Tài liệu Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel pdf

Tài liệu Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 1 Chương 08: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL I.NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU I.1.Nhiệm vụ: Cung cấp nhiên liệu cần thiết tùy theo chế độ làm việc của động cơ. Cung cấp lượng nhiên liệu đồng đều cho các xi lanh động cơ đúng thời điểm và đúng thứ tự thì nổ. Phun sương và phân tán đều hơi nhiên liệu vào buồng đốt. I.2. Yêu cầu: Thùng nhiên liệu dự trữ phải đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong suốt thời gian quy đònh. Các lọc phải lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu. Các chi tiết phải chắc chắn, có độ chính xác cao, dễ chế tạo. Thuận tiện cho việc bảo dưỡng vàsửa chữa. II.PHÂN LOẠI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL: Gồm các loại sau đây: Bơm cao áp một tổ bơm (bơm cao áp PF): bơm cao áp thay đổi hành trình piston bơm. Bơm cao áp nhiều tổ bơm ráp chung một khối (bơm cao áp PE): bơm cao áp thay đổi hành trình piston bơm. Kim bơm liên hợp GM. Bơm cao áp loại phân phối gồm: Bơm cao áp PSB, CAV, DPA, ROOSA MASTER, PERKING, EP – VA, EP –VM, VE. Bơm thời áp: bơm CUMMINS. Hiện nay thông dụng nhất là loại: bơm cao áp thay đổi hành trình piston bơm PE, bơm cao áp không thay đổi hành trình piston bơm VE. 1 – thùng chứa 2 – lọc thô 3 – bơm tiếp vận 4 – lọc tinh 5 – ống dầu đến 6 – ống dầu về 7 – bơm kim liên hợp 8 – ống dẫn dầu Hình 1: Hệ thống nhiên liệu bơm kim liên hợp GM. Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 2 1 – thùng chứa,2 – lọc thô, 3 – bơm tiếp vận, 4 – bộ phun dầu sớm tự động, 5 – cốt bơm, 6 – bộ điều tốc, 7 – bộ điều hòa, 8 – đầu phân phối, 9 – kim phun, 10 – ống dầu về, 11 – lọc tinh Hình 2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PSB. 1 – thùng chứa, 2 – ống dẫn dầu, 3 – lọc, 4 – bơm bánh răng, 5 – bộ giảm chấn, 6 – bộ điều tốc, 7 – lọc tinh, 8 – quả tạ, 9 – mạch cầm chừng , 10 – vít chỉnh tối thiểu, 11 – vỏ bọc điều tốc, 12 – mạch tối đa, 13 – tai chòu, 14 – bộ cúp dầu, 15 – ống dẫn dầu đến kim phun, 16 – cò mổ kim, 17 – đũa đẩy, 18 – ống dầu về, 19 – lỗ đònh lượng, 20 – cam điều khiển kim Hình 3: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CUMMINS. Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 3 III. BÔM CAO AÙP III.1.BƠM CAO ÁP CÁ NHÂN PF Bơm cao áp cá nhân – bơm thẳng hàng: a) Bơm cao áp cá nhân: Bơm cao áp cá nhân (PF) có cấu tạo như hình 6.2. Khi cam 19 quay sẽ nâng con đội 17 và piston 10 đi lên. Không gian bên trên piston chứa đầy nhiên liệu do thông với lỗ nạp a,b trên xilanh 7 cho đến khi piston đóng các lỗ nạp. Do nhiên liện không nén được nên áp suất trên đỉnh piston tăng dần. Khi áp suất nhiên liệu đủ lớn để thắng sức căng lò xo van cao áp 4 thì van cao áp 5 được nhất lên, quá trình cung cấp nhiên liệu được bắt đầu. Nhiên liệu theo đường ống cao áp đến vòi phun và phun vào xilanh động cơ. Piston tiếp tục đi lên đến khi rãnh vát trên piston thông với khoang nhiên liệu, áp suất giảm, van cao áp 5 đóng lại và kết thúc quá trình cấp nhiên liệu. Sau khi đạt hành trình cực đại, lò xo 14 thông qua đĩa chặn lò xo đẩy piston đi xuống. Nhiên liệu lại được nạp vào không gian trên đỉnh piston thông qua các lỗ nạp a,b để chuẩn bị cho chu trình làm việc tiếp theo. Để thay đổi được lượng nhiên liệu cấp vào trong mỗi chu trình, piston 8 được xoay nhờ dịch chuyển thanh răng 1 để thay đổi vị trí tương đối giữa rãnh vát trên piston và lỗ a,b trên xilanh (thay đổi hành trình có ích của piston bơm cao áp). Hình 6.2. Bơm cao áp cá nhân (PF). 1 – thanh răng; 2 – vành răng; 3 – đầu ống nối; 4 – lò xo van cao áp; 5 – van cao áp; 6 – đế van cao áp; 7 – xylanh; 8 – gờ xả nhiên liệu; 9,11 – vít; 10 – piston; 12 – ống xoay; 13 – đĩa trên của lò xo;14 – lò xo bơm cao áp; 15 – đĩa dưới của lò xo; 16 – bulông con đội;17 – con đội; 18 – con lăn; 19 – cam. Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 4 III.2.BƠM CAO ÁP PE III.1.1-GIỚI THIỆU CHUNG: Được dùng phổ biến trên các động cơ Diesel ôtô máy kéo như MTZ, IFA, KAMAZ, TOYOTA, MERCEDES, REO, HINO, ISUZU. Bơm PE trên động cơ Diesel có công dụng : Tiếp nhiên liệu sạch từ thùng chứa đưa đến bơm . Ép nhiên liệu lên áp lực cao (2500-3000 psi) đưa đến kim phun đúng thời điểm và phù hợp với thứ tự thì nổ của động cơ . Phân đối lưu lượng đồng đều cho các xy lanh và tùy theo yêu cầu hoạt động của động cơ. III.1.2– SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG TỔNG QUÁT CỦA BƠM CAO ÁP PE: Hình 4: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có van an toàn lắp ở lọc thứ cấp 1 – thùng chứa, 2 – lọc sơ cấp, 3 – bơm tiếp vận, 4 – lọc thứ cấp, 5 – bơm cao áp, 6 – ống cao áp, 8 – đường dầu về, 9 – van an toàn, 10 – bơm tay, 11 – lưới lọc và van một chiều, 12 – bộ điều tốc, 13 – đai ốc xả gió 1 – thùng chứa, 2 – lọc và van một chiều, 3 – bơm tiếp vận, 4 – lọc thứ cấp, 5 – bơm tay, 6 – bơm cao áp, 7 – lọc thứ cấp, 8 – ống cao áp, 9 – kim phun, 10 – van an toàn, 11 – bộ điều tốc, 12 – đường dầu về Xem mô phỏng hoạt động Xem mô phỏng hoạt động Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 5 Hình 5: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có van an toàn ở bơm cao áp. Nguyên lý hoạt động: Khi động cơ làm việc, bơm tiếp vận hút nhiên liệu từ thùng chứa qua lọc thô đến lọc tinh rồi đến bơm cao áp. Một van an toàn giới hạn áp suất nhiên liệu và dẫn dầu về thùng chứa khi tốc độ động cơ cao. Dầu vào bơm cao áp được nén lên áp lực cao qua đường ống đến kim phun phù hợp với thứ tự thì nổ của động cơ. Kim phun xòt nhiên liệu vào xilanh đúng thời điểm. Nhiên liệu dư ở kim phun được đưa về thùng chứa qua đường dầu về. III.1.3. CẤU TẠO BƠM CAO ÁP PE: Hình 6: 1-Bộ điều tốc cơ khí, 2- Bơm tiếp vận, 3- Bộ phun dầu sớm. Giải thích ký hiệu ghi trên vỏ bơm cao áp PE : PE 6 A 70 B 4 1 2 R S114 PES 6 A 70 A 2 1 2 3 R S64 PE : chỉ lọai bơm cao áp cá nhân có một cốt cam được điều khiển qua khớp nối. Nếu có thêm chữ S: cốt cam bắt trực tiếp vào động cơ không qua khớp nối . 6: Chỉ số xy lanh bơm cao áp (bằng số xy lanh động cơ). A: Kích thước bơm (A: cỡ nhỏ, B: cỡ trung, Z: cỡ lớn , M: cỡ thật nhỏ, P:đặc biệt, ZW: cỡ thật lớn ). 70: Chỉ đường kính piston bơm bằng 1/10 mm (70 = 7 mm). B: Chỉ đặc điểm thay thế các bộ phận trong bơm khi lắp ráp bơm (gồm có: A, B, C, Q, K, P). 4: Chỉ vò trí dấu ghi đầu cốt bơm. Nếu số lẻ:1,3,5 dấu ghi ở đầu cốt bơm. Nếu số chẵn: 2,4,6 thì dấu nằm bên phải nhìn từ phía cửa sổ . 1: Chỉ bộ điều tốc (0: không có, 1:ở phía trái , 2: ở phía phải ). 2: Chỉ vò trí bộ phun dầu sớm (như bộ điều tốc ) . R: Chỉ chiều quay bơm, R cùng chiều kim đồng hồ. Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 6 III.1.4. CẤU TẠO MỘT TỔ BƠM CAO ÁP PE: 1- Lò xo cao áp, 2- Đường nối ống cao áp, 3- Van cao áp, 4- Bệ van cao áp, 5- Xi lanh bơm, 6- Piston bơm, 7- Manchon, 8- Đế và chén chận lò xo, 9- Lò xo, 10-Chén chận lò xo, 11- Vis điều chỉnh và vis khóa, 12- con đội, 13- Con lăn, 14- Cam. Hình 7: Cấu tạo một tổ bơm cao áp PE III-1.5. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BƠM CAO ÁP PE: 1 – Theo hình 8: Phần đầu piston bơm có xẽ rãnh hình chéo (lằn vạt xéo). Piston chuyển động tònh tiến trong xy lanh và hai bên xy lanh có lổ thóat nhiên liệu . Vòng răng Manchon Chén chận Lò xo Thanh răng Xem mô phỏng hoạt động Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 7 Khi piston bơm ở vò trí thấp nhất thì nhiên liệu từ lổ bên trái tràn vào chứa đầy thể tích công tác (bao gồm: phía trên piston và rãnh lõm ở đầu piston) vò trí I. Khi piston đi lên , nhiên liệu bò ép lại và đẫy một phần qua lỗ: vò trí II. Piston tiếp tục đi lên và che lắp gờ trên của lổ: vò trí III, từ đó từ đó trở đi nhiên liệu đi vào đường ống cao áp đến kim phun: vò trí IV. Piston tiếp tục đi lên và khi gờ dưới của rãnh lõm bắt đầu mỡ lỗ: vò trí V, kể từ đó trở đi nhiên liệu theo rãnh lõm qua lỗ ra ngoài: vò trí VI. Hình 8: Sơ đồ làm việc của bơm cao áp PE Xem mô phỏng hoạt động Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 8 2 – Trên hình 9: Hình 9: vò trí tương đối của lỗ thóat với đỉnh piston Biểu diễn vò trí tương đối của lỗ thóat với đỉnh piston trong quá trình bơm . Stb: hành trình tòan bộ của piston bơm: không thay đổi . Se: hành trình có ích của piston bơm, có thể thay đổi khi ta thay đổi vò trí tương đối của piston và xy lanh (qua thanh răng). Muốn thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu kỳ ta xoay piston bơm dầu làm cho vò trí lỗ thoát và piston thay đổ, thay đổi Se. Khi thay đổi Se thì thời gian bắt đầu bơm là không thay đổi mà thay đổi thời gian kết thúc bơm. Muốn thay đổi tốc độ động cơ ta điều khiển thanh răng xoay piston để thay đổi thời gian phun. Thời gian phun càng lâu lượng nhiên liệu càng nhiều động cơ chạy càng nhanh và ngược lại. Khi ta xoay piston để rãnh đứng ngay lỗ dầu về thì nhiên liệu thoát ra lỗ dầu về mặc dù piston vẫn lên xuống, nhiên liệu không được ép, không phun, động cơ ngưng họat động (vò trí này gọi là cúp dầu). Lằn vạt xéo trên đầu piston có 3 lọai: - Lằn vạt xéo phía trên. - Lằn vạt xéo phía dưới. -Lằn vạt xéo trên dưới. a b c a) Lằn vạt xéo trên dưới: điểm khởi phun và kết thúc phun thay đổi . b)Lằn vạt xéo trên: điểm khởi phun thay đổi, điểm dứt phun cố đònh . c)Lằn vạt xéo dưới: Điểm khởi phun cố đònh, dứt phun thay đổi Tối đa Trung bình Tắt máy Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 9 Hình 10: Đònh lượng nhiên liệu của bơm cao áp PE. III.1.6–BỘ PHUN DẦU SỚM TỰ ĐỘNG TRÊN BƠM CAO ÁP PE 1 – Cấu tạo: 1-Mâm thụ động, 2-Trục lắp quả tạ, 3- Vỏ ngoài, 4-Vỏ trong, 5- Mâm chủ động, 6-Quả tạ, 7- Vis xả gió. Gồm : một mâm nối thụ động bắt vào đầu cốt bơm cao áp nhờ chốt then hoa và đai ốc giữ. Một mâm nối chủ động có khớp nối để nhận truyền động từ động cơ. Chuyển động quay của mâm chủ động truyền qua mâm thụ động qua hai quả tạ. -Trên mâm thụ động có ép hai trục thẳng góc với mâm, hai quả tạ quay trên hai trục này, đầu lồi còn lại của quả tạ tỳ vào chốt của mâm chủ động, hai quả tạ được kềm vào nhau nhờ hai lò xo, đầu lò xo dựa vào trục, đầu còn lại tỳ vào mâm chủ động. Một miếng chêm nằm trên lò xo để tăng lực lò xo theo đònh mức. Một bọc dính với mâm chủ động có nhiệm vụ bọc hai quả tạ và giới hạn tầm di chuyển của chúng. - Tất cả các chi tiết được che kín bằng một bọc ngoài cùng vặn vào bề mặt có ren của mâm chủ động . Các vòng đệm kín bằng cao su hóa học đảm bảo độ kín giữa bọc và mâm chủ động. Nhờ vậy mà bên trong tòan bộ có đầy dầu nhớt bôi trơn. -Trên động cơ Diesel khi có tốc độ càng cao, góc phun dầu 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 có phạm vi thay đổi số vòng quay lớn đều có trang bò bộ phun dầu sớm tự động. Đối với bơm cao áp PE việc đònh lượng nhiên liệu túy theo vò trí lằn vạt xéo ở piston đối với lỗ dầu ra hay vào ở xy lanh. -Với piston có lằn vạt xéo phía trên thì điểm khởi phun thay đổi , điểm dứt phun cố đònh.Với piston có lằn vạt xéo cả trên lẫn dưới không cần trang bò bộ phun dầu sớm tự động vì bản thân lằn vạt xéo đã thực hiện việc phun dầu sớm tự động. [...]... Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc nên cần phải trang bị bơm tiếp vận để giúp nhiên liệu vận chuyển dễ dàng trong hệ thống Hiện nay, hệ thống nhiên liệu trên động cơ Diesel sử dụng các dạng bơm sau: 1 Bơm màng: Bơm màng có cấu tạo và ngun lý làm việc tương tự như bơm nhiên liệu của hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ xăng dùng chế hồ khí (hình 5.4) 2... giúp cho động cơ phát huy hết cơng suất, khi đó hành trình có ích của piston lớn nhất IV BƠM TIẾP VẬN Trong hệ thống nhiên liệu của đa số những động cơ Diesel trên ơ tơ đều sử dụng bơm tiếp vận để cung cấp nhiên liệu đến bơm cao áp, bởi hầu hết chúng đều có bình chứa nhiên liệu đặt thấp hơn bơm cao áp và các bầu lọc tạo nên sức cản khá lớn cho nhiên liệu khi đi trong hệ thống Chính vì thế ĐỘNG CƠ ĐỐT... 8 5 nhiên liệu, cơ cấu điều khiển kim bơm đẩy piston bơm xuống ép nhiên liệu với một áp lực cao phun vào xilanh động cơ Lượng nhiên liệu được đưa vào xilanh động cơ nhiều hay ít tùy thuộc 3 vào tốc độ làm việc và tải của 4 2 động cơ và được điều khiển chung 1 bằng một cần ga nối với các thanh răng của kim bơm liên hợp với bộ Hình 6.11 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng kim điều tốc Nhiên liệu. .. vận động của không khí trong buồng cháy xoáy lốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 21 Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc Hoạt động bình thường Khởi động Khi khởi động động cơ, van kim nhấc khỏi đế van với một hành trình ngắn, chốt 3 vẫn bòt lỗ phun chính, nhiên liệu phun qua A, động cơ dễ khởi động Sau khi khởi động, số vòng quay động cơ tăng lên, áp suất phun nhiên. .. piston ngắn nhiên liệu bơm đi ít Khi piston xoay tới vị trí cúp nhiên liệu thì lưu lượng bằng khơng Khi đó hai lỗ bên trái và bên phải khơng bao giờ bị đóng kín, nhiên liệu khơng bị nén mặc dù piston vẫn chuyển động lên xuống Khi động cơ làm việc ở tộc độ cầm chừng thì nhiên liệu được cung cấp vừa đủ cho hoạt động của động cơ chạy khơng tải Khi piston ở vị trí cung cấp nhiên liệu tối đa thì nhiên liệu được... áp suất phun nhiên liệu tăng, chốt 3 mở, lúc đó nhiên liệu qua A giảm, vòi phun hoạt động như vòi phun tiết lưu VI LỌC NHIÊN LIỆU: Trong hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel thường có hai bình lọc nối tiếp nhau gồm bình lọc thơ và bình lọc tinh, các chi tiết của lọc được chế tạo với độ chính xác rất cao Lọc nhiên liệu có tác dụng loại bỏ tạp chất cơ học, nước có lẫn trong nhiên liệu để bảo vệ cho... bơm cao áp (của van cao áp), sự lọt nhiên liệu (rò rỉ nhiên liệu) qua khe hở giữa piston và xilanh bơm v v 1 Tính chòu nén và đàn hồi của nhiên liệu: Tính đàn hồi của các chi tiết trong hệ thống nhiên liệu (Ví dụ: đường ống cao áp) làm cho một phần nhiên liệu do piston cung cấp lưu lại trong hệ thống nhiên liệu thuộc không gian cao áp mà không thể phun vào xilanh động cơ, do đó Vct < Vlt, vì vậy b giảm... bẩn và nước phải được loại bỏ khỏi nhiên liệu để tránh cho bơm cao áp khỏi bị kẹt hoặc bị gỉ (oxy hố), do các chi tiết của bơm được bơi trơn bằng chính nhiên liệu Diesel Bơm xả Nhiên liệu đến từ bình chứa Nhiên liệu đến bơm cao áp Lọc nhiên liệu Bộ lắng nước I Hình 6.18 Cấu tạo của lọc nhiên liệu ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 22 Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc... hoạt động III.2.5.BỘ ĐIỀU KHIỄN PHUN SỚM TỰ ĐỘNG: (điều khiển thời điểm phun ) ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 13 Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc Giống như thời điểm đánh lửa của động cơ xăng, nhiên liệu trong động cơ Diesel phải được phun sớm hơn theo tốc độ động cơ để đảm bảo tính năng tốt nhất Vì vậy bơm cao áp kiểu VE trang bò bộ điều khiển phun sớm tự động, ... dàng thay thế và sửa chữa - Khơng gây ảnh hưởng đến tồn bộ hệ thống vì mỗi bộ được lắp độc lập với nhau Sơ đồ ngun lý làm việc của hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel dùng kim bơm liên hợp GM được thể hiện trên (hình 6.11) Khi động cơ làm việc, 7 6 bơm tiếp vận 3 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1, qua bầu lọc sơ cấp 2, đẩy nhiên liệu dưới áp suất khoảng 1,4 kg/cm2 đến bầu lọc thứ cấp 4 Sau . Tài liệu Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 1 Chương 08: HỆ THỐNG. THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL I.NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU I.1.Nhiệm vụ: Cung cấp nhiên liệu cần thiết tùy theo chế độ làm việc của động cơ. Cung cấp lượng nhiên liệu. phỏng hoạt động Xem mô phỏng hoạt động Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TPHCM – Khoa Cơ khí Động lực - GVC ThS Nguyễn Tấn Quốc ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Page 5 Hình 5: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel