Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu hệ thống vòi phun nhiên liệu diesel. Đồ án chuyên ngành ô tô
MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO TRÌNH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ [Sách] / tác giả PHẠM MINH HIẾU ĐINH XUÂN THÀNH, NGUYỄN TUẤN NGHĨA, THÂN QUỐC VIỆT, PHẠM VĂN THOAN - HÀ NỘI : NXB KHĨA HỌC TỰ NHIÊN CƠNG NGH, 2019 GIÁO TRÌNH KÊT CẤU VÀ TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG [Sách] / tác giả NGUYỄN TUẤN NGHĨA LÊ HỒNG QUÂN, PHẠM MINH HIẾU - HÀ NỘI : NXB KHOA HỌC VÀ KĨ THUẬT, 2014 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÒI PHUN CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL 1.1 Tổng quan vòi phun hệ thống nhiên liệu diesel tơ Hình 1- 1: Tồng quan vịi phun nhiên liệu Vòi phun cụm chi tiết hệ thống nhiên liệu Diesel Phun trình để cung cấp cho động đốt cách cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt áp lực tỉ lệ hoàn hảo Thay chế hịa khí tiêu tốn nhiên liệu hồn tồn khơng phù hợp với tỉ lệ nén động đại, chúng đòi hỏi phải đưa nhiên liệu vào buồng đốt với áp suất lớn Điều dẫn đến nhu cầu phải tăng áp lực, cách sử dụng máy bơm cao áp để đưa nhiên liệu vào vòi phun Nhiên liệu tích trữ bên vịi phun áp suất cao thoát vào xi-lanh van điện mở Vòi phun thường đặt nắp bên sườn (động có piston đối đỉnh) xylanh động 1.2 Cơng dụng Đại đa số vịi phun nhiên liệu động diesel có chức phun nhiên liệu cao áp vào buồng đốt với cấu trúc tia nhiên liệu phù hợp với phương pháp tổ chức trình cháy số hệ thống nhiên liệu đặc biệt, vịi phun cịn có thêm chức định lượng định thời 1.3 Yêu cầu Yêu cầu vòi phun phun tơi phân bố nhiên liệu vào thể tích buồng cháy động CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÒI PHUN CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL 2.1 Cấu tạo chung vòi phun nhiên liệu Diesel: Cấu tạo chung vịi phun gồm có: Thân vịi phun thân có ống dẫn dầu từ bơm cao áp đến, ống dẫn dầu Trong thân vòi phun có lị xo, ty đẩy ln tỳ lên kim phun đẩy kim phun đóng kín vào đế Vít điều chỉnh áp suất phun bố trí đầu thân vịi phun Hình 2- 2: Cấu tạo vịi phun - Đế kim phun bên có lắp kim phun, nối thơng với đường dầu đến nhờ rãnh trịn Phần đế kim phun có hay nhiều lỗ phun dầu bé - Đai ốc dùng để xiết chặt đế kim với thân vòi phun Vòi phun cao áp bắt chặt vào nắp máy nhờ gugoong mặt bích hay vặn chặt ren Phần kim phun có gia cơng hai đoạn hình Đoạn để đóng kín vào đế nhờ lực ép lị xo ty đẩy Đoạn hình dùng để nâng kim phun lên áp suất nhiên liệu để mở lỗ phun dầu 2.2 Phân loại: Trên động diesel, thường sử dụng hai loại vịi phun vịi phun hở vịi phun kín Vịi phun hở loại vịi phun khơng có van, cịn loại vịi phun kín loại vịi phun có van ngăn cách khơng gian vịi phun khơng gian xylanh động 2.2.1 Vòi phun hở: Xét mặt cấu tạo vịi phun hở loại đơn giản Ở vòi phun hở, miệng phun có vài lỗ phun Số lượng, đường kính, vị trí phương hướng lỗ phun phải phù hợp với hình dạng buồng cháy lưu động dịng khí buồng cháy, để phun vào nhiên liệu phân bố khắp không gian buồng cháy Đường kính lỗ phun thường 0,3 1,2 mm Hình 2- 3: Kết cấu vịi phun hở 1-thân vòi phun; 2-êcu tròng; 3-đầu vòi phun Kết cấu vòi phun hở gồm: thân vòi phun 1, đầu vòi phun êcu tròng ren phần đầu thân vòi phun dùng để nối với đường nhiên liệu cao áp Vịi phun hở có số nhược điểm sau: - Thời gian đầu cuối lần phun, áp suất nhiên liệu thường thấp nên khó phun tơi; - Sau lần phun nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lỗ phun gây kết cốc đầu vòi phun - Do dao động áp suất đường nhiên liệu cao áp hai lần phun liên tiếp, phần nhiên liệu bị chèn khỏi vịi phun nhường chỗ cho khơng khí nóng từ xylanh vào - Do khơng có van ngăn khí thể từ xylanh vào đường nhiên liệu cao áp nên nhiều phần khí thể gây trở ngại cho trình cấp nhiên liệu vào xylanh - Những nhược điểm gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng q trình phun nhiên liệu, làm giảm cơng suất hiệu suất động cơ, tạo muội than miệng lỗ phun buồng cháy Vì ngày dùng vòi phun hở - Vòi phun kín: Hiện hầu hết động diesel (khoảng 95%) dùng vịi phun kín Vịi phun kín chia thành bốn loại: vịi phun kín tiêu chuẩn; vịi phun kín loại van; vịi phun kín có chốt kim phun vịi phun kín loại van lỗ phun - Vịi phun kín tiêu chuẩn có hai mặt tiết lưu: Một thay đổi tiết diện đế tỳ mặt côn kim không thay đổi tiết diện lỗ phun - Vịi phun kín có chốt kim phun áp dụng rộng rãi động diesel có buồng cháy thống 2.2.1.1 Vịi phun kín tiêu chuẩn: - - Thân kim 17 van kim cặp chi tiết xác chọn lắp với khe hở phần dẫn hướng khoảng ÷ (µm) Mặt kim tỳ lên đế thân dùng để đóng mở đường thơng nhiên liệu từ ống cao áp tới lỗ phun Các lỗ phun phân bố xung quanh với góc nghiêng 750 so với đường tâm kim Êcu trịng bắt chặt thân kim 17 vào thân vòi phun 15 với hai chốt đinh vị Hai mặt tiếp xúc thân kim thân vịi phun mài bóng bao kín cho đường nhiên liệu 16 Với vít điều chỉnh 10 êcu hãm 11 vặn chặt vào đầu thân vòi phun Lò xo qua đĩa đũa đẩy ép kim phun tỳ lên phía cốc có chụp bảo vệ 13, có lỗ ren 12 nối với đường dầu hồi Vít điều chỉnh 10 êcu hãm 11 dùng để điều chỉnh áp suất nhiên liệu bắt đầu nâng kim phun khóa chặt vít vị trí điều chỉnh tốt Miệng vịi phun có lưới lọc 14 - Hình 2- 4: Kết cấu vịi phun kín tiêu chuẩn 10- 1-lỗ phun; 2-đế kim; 3-kim phun; 4-êcu tròng; 5-chốt; 6-đũa đẩy; 7-đĩa lò xo; 8-lò xo; 9-cốc; vít điều chỉnh; 11-êcu hãm; 12-đầu nối; 13-chụp; 14-lưới lọc; 15-thân vòi phun; 16-đường nhiên liệu; 17-thân kim - - Nguyên lý làm việc : - Nhiên liệu từ đường ống cao áp qua lưới lọc 14 qua đường 16 vào khơng gian phía đế kim phun Áp suất nhiên liệu tác dụng lên mặt côn kim tạo lực chống lại lực ép lò xo Khi lực thắng lực lò xo, kim phun đẩy lên mở đường thông bắt đầu phun nhiên liệu gọi áp suất nâng kim phun Trong trình phun, áp suất nhiên liệu đạt tới 100Mpa Độ nâng kim giới hạn khe hở mặt kim mặt thân vịi phun đóng kín 2.2.1.2 Vịi phun kín loại van: - Loại vịi phun có tiết diện tiết lưu biến đổi đặt phần lỗ phun Tiết diện tiết lưu van thuận (chiều mở van trùng với chiều lưu động nhiên liệu) van thuận điều khiển 2.2.1.3 Vòi phun kín có chốt kim: - - Hình 2- 5: Kết cấu vịi phun kín có chốt kim - 1-thân kim phun; 2-kim phun - Thân kim phun có lỗ phun lớn đường kính từ 0,8 ÷ mm - Mũi kim có chốt dài nhơ khỏi lỗ khoảng 0,4 ÷ 0,5 mm Ở trạng thái mở, lỗ phun chốt kim tạo nên khe hở hình vành khuyên rộng khoảng 0,1 ÷ 0,2 mm Tia nhiên liệu qua lỗ phun có dạng hình rỗng, mà đỉnh ccoon đặt miệng lỗ phun Góc tia nhiên liệu phụ thuộc góc đầu chốt kim phun độ nâng kim Góc chốt dao động khoảng (-10 ÷ 50) Độ nâng kim giới hạn từ 0,3 ÷ 0,5 mm - Vịi phun kín có chốt mũi kim sử dụng rộng rãi động diesel có buồng cháy ngăn cách - Do nhiên liệu qua lỗ phun có mức chảy rối lớn nên nhiên liệu xé tơi tốt với áp suất phun khơng lớn Thực tế khơng có tượng kết cốc miệng lỗ phun nên không cần đặt lọc miệng vòi phun - Vòi phun kín loại van lỗ phun: Hình 2- 6: Vịi phun kín loại van lỗ phun - Tương tự vịi phun kín tiêu chuẩn, vịi phun kín dùng van có mặt tiết lưu: Một mặt khơng đổi tiết diện lỗ phun mặt thay đổ tiết diện đế van Điểm khác biệt so với vòi ohun tiêu chuẩn van mở chiều với dòng nhiên liệu, từ dùng lị xo yếu, áp suất mơi chất từ phía buồng cháy động tác dụng lên ép van tỳ lên đế van Miệng vịi phun kín dùng van dùng vài ba lỗ phun - Ưu điểm vịi phun kín dùng van kích thước nhỏ gọn, cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo - Tuy nhiên, miệng vịi phun tiếp xúc với khí nóng buồng cháy bị nung nóng làm biến dạng van kim, làm giảm khe hở kim thân kim phun, gây kẹt kim phun, rò rỉ nhiên liệu qua đế van, phá hỏng điều kiện làm việc bình thường vịi phun - Để khắc phục tình trạng trên, người ta đặt phần dẫn hướng kim cách xa miệng vòi phun, đồng thời dùng số nhiên liệu chuẩn bị phun vào xylanh làm mát kim Nhờ đó, tránh tượng kẹt kim mà giúp nhiên liệu xé tơi tốt hơn, nhờ nhiên liệu nóng nên giảm độ nhớ 2.2.2 Một số vòi phun khác: Vòi phun hãng CAV 2.2.2.1 Vòi phun hãng CAV: - Ổ kim phun kiểu chốt hãng CAV loại Pintaux có lỗ bên cạnh để thực việc phun nhiên liệu sớm vào buồng cháy xốy lốc, đảm bảo việc khởi động động dễ dàng vào mùa lạnh làm giảm độ cứng làm việc động Hình 2- 7: Vịi phun hãng CAV - a-ổ kim phun loại Pintaux; b-khi hoạt động bình thường; c-khi khởi động - Hoạt động ổ kim phun Pintaux trình bày hình 2.2.3.1:nhờ có lỗ cạnh bên để thực việc phun nhiên liệu sớm vào buồng cháy khởi động Ở chế độ vòng quay thấp, lượng cung cấp yếu, đầu côn kim phun cho nhiên liệu vào buồng xoáy lốc qua lỗ bên cạnh trước lỗ mở, kết nhiên liệu phun vào buồng xoáy tăng dần lên lỗ cịn chưa mở Khi số vịng quay tăng lên đến mức bình thường, lượng nhiên liệu đẩy tới vịi phun tăng lên, làm nâng hồn tồn kim phun, nhiên liệu qua phần hình trụ lỗ trung tâm tia nhiên liệu lớn tia nhiên liệu qua lỗ bên cạnh nhiều - 2.2.2.2 Vịi phun điện từ: - Hình 2- 8: Vịi phun điện từ - Vòi phun điện từ dùng hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử động diesel tốc độ cao - Vòi phun điện từ hoạt động theo nguyên tắc chuyển xung điện trung tâm điều khiển (ECU) truyền tới thành xung thủy lực để phun nhiên liệu vào xylanh - Vòi phun điện từ hình (a) hoạt động sau: kim phun xuống tỳ lên đế nhờ lực lò xo 2, lực nâng kim phun nhờ lực hút cuộn dây điện từ Vòi phun ứng dụng động cỡ nhỏ - Vịi phun điện từ hình (b) hoạt động sau: hành trình nâng kim phun áp suất nhiên liệu tác dụng lên mặt côn kim, cuộn dây điện từ điều khiển van mở đường cho nhiên liệu cao áp vào vịi phun, lực điện từ lực lò xo nhỏ - Ưu điểm vòi phun điện từ: - Đối với vòi phun điện từ, thân vòi phun định thời gian bắt đầu số lượng nhiên liệu phun vào xylanh động cơ, bơm cao áp có nhiệm vụ trì áp suất cao với giá trị ổn định bình chứa nhiên liệu cao áp - Vòi phun điện từ giúp điều khiển nhanh trình chuyển tiếp êm so với trường hợp điều khiển băng - Sử dụng vòi phun điện từ hạn chế chất độc hại khí xả ảnh hưởng xấu đến mơi trường - Bên cạnh ưu điểm vịi phun điện từ địi hỏi độ xác cao, xung điều khiển có cơng suất lớn làm tăng cơng suất nguồn - 15 CHƯƠNG 3: KIỂM TRA VÀ BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA VỊI PHUN NHIÊN LIỆU DIESEL - Vịi phun nhiên liệu có vai trị quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến trình hoạt động khối động xe Do đó, sau thời gian sử dụng định, kim phun nhiên liệu cần phải chăm sóc bảo dưỡng để giúp xe ln vận hành ổn định 3.1 Hiện tượng nguyên nhân hư hỏng vòi phun: 3.1.1 Kim phun bị kẹt cứng đế kim phun: • Hiện tượng : Vịi phun khơng phun nhiên liệu phun yếu • Nguyên nhân : - Do chất bẩn lọt vào kim đót kim, lắp súc rửa khơng tốt cặn bẩn đọng lại đế kim phun - Nhiên liệu bị lẫn nước, dùng nhiên liệu không đảm bảo chất lượng - Động nóng làm nhiên liệu giảm độ nhớt nên kim phun bị biến dạng - Lắp kim phun vào động không yêu cầu kỹ thuật 3.1.2 Chất lượng phun kém: - • Hiện tượng: - Vòi phun phun dạng hạt, yếu, tia phun lệch ứa nhiên liệu đầu lỗ phun vịi phun khơng phun • Ngun nhân: - Mịn kim phun đế kim phun - Lò xo yếu, ty đẩy gãy - Vít điều chỉnh chờn hỏng ren khơng điều chỉnh áp suất phun - Thân, nắp vòi phun bị nứt, vỡ chờn hỏng ren 16 3.2 Kiểm tra vòi phun: • Tháo vòi phun từ động cơ: - Làm bên ngồi vịi phun - Tháo đường ống dẫn dầu: từ bơm cao áp đến vòi phun đường ống dẫn dầu hồi thùng - Dùng cờ lê dẹt để tháo đường ống dẫn - Tháo đai ốc mặt bích bắt chặt vịi phun cao áp với nắp máy - Chọn dụng cụ tháo, nới đai ốc - Tháo vòi phun khỏi nắp máy, ý khơng để rơi đệm làm kín - Rửa bên ngồi vịi phun - Tháo rời chi tiết vịi phun (theo quy trình) - Bàn tháo lắp, khay đựng chi tiết dầu diesel để rửa chi tiết - Kiểm tra hư hỏng sửa chữa chi tiết vòi phun 3.2.1 Kiểm tra chất lượng phun vòi phun( vòi phun cao áp): • • Kiểm tra động - Tháo vòi phun khỏi động - Làm lau khơ bên ngồi vịi phun cao áp - Lắp vòi phun lên ống dầu cao áp cho phun ngồi khơng khí - Quay trục khuỷu động cho bơm cao áp hoạt động Quan sát hình dáng chùm tia nhiên liệu phun phải đủ số tia, chất lượng phun dạng sương mù khơng có nhiên liệu nhỏ giọt đầu lỗ phun Kiẻm tra thiết bị chuyên dùng hình 3.2.1 - Lắp vịi phun vào thiết bị - Khóa van đồng hồ áp suất - Tác động vào cần bơm tay khoảng 10 lần/phút quan sát chùm tia nhiên liệu phun chất lượng phun dạng sương mù, tia nhiên liệu phun thẳng, mạnh đủ số tia với loại vịi phun nhiều lỗ phun - 17 - Hình 3- 9: Thiết bị kiểm tra vòi phun - 1- Vỏ 10- Bình đựng dầu - 2- Cần bơm tay 11- Lưới lọc 12- Van khóa dầu - 3- ống đội pít tơng bơm 13- Vành xiết - 4- Pít tơng bơm 14- Vòi phun cao áp cần kiểm tra - 5- Van nhiên liệu cao áp 15- Bình hứng dầu - 6- Đai ốc 16- Khay hứng - 7- Van đồng hồ áp suất - 8- Vỏ bơm cao áp - 9- Đồng hồ áp suất 18 3.2.2 Kiểm tra, điều chỉnh áp suất phun vòi phun cao áp: - + Lắp vòi phun cần kiểm tra vào thiết bị - + Mở van đồng hồ áp suất - + Tác động vào cần bơm tay khoảng 10 lần/phút vòi phun bắt đầu phun nhiên liệu, đọc trị số đồng hồ, so sánh với áp suất tiêu chuẩn nhà chế tạo quy định - + Nếu áp suất phun vòi phun thấp quy định, nới đai ốc hãm ra, vặn vít điều chỉnh vào hay thêm đệm để tăng sức căng lị xo Sau vặn chặt đai ốc hãm lại - + Nếu áp suất phun vòi phun cao quy định, nới lỏng đai ốc hãm ra, xoay vít điều chỉnh bớt đệm để giảm bớt sức căng lị xo Sau vặn chặt đai ốc hãm lại 3.2.3 Kiểm tra độ kín kim phun đót kim: - Mở van đồng hồ áp suất - Bơm tay áp suất đạt đến trị số thấp thua áp suất phun khoảng kG/cm2 Giữ yên cần bơm tay - Quan sát kim đồng hồ áp suất kim không giảm 14 kG/cm2 thời gian 35 giây Nếu giảm nhanh van kim mịn hay lắp đế kim khơng đạt u cầu 19 3.3 Sửa chữa vòi phun: 3.3.1 Sửa chữa thân, nắp vòi phun: Hư hỏng kiểm tra - Hư hỏng thân, nắp bị nứt, chờn hỏng lỗ ren lắp đầu nối ống ống dẫn - Kiểm tra quan sát mắt dùng kính lúp quan sát vết nứt, chờn hỏng ren • Sửa chữa - Thân nắp nứt, vỡ hàn đắp, sửa nguội phẳng, lỗ ren bắt ống dẫn chờn, hỏng ren hàn đắp ta rơ lại ren • 3.3.2 Sửa chữa vít điều chỉnh, lị xo ty đẩy: • Hư hỏng kiểm tra: - - Hư hỏng vít điều chỉnh chờn hỏng ren - - Lị xo yếu, giảm tính đàn hồi - - Ty đẩy sứt, vỡ đầu tiếp xúc với kim phun bị gãy - - Kiểm tra quan sát mắt phát chờn hỏng ren vít điều chỉnh, nứt, gãy ty đẩy - - Kiểm tra lò xo bị giảm tính đàn hồi dùng thiết bị chuyên dùng kiểm tra áp suất vòi phun để xác định lị xo bị giảm tính đàn hồi đo chiều dài lò xo so sánh với chiều dài tiêu chuẩn • Sửa chữa: - - Vít điều chỉnh chờn hỏng ren thay loại - - Lò xo giảm tính đàn hồi thêm đệm thay lị xo loại - - Ty sứt, gãy thay - 20 3.4 Sửa chữa kim phun đế kim phun: • - Hư hỏng kim phun đế kim phun bị mòn Kim phun bị gãy - Hư hỏng kiểm tra: - Kiểm tra thiết bị chuyên dùng để xác định hư hỏng kim phun đế kim phun • Sửa chữa: - - Kim phun đế kim phun bị mòn > 0,002 mm , kim phun bị gãy thay - Sau sửa chữa thay chi tiết vòi phun cần kiểm tra điều chỉnh áp suất phun tiêu chuẩn nhà chế tạo quy định - 21 - KẾT LUẬN - Qua việc nghiên cứu đề tài vòi phun hệ thống nhiên liệu diesel, thơng - Qua q trình tìm hiểu nghiên cứu để thực tập lớn, kiến thức thực tế kiến thức em nâng cao Em hiểu sâu sắc vòi phun hệ thống nhiên liệu diesel Em học tập nhiều kinh nghiệm cơng tác kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa vịi phun, khái quát kiến thức chuyên nghành cốt lõi - Trong thời gian có hạn, kiến thức tài liệu tham khảo hạn chế thiếu kinh nghiệm thực tiễn Cho nên, đồ án không tránh khỏi sai sót, mong thầy quan tâm góp ý để kiến để kiến thức em ngày hoàn thiện - 22 ... phun lên áp suất nhiên liệu để mở lỗ phun dầu 2.2 Phân loại: Trên động diesel, thường sử dụng hai loại vòi phun vòi phun hở vịi phun kín Vịi phun hở loại vịi phun khơng có van, cịn loại vịi phun. .. vòi phun hở 1-thân vòi phun; 2-êcu tròng; 3-đầu vòi phun Kết cấu vòi phun hở gồm: thân vòi phun 1, đầu vòi phun êcu tròng ren phần đầu thân vòi phun dùng để nối với đường nhiên liệu cao áp Vòi phun. .. 95%) dùng vịi phun kín Vịi phun kín chia thành bốn loại: vịi phun kín tiêu chuẩn; vịi phun kín loại van; vịi phun kín có chốt kim phun vịi phun kín loại van lỗ phun - Vịi phun kín tiêu chuẩn có hai