Xây dựng quy trình kiểm tra chẩn đoán sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điều khiển điện tử

Để đáp ứng được những yêu cầu đó thì các hệ thông điều khiển trên ôtô nóichung và động cơ nói riêng phải có sự hoạt động an toàn, chính xác, đúng lúc, đúngthời điểm, bền, đẹp, rẻ… Do vậy

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

PHẦN I: MỞ ĐẦU 5

1.1.Tính cấp thiết của đề tài 5

1.2 Mục tiêu, đối tượng của đề tài 6

1.3.Ý nghĩa của đề tài 6

PHẦN II: Tổng quan về hệ thống nhiên liệu DIESEL 7

Chương I: Đặc điểm làm việc của động cơ 7

1.1.Lịch sử phát triểncuar hệ thống DIESEL điện tử 7

1.2 Sự khác biệ của động cơ DIESEL và động cơ xăng 8

1.3 Tính chất của nhiên liệu DIESEL 10

1.4 Giản đồ cháy của động cơ DIESEL 14

1.5 Cấu tạo buồng đốt của động cơ 18

Chương II: Các ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử 22

2.1 Các ưu điểm của hệ thống điện tử trên ô tô 22

2.2 Các ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử 24

2.3 Một số hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử điển hình 25

2.3.1 Bơm VE điều khiển điện tử với cơ cấu điều ga điện tử 25

2.3.1.1 Bơm tiếp vận và van điều chỉnh 27

2.3.1.2 Phân phối vòi phun nhiên liệu của bơm cao áp 28

2.3.1.3 Cơ cấu điều ga 29

2.3.2 Hệ thống nhiên DIESEL Common Rail 30

3.3.3 Hệ thống nhiên liệu DIESEL EUI 33

PHẦN III: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ CỦA BOSCH LẮP TRÊN XE DU LỊCH HÃNG KIA-HYUNDAI 37

3.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống

37

3.2 Các đặc điểm 38

3.3 Nguyên lý làm việc 38

3.4 Khối áp suất thấp 38

3.4.2 Lọc nhiên liệu 40

3.5 Khối áp suất cao 40

3.5.1 Bơm cao áp 41

3.5.2 Đường ônga dẫn nhiên liệu cao áp 42

3.5.3 Ống Rail 42

3.5.4 Vòi phun 43

3.6 Khối cơ - điện tử 46

3.6.1 Van điều chỉnh áp suất chung 46

3.6.2 Van điều chỉnh nhiên liệu IMV 47

3.6.3 Cảm biến áp suất ống Rail 48

3.6.4 CẢm biến nhiệt độ 50

3.6.5 Cảm biến lưu lượng khí nạp 52

3.6.6.Cảm biếm áp suất tăng áp 53

3.6.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu 54

3.6.8 Cảm biến vị trí trục cam 55

3.6.9 Cảm biến vị trí bàn dạp ga ( ÁP ) 56

3.6.10 Modul điều khiển ECM 57

PHẦN IV QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG CRDI CỦA BOSCH LẮP TRÊN CÁC XE DU LỊCH CỦA HÃNG KIA-HUYNDAI 60

4.1 Những kiến thức chung về kĩ thuật kiểm tra, chẩn đoán

60

4.2 Quy trình kiểm tra hệ thống nhiên liệu DIESEL điện tử

61

4.2.1 Kiểm tra ống thấp áp 61

4.2.2 Kiểm tra bơm cao áp 62

4.2.3.kiểm tra van điều chỉnh áp suất 64

4.2.4 Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh 66

4.2.5 Kiểm tra áp suất phun lớn nhất 70

4.2.6 Súc rửa đường nhiên liệu 72

4.2.7.Quy trình chẩn đoán kim phun 73

4.3 Kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hệ thống CRDI cua BOSCH được lắp trên xe SANTAFE đời 2008 74

4.3.1 Các chú ý quan trọng khi thực hiện kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hệ thống

CRDI của BOSCH lắp trên xe SANTAFE đời 2008 74

4.3.2 Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống nhiên liệu CRDI trên xe SANTAFE 2008 77

4.3.3 Các thông số kĩ thuật của hệ thống CRDI của BOSCH lắp trên xê SANTAFE 2008 88

4.4 Phương pháp nhập mã kim phun và kiểm tra lỗi trên xe bằng máy GDS 96

4.4.1 Cách kiểm tra mã lỗi trên xe 96

4.4.2 Cách kiểm tra các thông số của xe ở chế độ không hoạt động 103

4.4.3 Phương pháp nhập mã kim phun bằng máy GDS 103

4.5 Sơ đồ mạch điện hệ thống trên xe SANTAFE 106

KẾT LUẬN

115

TÀI LIỆU THAM KHẢO 116

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn hiện nay ngành ôtô có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốcdân, ôtô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: vận tải, xây dựng, du lịch…Cùng với sự phát triển vượt bậc của mình ngành công nghệ ôtô ngày càng khẳng địnhvai trò quan trọng không thể thiếu trong sự phát triển của một quốc gia

Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đãkhông ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn đề

sử dụng Ngành ôtô đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như:Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại…đều được áp dụng trên ôtô Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng mụctiêu chủ yếu về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, giảm cường

độ cho người lái, tính tiện nghi sử dụng cho khách hàng và giảm tối ưu lượng nhiênliệu

Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất của động cơ vẫn đảm bảo đang làvấn đề bức thiết và là nhu cầu hàng đầu trong mục đích sử dụng của khách hàng Côngnghệ phun nhiên liệu điện tử đã ra đời và đáp ứng được mục đích sử dụng Cùng vớicông nghệ phun xăng điện tử, công nghệ phun Diesel điện tử cũng đã và đang đượcnghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn sử dụng của nghành ôtô

Sau 3 năm học tập tại trường ĐH chúng em đã được khoa CKĐL tintưởng giao cho đề tài :

“ Xây dựng quy trình kiểm tra chẩn đoán sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trên dòng xe của hãng Kia, Hyundai ” Do các thầy: hướng dẫn.

Đây là một đề tài còn mới mẻ nên chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong quá trìnhthực hiện và sẽ còn thiếu sót Vậy kính mong các thầy giáo chỉ bảo để đồ án của chúng

em được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa và thầy

đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này.

Nhóm sinh viên thực hiện:

PHẦN I: PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài.

Bước sang thế kỉ 21, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lên mộttầm cao mới Rất nhiều những thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh, sáng chếmang đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao Là một quốc gia có nền kinh tế lạchậu, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế Việc tiếp thu, ápdụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới đang rất được nhà nước quan tâmnhằm cải tạo, đẩy mạnh phát triển các ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước

ta từ một nước nông nghiệp lạc hậu thành một nước công nghiệp phát triển Trải quarất nhiều năm phấn đấu và phát triển Hiện nay nước ta đã là thành viên của khối kinh

tế quốc tế WTO Với việc tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng ta cóthể giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến

để phát triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước đi vững chắc trên conđường quá độ lên CNXH

Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu tư phát triểnthì công nghiệp ôtô là một trong những ngành tiềm năng Do sự tiến bộ về khoa họccông nghệ nên quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hoá phát triển một cách ồ ạt, tỉ lệ ônhiễm nguồn nước và không khí do chất thải công nghiệp ngày càng tăng Các nguồntài nguyên thiên nhiên như: Than, đá, dầu mỏ bị khai thác bừa bãi nên ngày càngcạn kiệt Điều này đặt ra bài toán khó cho ngành động cơ đốt trong nói chung và ôtônói riêng, đó là phải đảm bảo chất lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu Các hãng sảnxuất ôtô như FORD, TOYOTA, MESCEDES, KIA-HUYNDAI đã có rất nhiều cảitiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng phục vụ của xe, nhằm đảm bảo an toàncho người sử dụng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường do khíthải Để đáp ứng được những yêu cầu đó thì các hệ thông điều khiển trên ôtô nóichung và động cơ nói riêng phải có sự hoạt động an toàn, chính xác, đúng lúc, đúngthời điểm, bền, đẹp, rẻ… Do vậy mà các hệ thống điều khiển bằng cơ khí đã khôngcòn đáp ứng được và thay thế vào đó là các hệ thống điều khiển bằng điện tử như: Hệthống phun xăng điện tử,hệ thống phun nhiên liệu diesel điện tử, hệ thống đánh lửađiện tử, hệ thống chống bó cứng phanh ABS Chúng hoạt động được là nhờ các cảmbiến giám sát mọi tình trạng hoạt động của ôtô và đưa về bộ điều khiển trung tâm(ECM) Bộ điều khiển này có kết cấu phức tạp, hiện đại Nó nhận các tín hiệu từ cảmbiến, tổng hợp lại, xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển các hệ thống trên xe mộtcách chính xác Với các ứng dụng hiên đại như vậy đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có

được những thay đổi về các đặc tính kỹ thuật của từng loại xe, dòng xe, đời xe Cóthể chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu vì vậy mà người kỹ thuậtviên trước đó phải được đào tạo với một chương trình đào tạo tiên tiến, hiện đại, cungcấp đầy đủ kiến thức lý thuyết cũng như thực hành.

Trên thực tế, trong các trường kỹ thuật của ta hiện nay thì trang thiết bị cho sinh viên, học sinh thực hành còn thiếu thốn rất nhiều, đặc biệt là các trang thiệt

bị, mô hình thực tập tiên tiến, hiện đại Các kiến thức mới có tính khoa học kỹ thuật cao còn chưa được khai thác và đưa vào thực tế giảng dạy Tài liệu về các

hệ thống điều khiển hiện đại trên ôtô như: EFI, ESA, ABS, MFI còn thiếu, chưa được hệ thống hoá một cách khoa học Các bài tập hướng dẫn thực tập, thực hành còn thiếu thốn Vì vậy mà người kỹ thuật viên khi ra trường sẽ gặp nhiều khó khăn, khó tiếp xúc với những kiến thức, thiết bị tiên tiến, hiện đại trong thực tế

1.2 Mục tiêu, đối tượng của đề tài.

+ Kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa hệ thống nhiên liệu diesel điện tử

+ Đưa ra phương pháp nhập mã kim phun

+ Đối tượng là hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử của hãng HUYNDAI

KIA-1.3 Ý nghĩa ủa đề tài.

Đề tài giúp sinh viên năm cuối có thể củng cố kiến, tổng hợp và nâng cao kiến

thức chuyên ngành cũng như những kiến thức ngoài thực tế, xã hội Đề tài “ Xây dựng quy trình kiểm, tra, chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử trên dòng xe của hãng KIA-HUYNDAI” không chỉ giúp cho chúng em tiếp cận với

thực tế vì hệ thống nhiên liệu diesel điện tử ngày càng được sử dụng và cải thiện nhiềutrên ôtô Đề tài cũng có thể tạo nguồn tài liệu cho các bạn học sinh - sinh viên cáckhoá sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu, học tập

Những kết quả thu thập được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp chochúng em có thể hiểu sâu hơn về hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử Biếtđược kết cấu, điều kiện làm việc và một số những hư hỏng cũng như phương phápkiểm tra chẩn đoán các hư hỏng thường gặp đó Đề tài giúp chúng em được tiếp cậnvới hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử của hãng xe KIA-HUYNDAI

PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL.

CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ DESEL

1.1 Lịch sử phát triển của hệ thống diesel và diesel điện tử.

Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng do gây ranhiều tiếng ồn, khí thải bẩn Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ,các vấn đề được giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn.Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trường.Động cơ Diesel với tình hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề vềtiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel

Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theonguyên lý tự cháy Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháyđộng cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosh mới phát

triển bơm cao áp ( bơm phun Bosh lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ô tô khách vào năm 1936).

Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuậttối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhàđộng cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quátrình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giảiquyết các vấn đề:

- Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệukhông khí

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp

- Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun

để làm giảm HC

- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả

Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phậncủa hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như:

- Bơm cao áp điều khiển điện tử

- Vòi phun điện tử

- Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống Rail)

Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu Dieselnhờ sự phát triển về công nghệ Năm 1986 Bosch đã đưa ra thị trường việc điều khiển

Common Rail Diesel Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common RailDiesel đã được hoàn thiện Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiệncho mỗi vòi phun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong èng chứa (Rail) và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu So với các hệ thống cung cấpnhiên liệu Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết đượcnhững vấn đề:

- Giảm tối đa mức độ tiếng ồn

- Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, ápsuất phun có thể đạt tới 184 MPa Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh(khoảng 1,1 ms)

- Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc củađộng cơ

Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao hơn

1.2 Sự khác biệt giữa động cơ diesel và động cơ xăng

Không giống động cơ xăng, máy dầu không cần hệ thống đánh lửa.Nhờ đặc tínhvốn có của dầu diesel, quá trình đốt cháy sẽ tự động diễn ra dưới áp suất kết hợp vớinhiệt độ nhất định trong suốt kỳ nén của chu kỳ ô tô Thông thường, chu kỳ này đòihỏi tỷ số nén cao khoảng 22:1 đối với động cơ không tăng áp Ngoài ra, cần có vỏ vàlốc máy vừa chắc vừa nặng để đương đầu với áp suất Do đó, động cơ diesel luônnặng hơn hẳn loại động cơ xăng tương đương Do không có hệ thống đánh lửa cũngnhư van tiết lưu và bộ chế hòa khí nên quá trình sửa chữa và bảo dưỡng của động cơdiesel trở nên đơn giản hơn rất nhiều so với động cơ xăng Do công suất của động cơdiesel được điều khiển bởi lượng nhiên liệu bơm vào nên hệ thống bơm luôn đóng vaitrò quyết định đối với mức độ tiết kiệm nhiên liệu Nhờ áp suất và độ chính xác cao,

hệ thống phun nhiên liệu điện tử cải thiện đáng kể lượng nhiên liệu tiết kiệm Dùkhông có hệ thống phun trực tiếp, động cơ diesel vẫn tiết kiệm nhiên liệu với hỗn hợpkhí - nhiên liệu nghèo hơn Trong khi đó, động cơ xăng lại không thể đốt cháy đượcvới hỗn hợp quá nghèo Đặc tính tuy có làm giảm công suất đầu ra nhưng khi tải nonhoặc tải bộ phận vốn không cần quá nhiều công suất thì động cơ diesel lại chiếm ưuthế lớn về mức độ tiết kiệm nhiên liệu Một nguyên do khác giải thích cho việc thuakém về công suất đầu ra là tỷ số nén cực cao Một mặt, áp suất cao và pittong nặngngăn cản máy dầu quay với tốc độ lớn như động cơ xăng (mô men xoắn cực đại củaphần lớn động cơ diesel chỉ dừng ở mức dưới 4.500 vòng/phút) Mặt khác, khoảngchạy pittong dài do tỷ số nén cao thường thiên vị mô men xoắn hơn công suất Điềunày giải thích vì sao động cơ diesel luôn cho công suất thấp nhưng mô men xoắn lớn

Để giải quyết vấn đề nêu trên, các nhà sản xuất động cơ diesel buộc phải trang bịthêm bộ tăng áp Không giống động cơ xăng, công suất tối đa của bộ tăng áp rất phùhợp với đường đặc tính mô men của động cơ diesel Do đó, động cơ diesel tăng áphiện nay sở hữu công suất không thua kém gì động cơ xăng có dung tích tương đương

mà vẫn tạo ra mô men xoắn cực đại lớn và tiết kiệm nhiên liệu Các bạn có thể nhìnvào bảng so sánh dưới đây để hiểu rõ hơn

So với động cơ xăng , động cơ diesel có thể giảm được đáng kể lượng CO và khínhà kính CO 2 nhưng lại tăng lượng hạt phát thải

Hút Hút không khí vào xilanh Hệ

thống nhiên liệu cung cấp khôngkhí vào lòng xilanh, Hoà khí đượchình thành trong lòng lilanh

Hút hoà khí vào xilanh Hoà khíđược hình thành từ bên ngoài,nhờ có bộ chế hoà khí

Nén Khí nạp nén đạt được áp suất

P=(30÷35)kg/cm2,nhiệt độT=(500÷600)oC Cuối quá trìnhnén nhiên liệu được phun sớm vàobuồng đốt

Hoà khí được nén với áp suấtP=(8÷10)kg/cm2, nhiệt độT=(200÷300)oC.Cuối quá trìnhnén tia lửa phát ra từ bougie đốtcháy hoà khí

Nổ Nhiên liệu phun vào xilanh hoà

trộn với không khí tự bốc cháy nhờnhiệt độ cao của không khí trongbuồng đốt Hỗn hợp nhiên liệucháy – giãn nở và sinh công

Hoà khí được tian lửa của buogieđốt cháy Hỗn Hợp nhiên liệucháy – giãn nở và sinh công

Xả Khí thải được đẩy ra ngoài bằng

cửa thải và đường ống thải

Khí thải được đẩy ra ngoài bằngcửa thải và đường ống thải

Ưu điểm.

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

- Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng

- Suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơ xăng

- Nhiên liệu Diesel không bốc cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít gây nguy hiểm

- Động cơ Diesel ít hư hỏng lặt vặt vì không có bộ đánh lửa và bộ chế hoà khí

- Cùng một công suất thì động cơ Diesel có khối lượng nặng hơn động cơ xăng

- Những chi tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun được chế tạo rấttinh vi, đòi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/100mm.

- Tỉ số nén cao đòi hỏi vật liệu chế tạo các chi tiết động cơ như nắp xylanh… phải tốt.Các yếu tố trên làm cho động cơ Diesel đắt tiền hơn động cơ xăng

- Sửa chữa hệ thống nhiên liệu cần phải có máy chuyên dùng, dụng cụ đắt tiền và thợchuyên môn cao

- Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng

1.3 Tính chất của nhiên liệu diesel

1.3.1 Tính chất vật lý của nhiên liệu diesel

Thông thường khối lượng riêng ρ của nhiên liệu được cho ở nhiệt độ 20 o C Căn cứ vào khối lượng riêng cũng có thể sơ bộ biết được khả năng bay hơi của nhiên liệu Nhiên liệu diesel là nhiên liệu nặng, khó bay hơi nên ρ = 0,80÷0,95g/cm.g/cm.

- Độ nhớt của nhiên liệu cũng thường được cho ở 20oC và ở hai dạng:

- Độ Nhớt động học: ν (m2/s và cm2/s tức St – stốc).Đối với diesel cóν =2,5÷8,5cSt

- Độ nhớt tương đối: là tỷ số giữa thời gian chảy của 200ml nhiên liệu vào 200ml nướccất ở cùng 20oC qua lỗ đo của thiết bị đo độ nhớt Độ nhớt tương đối còn có tên gọi làEngle kí hiệu là Et và thiết bị đo là Engle kế nếu độ nhớt tương đối lớn hơn 5o Et thìphải hâm nóng nhiên liệu trước khi sử dụng

với nhiên liệu thông thường thì tạp chất cơ học không được vượt quá 1% trọng

lượng( diesel cũng vậy) còn với động cơ cao tốc không cho phép có tạp chất cơ học.

h Thành phần nước: Giới hạn nước trong nhiên liệu được quy định không quá 1%trọng lượng

1.3.2 Tính chất hóa học của nhiên liệu diesel

a Nhiệt trị

Nhiệt trị là nhiệt lượng thu được khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị đo lường củanhiên liệu trong tính toán, người ta phân biệt hai loại nhiệt trị là nhiệt trị cao và nhiệttrị thấp

Nhiệt trị cao Qo là toàn bộ nhiệt lượng thu được, còn nhiệt trị thấp QH là nhiệt lượngthu được Qo trừ phần nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ hơi nước trong sản phẩm cháy.Trong tính toán thường sử dụng nhiệt trị thấp QH vì nhiệt độ khí thải thường lớn hơnnhiều so với nhiệt độ ngưng tụ hơi nước ở cùng áp suất Nhiên liệu diesel trong tínhtoán lấy QH = 42,5MJ/kg

b Tính kết cốc

Tính kết cốc phản ánh khuynh hướng kết muội than khi đốt cháy nhiên liệu.(diesel) Muội than gây nên mài mòn và bó kẹt xéc- măng, xi lanh, xu páp và đế hoặclàm kẹt tắc vòi nước, áo nước…

Hàm lượng cốc trong nhiên liệu diesel không được vượt quá 0, 03 ÷ 0, 1%

c Thành phần lưu huỳnh và tạp chất

Lưu huỳnh có trong nhiên liệu ở dạng tạp chất còn lại khi chưng cất dầu mở Lưuhuỳnh khi cháy sẽ tạo ra SO2 sẽ kết hợp với hơi nước ( cũng tạo ra khi nhiên liệu cháy)tạo thành a-xít yếu H2SO3 gây ăn mòn hóa học, ăn mòn các chi tiết trong động cơ vàmưa axit.Hiện tại các nước châu âu giưới hạn tạp chất lưu huỳnh trong diesel khôngquá 0,15% Còn nước ta thì vẫn dùng nhiên liệu diesel có tới 1% lưu huỳnh

d Độ a-xít

Độ a-xít của nhiên liệu được biểu thị bằng số mg hy-dro-xit kali KOH cần thiết đểtrung hòa lượng axit có trong 1g nhiên liệu Độ a-xít càng cao càng gây mòn các chitiết trong động cơ và làm tăn muội than Đối với nhiên liệu diesel, độ a-xit không đượcvượt quá 10mg KOH

1.3.3 Đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel.

Hình 01: α_metyl_naph_ta_linmetyl_metyl_naph_ta_linnaph_metyl_naph_ta_linta_metyl_naph_ta_linlin

a Tỷ số nén của nhiên liệu diesel th.

Tính tự bốc cháy của nhiên liệu Diesel: Tính tự cháy của nhiên liệu trong buồngcháy là một chỉ tiêu quan trọng của nhiên liệu diesel trong động cơ diesel nhiên liệuđược phun vào buồng cháy ở cuối kỳ nén, nó sẽ không bốc cháy ngay mà phải qua mộtthời gian chuẩn bị làm thay đổi các tính chất vật lý và hóa học (xé tơi tia nhiên liệuthành các hạt nhỏ, cá hạt được sấy nóng , bay hơi và hòa trộn vói không khí tạo nênhòa khí trong buồng cháy ,các hân tử O2 và nhiên liệu trong hòa khí va đập với nhautạo phản ứng chuẩn bị cháy v…v) sau đó tự bốc cháy thời gian tính từ lúc bắt đầuphun nhiên liệu tới lúc hòa khí bốc cháy được gọi là thời kỳ cháy trễ và được đo bằngthời gian حi (giây) hoặc góc quoay trục khuỷu φi (độ)

Như vậy giá trị حi hoặc φi ngắn hay dài sẽ thể hiện rõ tính Iự cháy dễ hay khócủa nhiên liệu diesel trong buồng cháy động cơ

Trên thực tế người ta thường dung các chỉ tiêu sau để đánh giá tính Iự cháy củanhiên liệu diesel:

Tỷ số tới hạn عth:

Được xác định trên các động cơ thử nghiệm Điều kiện thử nghiệm như sau:

Tốc độ động cơ n = 900 ±1 vòng / phút

Góc phun sớm φps = 130 góc quay trục khuỷu, trước ĐCT

Nhiệt độ nước làm mát In= 100 ± 20 C

Nhiệt độ không khí trên đường nạp: tk = 65 ± 10C

Nhiệt độ dầu trong các te td = 50 ÷650C

Áp suát dầu pd = 0.17 ÷ 0.21 Mpa ;

Áp suất nâng kim phun pph = 10.5 ± 0.4 MPa ;

Lưu lượng nhiên liệu Qnl = 10ml/ phút

Nhiên liệu nào có عth càng thấp, tính tự cháy của nó càng tốt ( dễ tự cháy )

b Chỉ số xê tan

số xê tan của nhiên liệu được xác định theo nhiên liệu mẫu do hỗn hợp của haihydrocacbon tạo nên : chất xê tan chính ( C16H34) và chất α – mê tylnaptali (α-

C10H7CH3) với tính tự cháy rất khác nhau Tính tự cháy của xeetan được lấy là 100đơn vị còn α – mê tylnaptalin là 0 đơn vị pha trộn hai chất trên theo tỷ lệ thể tíchkhác nhau sẽ được các nhiên liệu mẫu có tính tự cháy thay đổi Iừ 0 đến 100 đơn vị

Số xêtan của nhiên liệu diesel là số phần trăm thể tích của chất xêtan chính( C16H34) có trong hỗn hợp của nhiên liệu mẫu ,hỗn hợp này có tính tự cháy bên trongxilanh động cơ thử nghiệm với các điều kiện thử nghiệm quy định, vừa bằng tính tựcháy của nhiên liệu cần thử nghiệm

Chỉ số diesel Đ là đại lượng quy ước, được dùng để đánh giá tính tự cháy của nhiênliệu diesel Chỉ số diesel Đ được xác định theo biểu thức:

Đ = (141, 5 – 131,5γ)(1,8A + 32))(1,8A + 32)

Trong đó: γ)(1,8A + 32) (kg/dm3) khối lượng riêng của nhiên liệu ở 150C ;A ( 0C )

điểm anilin, Iức là nhiệt độ kết tủa của nhiên liệu cần thí nghiệm pha trong anilinetheo tỷ lệ thể tích 1:1

Giữa chỉ số diesel Đ và các chỉ tiêu khác có mối lien hệ khăng khít với nhau

e Hằng số độ nhớt - khối lượng W

Cũng là một chỉ tiêu đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel bằng phương phápgián tiếp ( xác định trong phòng thí nghiệm hóa chất)

Hiện nay thường dùng số xetan để đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel

1.4 Giản đồ cháy của động cơ diesel.

1.4.1.Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel

Quá trình cháy trong động cơ diesel có những đòi hỏi sau: đảm bảo cho nhiên liệuđược cháy kiệt, kịp thời làm cho hóa năng của nhiên liệu được chuyển hết thành nhiệtnăng, rồi từ nhiệt năng chuyển biến thành cơ năng một cách hiệu quả nhất Nhưngnhiên liệu của động cơ diesel lại là những thành phần chưng cất nặng , khác với săng ,nhiên liệu diesel có độ nhớt , khó bay hơi vì vậy không thể cho nhiên liệu và không khíđược hòa trộn trước bên ngoài xi lanh nhờ bộ chế hòa khí giống như động cơ xăng ,

mà phải dùng biện pháp phun tơi nhiên liệu nhờ chênh áp lớn vào môi trường áp suấtcao nhiệt độ lớn của môi chất công tác trong buồng cháy động cơ vào cuối kì nén , làmcho hòa khí được hình thành trực tiếp bên trong xi lanh Sau đó hòa khí trải qua cácgiai đoạn phản ứng hóa học phức tạp của ngọn lửa lạnh, ngọn lửa xanh, ngọn lửa nóng

và phát hỏa tự bốc cháy Do cuối kì nén mới phun nhiên liệu vào xi lanh động cơ nênquá trình hình thành hòa khí rất ngắn , chỉ chiếm khoảng 15 ÷ 350 góc quay trụckhuỷu, do đó tạo nên tình trạng không đều về thành phần hòa khí trong các khu vựcbuồng cháy động cơ Mặt khác không thể đem số nhiên liệu cấp cho chu trình phuncùng một lúc vào xi lanh động cơ, vì vậy trong phút quá trình phun nhiên liệu, thànhphần hòa khí trong xi lanh cũng biến động liên tục Tại khu vực hòa khí đậm, nhiênliệu do thiếu oxy nên cháy chậm, thậm chí gây cháy không kiệt tạo ra khói đen trongkhí xả,còn khu vực hòa khí nhạt gây nên tình trạng không tận dụng hết oxy Vì vậyđộng cơ diesel chỉ có thể hoạt động bình thường không thaỉ khói đen, khi giá trị sửdụng trung bình của hệ số dư lượng không khí α >1, nghĩa là trong tình trạng không sử

dụng hết số oxy nạp vào trong động cơ Với trường hợp α >1 vẫn còn hiện tượng cháykhông kiệt, đó là một trong những vấn đề chính cần giải quyết để nâng cao tính năngđộng lực và tính kinh tế của động cơ.

Như vậy, muốn nâng cao tính năng của động cơ cần phải đảm bảo napj nhiều nhấtkhông khí mới vào xy lanh, phải nâng cao mức hiệu suất sử dụng số không khí này, cónghĩa là phải đảm bảo cho nhiên liệu được cháy kiệt với hệ số dư lượng không khí αnhỏ nhất và quá trình cháy phải được kết thúc ở gần điểm chết trên

Do đó, hình thành hòa khí và bốc cháy của nhiên liệu là các khâu then chốt quyếtđịnh tính năng động lực và tính năng kính tế của động cơ diesel

1.4.2 Đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ diesel

Hình 02: quá trình cháy của động cơ.

Thời kì cháy trễ của quá trình cháy trong động cơ diesel, trên một chừng mực nào đó ,cũng có những nét tương tự Như thời kì cháy trễ của động cơ xăng, chủ yếu là để hìnhthành nguồn lửa đảm bảo cho quá trình cháy được phát triển ra toàn bộ buồng cháy

ứng hóa học của hòa khí còn ở động cơ diesel ngoài việc phải chuẩn bị cần thiết chophản ứng hóa học còn phải phân bố nhiên liệu trong không gian buồng cháy, sấy nóngcác hạt nhiên liệu làm nhiên liệu bay hơi và khuếch tán… vì vậy càng có nhiều yếu tốgây ảnh hưởng tới thời kì này

Các thông số đặc trưng của giai đoạn cháy trễ là thời gian cháy trễ i (s) hay góc

cháy trễ i (oTK), phụ thuộc trước hết vào thành phần và tính chất của nhiên liệu như

số xetan, xeten,độ nhớt, ngoài ra thòi kì cháy trễ còn chịu ảnh hưởng của yếu tố nhiệt

độ và áp suất trong xilanh tại thời điểm phun, độ phun tơi,mức độ chuyển động rối củamôi chất

b Thời kì cháy nhanh.

Được tính từ điểm 2 đến khi đạt áp suất cực đại trong xi lanh ở động cơ cao tốc, pzthường xuất hiện ở vị trí 6 ÷ 10o góc quay trục khuỷu, phía sau ĐCT Đặc điểm củathời kì này là:

+ Nguồn lửa được hình thành, tốc độ cháy nhanh tăng, tốc độ tỏa nhiệt thường lớnnhất; ở cuối thời kì này nhiên liệu bốc cháy chiếm khoảng 1/3 nhiên liệu cấp cho chutrình

+ Áp suất và nhiệt độ tăng nhanh, áp suất cao nhất lên tới 6 ÷ 9 (Mpa)

+ Nhiên liệu được phun tiếp vào buồng cháy ( số lượng nhiên liệu phun vào thời kìnày phụ thuộc vào độ dài ngắn của thời gian cháy trễ và thời gian phun nhiên liệu củachu trình) làm tăng nồng độ nhiên liệu trong hòa khí

+ Trong thời kì cháy nhanh, tốc độ tăng áp suất ∆p/∆φ vượt quá 4 ÷ 6 (x105Pa/ độ)

sẽ tạo nên các xung áp suất đập vào bề mặt các chi tiết trong buồng cháy, gây nêntiếng gõ đanh, sắc đó là chế độ hoạt động thô bạo của động cơ diesel Trong điều kiệnhoạt động thô bạo các chi tiết chịu tải của động cơ dễ hỏng, rút ngắn tuổi thọ, đồngthời còn gây khó khăn cho việc điều khiển lái xe, vì vậy xần tìm biện pháp tránh gây rahiện tượng trên Tình hình cháy trong thời kì cháy nhanh phụ thuộc chính vào lượngnhiên liệu cấp cho xi lanh trong thời kì cháy trễ và tình hình tiến triển của những chuẩn

bị về mặt vật lý và hóa học của nhiên liệu trên Nếu thời kì cháy trễ kéo dài, và sốlượng phun vào xilanh ở thời kì trên rất nhiều và đều được chuẩn bị đầy đủ để cháy thìchỉ cần có một nới nào đó phát hỏa, màng lửa sẽ lan nhanh đến mọi nơi của buồngcháy Tốc độ cháy rất lớn, do đó tăng tốc độ, gia tăng áp suất, hoạt động của động cơ

sẽ trở nên thô bạo, rất khó điều khiển trực tiếp tốc độ cháy của thời kì cháy nhanh,nhưng có thể điều khiển một cách gián tiếp thông qua việc giảm bớt lượng nhiên liệucấp cho xilanh trong thời kì cháy trễ Vì vậy có thể thấy, điều khiển thời kì cháy trễ cóảnh hưởng rất quan trọng tới quá trình cháy của động cơ diesel Tuy nhiên, tính năng

động lực và tính năng kinh tế của động cơ diesel hoạt động thô bạo chưa chắc đã quákém.

Trong thực tế, p của động cơ diesel nằm trong khoảng 0,3  0,6 MN/m2 0TK,lớn hơn nhiều si với động cơ săng ( khoảng 3 lần) vì tỷ số nén cao hơn Chính vì vậynên động cơ diesel làm việc không em dịu như động cơ xăng

c Thời kì cháy chính.

Tính từ điểm 3 đến điểm 4 (điểm có nhiệt độ lớn nhất) điểm nhiệt độ lớn nhấtthường xuất hiện phía sau ĐCT khoảng 20 ÷ 25o góc quay trục khuỷu Đặc điểm củathời kì này là:

+ Quá trình cháy tiếp diến với tốc độ cháy lớn, cuối thời kì cháy chậm đã nhả rachiếm khoảng 70 ÷ 80% nhiệt lượng cấp cho chu trình

+ Trong thời kì này, thông thường đã kết thúc phun nhiên liệu, do sản vật cháy tăngnhanh làm giảm nồng độ của nhiên liệu và oxy

+ Nhiệt độ tăng lên tới giá trị lớn nhất (1700 ÷ 2000oC), nhưng do piston đã bắt đầu

đi xuống nên áp suất hơi giảm xuống

+ Nồng độ sản vật trung gian trong buồng cháy giảm nhanh, còn nồng độ của sảnvật cháy cuối cùng tăng nhanh

Trong thời kì cháy chậm, mới đầu tốc độ cháy rất lớn, sau đó do lượng oxy trongbuồng cháy giảm dần, sản vật cháy tăng lên nhiều, điều kiện cháy trở nên không lợi vìvậy cuối thời kì tốc độ cháy càng ngày càng chậm trong thời kì này một ít nhiên liệuđược cháy trong điều kiện rất nóng và thiếu oxy có thể cháy không hết tạo ra muộithan cùng theo khí xả thải ra ngoài trời gây ô nhiễm mỗi trường vì vậy vẫn đề chínhcủa thời kì cháy chậm là mẫu thuẫn giữa tốc độ cháy và tốc độ hình thành hòa khí Nếutăng cường cũng cấp oxy cho nhiên liệu để cải thiện chát lượng hình thành hòa khí sẽlàm tăng tốc độ cháy, rút ngắn thời kì cháy chậm làm cho nhiên liệu cháy hoàn toàn,nâng cao thêm tính năng động lực và tính năng kinh tế của động cơ

d Thời kì cháy rớt.

Được bắt đâu từ điểm nhiệt độ cực đại 4 tới khi cháy hêt 5 Rất khó xác định điểm

5, trên thực tế điểm 5 có thể kéo dài tới lúc mở của thải thông thường coi điểm 5 làđiểm có nhiệt lượng do cháy nhả ra chiếm 95 ÷ 97% nhiệt lượng cũng cấp cho chutrình Trong những động cơ cao tốc, thời kì này có thể chiếm khoảng 50% thời gianhình thành hòa khí và cháy của chu trình Đặc điểm của thời kì này là:

+ Tốc độ cháy giảm dần tới khi kết thúc cháy, do đó tốc độ nhả nhiệt cũng giảm dầntới 0.

+ Do thể tích môi chất trong xilanh tăng dần nên áp suất và nhiệt độ đều hạ thấp

Ở thời kì cháy rớt do áp suất và nhiệt độ môi chất trong xilanh đều hạ thấp, chuyểnđộng của dòng khí yếu dần, sản vật cháy tăng dần làm cho điều kiện cháy của nhiênliệu kém hơn so với thời kì cháy chậm, khả năng hình thành muội than ( C ) càng lớn,mặt khác trong thời kì cháy rớt, sự cháy lại diễn ra trong quá trình giãn nở, vì vậy phầnnhiệt lượng nhả ra trong thời kì này chuyển thành công ít hiệu quả hơn các thời kìtrước Ngược lại nó còn làm tăng phụ tải nhiệt các chi tiết của động cơ, tăng nhiệt độkhí thải và tăng tổn thất truyền nhiệt cho nước làm mát làm giảm các tính năng độnglực và tính năng kinh tế của động cơ Do đó luôn luôn mong muốn giảm thời kì cháyrớt tới mức ngắn nhất Muốn vậy phải tăng cường chuyển động của dòng khí trongbuồng cháy động cơ cải thiện chất lượng hình thành hòa khí làm cho nhiên liệu vàkhông khí được hòa trộn tốt với nhau, đồng thời phải làm giảm lượng nhiên liệu phunvào xilanh trong thời gian cháy chậm, làm cho quá trình cháy về cơ bản kết thúc ở sátĐCT

Qua những phân tích ở trên đối với đặc điểm quá trình cháy trong động cơ diesel có thể thấy: Muốn cho động cơ diesel hoạt động tin cậy ( đặc biệt là khi khởi động lạnh),cần phải đảm bảo cho nhiên liệu có điều kiện tốt để phát hỏa ; muốn cho động cơ chạyêm,ít ồn, có tuổi thọ cao thì tốc độ tăng áp suất và áp suất cực đại thời kì cháy nhanhkhông được vượt quá giới hạn cho phép, phải tìm mọi cách rút ngắn thời kì cháy trễ,giảm số hòa khí được hình thành và được chuẩn bị tốt trong thời kì này ; muốn chonhiên liệu được cháy kiệt, kịp thời nâng cao các tính năng động lực và kinh tế động cơ,giảm khói đen, cần cải thiện và tăng cường hòa trộn nhiên liệu và không khí trong thời

kì cháy rớt

1.5 Cấu tạo buồng đốt của động cơ diesel

1.5.1 Các phương pháp hình thành hòa khí của động cơ diesel.

Đối với động cơ Diesel thì hỗn hợp cháy là hỗn hợp không đồng nhất và tự bốccháy Vì vậy việc hình thành hỗn hợp trong buồng cháy động cơ Diesel là việc rấtquan trọng Có 3 phương pháp hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy động cơDiesel:

-Phương pháp thể tích

-Phương pháp màng

-Phương pháp màng – thể tích

+ Phương pháp thể tích: Nhiên liệu phun vào buồng cháy thành những hạt nhỏ phân

bố đều trong thể tích buồng cháy Vc, từ bề mặt các hạt nhiên liệu bay hơi hoà trộn vớikhông khí tạo thành hỗn hợp khí

+ Phương pháp màng:

Khi nhiên liệu phun vào tạo thành những màng bám trên thành buồng cháy Từ mặtmàng nhiên liệu sẽ bay hơi hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp khí

+ Phương pháp màng thể tích:

Nhiên liệu phun vào chia làm hai phần:

- Một phần nhỏ dưới 30% gct sẽ được đưa vào trung tâm buồng cháy

- Phần còn lại có kích thước hạt tương đối lớn tạo thành màng mỏng bám lên thànhbuồng cháy và nó tập trung cháy ở giai đoạn 3 để đạt công lớn (Limax)

1.5.2 Hình thành hỗn hợp khí trong buồng cháy ngăn cách.

Thường chia làm hai phần nối nhau bằng các họng thông Buồng cháy chính nằm ở thân máy hay nắp máy.

1.5.2.1 Hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy dự bị:

Hình 03: Buồng cháy dự bị.

1- Kim phun 4 - Lỗ thông

2 - Buồng cháy dự bị 5 - Buồng cháy chính

3 - Họng phun 6 - Bougie xông máy

Thể tích buồng cháy chia làm hai phần:

- Buồng cháy dự bị đặt trên culasse chiếm khoảng (0,25 0,4) V toàn bộ buồng

- Buồng cháy chính là phần còn lại và đặt trực tiếp trong không gian của xilanh.Buồng cháy dự bị nối với buồng cháy chính bằng mộy lỗ thông nhỏ Trên đường tâmcủa đường cháy dự bị người ta đặt vòi phun một lỗ.

a Đặc điểm hình thành khí hỗn hợp:

+ Trong hành trình nén không khí được đẩy từ buồng cháy chính lên buồng cháy dự

bị Chênh lệch áp suất giữa V chính và phụ bằng (0,3 0,8) do đó dòng khí đi vàobuồng cháy dự bị với vận tốc lớn gây ra vận động xoáy lốc trong buồng cháy dự bịkhông khí hoà trộn tốt với nhiên liệu trong buồng cháy dự bị

+ Sau khi phun nhiên liệu trong buồng cháy dự bị hỗn hợp trong buồng cháy bốccháy trước làm P và nhiệt độ trong buồng cháy dự bị nhanh chóng tăng lên và > rấtnhiều so với P và nhiệt độ trong buồng cháy chính sẽ làm cho toàn bộ hỗn hợp SVCvới nhiên liệu chưa cháy và không khí di chuyển sang buồng cháy chính với một tốc

độ lớn

+ Sau khi chuyển sang buồng cháy chính số nhiên liệu còn lại chưa cháy tiếp tụcbốc hơi và cháy Ơû đây có sự lưu động với vận tốc lớn của hỗn hợp sang buồng cháychính tạo điều kiện hoà trộn tốt Lỗ thông giữa buồng cháy dự bị và buồng cháy chínhthường rất nóng là điều kiện tốt cho sự bốc hơi của nhiên liệu khi đi qua lỗ này do đógiảm thời gian cháy trễ như thời gian toàn bộ quá trình cháy

Tóm lại: Tác dụng chính của buồng cháy dự bị là sử dụng một phần năng lượng của

nhiên liệu chưa cháy và sản vật cháy sang buồng cháy chính để cháy tiếp Áp suấtphun không lớn lắm Áp suất phun = (8 15) (MN/m2), có thể sử dụng vòi phun hởmột lỗ

+ Cấu tạo nắp culasse phức tạp.

1.5.2.2 Hình thành khí hỗn hợp trong buồng cháy xoáy lốc:

Hình 04: Buồng cháy xoáy lốc.

1 – Kim phun 3 – Buồng cháy xoáy lốc

2 – Bougie xông máy 4 – Buồng cháy chính

- V buồng cháy xoáy lốc gồm hai phần:

- Buồng cháy xoáy lốc có hình dạng cầu hoặc trụ đặt trên culasse hoặc trên thân động

cơ Thể tích buồng xoáy lốc = (40 60)% Vc

- Buồng cháy chính đặt trực tiếp trên xilanh

- Hai buồng cháy được thông với nhau bằng một hoặc vài lỗ thông có tiết diện tươngđối nhỏ (tiết diện 1 1,5% diện tích Vc và lớn dần về phía buồng cháy chính)

- Nhiên liệu được phun qua một lỗ phun, P phun = 8 15 MN/m2 (áp suất phun nhỏ)đặt ở buồng cháy xoáy lốc hướng tiếp với chiều dòng khí

- Khi piston đi lên trong hành trình nén, không khí bị dồn về buồng xoáy lốc, chênhlệch áp suất giữa buồng chính và xoáy lốc khoảng (0,1 0,2)MN/m2

- Tốc độ dòng khí đạt max cách ĐCT khoảng 400 Cuối quá trìmh nén nhiên liệu phunvào, tia nhiên liệu xoáy lốc với không khí rất mạnh, nhiên liệu ở vỏ ngoài bị bốc hơitrước và bị xé nhỏ, bay hơi tạo thành hỗn hợp và bốc cháy do đó sẽ bị cuốn tới vùnghọng ở đây nhiệt độ cao nhất và hỗn hợp tiếp tục cháy, nhiệt độ và áp suất ở buồngcháy xoáy lốc rất cao, lúc này chênh lệch áp suất buồng xoáy lốc và buồng chínhkhoảng (0,4 0,5) MN/m2

- Nhờ có dòng khí và nhiên liệu chuyển động mạnh từ buồng cháy xoáy lốc ra đến mỗichất trong không gian trên đỉnh piston chuyển động mạnh đồng thời được sấy nóngqua họng thông đến nhiên liệu cháy có điều kiện tốt để bốc hơi và hoà tan với khôngkhí đến giúp cho nhiên liệu cháy hoàn toàn hơn

- Động cơ làm việc với nhỏ ( =1,2 1,4).

- Động cơ làm việc êm

- PZ không lớn lắm (PZ = 5,5 6,5 MN/m2 độ)

- Sử dụng được nhiều nhiên liệu

- Động cơ làm việc ổn định khi n và phụ tải thay đổi

- Hệ thống nhiên liệu ít bị hư hỏng

- Hệ thống nhiên liệu ít bị hư hỏng, áp suất phun thấp, kim phun có 1 lỗ tia

- Cấu tạo culasse phức tạp, khó bố trí supap

- Ở khu vực đỉnh piston đối diện họng thông có nhiệt độ rất lớn

*Phạm vi sử dụng:

Dùng trên động cơ cao tốc, D tương đối nhỏ

CHƯƠNG II: CÁC ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU

DIESEL ĐIỆN TỬ.

2.1 Các ưu điểm của hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô.

Từ những năm 1970 đến nay với việc phát triển các ứng dụng của công nghệ điện tửtrên ô tô đã làm thay đổi ngành công nghiệp sản xuất ô tô một cách mạnh mẽ Có thểnói nó đã tạo thành cuộc cách mạng thứ 2 về ứng dụng khoa học kỹ thuật trong lịch sử

ra đời và phát triển của ngành công nghiệp sản xuất ô tô

Các hệ thống điều khiển điện tử trên ô tô có những ưu điểm chính như sau:

+ Khả năng làm việc nhanh, chính xác, linh hoạt: Đối với các cơ cấu điều khiển cơkhí khi hoạt động luôn có hiện trễ (do tác dụng của lực ma sát và quán tính trong khilàm việc) do vậy việc phản ứng với những thay đổi của hệ thống còn chậm Nhưng hệthống điều khiển điện tử việc điều khiển dựa trên các thuật toán đã được lập trình sẵn,

mà nó có thể thực hiện hàng nghìn phép tính trong một giây, nên khả năng phản ứng làrất nhanh nhạy Hơn nữa, hạn chế của hệ thống cơ khí là nó chỉ có thể đáp ứng các yêucầu làm việc trong một số trường hợp cụ thể, mà không thể điều khiển một cách toàndiện theo các điều kiện làm việc khác nhau Nhưng đối với hệ thống điều khiển điện tử

nó có khả năng kiểm soát và điều khiển một cách toàn diện hơn, việc điều khiển của hệ

thống điện tử nó sử dụng nhiều tín hiệu đầu vào cùng một lúc để tính toán và điềukhiển hệ thống một cách nhanh chóng, chính xác và tối ưu nhất Ví dụ: đối với những

xe ô tô đời cũ còn sử dụng bộ chế hòa khí để điều khiển việc định lượng và hòa trộnnhiên liệu đi vào động cơ Mặc dù bộ chế cung cấp hòa khí rất tốt ở điều kiện tốc độđộng cơ đạt 2000 đến gần 3000 vòng/phút, nhưng ở các chế độ khởi động lạnh, hâmnóng động cơ, không tải cưỡng bức hoặc các chế độ chuyển tiếp thì vấn đề điều khiểnviệc định lượng nhiên liệu lại trở lên khó khăn vì việc điều khiển của bộ chế chỉ phụthuộc vào độ mở của bướm ga Nhưng với hệ thống điều khiển điện tử, để giải quyếtvấn đề này bộ xử lý trung tâm sẽ nhận nhiều tín hiệu đầu vào khác nhau về các trạngthái làm việc của động cơ như khối lượng không khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độđộng cơ, nhiệt độ khí nạp…sau đó tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển sự làm việccủa động cơ đáp ứng các trạng thái làm việc khác nhau một cách chính xác Qua ví dụtrên ta thấy, hệ thống điều khiển điện tử có khả năng xử lý được nhiều thông tin cùngmột lúc để giải quyết vấn đề Kết cấu của hệ thống điều khiển điện tử cũng tương đốinhỏ gọn, do đó việc bố trí, thiết kế trên ô tô rất linh hoạt

+ Tăng công suất động cơ, tăng tính năng động lực của xe: Hệ thống điều khiểnđiện tử có khả năng tính toán và đưa ra các tín hiệu điều khiển một cách chính xác về

tỷ lệ không khí/nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình làm việc của động cơ và thờiđiểm đánh lửa hợp lý nhất theo sự thay đổi các điều kiện làm việc khác nhau Điều nàylàm cho khả năng phát huy công suất tối đa của động cơ được tăng lên rất nhiều vì chấtlượng hòa trộn của hòa khí được cải thiện, thời điểm cháy được tính toán tối ưu

+ Giảm lượng chất độc hại thải ra môi trường: Thành phần khí xả của động cơ baogồm: CO2, H2O, CO, NOx, HnCm (không đốt hết), O2… trong đó các chất CO, HnCm và

NOx là những chất có hại cho sức khỏe con người, còn CO2 gây ra hiệu ứng nhà kính(làm cho nhiệt độ trái đất ngày càng nóng lên) Nồng độ các chất khí trên phụ thuộc rấtnhiều vào chế độ làm việc của động cơ (nóng hay nguội, không tải hay có tải, tốc độcao hay thấp) đó chính là việc điều khiển tỷ lệ không khí/nhiên liệu, chất lượng hòatrộn của hỗn hợp hòa khí và thời điểm đánh lửa…Với việc trang bị hệ thống điềukhiển động cơ bằng điện tử có thể điều khiển một cách chính xác các yêu cầu về tỷ lệkhông khí/nhiên liệu cũng thư thời điềm đánh lửa một cách tối ưu theo các điều kiệnlàm việc Ngoài ra trong hệ thống còn bố trí bộ trung hòa khí xả (Catalys Converter)nhằm kiểm soát và làm giảm nồng độ khí xả của động cơ ra môi trường

+ Tiết kiệm nhiên liệu: Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường sử dụng

bộ chế hòa khí thì hỗn hợp không khí nhiên liệu được hòa trộn tại một điểm bên ngoàiđộng cơ sau đó được cung cấp tới các xylanh, do đó có thể gây ra sự mất cân bằng về

trên đường nạp ở trạng thái khởi động lạnh (nhiên liệu bám vào thành trong ống nạp).Hơn nữa việc định lượng của bộ chế hòa khí không được chính xác sau thời gian dàilàm việc do các lỗ zíc lơ của bộ chế bị mòn, rỗng…do đó việc điều chỉnh tỷ lệ và chấtlượng hòa khí cung cấp sẽ không đảm bảo chính xác dẫn đến việc tiêu tốn nhiên liệu.+ Tăng tính năng điều khiển, an toàn chuyển động: Khả năng phản ứng của hệthống điều khiển điện tử là rất nhanh, có thể đáp ứng các yêu cầu về xử lý trong nhữngtình huống khẩn cấp như tai nạn đột xuất Trên ô tô hiện nay được trang bị nhiều cơcấu, hệ thống nhằm đảm bảo các tính năng điều khiển an toàn cho xe như hệ thốngphanh ABS, hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD, hệ thống chống trượt TCS, hệ

thống cân bằng điện tử ESP, hệ thống an toàn phụ trợ SRS (hệ thống túi khí)…với việc

trang bị nhiều hệ thống điều khiển điện tử các tính năng điều khiển và đảm bảo xe luôntrong trạng thái an toàn khi chuyển động trong các điều kiện chủ động và thụ động

+ Tăng tính tiện nghi sử dụng: Song song với các tính năng về an toàn và kinh tếcủa ô tô, các trang thiết bị giải trí, tiện nghi (phụ kiện, đồ chơi) cũng được lưu ý vàphát triển nhằm tăng cường các nhu cầu về giải trí của khách hàng và lái xe trong quátrình điều khiển xe hoặc hỗ trợ các chức năng tiện nghi khác như: Hệ thống hỗ trợ lùi

xe (loại camera hoặc cảm biến báo khoáng cách), Hệ thống âm thanh màn hình giảitrí…

2.2 Các ưu điểm của hệ thống phun nhiện liệu diesel điện tử

+ Công suất động cơ: Nhiên liệu diesel được phun trực tiếp vào buồng cháy của động

cơ kịp thời trong mọi quá trình cháy của động cơ Công suất đều ở từng máy và đượctận dụng một cách tối ưu nhất

+ Tiết kiệm nhiên liệu: Tỷ lệ hòa khí luôn ổn đinh và chính xác do điều chỉnh đượclượng dầu diesel phun với lượng không khí nạp

+ Đảm bảo tối thiểu lượng khí xả và tiếng ồn: Được bố trí kim phun ở giữa buồng đốt

và thẳng đứng

Hệ thống phun nhiên liệu diesel điện tử , nhờ có các cảm biến và hệ điều khiểnECU được lập trình, tính toán kĩ lưỡng nên động cơ hoạt động tốt trong mọi điều kiện,giảm thiểu được lượng khí thải ra ngoài môi trường và tiếng ồn Giảm tối đa mức độtiếng ồn so với động cơ Diezel thông thường

+ Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, áp suấtphun có thể đạt tới 184 MPa

+ Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms)

+ Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của độngcơ

+ Chia lượng nhiên liệu phun làm hai hay nhiều lần, lần 1 gọi là phun mồi, lần 2 làphun chính Vì vậy, nhờ có lần phun mồi nên động cơ cháy êm hơn.

Hình 05g/cm.: Sơ đồ phun 1=phun mồi; 1a= áp suất buồng đốt có phun mồi 2=phun chính; 2a = áp suất buồng đốt không có phun mồi

- Với các ưu điểm nổi trội này hệ thống nhiên liệu Common Rail hiện nay đã đượcdùng cho động cơ Diezel không những cho động cơ xe du lịch mà còn cho động cơ xetải và cả động cơ cỡ lớn của tàu thủy, tàu hỏa

2.3 Một số hệ thống phun nhiên liệu diesel điều khiển điện tử điển hình

2.3.1 Bơm VE điều khiển điện tử với cơ cấu điều ga điện tử.

Bơm phun nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun Bơm phun có chức năngkiểm soát lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu

Hình 06: B m cao áp v i c c u i u ga i n tơm cao áp với cơ cấu điều ga điện từ ới cơ cấu điều ga điện từ ơm cao áp với cơ cấu điều ga điện từ ấu điều ga điện từ điều ga điện từ ều ga điện từ điều ga điện từ ện từ ừ

1 van cao áp 4 van điện từ điều ga

2 van điện từ cắt nhiên liệu 5g/cm trục bơm

7 van điều khiển thời điểm phun.

 Sơ lược về hệ thống.

Hình 07:sơ đồ hệ thống bơm Ve điều ga điện từ

1- Cơ cấu điều khiển 2- Cảm biến tốc độ bơm 3- Cảm biến vị trí ga4- Cảm biến nhiệt độ bơm 5- điện trở nhiệt 6- Van điều khiên phun

sớm7- Cảm biến thời điểm phun sớm

 Hoạt động của bơm cao áp

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

Bơm nhiên liệu cao áp : Sử dụng một piston để đưa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi

phun bằng chuyển động tịnh tiến và quay

Điều khiển lượng phun : Cơ cấu điều ga điều khiển lượng phun và công suất động cơ.

Cơ cấu điều ga điện từ có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ để ngăn động

cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy không tải

Điều khiển thời điểm phun :

Bộ định thời điểm phun theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ Van TCV sẽ thực hiệnchức năng này.

Hoạt động : Khi bật khóa điện ON, van điện từ cắt nhiên liệu được kéo vào trong,

đường thông giữa thân bơm và piston mở Khi bơm cấp nhiên liệu quay, hút nhiên liệu

từ bình nhiên liệu, qua bộ lắng đọng nước và bộ lọc nhiên liệu, đi vào thân bơm theo

áp suất được điều chỉnh bởi van điều chỉnh Piston hút nhiên liệu từ thân bơm vàobuồng áp suất trong hành trình hút ( dịch chuyển sang trái ) và nén nhiên liệu ở mứccao để dẫn đến từng van phân phối trong hành trình nén ( di chuyển sang phải )

Sau khi qua van phân phối, nhiên liệu được đưa vào các vòi phun qua các ống dẫncao áp, từ đó nhiên liệu được phun vào các xylanh Cùng lúc, các bộ phận bên trongbơm được nhiên liệu làm mát và bôi trơn Một phần nhiên liệu quay trở về bình nhiênliệu từ vít tràn để kiểm soát mức độ tăng nhiệt độ của nhiên liệu trong bơm

2.3.1.1 Bơm tiếp vận và van điều chỉnh.

 Van điều chỉnh.

Van điều chỉnh điều chỉnh áp suất xả của bơm cấp nhiên liệu phù hợp với tốc độ bơm

Bộ định thời kiểm soát thời điểm phun nhiên liệu theo áp suất trong bơm

 Bơm cấp nhiên liệu.

Bơm cấp nhiên liệu kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một roto Trục dẫn độngquay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong củabuồng áp suất Do trọng tâm của roto lệch so với tâm của buồng nén nên nhiên liệugiữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra ngoài

Hình 08: bơm tiếp vận và van điều chỉnh

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

- Bơm cấp nhiên liệu, đĩa cam và piston được điều khiển bằng trục dẫn động và

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

- Đĩa cam có số mặt cam bằng số xylanh ( động cơ 4 xylanh thì có 4 đĩa cam ) Đĩacam quay trên con lăn cố định nó đẩy piston ra và vào Do đó, piston theo sự dịchchuyển của mặt cam và chuyển động tịnh tiến ăn khớp với cam và quay Ứng với mộtvòng quay của đĩa cam, piston sẽ quay một vòng và tịnh tiến 4 lần

- Việc cung cấp nhiên liệu cho mỗi xylanh được thực hiện bằng ¼ vòng quay đĩacam và một lần chuyển động tịnh tiến của piston ( động cơ 4 xylanh )

- Piston có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một rãnh cân bằng ápsuất Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm piston

- Nhiên liệu được hút từ rãnh của piston Sau đó nhiên liệu nén mạnh qua van phânphối từ cửa phân phối và bơm vào vòi phun

Hình 09: piston bơm.

Khi piston đi xuống (chuyển sang trái ), một trong 4 rãnh hút trong piston bơm sẽthẳng hàng với cửa hút trong đầu phân phối

Do vậy, nhiên liệu được hút vào buồng áp suất và đi vào trong piston

Cung cấp nhiên liệu: Khi đĩa cam và piston quay, cửa hút của đầu phân phối đóng, cửa

phân phối của piston sẽ thẳng hàng với đường phân phối

Khi đĩa cam chạy trên con lăn, piston đi lên (chuyển sang phải ) và nén nhiên liệu.Khi áp suất nhiên liệu đạt giá trị ấn định trước, nhiên liệu sẽ được phun ra qua vòiphun

Kết thúc: Khi đĩa cam quay tiếp và piston đi lên ( dịch chuyển sang phải ), hai cửa

tràn của piston bị đẩy ra ngoài vành tràn Kết quả là áp suất nhiên liệu giảm đột ngột

và kết thúc nạp nhiên liệu

Hành trình hữu ích: Hành trình hữu ích là khoảng cách piston dịch chuyển từ khi bắtđầu nén nhiên liệu tới khi kết thúc Vì các hành trình bơm là không đổi, nên sự thay

đổi vị trí đặt vành tràn làm thay đổi hành trình hữu ích để tăng hoặc giảm lượng phunnhiên liệu Khi hành trình hữu ích kéo dài hơn thì hành trình nén sẽ lâu kết thúc hơn

và lượng nhiên liệu nạp tăng Ngược lại, nén kết thúc sớm hơn và lượng nhiên liệu nạpgiảm khi hành trình hữu ích ngắn hơn

2.3.1.3 Cơ cấu điều ga.

Cơ cấu điều ga điện từ gồm 1 cuộn điều khiển được cấp điện từ ECU động cơ theomức đạp chân ga (thông qua cảm biến chân ga)

Hình 10: Cơ cấu điều ga

1- Trống lớn; 2- Lò xo hồi vị; 3- Trống nhỏ; 4- Cuộn điều khiển ga

5- Bạc ga (quả ga); 6- Thân piston

Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thường trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiểncủa cơ cấu điều ga tạo nên từ trường tác động vào trống lớn làm cho trống lớn xoaymột góc, kéo theo trống nhỏ cũng bị xoay đi một góc Khi đó chốt lệch tâm trên trốngnhỏ sẽ gạt quả ga tiến lên hay lùi lại để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun

ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó tính toán để đưa ra lượngphun phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ và tạo thời điểm phun sớm thíchhợp nhất.

2.3.2 Hệ thống nhiên liệu desel Common rail.

Hình 11: hệ thống nhiên liệu Common rail DELPHI.

Hình 12: hệ thống nhiên liệu Common rail Bosch.

1- Cản biến lưu lượng gió 8- hộp điều khiển

2- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 9- bơm cao áp

3- Cảm biến nhiệt độ khí nạp 10- đường thấp áp

4- Cảm biến áp suất tăng áp 11- kim phun

5- Cảm biến bàn đạp ga 12- van cao áp chung

6- Cảm biến trục cam 13- bình tích áp

7- Cảm biến trục cơ 14- đường cao áp

15- bình nhiên liệu 16- lọc tinh

17- cảm biến áp suất trong ống rail 18- bơm tiếp vận

19- van IMV

 Bơm cao áp

Hình 13: bơm cao áp cuả Delphi

1- Van IMV ; 2- Đầu bơm ; 3- piston (loại nhiều pittong hướng khính) ; 4- trục bơm5- Vỏ bơm ; 6-Đế piston; 7- Bơm thấp áp ; 8- Cảm biến nhiệt độ dầu 9- Đường dầu

thấp áp ; 10- van cao áp ;11- Van điều chỉnh áp suất đường dầu vào

 Bơm thấp áp kiểu cánh gạt.

Hình 14: bơm thấp áp kiểu cánh gạt

Hoạt động của bơm thấp áp.

Khi bơm hoạt động cánh gạt sẽ chuyển động quay và quét qua đường ống dầu đượccung cấp từ bơm và đường dầu đi vào đường cao áp Cánh gạt quét qua đường dầu vàothì tại vị trí giới hạn giữa hai cánh gạt đường ống nhiên liệu tới bơm cao áp, nhiên liệuthấp áp sẽ được chuyển vào bơm cao áp Lượng nhiên liệu tới bơm cao áp phụ thuộcvào độ mở của van IMV, van IMV được điều khiển bởi ECM

2.3.3 Hệ thống nhiên liệu diesel EUI.

Mặc dù được giới thiệu vào cuối những năm 80, nhưng hệ thống nhiên liệu EUI đãđạt được những thành tựu nhất định về mặt cấu tạo, nâng cao tính năng làm việc và độtin cậy EUI còn là tiền đề cho hệ thống nhiên liệu HEUI – Hydraulically ActuatedElectronically Controlled Unit Injector – (Tác động thủy lực, điều khiển điện tử )saunày

Hệ thống nhiên liệu EUI có 5 bộ phận cấu thành:

- Các vòi phun EUI: Tạo ra áp suất phun tới 207000 kPa (30.000 psi) và ở tốc độđịnh mức nó phun tới 19 lần/s;

- Bơm chuyển nhiên liệu: Cung cấp nhiên liệu cho các vòi phun bằng cách hútnhiên liệu từ thùng chứa và tạo ra một áp suất từ 60-125 psi;

- Mô-đun điều khiển điện tử (ECM – Electronic Control Module): Là một máy vitính công suất lớn điều khiển các hoạt động chính của động cơ;

- Các cảm biến: Là những thiết bị điện tử kiểm soát các thông số của các động cơ:như nhiệt độ, áp suất, tốc độ… và cung cấp các thông tin cho ECM bằng một điện thếtín hiệu

Hình 15g/cm.: sơ đồ hệ thống điều khiển EUI.

- Các thiết bị tác động: Là những thiết bị điện tử sử dụng các cường độ dòng điện

từ ECM để làm việc hoặc thay đổi hoạt động của động cơ Ví dụ thiết bị tác động vòiphun là công tắc điện từ

 Vòi phun kết hợp bơm ( EUI ).

Nguyên lý làm việc: Hoạt động của vòi phun điện tử EUI bao gồm 4 giai đoạn sau:Trước khi phun, Phun, Kết thúc phun và nạp nhiên liệu Các vòi phun dùng pít tônglông-giơ và xi lanh để bơm nhiên liệu áp suất cao vào buồng đốt Các bộ phận của vòiphun bao gồm công tắc điện từ, xi lanh ép, pít tông lông-giơ, xi lanh và cụm đầu vòiphun Các chi tiết của cụm đầu phun gồm lò xo, kim phun và một đầu phun Van ốngbao gồm các bộ phận: Công tắc điện từ, phần ứng, van đĩa và lò xo van đĩa

Vòi phun được lắp vào lỗ vòi phun trên mặt quy lát có đường cấp liệu thống nhất.Ống lót vòi phun cách ly nó với chất làm mát động cơ và áo nước Một số động cơ sửdụng ống lót làm bằng thép không rỉ được ép nhẹ vào mặt quy lát

Hình 16: cấu tạo vòi phun EUI

Trước khi phun: Việc tạo sương mù trước khi phun bắt đầu với pít tông lông-giơ

và xi lanh ép của vòi phun ở trên đỉnh của hành trình phun nhiên liệu Khi rãnh của píttông lông-giơ đầy nhiên liệu, van trụ và van kim ở vị trí mở Nhiên liệu ra khỏi rãnhcủa pít tông lông-giơ khi cơ cấu đòn gánh đẩy xi lanh ép và pít tông lông-giơ đi xuống.Dòng nhiên liệu bị van kim đóng chặn lại sẽ chảy qua van trụ mở về đường cấp nhiênliệu trong mặt quy lát Nếu công tắc điện từ có điện, van trụ tiếp tục mở và nhiên liệu

từ pít tông lông giơ tiếp tục chảy vào đường cấp nhiên liệu

Phun: Để bắt đầu phun, ECM gửi một dòng điện tới công tắc điện từ trên van ống.

Công tắc điện từ tạo ra từ trường để hút phần ứng Khi công tắc điện từ hoạt động, bộphần ứng sẽ nâng van trụ do đó van trụ tiếp xúc với đế van Đây là vị trí đóng Ngaykhi van trụ đóng, đường dẫn nhiên liệu đi vào trong rãnh Pít tông long-giơ bị đóng Píttông long-giơ tiếp tục nén nhiên liệu từ rãnh Pít tông long-giơ và làm áp suất nhiênliệu tăng lên Khi áp suất nhiên liệu đạt khoảng 34.500kPa (5000 psi), lực của nhiênliệu áp suất cao thắng được lực căng của lò xo Lực căng này giữ vòi phun ở vị tríđóng Kim phun di chuyển cùng đế van lên trên và nhiên liệu được phun ra ngoài Đây

là sự bắt đầu phun

Kết thúc phun: Sự phun vẫn tiếp tục khi Pít tông long-giơ di chuyển xuống dưới và

van trụ ở vị đóng Khi áp suất không đạt tới mức quy định, ECM dừng dòng điện tớicông tắc điện từ khi dòng điện tới công tắc điện từ bị ngắt, van trụ mở Van trụ được

mở bởi lò xo và áp suất nhiên liệu Khi đó, nhiên liệu áp suất cao có thể chảy qua vantrụ mở và trở lại nguồn cung cấp nhiên liệu Đó là kết quả sự giảm nhanh chóng áp

suất trong vòi phun Khi áp suất vòi phun giảm tới khoảng 24.000 kPa (3500 psi), vòiphun đóng và sự phun dừng lại Đây là kết thúc phun.

Nạp: Khi Pít tông long-giơ đi xuống tới dưới của xi lanh, nhiên liệu không bị ép từ

rãnh Pít tông long-giơ nữa Pít tông long-giơ bị đẩy bởi bộ phận truyền động và lò xohồi vị Sự dịch chuyển lên phía trên của Pít tông long-giơ là do áp suất trong rãnh Píttông long-giơ hạ thấp hơn áp suất nguồn cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu chảy từnguồn cung cấp nhiên liệu qua van trụ mở và đi vào rãnh Pít tông long-giơ và làm Píttông long-giơ di chuyển lên trên Khi Pít tông long-giơ đi đến đỉnh của hành trình,khoang Pít tông long-giơ chứa đầy nhiên liệu và nhiên liệu chảy vào khoang Pít tônglong-giơ dừng lại Đây là bắt đầu của chuẩn bị phun

Hình 17: cơ cấu dẫn động phun.

Vòi phun tạo ra áp suất nhiên liệu Lượng nhiên liệu thích hợp được phun vào xilanh ở những thời điểm chính xác Môdun điều khiển điện tử ECM (Electronic ControlModule) xác định thời điểm phun và lượng nhiên liệu cần phun Vòi phun được dẫnđộng bởi vấu cam và cơ cấu đòn gánh Trục cam có ba vấu cam cho mỗi xi lanh Haivấu dẫn động van nạp và van xả, còn một vấu dẫn động cơ cấu vòi phun Lực đượctruyền từ vấu cam dẫn động vòi phun trên trục cam qua con đội đến đũa đẩy Lực củađũa đẩy được truyền qua cơ cấu cụm cò mổ và tới đỉnh vòi phun Ecu điều chỉnh chophép điều chỉnh vòi phun

PHẦN III HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU DESEL ĐIỆN TỬ CỦA BOSCH LẮP TRÊN CÁC XE DU LỊCH HÃNG KIA, HUYNDAI.

Hệ thống Common rail là hệ thống phun kiểu tích áp Trong hệ thống Common railthì việc tạo áp suất và phun nhiên liệ là tách biệt nhau, một bơm cao áp riêng biêtj tạo

ra áp suất liên tục, áp suất này chuyển tới và dược tích lại trong rail cung cấp tới cácvòi phun theo thứ tự làm việc của các xy lanh

3.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống.

Hình 18: sơ đồ hệ thống Common rail Bosch trên xe du lịch của hãng KIA HUYNDAI.

1 – Cảm biến lưu lượng gió: 2; Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 3 – cảm biến nhiệt

độ nhiên liệu: 4 – Cảm biến áp suất tăng áp: 5g/cm.- Cảm bién vị trí bàn đáp ga: 6 – Cảm biến vị tri trục khuỷu: 7 – Cảm biến vị trí trục cam: 8 – ECM; 9 – Bơm cao áp : 10 – Ống nhiên liệu thấp áp: 11 – Kim phun: 12 – Van ổn áp: 13- Bình tich áp: 14 – Ống cao áp: 15g/cm – Bình nhiên liệu: 16 – Lọc dầu( lọc tinh): 17 – Cảm biến áp suất ống rail:

18 - bơm tiệp vận: 19 – Van IMV.

 Các chức năng của hệ thống

- Khối cấp dầu thấp áp: Thùng dầu, bơm tiếp dầu, bộ lọc dầu, ống dẫn dầu thấp áp

và đường dầu hồi

- Khối cấp dầu cao áp: Bơm áp cao, Ống phân phối dầu cao áp đến các vòi phun( ống rail), các đường cao áp, van an toàn và van xả áp, vòi phun

- Khối cơ – điện tử: các cảm biến và tín hiệu, ECU, vòi phun, còn gọi là van điềukhiển áp suất rail

3.2 Các đặc đểm của hệ thống.

- Có chế độ phun mồi cho động cơ

- Kim phun được bố trí ở gữa buồng đốt và được đặt thẳng đứng

- Hệ thống nhiên liệu đường cao áp chung được điều khiển bằng van điện tử do đóđạt được sự đốt cháy nhiên liệu tối ưu

- Lượng nhiên liệu phun vào động cơ do hộp điều khiển điều khiển sau khi đãnhận tín hiệu từ các cảm biến ( cảm biến lưu lượng khí nạp, cảm biến trục cơ……)

- Bơm cao áp có 3 píton, quá trính nạp và bơm nhiên liệ là nhờ vấu cam và lo xobơm cao áp

- Kim phun được nối với ống tích áp nhiên liệu bằng đường ống ngắn

- Kim phun được điều khiển bằng van solenoid

- Tạo và duy trì áp suất cao

3.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống.

Nhiên liệu từ thùng chứa được bơm chuyển nhiên liệu thấp áp 18 chuyển lên bơmcao áp qua bầu lọc tinh và van IMV, nếu áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp vượt quámức cho phép là 1350 bar thì sẽ được hồi về thùng chứa Nhiên liệu từ bơm sẽ đượcchuyển lên ống rail qua đường ty ô cao áp sau đó chia cho các vòi phun theo đúng thờiđiểm và thứ tự nổ của động cơ, tất cả đều được tính toán một cách chính xác và đềuđược điều khiển bằng ECU thông qua các cảm biến để điều chỉnh lượng nhiên liệucũng như áp suất phù hợp cho từng chế độ làm việc của động cơ Áp suất nhiên liệutrên ống rail nếu qua cao sẽ được hồi về đường dầu hồi qua van cao áp chung 12, vàlượng nhiên liệu thừa trên mỗi kim phun sẽ được hồi về đương hồi dầu

ECU điều khiển van IMV để điều chỉnh lượng nhiên liệu vào trong bơm cao áp tùytheo tải trọng, lượng nhiên liệu vào cáng lớn thì áp trong rail càng cao

3.4 Khối áp suất thấp.

Vùng áp suất thấp bao gồm: Bình chứa nhiên liệu, đường nhên liệu áp suất thấp,bơm tiếp vận, lọc nhiên liệu, và đường dầu hồi

3.4.1 Bơm chuyển nhiên liệu.

Áp suất bơm thấp áp từ 2÷3 bar.

1- Loại CP1: loại bơm được đặt trong thùng dầu

 Cấu tạo.

Hình 19: cấu tạo bơm thấp áp loại CP1

1- Đường dầu vào; 2- viên bi; 3- vỏ bơm; 4- rô to bơm; 5- đường dầu tới bơm cao

áp

Bơm thấp áp có nhiệm vụ chuyển nhiên liệu từ thùng nhiên liệu lên bơm cao áp

 Nguyên lý làm việc.

Hình 20: sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm thấp áp loại CP1

1- Đường dầu vào; 2- viên bi; 3- đường dầu tới bơm cao áp

Khi bơm hoạt động, rô to 3 quay sẽ tạo ra lực văng làm viên bi đi ra và quay cùngchiều Khi viên bi bắt đầu qua đường dầu vào bơm và sẽ dồn dầu về phía đường số 3

và khi viên bi đi qua đường số 3 và bắt đầu tạo độ khín với vỏ bơm thì dấu sẽ được đivào đường thấp áp lên bơm cao áp

1 Loại CP3: loại bơm được đặt bên cạnh bơm cao áp.

 Cấu tạo.

Hình 21: sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm thấp áp loại CP3

1- Đường dầu vào bơm; 2- bánh răng dẫn động; 3- đường dầu ra bơm

 Nguyên lý làm việc.

Bơm thấp áp loại cp3 là loại bơm bánh răng ăn khớp ngoài Khi bánh răng chủđộng quay thì làm cho bánh răng bị động quay theo chiều ngươc lại, khe hở của bánhrăng dẫn động và vỏ bơm rất nhỏ ( 0.14 mm), dầu từ cửa số 1 được lấy theo khoảnggiữa các răng và vỏ bơm với nhau Khi 2 bánh răng chủ động và bị động ăn khớp vớinhau thì dầu bắt đầu được đẩy ra cửa số 3 đi vào bơm cao áp

3.4.2 Lọc nhiên liệu.

Một bộ lọc nhiên liệu không tích hợp có thể dẫn tới hư hỏng cho các thành phầncủa bơm, van phân phối và kim phun Bộ lọc nhiên liệu sẽ làm sạch nhiên liệu và nướctrược khi đưa dến bơm cao áp, và do đó ngăn ngừa sự mài mòn nhanh của các chi tiếtcủa bơm

Bộ lọc tinh gồm: lắp bầu lọc, đường dầu vào, đường dầu ra, giấy lọc, khoangchứa dầu sau khi lọc, phần chứa nước có lẫn trong dầu và thiết bị báo nước trong dầukhi vượt quá mức

Hình 22: cấu tạo bộ lọc tinh.

1- Thiết bị báo mực nước trong bầu lọc 5- đường dầu vào

2- Phần chứa nước có lẫn trong dầu 6- nắp bầu lọc

3- Khoang chứa dầu sau khi lọc 7- đường dầu ra

4- Phần giấy lọc 8- đèn báo nước trong lọc

3.5 Khối áp suất cao.

Vùng áp suất cao bao gôm: bơm cao áp, ống rail (ống phân phối), đường ống cao

áp, và vòi phun

3.5.1 Bơm cao áp.

Bơm cao áp trang bị trên xe du lịch hãng KIA, HUYNDAI của bosch có 3 piston,được dẫn động từ trục cam bằng dây đai răng, có nhiệm vụ cung cấp và nén nhiên liệuvào trong thân rail

 Cấu tạo của bơm.

Bơm cao áp gồm 3 piston có chuyển động hướn kính và được bố trí cách nhau

1200 Bơm được dẫn động bởi cam lệch tâm có 3 đỉnh Ưu việt của bơm là trong 1vòng quay cả 3 bơm đều hoạt động và mỗi bơm đều thực hiện 3 lần cấp nhiên liệu Do

đó làm giảm lượng nhiên liệu tiêu hao do bơm dẫn động mà áp suất vẫn đạt tới 1350Bar gấp 9 lần với công nghệ bơm cơ khí cũ

Hình23: Cấu tạo bơm cao áp loại 3 piston kiểu Bosch của KIA.

1- Van định lượng nhiên liệu 6- khoang bơm cao áp

3- lò xo áp suất 8- đường hồi nhiên liệu từ ống rail

4- píton bơm 9- đường dầu vào bơm cao áp

5- cam lệch tâm 10- đường nhiên liệu tới rail

 Nguyên lý làm việc.

Cam lệch tâm dânc động 3 piston lên xuống dạng sóng hình sin Bơm tiếp vậnchuyển nhiên liệu vào khoang của bơm cao áp đồng thời đưa dầu đi bôi trơn làm mátvòng tuần hoàn của bơm cao áp Nếu áp suất do bơm tiếp vận cung cấp vượt quá giớihạn cho phép từ 0,5÷1,5 Bar thì van này sẽ mở, bơm chuyển sẽ đẩy nhiên liệu qua vannạp và làm cho piston đi xuống cho đến khi vượt quá điểm chết dưới thì van nạp đốnglại, nhiên liệu trong thân bơm sẽ bị nén lại do piston chuyển động lên điểm chết trên vàvượt xa áp suất cấp của bơm chuyển Áp suất giờ đây tăng lên làm cho van cấp mở ra