Nghiên cứu hệ thống nhiên liệu động cơ DIEZEN

PHAÀN 1. HEÄ THOÁNG NHIEÂN LIEÄU ÑOÄNG CÔ DIESEL CHÖÔNG 1. KHAÙI QUAÙT ÑOÄNG CÔ DIESEL 1. TIEÅU SÖÛ ÑOÄNG CÔ : Ngaøy nay ñoäng cô diesel ñaõ trôû thaønh nguoàn ñoäng löïc heát söùc chuû yeáu cuûa theá giôùi treân haàu heát khaép moïi lónh vöïc : phaùt ñieän, nguoàn ñoäng löïc tónh taïi, laép treân taøu thuûy, xe löûa vaø nhaát laø oâ toâ vaän taûi. Ñeå chieám ñöôïc öu theá naøy, lòc hsöû cheá taïo ñoäng cô ñaõ phaûi traûi qua bieát bao thaêng traàm bieán ñoåi, caûi tieán lieân tuïc. Ñoù laø coâng lao cuûa caùc nhaø lí thuyeát tieân phong nhö: Gin BacBô (nguyeân lí chaùy cuûa nhieân lieäu trong xilanh – 1791), LôBoâng (nguyeân lí ñoäng cô ñoát trong – 1801), Venman Rait (ñeà nghò ñaùnh löûa ôû ñieåm cheát treân – 1833)… sau ñoù laø caùc nhaø thieát keá nhö LôNoa (cha ñeû cuûa ñoäng thì 1878), Gotlip Ñamle (ñoäng cô 4 thì chaïy xaêng – 1885). Ñoù laø nhöõng phaùt minh taïo tieàn ñeà cho söï ra ñôøi cuûa ñoäng cô diesel naêm 1897. RUDOLF Diesel laø nhaø phaùt minh ra ñoäng cô diesel. Oâng laø con moät gia ñình goác Ñöùc di cö sang Phaùp, oâng sinh naêm 1858 taïi Pari ñeán naêm 1870 chieán tranh Phaùp – Phoå buøng noå, gia ñình oâng phaûi troán sang Luaân Ñoân, oâng ñöôïc göûi sang Augsboung (Ñöùc) ñeå aên hoïc, sau khi hoïc xong kó thuaät, oâng tieáp tuïc baäc ñaïi hoïc Munich vaø nghieân cöùu veà ñoäng cô nhieät. Oâng trình baøy luaän vaên vôùi nhan ñeà “Lí thuyeát keát caáu cuûa moät loaïi ñoäng cô nhieät lyù töôûng thay theá cho maùy hôi nöôùc”. Ñaây laø moät loaïi ñoäng cô môùi, ñoát baèng moïi thöù nguyeân lieäu, khoâng caàn heä thoáng ñaùng löûa vaø boä cheá hoøa khí. Luùc baáy giôø chæ coù hai haõng lôùn cuûa Ñöùc laø CôRôp vaø Man nhaän thöïc hieän ñoà aùn cuûa oâng. Qua raát nhieàu laàn thí nghieäm thaát baïi, cuoái cuøng ñeán naêm 1892 chieác ñoäng cô diesel ñaàu tieân cuûa theá giôùi ñaõ ra ñôøi. Töø ñoù giôùi kó ngheä ôû khaép nôi ñaõ chuù yù ñaëc bieät ñeán kieåu ñoäng cô naøy vaø tranh nhau hôïp taùc vôùi oâng. Naêm 1895 kieåu maùy cuoái cuøng cuûa oâng ñaït keát quaû myõ maõn. Oâng nhöôøng quyeàn saùng cheá ôû Ñöùc, Aùo, Hung, Thuïy Só. Oâng trôû thaønh tyû phuù naêm 1897 sau khi kí giao keøo vôùi Myõ ñeå khai thaùc ñoäng cô naøy. Naêm 1900 trong trieãn laõm quoác teá ôû Pari oâng ñöôïc phaàn thöôûng danh döï. Naêm 1907 ra ñôøi ñoäng cô Diesel taøu thuûy 4 thì. Naêm 1911 ra ñôøi ñoäng cô diesel 2 thì vaø sau ñoù oâng maát tích treân moät chieác taøu töø DRESDEN chôû oâng sang Anh quoác vaøo ngaøy 30 – 9 – 1913. Nhaéc ñeán ñoäng cô diesel, ngöôøi ta cuõng khoâng queân Rober Bosch, ngöôøi Ñöùc ñaõ phaùt minh ra bôm cao aùp vaø voøi phun noåi tieáng cuøng bieát bao kó sö khaùc ñaõ tieáp tuïc hoaøn thieän loaïi ñoäng cô naøy. Ngaøy nay, ñoäng cô diesel ñöôïc duøng phoå bieán haàu heát moïi lónh vöïc, ngay caû caùc xe du lòch vì noù tieát kieäm nhieân lieäu, coâng suaát lôùn, ít hö hoûng vaø giaûm oâ nhieãm moâi tröôøng. 2. NGUYEÂN LYÙ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA ÑOÄNG CÔ DIESEL. 2.1. Nguyeân lyù hoaït doäng cuûa ñoäng cô diesel 4 kyø a. Kyø moät (quaù trình naïp): piston ñi töø ñieåm cheát treân (ÑCT) xuoáng ñieåm cheát döôùi (ÑCD), xupap naïp môû, khoâng khí ñöôïc naïp vaøo xilanh sau khi loïc saïch taïi boä loïc khoâng khí. b. Kyø hai (quaù trình neùn): Piston di chuyeån töø ÑCD leân ÑCT, hai xupap ñoùng kín, khoâng khí ñöôïc neùn trong xilanh. Vaøo cuoái kì neùn, aùp suaát khoâng khí trong buoàng ñoát ñaït khoaûng 30kGcm2. Ñeå taïo ñieàu kieän toát cho khoâng khí chaùy moät caùch kòp thôøi vaø nhieät löôïng sinh ra ñöôïc taän duïng trieät ñeå thì vieäc ñoát chaùy hoãn hôïp phaûi ñöôïc thöïc hieän tröôùc khi piston tôùi ÑCT. Vì vaäy cuoái kì neùn voøi phun phun nhieân lieäu vaøo xilanh. c. Kyø ba (quaù trình chaùy – giaõn nôû). Piston eùp khoâng khí gaàn ñeán ÑCT, daàu diesel ñöôïc phun vaøo buoàng ñoát vôùi aùp suaát cao khoaûng 150kGcm2 taùn thaønh söông, gaëp khoâng khí noùng töï boác chaùy, aùp suaát taêng voït leân khoaûng 70kGcm2, taïo aùp löïc sinh coâng ñaåy piston ñi xuoáng. d. Kyø boán (quaù trình thaûi). Piston dòch chuyeån töø ÑCD leân ÑCT ñaåy saûn vaät chaùy ra khoûi xilanh ñoäng cô qua xupap thaûi ñang môû. Khi kyø boán keát thuùc thì ñoäng cô ñaõ thöïc hieän ñöôïc moät chu trình coâng taùc, tieáp theo nhôø quaùn tính quay cuûa baùnh ñaø giuùp ñoäng cô thöïc hieän chu trình coâng taùc tieáp theo. Chính vì vaäy maø ñoäng cô coù theå laøm vieäc ñöôïc lieân tuïc. Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô diesel 2 kyø. Hình 1. Hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô hai kyø queùt thaúng qua xupap xaû. a – kyø moät: chaùy – giaõn nôû, xaû, queùt; b – kì hai: xaû, queùt, neùn, phun nhieân lieäu; 1 – oáng huùt; 2 – bôm queùt khí; 3 – piston; 4 – xupap xaû; 5 – voøi phun; 6 – oáng thaûi; 7 – khoâng gian chöùa khí queùt; 8 – cöûa queùt. Trong ñoäng cô hai kyø, ñeå hoaøn thaønh moät chu trình coâng taùc piston thöïc hieän hai haønh trình vaø truïc khuyûu cuûa ñoäng cô phaûi quay moät voøng. Khaùc vôùi ñoäng cô boán kyø, treân ñoäng cô hai kyø quaù trình tay ñoåi moâi chaát coâng taùc (quaù trình naïp moâi chaát môùi vaø thaûi saûn vaät chaùy) ñöôïc thöïc hieän khi piston ôû laân caän ÑCT, khoâng coù quaù trình naïp vaø xaû rieâng bieät. Khi ñoù vieäc thaûi saûn vaät chaùy ra khoûi xilanh ñöôïc thöïc hieän nhôø khoâng khí ñöôïc neùn tröôùc tôùi moät aùp suaát nhaát ñònh, khoâng nhôø vaøo söùc ñaåy cuûa piston nhö ñoäng cô boán kyø. Chính vì ñieàu naøy ñaõ laøm cho quaù trình thay ñoåi moâi chaát cuûa ñoäng cô hai kyø xaûy ra toån thaát do moâi chaát môùi chöa tham gia vaøo quaù trình chaùy cuøng vôùi khí xaû ñi ra ngoaøi theo ñöôøng oáng thaûi. a. Kyø moät – giaõn nôû: töông öùng vôùi haønh trình piston töø ÑCT xuoáng ÑCD. Trong xilanh vöøa môùi thöïc hieän quaù trình chaùy vaø baét ñaàu quaù trình giaõn nôû töùc laø thöïc hieän quaù trình sinh coâng. Khi piston saép môû cöûa queùt thì xupap xaû 4 ñöôïc môû tröôùc, saûn vaät chaùy baét ñaàu töø xilanh thoaùt ra oáng thaûi, luùc aáy aùp suaát trong xilanh tuït nhanh. Piston môû cöûa queùt muoän hôn khi aùp suaát moâi chaát trong xilanh xaáp xæ baèng aùp suaát khí queùt trong khoâng gian 7. Khoâng khí queùt qua cöûa queùt ñi vaøo xilanh, tieáp tuïc ñaåy saûn vaät chaùy coøn laïi qua xupap xaû ra ñöôøng thaûi vaø thay theá khí xaû naïp ñaày xilanh. Quaù trình ñoù ñöôïc goïi laø quaù trình thay ñoåi moâi chaát. Nhö vaäy trong thôøi gian cuûa kyø moät trong xilanh thöïc hieän quaù trình chaùy cuûa nhieân lieäu vaø nhaû nhieät, giaõn nôû cuûa moâi chaát, xaû khí thaûi, queùt vaø naïp ñaày moâi chaát môùi. b. Kyø hai – neùn: töông öùng vôùi haønh trình piston töø ÑCD leân ÑCT. Ñaàu kyø hai, tieáp tuïc quaù trình queùt vaø naïp ñaày moâi chaát môùi

PHẦN 1. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT ĐỘNG CƠ DIESEL 1. TIỂU SỬ ĐỘNG CƠ : Ngày nay động cơ diesel đã trở thành nguồn động lực hết sức chủ yếu của thế giới trên hầu hết khắp mọi lónh vực : phát điện, nguồn động lực tónh tại, lắp trên tàu thủy, xe lửa và nhất là ô tô vận tải. Để chiếm được ưu thế này, lòc hsử chế tạo động cơ đã phải trải qua biết bao thăng trầm biến đổi, cải tiến liên tục. Đó là công lao của các nhà lí thuyết tiên phong như: Gin BacBơ (nguyên lí cháy của nhiên liệu trong xilanh – 1791), LơBông (nguyên lí động cơ đốt trong – 1801), Venman Rait (đề nghò đánh lửa ở điểm chết trên – 1833)… sau đó là các nhà thiết kế như LơNoa (cha đẻ của động thì 1878), Gotlip Đamle (động cơ 4 thì chạy xăng – 1885). Đó là những phát minh tạo tiền đề cho sự ra đời của động cơ diesel năm 1897. RUDOLF Diesel là nhà phát minh ra động cơ diesel. ng là con một gia đình gốc Đức di cư sang Pháp, ông sinh năm 1858 tại Pari đến năm 1870 chiến tranh Pháp – Phổ bùng nổ, gia đình ông phải trốn sang Luân Đôn, ông được gửi sang Augsboung (Đức) để ăn học, sau khi học xong kó thuật, ông tiếp tục bậc đại học Munich và nghiên cứu về động cơ nhiệt. ng trình bày luận văn với nhan đề “Lí thuyết kết cấu của một loại động cơ nhiệt lý tưởng thay thế cho máy hơi nước”. Đây là một loại động cơ mới, đốt bằng mọi thứ nguyên liệu, không cần hệ thống đáng lửa và bộ chế hòa khí. Lúc bấy giờ chỉ có hai hãng lớn của Đức là CơRơp và Man nhận thực hiện đồ án của ông. Qua rất nhiều lần thí nghiệm thất bại, cuối cùng đến năm 1892 chiếc động cơ diesel đầu tiên của thế giới đã ra đời. Từ đó giới kó nghệ ở khắp nơi đã chú ý đặc biệt đến kiểu động cơ này và tranh nhau hợp tác với ông. Năm 1895 kiểu máy cuối cùng của ông đạt kết quả mỹ mãn. ng nhường quyền sáng chế ở Đức, o, Hung, Thụy Só. ng trở thành tỷ phú năm 1897 sau khi kí giao kèo với Mỹ để khai thác động cơ này. Năm 1900 trong triễn lãm quốc tế ở Pari ông được phần thưởng danh dự. Năm 1907 ra đời động cơ Diesel tàu thủy 4 thì. Năm 1911 ra đời động cơ diesel 2 thì và sau đó ông mất tích trên một chiếc tàu từ DRESDEN chở ông sang Anh quốc vào ngày 30 – 9 – 1913. Nhắc đến động cơ diesel, người ta cũng không quên Rober Bosch, người Đức đã phát minh ra bơm cao áp và vòi phun nổi tiếng cùng biết bao kó sư khác đã tiếp tục hoàn thiện loại động cơ này. Ngày nay, động cơ diesel được dùng phổ biến hầu hết mọi lónh vực, ngay cả các xe du lòch vì nó tiết kiệm nhiên liệu, công suất lớn, ít hư hỏng và giảm ô nhiễm môi trường. 1 2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL. 2.1. Nguyên lý hoạt dộng của động cơ diesel 4 kỳ a. Kỳ một (quá trình 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. b. Kỳ hai (quá trình 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/cm 2 . Để tạo điều kiện tốt cho không khí cháy một cách kòp thời và nhiệt lượng sinh ra được tận dụng triệt để thì việc đốt cháy hỗn hợp phải được thực hiện trước khi piston tới ĐCT. Vì vậy cuối kì nén vòi phun phun nhiên liệu vào xilanh. c. Kỳ ba (quá trình cháy – giãn nở). Piston ép không khí gần đến ĐCT, dầu diesel được phun vào buồng đốt với áp suất cao khoảng 150kG/cm 2 tán thành sương, gặp không khí nóng tự bốc cháy, áp suất tăng vọt lên khoảng 70kG/cm 2 , tạo áp lực sinh công đẩy piston đi xuống. d. Kỳ bốn (quá trình thải). Piston dòch 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. 2.2. Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel 2 kỳ. Hình 1. Hoạt động của động cơ hai kỳ quét thẳng qua xupap xả. a – kỳ một: cháy – giãn nở, xả, quét; b – kì hai: xả, quét, nén, phun nhiên liệu; 1 – ống hút; 2 – bơm quét khí; 3 – piston; 4 – xupap xả; 5 – vòi phun; 6 – ống thải; 7 – không gian chứa khí quét; 8 – cửa quét. 2 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. Khi đó việc thải sản vật cháy ra khỏi xilanh được thực hiện nhờ không khí được nén trước tới một áp suất nhất đònh, không nhờ vào sức đẩy của piston như động cơ bốn kỳ. Chính vì điều này đã làm cho quá trình thay đổi môi chất của động cơ hai kỳ xảy ra tổn thất do môi chất mới chưa tham gia vào quá trình cháy cùng với khí xả đi ra ngoài theo đường ống thải. a. Kỳ một – giãn nở: tương ứng với hành trình piston từ ĐCT xuống ĐCD. Trong xilanh vừa mới thực hiện quá trình cháy và bắt đầu quá trình giãn nở tức là thực hiện quá trình sinh công. Khi piston sắp mở cửa quét thì xupap xả 4 được mở trước, sản vật cháy bắt đầu từ xilanh thoát ra ống thải, lúc ấy áp suất trong xilanh tụt nhanh. Piston mở cửa quét muộn hơn khi áp suất môi chất trong xilanh xấp xỉ bằng áp suất khí quét trong không gian 7. Không khí quét qua cửa quét đi vào xilanh, tiếp tục đẩy sản vật cháy còn lại qua xupap xả ra đường thải và thay thế khí xả nạp đầy xilanh. Quá trình đó được gọi là quá trình thay đổi môi chất. Như vậy trong thời gian của kỳ một trong xilanh thực hiện quá trình cháy của nhiên liệu và nhả nhiệt, giãn nở của môi chất, xả khí thải, quét và nạp đầy môi chất mới. b. Kỳ hai – nén: tương ứng với hành trình piston từ ĐCD lên ĐCT. Đầu kỳ hai, tiếp tục quá trình quét và nạp đầy môi chất mới vào xilanh. Thời điểm đóng kín cửa quét và đóng kín xupap xả quyết đònh thời điểm kết thúc quá trình thay đổi môi chất. Cửa quét có thể đóng đồng thời hoặc muộn hơn so với xupap xả. Áp suất môi chất trong xilanh động cơ cuối thời kì thay đổi môi chất thường lớn hơn áp suất khí trời và phụ thuộc vào áp suất khí quét. Từ lúc kết thúc quá trình thải và đóng kín cửa quét sẽ bắt đầu quá trình nén. Trước khi piston tới ĐCT ( trước ĐCT khoảng 10 – 30 0 góc quay trục khuỷu) nhiên liệu được phun qua vòi phun 5 vào xilanh động cơ. Như vậy trong thời gian của kì hai, trong xilanh thực hiện các quá trình sau: kết thúc các quá trình thải, quét và nạp đầy môi chất mới vào xilanh ở đầu hành trình, sau đó thực hiện quá trình nén. Khác với động cơ bốn kì, trong động cơ hai kì không có các kì nạp và xả riêng, các kì này đòi hỏi một vòng quay trục khuỷu. Ở động cơ hai kì, quá trình thay đổi môi chất được thực hiện trên đoạn nhỏ của các kì chính, cuối kì giãn nở và đầu kì nén. 3. NHIÊN LIỆU DIESEL. Nhiên liệu dùng cho động cơ đốt trong chủ yếu là nhiên liệu lỏng, là các sản phẩm được tạo ra từ dầu mỏ vì loại này có nhiệt trò lớn, ít tro, dễ vận chuyển và bảo quản. Trong dầu mỏ có những hydrocacbon chủ yếu sau: parafin(ankan) 3 C n H 2n+2 , hydrocacbon vòng (xycloankan) C n H 2n và hydrocacbon thơm C n H 2n-6 , C n H 2n-12 . Nhiên liệu diesel không những được dùng trong các động cơ diesel mà còn dùng trong các tuabin khí, động cơ tàu thủy. Thành phần chủ yếu của nhiên liệu là các hợp chất hydrocacbon có trong các phân đoạn chưng cất từ dầu thô, ngoài ra trong nhiên liệu diesel còn có chứa một số phụ gia nhằm cải thiện phần nào chất lượng nhiên liệu như phụ gia cải thiện trò số xêtan, phụ gia chống đông… 3.1. Phân loại dầu diesel. Dựa theo tốc độ động cơ và trò số xêtan của nhiên liệu, có hai nhóm nhiên liệu diesel thương phẩm hiện nay: a.Nhóm 1: nhiên liệu diesel dùng cho động cơ cao tốc, phân thành hai loại nhiên liệu: + Loại thường: có chỉ số xêtan bằng 52 nhưng phạm vi độ sôi rộng hơn 175 – 345 0 C, thường được sản xuất bằng cách pha trộn theo những tỉ lệ hợp lí các phân đoạn của dây chuyền chế biến. Nhiên liệu này cũng dùng cho động cơ cao tốc, nhưng chất lượng kém hơn loại cao cấp. + Loại cao cấp: có chỉ số xêtan bằng 50 và phạm vi độ sôi 180 – 320 0 C, được dùng cho động cơ tốc độ cao như các loại xe buýt, xe ô tô và xe tải. Loại này thường được sản xuất từ phân đoạn chưng cất trực tiếp. b.Nhóm 2: nhiên liệu diesel cho động cơ tốc độ thấp. Nhiên liệu nhóm này cũng đòi hỏi có những tiêu chuẩn tương tự như nhiên liệu cho động cơ cao tốc, tuy nhiên chỉ số xêtan của chúng kém hơn, chỉ bằng 40 – 45, độ bay hơi thấp và điểm sôi cuối sao hơn (360 – 370 0 C). Theo TCVN 5689 – 1997, dựa vào hàm lượng có thể phân chia nhiên liệu diesel thành hai loại sau: + Nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh không lớn hơn 0.5% khối lượng, kí hiệu là DO 0.5%S + Nhiên liệu diesel có hàm lượng lưu huỳnh từ lớn hơn 0.5% đến 1% khối lượng, kí hiệu là DO 1%S. 3.2. Các tính chất cơ bản của dầu diesel dùng trong động cơ đốt trong. a.Độ nhớt. Độ nhớt quyết đònh khả năng lưu động và hóa sương của nhiên liệu, do đó cũng quyết đònh đặc tính cháy của nhiên liệu trong xilanh. Độ nhớt quy ước là tỉ số thời gian 200cc nhiên liệu chảy qua thiết bò đo so với cùng một thể tích nước cất chảy qua thiết bò đo ở nhiệt độ 20 0 C. Độ nhớt quy ước thường dùng là ENGLER ( 0 E). Độ nhớt lớn sẽ ảnh hưởng xấu cho hoạt động của bơm cao áp và kim phun cũng như đối với áp suất phun dầu. Ngược lại nếu độ nhớt quá lỏng sẽ không làm kín tốt xylanh piston bơm cao áp và kim phun, đồng thời nhiên liệu thiếu đặc tính 4 bôi trơn, một yếu tố vô cùng quan trọng đối với bơm cao áp và kim phun nhiên liệu. b.Nhiệt độ bén lửa. Là nhiệt độ thấp nhất mà nhiên liệu bén lửa, nó được dùng làm chỉ tiêu phòng hỏa cho nhiên liệu. Nhiệt độ bén lửa của dầu diesel phải trên 65 0 C. c.Nhiệt độ tự cháy. Là nhiệt độ mà nhiên liệu có thể tự nó bốc cháy và tiếp tục cháy không cần nguồn châm lửa từ bên ngoài. Nhiệt độ tự cháy của dầu diesel là 280 0 C. Parafin(ankan) C n H 2n+2 có nhiệt độ tự cháy thấp nhất, ngược lại hydrocacbon thơm C n H 2n-6 , C n H 2n-12 có nhiệt độ tự cháy cao nhất. Trong quá trình cháy của động cơ diesel, khi dầu diesel được phun vào buồng đốt phải trải qua giai đoạn cháy trễ trước khi bốc cháy. Giai đoạn này không được kéo dài lắm, nếu không nhiên liệu sẽ bò dồn đọng gây ra nổ dộng. d.Nhiệt trò của nhiên liệu. Nhiệt trò của nhiên liệu là lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu. Nhiệt trò rất quan trọng vì nó quyết đònh công suất động cơ. Nhiệt trò của dầu diesel khoảng 10.000calo. e.Lượng tro và nước. Nước là một tạp chất cần tránh trong nhiên liệu vì nó làm giảm nhiệt trò của nhiên liệu, làm cho xilanh mau mòn, với động cơ cao tốc yêu cầu hoàn toàn không có lẫn nước trong nhiên liệu. g.Chỉ số xêtan. Chỉ số xêtan liên quan đến đặc tính cháy của nhiên liệu diesel. Một chỉ số xêtan cao nhiên liệu sẽ cháy nhanh và bén lửa dễ ở nhiệt độ tương đối thấp. Một chỉ số xêtan thấp nhiên liệu sẽ cháy chậm và cần nhiệt độ cao hơn để bén lửa. Nếu nhiên liệu diesel có chỉ số xêtan thấp thì cần nhiều thời gian để đốt cháy. Đặc tính này gây ra hiện tượng cháy trễ làm đọng nhiên liệu trên đỉnh piston đưa đến hiện tượng nổ dộng. Ngược lại, nhiên liệu diesel có chỉ số xêtan cao sẽ bốc cháy tức thì sau khi được phun vào buồng đốt, động cơ nổ êm hơn. 5 CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 1. NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI. 1.1. 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 đònh. + Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu. + Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy đònh của động cơ. + Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xilanh theo trình tự làm việc qui đònh của động cơ. + Cung cấp nhiên liệu vào xilanh động cơ đúng lúc theo một qui luật đã đònh. + Phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích môi chất trong buồng cháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng, kích thướt và phương hướng của các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trong buồng cháy. 1.2. 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. + Thời điểm bắt đầu phu chính xác. + Lượng nhiên liệu phun phải kòp thời, đúng thời điểm. + Áp suất phun phải bảo đảm. 1.3. Phân loại: Căn cứ vào cấu tạo bơm cao áp, kim phun, áp lực phun nhiên liệu ta có thể chia hệ thống nhiên liệu diesel ra làm các loại như sau: a.Hệ thống nhiên liệu phun dầu bằng gió nén. hệ thống này nhiên liệu được đưa sẵn đến kim phun. Kim phun có van được điều khiển bằng cơ cấu cam. Kim phun có hai ống dẫn, một dầu đến, một gió nén đến. Gió nén có áp suất cao trên 75Kg/cm 2 chứa sẵn ở bình chứa. Đến thì phun nhiên liệu cam điều khiển van kim mở ra, gió nén áp lực cao tán nhiễn nhiên liệu phun vào buồng đốt. Hệ thống này sử dụng ở các động cơ xưa có công suất lớn, tốc độ thấp hiện nay không còn thông dụng nữa. b.Hệ thống dàn bơm duy nhất. Hệ thống này có một bơm cao áp duy nhất, nâng nhiên liệu cao áp vào bình chứa cao áp rồi dẫn đến kim phun và chia làm hai loại: + Hệ thống duy nhất có cam điều khiển van phun 6 + Hệ thống duy nhất nhiên liệu cao áp điều khiển van kim phun. Hệ thống này được áp dụng ở các tàu thủy đại dương, máy phát điện cỡ lớn. Hiện nay ít thông dụng. c.Hệ thống nhiên liệu cá nhân (một và nhiều tổ bơm). d.Hệ thống nhiên liệu phân phối áp lực cao. e.Hệ thống nhiên liệu kim bơm liên hợp GM. g.Hệ thống nhiên liệu CUMMINS PT. 2. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL. 2.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống nhiên liệu. Trên hình 2.1. giới thiệu sơ đồ hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel. Bơm chuyển nhiên liệu 18 hút nhiên liệu từ thùng chứa 23 qua miệng hút 24 và bình lọc thô 19 để cung cấp nhiên liệu qua bình lọc tinh 14 tới bơm cao áp 3. van tràn 15 dùng để hạn chế áp suất nhiên liệu trên đường ống và để xả nhiên liệu thừa vào ống tràn 21 rồi trở về thùng chứa. Đồng hồ áp suất 4 dùng để kiểm tra áp suất trong không gian cấp nhiên liệu vào bơm cao áp. Số tổ bơm cao áp 3 bằng bằng số xilanh của dộng cơ. Các tổ bơm này cung cấp nhiên liệu qua các đường ống cao áp 10 tới vòi phun 7. Vòi phun 7 dùng để phun nhiên liệu vào buồng cháy 5. Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổ bơm được theo các đường ống 2, 9, 12 và 21 trở về thùng chứa. Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel. 1, 15 – van tràn; 2, 9, 12, 21 – đường ống; 3 – bơm cao áp; 4 – đồng hồ áp suất; 5 – buồng cháy; 6 – nắp xilanh; 7 – vòi phun; 8, 11, 13 – nút xả khí; 10 – đường ống cao áp; 14 – bình lọc tinh; 16, 20 – van; 17, 18 – bơm chuyển nhiên liệu; 19 – bình lọc thô; 22 – đường ống của miệng hút; 7 23 – thùng chứa nhiên liệu; 24 – miệng hút nhiên liệu; 25 – nút; 26 – ống chỉ mức nhiên liệu; 27 – lọc lưới. 2.2. Các dạng hệ thống nhiên liệu trên động cơ diesel. a. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PF. Hình 2.2. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PF. 1 – bơm cao áp PF; 2 – vít xả gió; 3 – ống dẫn nhiên liệu cao áp; 4 – kim phun nhiên liệu; 5 – ống dẫn dầu về từ kim phun; 6 – nhiên liệu vào bầu lọc; 7 – dầu vào; 8 – bầu lọc nhiên liệu; 9 – ống đưa nhiên liệu vào bơm cao áp; 10 – nút xả cặn. b. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PE. Hình 2.3. Hệ thống nhiên liệu bơm PE có van an toàn lắp ở lọc thứ cấp. 8 1 – Thùng chứa; 2 – Lọc sơ cấp; 3 – Bơm tiếp vận; 4 – Lọc thứ cấp; 5 – Bơm cao áp; 6 – Ống cao áp; 7 – Đến kim phun; 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. c. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp VE Hình 2.4. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp VE 1 – Thùng chứa dầu; 2 – Bơm chuyển tiếp; 3 – Lọc tinh;4 – Van an toàn; 5 – Bơm tiếp vận; 6 – Cần điều khiển; 7 – Lò xo điều khiển 8 – Đường dầu về; 9 – Pittong bơm; 10 – Đến kim phun; 11 – Van phân phối; 12 – Van đònh lượng; 13 – Đóa cam; 14 – Bộ điều khiển phun dầu sớm. d. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PSB Hình 2.5. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PSB 9 1 – Thùng chứa; 2 – Lọc thô; 3 – Bơm tiếp vận; 4 – Bộ phun sớm tự động; 5 – Cốt bơm; 6 – Bộ điều tốc; 7 – Bộ điều hòa tỉ trọng; 8 – Đầu phân phối; 9 – Kim phun; 10 – Ống dầu về; 11 – Lọc tinh. e. Hệ thống nhiên liệu kim bơm liên hợp GM. Hình 2.6. Hệ thống nhiên liệu bơm kim liên hợp GM. 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 về thùng chứa. f. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu PT trên động cơ Cummins. Hình 2.7. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu CUMMINS. 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 bơm; 16 – Cò mổ kim; 17 – Đũa đẩy; 18 – Ống dầu về; 19 – Lỗ đònh lượng; 20 – Cam điều khiển kim. 3. CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT PHỤ CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU. 3.1. Thùng chứa. Thùng chứa nhiên liệu dùng để dự trữ nhiên liệu cho động cơ vận chuyển trong thời gian ấn đònh. Dung tích thùng lớn hay nhỏ tùy theo thời gian làm việc 10 [...]... 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 + Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xilanh động cơ + Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình phù hợp với chế độ làm việc của động cơ 1.2 Phân loại bơm cao áp Căn cứ vào hệ thống nhiên liệu và... đội 4 nên không thể chứa hết số nhiên liệu từ không gian chứa lò xo đẩy ra, số nhiên liệu dôi ra sẽ đi tới bình lọc Trong trường hợp không có nhiên liệu tuần hoàn trong hệ thống áp suất thấp thì lượng nhiên liệu do bơm chuyển nhiên liệu cấp phải bằng lượng nhiên liệu phun vào động cơ Lúc ấy vận động của piston do lực lò xo tạo ra sẽ ngừng lại ngay sau khi áp suất nhiên liệu trên đường dẫn tới bình lọc... bơm thời áp 2 KẾT CẤU VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM CAO ÁP 2.1 Bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu cá nhân 2.1.1 Bơm cao áp PF Hình 3.1 Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PF 15 1 – bơm cao áp PF; 2 – vít xả gió; 3 – ống dẫn nhiên liệu cao áp; 4 – kim phun nhiên liệu; 5 – ống dẫn dầu về từ kim phun; 6 – nhiên liệu vào bầu lọc; 7 – dầu vào; 8 – bầu lọc nhiên liệu; 9 – ống đưa nhiên liệu vào bơm cao áp; 10 – nút... cung cấp nhiên liệu cho một xilanh động cơ Số bơm bằng số xilanh động cơ Bên trong thân bơm không có trục cam, bơm hoạt động nhờ trục cam của động cơ Phương án thiết kế này có thể rút ngắn đường nhiên liệu cao áp và làm cho các đường nhiên liệu cao áp tới các xilanh động cơ có chiều dài như nhau, ngoài ra phương án này còn tạo điều kiện cho nhà máy chế tạo động cơ được lựa chọn dạng cam dẫn động bơm... nhiên liệu chứa đầy hệ thống trước khi khởi động động cơ 3.3 Bình lọc nhiên liệu Bình lọc nhiên liệu trong động cơ diesel là sản phẩm đã được tiêu chuẩn hoá Khi thiết kế hệ thống nhiên liệu cần phải chọn khả năng thông qua của bình lọc bằng khoảng hai lần lượng nhiên liệu đi qua bình lọc Lọc nhiên liệu tức là cho nhiên liệu đi qua vật liệu lọc đặt biệt, đi qua những lỗ nhỏ trên lưới lọc hoặc qua các khe... nhiên liệu cung cấp cho động cơ được điều chỉnh tự động qua sự thay đổi hành trình có ích của piston Rãnh hình vành khăn trên mặt dẫn hướng con đội qua đường 7 dược ăn thông với không gian hút của bơm, nhờ đó tránh cho nhiên liệu không rò vào thân bơm cao áp làm loãng dầu bôi trơn Trên bơm chuyển nhiên liệu còn có một bơm tay 2 dùng để bơm cho nhiên liệu chứa đầy hệ thống trước khi khởi động động cơ. .. dầu, nhiên liệu bơm đi nhiều, vận tốc trục khuỷu động cơ tăng Khi ta xoay piston bơm qua phải, cạnh xiên sẽ mở sớm lỗ thoát, nhiên liệu bơm đi ít, vận tốc trục khuỷu giảm Nếu ta xoay piston bơm tận cùng qua phía phải, rãnh đứng của piston sẽ đối diện với lỗ thoát dầu, lưu lượng nhiên liệu lúc này là số 0, tắt máy 2.1.2 Bơm cao áp PE a Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PE Hình 3.4 Hệ thống nhiên liệu. .. Trong hệ thống nhiên liệu dùng vòi phun hở, van cao áp có nhiệm vụ ngăn không cho khí thể từ xilanh động cơ đi vào xilanh bơm cao áp Nhưng trong hệ thống 25 dùng vòi phun kín, van cao áp có nhiêm vụ làm ổn đònh quá trình cung cấp nhiên liệu Đôi khi trong hệ thống nhiên liệu dùng vòi phun kín cũng không có van cao áp Trong trường hợp này không gian phía trên piston ăn thông trực tiếp với đường nhiên liệu. .. giảm đi thì nhiên liệu được nén lại và áp suất tăng lên Van điều tiết Hình 3.18 Hoạt động van điều tiết p suất nhiên liệu ở bơm cung cấp tăng tỷ lệ thuận với tốc độ bơm Tuy nhiên, tổng lượng nhiên liệu được sử dụng cho việc phun cần thiết cho động cơ ít hơn nhiều so với lượng nhiên liệu chuyển tới từ bơm cung cấp Vì vậy, để tránh việc tăng quá mức áp suất nhiên liệu ở buồng bơm do thừa nhiên liệu và để... xuyên a Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm VE Hình 3.15 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối VE trên động cơ ISUZU 4J Trục đẫn động bơm cao áp được quay nhờ curoa cam (hoặc bánh răng) dầu diesel được bơm cung cấp hút qua bộ tách nước và lọc dầu tới đường dầu vào bơm cao áp Lọc dầu có tác dụng lọc dầu diesel và bộ tách nước gắn ở phía dưới của lọc dầu để tách hơi ẩm khỏi hệ thống nhiên liệu Khi trục . piston chuyển dòch theo lực đẩy trên co đội (sơ đồ II) thì nhiên liệu từ không gian chứa lò xo chỉ có một phần đi vào không gian phía con đội, vì trong không gian này có con đội 4 nên không. cơ. + Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xilanh theo trình tự làm việc qui đònh của động cơ. + Cung cấp nhiên liệu vào xilanh động cơ đúng lúc theo một qui luật đã đònh. + Phun tơi và phân bố. 7 dùng để phun nhiên liệu vào buồng cháy 5. Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổ bơm được theo các đường ống 2, 9, 12 và 21 trở về thùng chứa. Hình 2.1. Sơ