầu phun nhiên liệu

2.2.3.3 Hệ thống nhiên liệu diesel kiểu hỗn hợp sử dụng bơm cao áp vòi phun

Trong hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp vòi phun toàn bộ thân vòi phun vàbơm cao áp được kết hợp thành một khối duy nhất Kết cấu bơm cao áp vòi phun thểhiện trên hình 2-9

13

12

11 10

9

8 7

6

5

4

3 1

2

20 19

18 17 16 15 14

Hình 2-9 Kết cấu bơm cao áp vòi phun1- Lỗ phun; 2- ổ kim phun; 3- kim phun; 4- Lò xo; 5- vỏ đầu bơm; 6- bạc quay điều khiển; 7- piston; 8- vỏ đầu bơm; 9- chốt giới hạn; 10- ống dẫn hướng; 11- lỗ định vị; 12- lò xo; 13- đĩa lò xo; 14-,15,16,17- bộ phận lọc; 18- thanh răng điều khiển;

Bơm cao áp vòi phun được lắp ngay trên đầu xylanh động cơ và được vân hành bằngcần nâng của cam Nó có cấu tạo gần giống với bơm cao áp thẳng hàng , chỉ khác toàn bộ vòi phun và bơm cao áp được kết hợp thành một khối duy nhất và có loại bỏ đi van cao áp, thân của vòi phun được giữ chặt vào vỏ bơm bằng một ống chặn (20), ống này ép sát vòi phun vào tấm chặn (19) nằm tiếp giáp với đầu dưới của xylanh bơm cao áp.

Việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình, thời điểm phun gần giống với bơm cao áp thẳng hàng đã được mô tả

Bơm cao áp vòi phun có kết cấu đơn giản Vòi phun được gắn trực tiếp trên bơm nên không có sự rò rỉ nhiên liệu cao áp vì vậy bơm cao áp vòi phun làm việc có độ tin cậy cao Tuy nhiên dẫn động bơm cao áp vòi phun phức tạp vì bơm cao áp vòi phun được lắp trên nắp máy Sự làm việc đồng bộ giữa bơm cao áp và vòi phun trên các bơm là không đồng nhất Trong bơm cao áp vòi phun , do thể tích khoảng nén nhỏ và không có quá trình giao động trong thời kỳ đẩy nên có thể đảm bảo mức áp suất phun thực tế không hạn chế và tínhchu kỳ làm việc của động cơ cao

2.2.3.4 Hệ thống nhiên liệu common rail:

Hệ thống nhiên liệu common rail là hệ thống nhiên liệu tích áp áp xuất phunđược thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao đượcchứa trong hộp (Rail) hay còn gọi là “Ắcquy thủy lực” và được phân phối đến từngvời phun theo yêu cầu Lợi ích của vòi phun common rail là làm giảm mức độ tiếng

ồn, kiểm soát lượn nhiên liệu được phun ra ở áp suát rất cao nhờ kết hợp điều khiểnđiện tử, kiểm soát lượng phun thời điểm phun Do đó làm hiệu suất động cơ và tínhkinh tế nhiên liệu cao hơn

So với hệ thống nhiên liệu củ dẫn động bằng cam, hệ thống common rail khálinh hoạt trong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơdiesel như:

- Phạm vi sử dụng rộng rãi

- Áp suất phun đạt đến 1500 bar

- Thay đổi áp suất tùy theo ché độ hoạt động của động của đọng cơ

- Có thể thay đổi thời điểm phu

- Quá trình phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính vàphun kết thúc

So sánh hệ thống nhiên liệu common rail với hệ thống nhiên liệu diesel sửdụng bơm cao áp cổ điển:

· Phát thải ô nhiễm thấp.

· Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn

· Cải thiện tính năng động cơ

· Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ Diesel đang sử dụng

Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệutạo ra tiếng ồn khá lớn Khi khởi động và tăng tốc đột ngột lượng khói đen thảilớn.Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm cao Ở hệ thống nhiên liệu CommonRail áp suất phun lên đến 1500 bar, có thể phun ở mọi thời điểm, mọi chế độ làmviệc và ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp suất phun vẫn không thay đổi Với ápsuất cao, nhiên liệu được phun càng tơi nên quá trình cháy càng sạch hơn

Động cơ làm việc êm dịu là nhờ cải tiến Bơm cao áp Với kiểu bơm piston bố tríhình sao lệch nhau 120 độ Hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt và năng suất cao, giảmđược tải trọng động trên động cơ

Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trể và phun thứ cấp tạo choquá trình cháy hoàn thiện Ngoài ra, hệ thống còn ứng dụng điều khiển điện tử chođộng cơ, lắp thêm bộ hồi lưu khí xả (EGR) và tăng áp góp phần cải thiện tính năngđộng cơ Trong đó phải kể đến vòi phun Common Rail, nó thực hiện phun và lưu ở

áp suất cao

Vòi phun có van trợ lực điện từ Nó là một thành phần chính xác cao, được chế tạochịu được độ kín khít cực cao Các van, kim phun và cuộn điện từ được định vị trênthân vòi phun Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao đi qua van tiết lưu đivào buồng chứa van điều khiển Có áp suất bên trong vòi phun bằng áp suất trongắcquy thủy lực, như vậy ta thấy rằng vòi phun được thiết kế làm việc ở áp suất rấtcao do đó các chi tiết lò xo, van bi, kim phun và van điện từ làm việc phải chínhxác

Một ưu điểm nữa của hệ thống nhiên liệu Common Rail của hãng Bosch là trongquá trình thiết kế nhằm mục đích có thể thay thế được cho hệ thống nhiên liệuDiesel cũ, tức việc bố trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp vớicác động cơ đang tồn tại

b Nhược điểm:

Tuy nhiên hệ thống nhiên liệu common rail còn các tồn tại là

- Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi nghành công nghệ cao

- Khó xác định và lắp đặt các chi tiết common rail trên động cơ cũ

3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2

3.1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2

IVECO là nhãn hiệu động cơ diesel hàng đầu từ Italy,quá trình phát triển hơn

90 năm iveco đã khẳng định được thương hiệu và vị thế qua chất lượng hoàn hảo.Các sản phẩm động cơ của IVECO đều có đặc điểm cấu tạo đơn giản, thân thiệnmôi trường họat động bền bỉ, ổn định và tiêu hao nhiên liệu thấp Động cơ IVECONEF 60TE2 là một trong những sản phẩm mới nhất đựơc thiết kế mới hoàn toàn,đạt các tiêu chuẩn khí thải và môi trường mới nhất của châu Âu, Mỹ và đước sảnxuất tại Italy TÍnh năng công tác của động cơ luôn đáp ứng theo tiêu chuẩn côngnghiệp ISO 3046, BS 5514, và DIN 6271, Khí thải thoả mãn tiêu chuẩn European2004/26/EC của châu Âu và EPA/CASB của Mỹ

Động cơ IVECO NEF 60TE2 là loại động cơ tĩnh tại hiên nay đươc sử dụng rộngrãi trên các máy phát điên công nghiệp có công suất liên tục khoảng 200KVA Cụthể ở Việt Nam một số sản phẩm sử dụng động cơ IVECO NEF 60TE2 như máyphát điện của công ty VIETGEN, sản phẩm là loại máy phát điện VG 200 FIG kếthợp động cơ IVECO NEF 60TE2 và đầu phát Crompton G1R 280 MD có công suấtliên tục là 200KVA, công suất dự phòng là 220KVA số vòng quay là 1500 v/phút

Hình 3-1 Tổng thể động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Động cơ khởi động; 2- Thanh truyền; 3- Trục khuỷu; 4- Két làm mát khí nạp;5- Két nước làm mát; 6- Đường ống thải; 7- Tua bin tăng áp; 8- Piston; 9- Xupap

3.1.1 Các thông số kỹ thuật động cơ IVECO NEF 60TE2

Số xy lanh 6 xy lanh xếp thẳng hàng

Hành trình piston 120 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từmm]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ

Đường kính xilanh 102 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từmm]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ

Tổng dung tích 5880 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từcm3]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ

Kiểu buồng cháy Buồng cháy thống nhất

Công suất cực đại 215[s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từkW]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ / 1800[s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từv/ph]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ

Momen xoắn cực đại 1140 Nm / 1800[s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từv/ph]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ

HOLSET HX35WLàm mát

1110

Hình 3-2 Tổng thể động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Két nước làm mát; 2- Quạt gió; 3- Lọc nhiên liệu; 4- Lọc không khí; 5- Đầu phát ; 6- Bộ điều chỉnh dòng điện AVR;

7- Bộ điều khiển máy phát; 8- Tủ chuyển đổi tự động ATS

3.1.2 Đặc điểm các nhóm chi tiết và cơ cấu của động cơ IVECO NEF 60TE2

3.1.2.1 Đặc điểm nhóm piston thanh truyền

1 Piston:

Piston của động cơ IVECO NEF 60TE2 được chế tạo bằng gang hợp kim

GX 24-44, có nhiều ưu điểm như sức bền cơ học cao, độ bền nhiệt lớn b  300

MN/m2, hệ số giản nở dài nhỏ  = 11.10-6, tính công nghệ đúc và gia công cơ khíkhá tốt, giá thành thấp tuy vậy khi dùng loại vật liệu này vẫn còn tồn tại nhiềunhược điểm như khối lượng riêng lớn  = 70 Kg/dm3, hệsố dẫn nhiệt bé =37W/

m.0c

Đỉnh piston có dạng lõm kiểu ômêga Khi động cơ làm việc đầu piston nhận phần lớn nhiệt lượng do khí cháy truyền cho nó (khoảng 70  80%) và nhiệt lượngnày truyền vào xécmăng thông qua rãnh xécmăng, rồi đến nước làm mát động cơ.Ngoài ra loại đỉnh lỏm kiểu ômêga này còn tận dụng được xoáy lốc của không khítrong quá trình nén

Đầu piston được bố trí hai xécmăng khí và một xécmăng dầu Đầu piston có nhiệm

vụ bao kín buồng cháy và bố trí các xécmăng

Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh, lànơi chịu lực ngang N và là nơi để bố trí bệ chốt piston

102 +0,226

60,5

4 +0,04

2,7 +0,05 +0,035

áp suất phần miệng tương đối lớn, lọai xécmăng này sau thời gian làm việc áp suất

ở phần miệng tuy có giảm nhưng giảm ít hơn loại xécmăng đẳng áp

Xécmăng khí thứ nhất có tiết diện hình chữ nhật, mài hơi vát Nó bảo vệ độkín khít của không gian phía trên piston, ngăn không cho khí cháy lọt xuống hộptrục khuỷu Xécmăng này được mạ Crom nhằm mục đích chịu nhiệt do bồng cháy,đây là xécmăng chịu nhiệt nhiều nhất Kết cấu được thể hiện trên hình 3-4

A A

Ø102 0,17

A A

Ø102 0,6

Kết cấu chốt piston được thể hiện ở hình 3-7

Ø20

40 +0,0002 -0,0002

Trên động cơ IVECO NEF 60TE2 sử dụng loại thân máy xylanh – hộp trục khuỷu

có xylanh đúc liền thân máy và thân xylanh đúc liền với hộp trục khuỷu Thân máy động cơ IVECO NEF 60TE2 được đúc bằng gang Kết cấu thân máy được thể hiện trên hình 3-8

Xylanh động cơ IVECO NEF 60TE2 là loại xylanh đúc liền với thân do đó có độ cứng vững cao, được làm mát tốt hơn do tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát Tuy nhiên loai xylanh này khó đúc, ngoài ra toàn bộ thân máy đều dùng vật liệu tốt như xylanh nên lãng phí

Hình 3-9 Kết cấu xylanh động cơ IVECO NEF 60TE2

2 Nắp xylanh

Kết cấu nhóm nắp xylanh : Nắp xylanh đậy kín một đầu xylanh, cùng với piston và xylanh tạo thành buồng cháy Nhiều bộ phận động cơ được lắp trên nắp xylanh như vòi phun, cụm xupáp… ngoài ra trên nắp xylanh còn được bố trí các đường nạp, thải, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn… do đó kết cấu nắp xylanh rất phức tạp

Nắp xylanh động cơ IVECO NEF 60TE2 được đúc bằng gang xám có pha hợp kim chiều cao của nắp xylanh là A= 105 mm được thể hiên trên hình 3-10

Hình 3-10 Nắp xylanh động cơ IVECO NEF 60TE2

3.1.2.3 Thanh truyền

Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyểnđộng tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Khi làm việcthanh truyền chịu tác dụng của: Lực khí thể trong xylanh, lực quán tính của nhómpiston và lực quán tính của bản thân thanh truyền Động cơ IVECO NEF 60TE2 làđộng cơ tĩnh tại thanh truyền đươc chế tạo bằng thép cácbon trung bình C35, Thanhtruyền có cấu tạo gồm 3 phần: Đầu nhỏ, thân và đầu to

Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng,đường kính trong của đầu nhỏ: 43 mm Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự dotrong đầu nhỏ thanh truyền

Thân thanh truyền có tiết diện chữ I Chiều rộng của thân thanh truyền tăngdần từ đầu nhỏ lên đầu to mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lực quántính tác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc

Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng Đầu to được chia thành hai nửa,nhằm giảm kích thước đầu to thanh truyền mà vẫn tăng được đường kính chốtkhuỷu, nửa trên đúc liền với thân, nửa dưới rời ra làm thành nắp đầu to thanhtruyền Hai nửa này được liên kết với nhau bằng bulông thanh truyền Do kíchthước đầu to thanh truyền động cơ IVECO NEF 60TE2 lớn nên đầu to thanh truyền

được chia lăm hai nửa bằng mặt phẳng chĩo để bố trí lọt văo trong xylanh khi lắpghĩp

Kết cấu thanh truyền được thể hiện ở hình 3-11

7.8077

R12

B B

B-B

Tỉ lệ : 2:1

30 6

73 +0,013 -0,013

43 +0,013 -0,013

Hình 3-11 Kết cấu thanh truyền động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Đầu to thanh truyền; 2- Đầu nhỏ thanh truyền; 3- Bulông thanh truyền;

4- thđn thanh truyềnTrín đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ măi mòn cho chốt khuỷu,bạc lót đầu to thanh truyền cũng lăm thănh hai nửa, khi bạc lót bị mòn thì được thaythế bằng bạc lót mới

Đầu to thanh truyền được chế tạo thănh hai nửa vă lắp ghĩp văo chốt khuỷubằng hai bulông thanh truyền, giữa hai nắp thanh truyền có chốt định vị để tăng tính

trọng được chế tạo liền một khối, vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, các bề mặtlàm việc gia công đạt độ bóng cao Bánh đà được lắp ở đuôi trục khuỷu bằng cácbulông

Kết cấu chính của trục khuỷu thể hiện ở hình 3-12

69

83

L 0.017 0.05 B-C

0.007 0.007 B-C 0.03

B-C 0.032

B-C 0.03

3.1.2.5 Hệ thống bôi trơn:

Hình 3-13 Hệ thống bôi trơn động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Cácte dầu; 2- phao hút dầu; 3- Trục khuỷu; 4- lọc dầu bôi trơn; 5- két làm mát dầu; 6- Tuốc bo tăng áp; 7- đường dầu về từ tuabin tăng áp; 8- vòi phun dầu bôi trơn xilanh; 9- trục cam; 10- đường dầu hồi

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa đầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát, làmgiảm tổn thất ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa các bề mặt ma sát và bao kín khe hởgiữa piston với xylanh, giữa xecmăng với piston Loại dầu bôi trơn sử dụng trênđộng cơ IVECO NEF 60TE2 là loại dầu mác SAE 15W40

Hệ thống bôi trơn của động cơ IVECO NEF 60TE2 dùng phương pháp bôitrơn cưỡng bức cácte ướt Các bộ phận chủ yếu của hệ thống bôi trơn gồm: Cácte(1), bơm dầu nhờn, bầu lọc dầu (4), két làm mát dầu (5), các đường ống dẫn, cácvan bảo vệ

Động cơ IVECO NEF 60TE2 dùng bơm dầu kiểu bơm bánh răng, được dẫnđộng từ trục khuỷu thông qua hệ thống bánh răng dẫn động, áp suất dầu trong hệthống : 2 bar ứng với tốc độ động cơ 750 v/phút

4 Bar ở tốc độ động cơ 4200 v/phút

Nhiệt độ max : 105 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từoC]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ

Dầu bôi trơn chứa trong cácte (1) được bơm dầu hút qua phao hút (2) đi đếnbầu lọc dầu (4) Tại bầu lọc, dầu bôi trơn được lọc sạch tạp chất và tách nước Sau

đó dầu được đẩy vào đường dầu chính trong thân động cơ đi đến bôi trơn các bề mặt

ma sát Từ đường dầu chính dầu được dẫn vào bôi trơn các cổ trục khuỷu (3), rồi từ

cổ trục khuỷu dầu theo lỗ dầu trong trục khuỷu đến bôi trơn các chốt khuỷu Trênđường dầu chính còn có các đường dầu đi bôi trơn trục tuabin (6), cổ trục cam (9).Ngoài ra, để bôi trơn bề mặt làm việc của xylanh - piston và làm mát piston, người

ta bố trí một vòi phun dầu (8) từ đường dầu chính cho mỗi xylanh - piston động cơ

Khi nhiệt độ dầu lên cao quá 80 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từoC]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ, độ nhớt của dầu giảm sút, van két làmmát dầu sẽ mở cho dầu đi qua két làm mát và dầu được làm mát bằng nước làm mátcủa động cơ Khi bầu lọc dầu bị tắc thì van an toàn sẽ mở để cho dầu đi thẳng vàođường dầu chính Trên đường dầu chính người ta mắc một van làm việc ở áp suất 2[s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từbar]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ, van này có tác dụng đảm bảo cho áp suất của dầu bôi trơn trong hệ thống cótrị số không đổi

3.1.2.6 Hệ thống làm mát

Hình 3-14 Hệ thống làm mát động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Két màm mát; 2- quạt gó; 3- Đưòng nước làm mát đi; 4- van hằng nhiệt;

5- Đường nước làm mát về; 6- Bơm nướcĐộng cơ IVECO NEF 60TE2 có hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức,kiểu kín, nước tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm ly tâm (6) được dẫn động từ trụckhuỷu Dung dịch nước làm mát từ thân động cơ lên nắp các ống dẫn đến van hằngnhiệt (4) Nước từ van hằng nhiệt được chia ra thành hai dòng : một qua két làm mát

và một quay trở về bơm Nước sau khi qua két làm mát (1) thì theo đường ống dẫn(3) đi làm mát dầu sau đó qua bơm rồi tuần hoàn trở lại động cơ Ở đây nếu nhiệt độnước làm mát thấp hơn so với nhiệt độ mở của van hằng nhiệt (< 810 0

1

 ) thì vanhằng nhiệt đóng, không cho nước qua két làm mát, nước được luân chuyển tuầnhoàn trở về bơm, và nếu nhiệt độ nước làm mát cao hơn so với nhiệt độ mở của vanhằng nhiệt thì van hằng nhiệt mở, nước sẽ đi qua két nước làm mát

Kết cấu van hằng nhiệt1

3

45

2

6

Bơm nước Làm mát dầ u

Thân độ ng cơ Nắ p xylanh

Ố ng dẩ n Van hằ ng nhiệ t

Két làm mát

Hình 3-15 Sơ đồ hệ thống lăm mât động cơ IVECO NEF 60TE2

Van hằng nhiệt duy trì một nhiệt độ không đổi của dung dịch nước lăm mât vă cải thiện hiệu suất nhiệt của động cơ bằng câch giảm sự tổn hao do mất nhiệt Nguyín lý hoạt động của van hằng nhiệt : Khi nhiệt độ nước lăm mât còn thấp, nhỏ hơn nhiệt độ mở của van (< 81010) (khi động cơ mới khởi động) thì van đóng vă không cho nước qua kĩt lăm mât mă tuần hoăn trở về bơm Khi nhiệt độ nước lăm mât tăng cao đến nhiệt độ bắt đầu lăm việc của van thì van bắt đầu mở cho nước đi qua kĩt lăm mât vă khi nhiệt độ nước lăm mât căng tăng cao thì van mở căng rộng Van hằng nhiệt bắt đầu lăm việc khi nhiệt độ ở 81oC vă bắt đầu mở rộng hơn ở nhiệt

độ 900C Kết cấu van hằng nhiệt được thể hiín trín hình 3.14

Quạt gió dùng để tăng tốc độ lưu động của không khí đi qua kĩt tản nhiệt lămhiệu quả lăm mât cao hơn

3.1.2.7 Hệ thống phối khí:

Hệ thống phối khí của động cơ IVECO NEF 60TE2 lă loại phđn phối khídùng xupâp Với phương ân bố trí xupâp treo có nhiều ưu điểm như buồng chây nhỏgọn, diện tích truyền nhiệt nhỏ nín giảm tổn thất nhiệt, dạng đường cản thoât nhanhnín giảm sức cản khí động, tăng tiết diện lưu thông dòng khí nín tăng hệ số nạp, tuynhiín nhược điểm của phương phâp năy lă phức tạp, khó chế tạo vă tăng chiều caođộng cơ

Hình 3-16 hệ thống phối khí động cơ IVECO NEF 60TE2 1- Trục cam; 2- con đội; 3- đủa đẩy; 4- xupáp; 5- đòn bẩyTrên động cơ IVECO NEF 60TE2 sử dụng 1 trục cam dẫn động trực tiếp từ trục khuỷu thông qua bộ truyền bánh răng, tỷ số truyền là 2:1 Kết cấu trục cam thể hiện trên hình 3-17

54 +0,045 -0,05

A

A

B

B Ø30

Ø35

R41,58 R41,58

Động cơ IVECO NEF 60TE2 sử dụng 12 xupáp nạp và 12 xupáp thải Xupáp nạp

có bề mặt làm việc với góc vát là 300, xupáp thải là 450 lớn hơn góc vát của xupápnạp do đó tiết diện lưu thông qua xupáp lớn nhưng dòng khí càng bị ngoặt do đótăng sức cản và chiều dày nấm xupáp nhỏ Kết cấu xupáp thể hiện trên hình 3-18

33 +0,13 -0,13

33 +0,13 -0,13

a Xupáp nạp; b Xupáp thải

Lò xo xupáp là loại lò xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp với đĩa xupáp và đế lò xo Kích thước lò xo:

Chiều cao lò xo Tải trọng tác dụng lên lò xo

Đặc điểm đế xupáp: Đế xupáp tiếp xúc trực tiếp với nấm xupáp khi xupáp đóng

để tăng tuổi thọ và thuận tiện khi sữa chửa Trên động cơ IVECO NEF 60TE2 sử dụng loại đế xupáp rời Kết cấu như hình 3-19

Khê

nảp

Hình 3-21 Sơ đồ hệ thống tăng áp động cơ IVECO NEF 60TE2

Năng lượng khí thải của động cơ sinh cơng làm quay tuabin Máy nén đượcnối đồng trục với tuabin nên máy nén quay cùng số vịng quay với tuabin Khơng

khí ngồi trời cĩ áp suất p o được máy nén hút qua bầu lọc khí Khơng khí sau khi

qua máy nén được nén lên áp suất p k (p k > p o ) trước khi đưa vào hệ thống nạp trong

xi lanh của động cơ Như vậy, khơng khí cung cấp cho động cơ là khơng khí tăngáp

Sau khi qua máy nén áp suất p k và nhiệt độ t k của khơng khí nén đều tăng cao

Nếu t k tăng sẽ làm giảm lưu lượng khơng khí nạp vào xilanh và tăng ứng suất nhiệtcủa động cơ nên khơng khí sau khi qua máy nén trước khi đưa vào xilanh động cơphải qua két làm mát

Như vậy, nhờ cĩ bộ tuabin tăng áp làm tăng lượng khơng khí nạp cũng nhưlượng nhiên liệu cấp cho chu trình của động cơ nên cải thiện được quá trình cháy.Nhờ vậy cơng suất của động cơ tăng và giảm được thành phần các chất độc hại cĩtrong khí xả

b Cấu tạo tuabin.

Cấu tạo tuabin gồm: vỏ tuabin, trong vỏ cĩ bánh cơng tác Do phần tuabinluơn tiếp xúc với khí xả cĩ nhiệt độ cao, cĩ các tạp chất ăn mịn nên vỏ tuabin đượcđúc bằng gang chịu nhiệt Phần rơto tuabin cĩ nhiều cánh dẫn, được hàn liền trêntrục rơto Khí thải từ động cơ đi vào vỏ tuabin qua ống phun để tác động lên cáccánh dẫn làm quay rơto tuabin Trục rơto tuabin được gối trên bạc chặn và bạc đỡ ởhai đầu máy nén và tuabin Tốc độ quay của trục rơto tuabin rất lớn, tốc độ cực đạicủa tuabin là 12800 (v/phút) Vì vậy, giữa bạc và trục được bơi trơn bằng dầu cấp từđộng cơ Kết cấu bộ tuabin thể hiện trên hình 3-22

Hình 3-22 Cấu tạo của bộ tuabin tăng áp1- Vỏ máy nén; 2- Cánh công tác máy nén; 3- Thân turbo; 4-

Bạc lót; 5- Thân tuabin, 6- Cánh tuabin

Bạc: Do cánh tuabin và cánh nén quay ở tốc độ rất lớn nên các bạc được lắp

theo kiểu lắp lỏng hoàn toàn để đảm bảo hấp thụ các rung động từ trục, bôi trơn trục

và bạc Các ổ bạc này được bôi trơn bằng dầu động cơ và quay tự do giữa trục và vỏ

để tránh kẹt ở tốc độ cao Dầu động cơ không bị rò rĩ nhờ các phớt làm kín dầu lắptrên trục Bạc được chế tạo từ hợp kim đồng và graphít

Vỏ giữa: Vỏ giữa đỡ cánh tuabin và cánh nén thông qua trục và các ổ bạc.

Bên trong vỏ có chế tạo các khoang trống và các rãnh dầu bôi trơn tuần hoàn trongcác khoang và rãnh này bôi trơn cho tuabin

54°

Ø2 Ø35 118

130

1

2 3

4

Ø3

Hình 3-23 Cấu tạo vỏ giữa

1- Gối đỡ; 2- Lỗ hồi dầu về catte; 3- Vỏ; 4- Đường dầu vào bôi trơn

Đặc điểm kết cấu của các bộ phận trong tuabin:

Vỏ tuabin: Vỏ tuabin có kết cấu hình xoắn ốc, bao gồm khoang cửa vào tiếp

nhận sản vật cháy từ các xi lanh động cơ, hướng sản vật cháy đi vào vuông góc vớitrục quay Khoang cửa ra tiếp nhận sản vật cháy sau khi làm nhiệm vụ sinh cônglàm quay trục tuabin và thải ra ngoài Vỏ tuabin được đúc bằng gang chịu nhiệt

Ống phun: Khí thải trong các xi lanh động cơ được thải ra với áp suất và

nhiệt độ cao (thế năng cao) được lưu thông qua ống phun Tại đây, áp suất và nhiệt

độ của dòng khí giảm xuống, dòng khí ra khỏi ống phun có tốc độ lớn (động năngcủa dòng khí lớn) Ống phun là ống tăng tốc có tiết diện nhỏ dần có tác dụngchuyển áp năng của sản vật cháy thành động năng của dòng khí theo hướng nhấtđịnh Trên vành miệng phun có gắn các cánh hình chêm gắn cố định lên chu vi củavành bánh tĩnh, tạo nên các đường thông đều nhỏ dần

Bánh công tác: Bánh cánh hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao của sản

vật cháy, tốc độ lớn, liên tục nhận xung lực của sản vật cháy có tính ăn mòn mạnh,nên bánh công tác là chi tiết chịu tác dụng lớn nhất về lực, về nhiệt, về dao động và

ăn mòn trong tuabin Bánh công tác của trục tuabin được tạo nên bởi nhiều cánhphân bố đều trên đĩa quay, tạo nên nhiều rãnh thông nhỏ hướng sản vật cháy đi vàocác rãnh trên bánh cánh, từ phía đường kính ngoài sau đó dần chuyển theo hướngtrục đi ra khỏi bánh công tác Các cánh và đĩa của bánh công tác được đúc chínhxác thành một chi tiết Đĩa bánh công tác là chi tiết được rèn rồi gia công Có nhiềuphương pháp gia công, thân cánh có thể dùng công nghệ phay, sau đó ép lăn, đánhbóng, chân cánh có thể phay hoặc chuốt

Trục quay là chi tiêt trên đó được lắp bánh công tác của tuabin và bánh công

tác của máy nén Trục được tỳ lên các bạc đỡ để thực hiện việc truyền mômen từbánh công tác của tuabin đến bánh công của máy nén để tăng lượng khí nạp chođộng cơ Bánh công tác tuabin và trục quay được lăp ghép theo mối liên kết hàn liềnthành một chi tiết được gọi là trục rôto tuabin, còn bánh công tác máy nén lắp vàotrục được hãm bởi êcu đầu trục

3.2 HỆ THỐNG NHIÍN LIỆU COMMON RAIL TRÍN ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2.

3.2.1 Sơ đồ nguyín lý lăm việc của hệ thống nhiín liệu động cơ IVECO NEF 60TE2.

Trín động cơ IVECO NEF 60TE2 sử dụng hệ thống nhiín liệu tích âp common rail

Sơ đồ nguyín lý hệ thống nhiín liệu động cơ được thể hiện trín hình 3-24

ECU EDC7 1

9 10 11 112 14

15

16

Đường nhiên liệ u cao áp Đường nhiên hồ i

Hình 3-24 Sơ đồ hệ thống nhiín liệu động cơ IVECO NEF 60TE2

1-Bơm cao âp; 2- van giảm âp trín bơm cao âp; 3- van giảm âp trín đường dầu hồi; 4- van giới hạn âp suất; 5- Ống phđn phối nhiín liệu; 6- cảm biến âp suất; 7- Vòi phun nhiín liệu; 8- Đường nhiín liệu hồi; 9- bộ lăm mât ECU; 10- Bơm tay; 11- lọc sơ cấp; 12- Thùng nhiín liệu; 13- Bơm chuyển nhiín liệu; 14- lọc nhiín liệu; 15- Bộ điều chỉnh âp suất; 16- Đường nhiín liệu lăm mât bơm cao âp; 17,18 - van một chiều

khiển từ EDC có tác dụng ngắt đường nhiên liệu vào bơm cao áp khi áp suất trongmạch vượt quá giới hạn, Van giảm áp (2) được lắp trên bơm cao áp có nhiệm vụ giữ cho áp suất nhiên liệu vào bơm cao áp không đổi ở 5 bar, bằng cách khi áp suất vượt quá 5 Bar thì van giảm áp (2) mở cho nhiên liệu về theo đường hồi (8) hoặc vào làm mát bơm cao áp (1) theo đường (16).

Bơm cao áp (1) có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu áp suất cao (lên đến 1400 bar) nén

và đẩy vào ống phân phối nhiên liệu (5), sau đó được đưa đến vòi phun (7) sẵn sàng phun vào xylanh động cơ Việc tạo ra áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ống phân phối,thời điểm phun cũng như lượng nhiên liệu phun được tính toán bằng EDC, sau đó ECD sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại mỗi xylanh động cơ nhờ thông tin từ các cảm biến Lượng nhiên liệu phun vào động cơ được điều khiển từ EDC bằng cách thay đổi thời gian mở kim phun trong khi áp suất phun được giữ không đổi Nhiên liệu thừa của vòi phun được đưa trở về lọc rồi về thùng chứa Trên ống phân phối có gắn cảm biến áp suất (6) và van giới hạn áp suất (8), nếu

áp suất tích trử trong ống phân phối (5) lớn quá giới hạn thì van giới hạn áp suất

sẽ mở để nhiên liệu về thùng chứa

3.2.2 Đặc tính phun nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2:

3.2.2.1 Đặc tính phun nhiên liệu Diesel thường

Với hệ thống phun kiểu cũ dùng bơm phân phối hay bơm thẳng hàng, việcphun nhiên liệu chỉ có một giai đoạn gọi là giai đoạn phun chính (main injectionphase), không có khởi phun và phun kết thúc

Hình 3-25 Đặc tính phun nhiên liệu Diesel thường.

Dựa vào ý tưởng của bơm phân phối sử dụng kim phun điện, các cái tiến đãđược thực hiện theo hướng đưa vào giai đoạn phun kết thúc, trong hệ thống cũ, việctạo ra áp suất và việc cung cấp lượng nhiên liệu diễn ra song song với nhau bởi cam

và piston bơm cao áp Điều này cũng tạo ra tác động xấu đến đường đặc tính phunnhư sau :

- Áp suất phun tăng đồng thời với tốc độ và lượng nhiên liệu đượcphun

- Suốt quá trình phun, áp suất phun tăng lên và lại giảm xuống theo áplực đóng của ty kim phun ở cuối quá trình phun

Hậu quả là :

Bắt đầu mở van phunBắt đầu phun