ĐỒ án tốt NGHIỆP ĐỘNG cơ DIESEL

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 2.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL: 2.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL 4.3 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA VÒI 85 KẾT LUẬN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Hiện máy phát điện công nghiệp sử dụng làm nguồn điện hay dự phịng xí nghiệp, nhà xưởng, văn phòng cao ốc, bệnh viện, mạng lưới viễn thông… Cũng sản phẩm công nghiệp nay, máy phát điện tích hợp hệ thống điều khiển tự động ngày nhiều Yêu cầu đặt động kéo máy phát điện tiêu hao nhiên liệu thấp, giảm tiếng ồn, hoạt động Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 lâu dài ổn định Hệ thống nhiên liệu common rail số hệ thống khách hàng quan tâm mua máy phát điện lợi ích mà mang lại sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn động Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu common rail giúp nắm bắt kiến thức để nâng cao hiệu sử dụng, khai thác, sữa chữa cải tiến chúng Ngoài cịn góp phần xây dựng nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trình học tập công tác Các loại động đời với bước đột phá nhiên liệu tiêu chuẩn khí thải đựợc chấp thuận ngành sản xuất động nhằm bảo vệ mơi trường bên cạnh cơng nghệ sản xuất khơng ngừng ngày nâng cao, công nghệ điều khiển vi điều khiển ngày ứng dụng rộng rãi việc địi hỏi phải có kiến thức vững vàng tự động hóa cán kỹ thuật ngành phải nâng lên tương ứng mong nắm bắt sản phẩm sản xuất dây chuyền kèm, có có cơng việc vững vàng sau trường Vì lý em chọn đề tài "Khảo sát hệ thống nhiên liệu Common Rail động IVECONEF 60TE2 để làm đề tài tốt nghiệp 2.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL: 2.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL Ra đời sớm từ năm 1892 động diesel không phát triển động xăng động diesel gây nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn nhiên với phát triển kỹ thuật công nghệ vấn đề giải động Diesel ngày trở nên phổ biến hữu dụng Khi đời hệ thống động diesel điều khiển khí nên cơng suất động cơ, st tiêu hao nhiên liệu, chế độ hoạt động động chưa Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 hồn thiện q trình sử dụng gây nhiều khó khăn cho người sử dụng Do với cộc cách mạng khoa học kỹ thuật đời vào năm 50-60 kỷ XX có tác dụng tích cực làm thay đổi khả tự động điều khiển động cơ, với trợ giúp chủ yếu cảm biến, xữ lý thừa hành làm cho trình điều khiển động thích ứng vớii điều kiện làm việc nhanh xác nhiều so với hệ thống điều khiển khí, thủy lực thường dùng Các nghiên cứu cải tiến động Diesel trước hết liện quan đến việc hoàn thiện kỹ thuật phun, đặc biệt việc áp dụng kỹ thuật phun điều khiển điên tử cho phép nâng cao momen công suất, giảm ồn , giảm nhiễm khơng khí…các nghiên cứu liên quan chủ yếu đến áp suất phun, dạng quy luật phun độ xác lượng nhiên liệu phun Một ví dụ điển hình kĩ thuật phun phát triển hệ thống nhiên liệu common-rail Trong hệ thống này, áp suất phun modun hóa cách tùy ý 2.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống nhiên liệu động diesel Hệ thống nhiên liệu động Diesel có nhiệm vụ sau: Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động hoạt động liên tục khoảng thời gian quy định Lọc nước tạp chất học có lẫn nhiên liệu Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho chu trình ứng với chế độ làm việc quy định động Cung cấp nhiên liệu đồng vào xy lanh theo trình tự làm việc quy định động Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động thời điểm theo quy luật định Phun tơi phân bố nhiên liệu vào thể tích mơi chất buồng cháy, cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước phương hướng tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy cường độ vận động mơi chất buồng cháy Diễn biến chu trình cơng tác động diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình hình hoạt động thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt nhiên liệu dạng đường cong áp suất môi chất công tác q trình cháy biến thiên theo góc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào yếu tố sau: - Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức góc phun sớm) - Biến thiên tốc độ phun (tức quy luật cấp nhiên liệu ) - Chất lượng phun (thể mức phun nhỏ đều) Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 - Sự hồ trộn nhiên liệu với khí nạp buồng cháy - Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo dài 20÷45 độ góc quay trục khuỷu (tức khoảng 0,0033÷0,0075 [s]) Trong khoảng thời gian áp suất nhiên liệu từ 0,15÷0,2 [MN/m ] Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, vòi phun áp suất tăng lên tới chục [MN/m ] Áp suất phun nhiên liệu cao nhằm đảm bảo yêu cầu phun nhỏ đều, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh động với tốc độ cần thiết Áp suất phun nhiên liệu nhỏ cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ nhiên liệu, phụ thuộc vào cấu tạo vịi phun cường độ vận động xốy lốc môi chất buồng cháy phun nhiên liệu Trên thực tế thường không nhỏ 10[MN/m ] áp suất phun nhiên liệu lớn thường không vượt q 40÷50 [MN/m ], lớn gây khó khăn khơng cần thiết mặt công nghệ chế tạo, ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ bơm cao áp vòi phun, mặt chất lượng phun có cải thiện chút Cấu tạo hệ thống nhiên liệu động Diesel phải thoả mãn yêu cầu sau: Bền có độ tin cậy cao Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ Dễ dàng thuận tiện việc bảo dưỡng sữa chữa 2.2.2 Đặc điểm hình thành hịa khí động diesel: Q trình hình thành hịa khí động diesel có hai đặc điểm sau: Hịa khí hình thành bên xilanh động với thời gian ngắn Tính theo góc quay trục khuỷu 1/10 đến 1/20 so với trường hợp máy xăng Ngoài nhiên liệu diesel lại khó bay xăng nên phải phun thật tơi hòa trộn với khơng khí buồng cháy nhằm tạo hịa khí Mặt khác nhằm đảm bảo cho nhiệt độ khơng khí buồn cháy thời gan phun nhiên liệu phải đủ lớn để hịa khí tự bốc cháy Q trình hình thành hịa khí q trình bốc cháy nhiên liệu động diesel chồng chéo lên Sau phun nhiên liệu, buồn cháy diễn loạt thay đổi lý hóa nhiên liệu, sau phần nhiên liệu phun vào trước tạo hịa khí, tự bốc cháy, nhiên liệu phun tiếp, cung cấp cho xilanh động Như sau cháy phần, hịa khí thay đởi liên tục khơng gian suốt thời gian q trình Chính đặc điểm q trình hình thành hồ khí q trình cháy nên phù hợp động diesel có nhiều loại buồng cháy khác tuỳ theo cấu Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 tạo động mục đích sử dụng động Hiện buồng cháy động diesel phân loại theo hai cách Dựa vào vị trí bay nhiên liệu chia thành: + Hình thành kiểu màng trực tiếp + Hình thành kiểu thể tích + Hình thành kiểu thể tích - màng Dựa vào nhân tố điều khiển hình hành hồ khí chia thành: + Phun trực tiếp + Phun gián tiếp Đối với động phun trực tiếp buồng cháy động chia thành: + Buồng cháy thống + Buồng cháy khoét lõm sâu đỉnh piston Còn động sử dụng hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp buồng cháy động chia thành ba loại sau đây: + Buồng cháy xoáy lốc + Buồng cháy dự bị + Buồng cháy khơng khí Q trình hình thành hỗn hợp động D iesel chiếm thời gian nhỏ đặc điểm kết cấu động hình thành hỗn hợp nhiên liệu hỗn hợp khơng đồng Vì q trình hình thành trình phức tạp diễn nhiều giai đoạn khác a b c d e f Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 Hình 2-1 Một số buồng cháy động Diesel a,d: Buồng cháy thống b,e,f : Buồng cháy khoét sâu c : Buồng cháy khơng khí Q trình hình thành hồ khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác chủ yếu phụ thuộc vào kết cấu buồng cháy động Dưới kiểu hình thành hồ khí buồng cháy 2.2.2.1 Hình thành kiểu màng trực tiếp - Hình thành hồ khí kiểu màng dựa kết phối hợp dịng chảy xốy lốc môi chất với màng nhiên liệu tráng thành buồng cháy Hơi nhiên liệu từ màng bay lên theo dịng khí xốy lốc tạo thành hồ khí; chất lượng hồ khí phụ thuộc nhiệt độ thành buồng cháy diện tích màng nhiên liệu tráng thành Ngun tắc hình thành hồ khí kiểu màng kỹ sư Meurer hãng MAN sáng chế, cịn gọi q trình M - Buồng cháy phần lớn có dạng hình cầu, cá biệt có dạng elip trịn xoay, nên cịn có tên buồng cháy hình cầu Tuy nhiên việc hình thành hồ khí q trình cháy khơng giống loại buồng cháy khoét sâu đỉnh piston thông thường * Đặc điểm quan trọng trình M: - Là dùng vịi phun có hai lỗ phun, nhiên liệu phun thuận chiều dịng xốy tiếp tuyến với thành buồng cháy hình vẽ 2.2 Nhờ tác dụng dịng xốy mạnh, nhiên liệu tráng thành buồng cháy tạo màng mỏng Nhiệt độ thành buồng cháy giữ định, điều khiển tốc độ bay nhiên liệu Hình 2-2 Quá trình M C Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 C: Màng nhiên liệu * Đặc tính q trình M : - Một nhiên liệu hình thành hồ khí theo kiểu khơng gian tự bốc cháy, sau châm cháy số hồ khí hình thành từ màng Do số hồ khí chuẩn bị thời kỳ cháy trễ tương đối nên động chạy êm, khơng có tượng gõ máy tính tự cháy nhiên liệu làm tăng thời gian cháy trễ gây ra, nên động dùng nhiều loại nhiên liệu Chỉ số xê-tan thấp nên phải tăng tỉ số nén phải dùng hệ thống phun thích hợp Dưới tác dụng dịng khí lướt qua bề mặt màng, tầng tầng lớp lớp nhiên liệu theo dòng khí tạo thành hồ khí Một phần nhiên liệu phun vào khơng gian, có nhiệt độ cao với thành phần hồ khí thích hợp tự bốc cháy trước tạo nên nguồn lửa châm cháy số hồ khí hình thành từ màng nhiên liệu Trong cháy nhiệt độ môi chất tăng dần làm tăng tốc độ bay nhiên liệu tốc độ hình thành hồ khí Nhờ tác dụng tượng “hồ khí nóng” phần hồ khí cháy vào tâm buồng cháy, cịn phần khơng khí từ tâm buồng cháy phía thành làm tăng tốc độ hình thành hồ khí - Do phần lớn nhiên liệu bay từ màng, khơng có tượng nhiên liệu bị phân giải nhiệt độ cao thiếu ôxy nên giảm hàm lượng muội than khí xả, mặt khác hệ số sử dụng khơng khí cháy lớn, chế độ thiết kế dùng α = 1,05 2.2.2.2 Hình thành kiểu thể tích - Hình thành hồ khí kiểu thể tích cách phun tơi nhiên liệu vào hầu khắp không gian buồng cháy để hạt nhiên liệu sấy nóng, bay hồ trộn với khơng khí tạo hồ khí - Thực phân loại buồng cháy theo ngun tắc hình thành hồ khí khơng có tính tuyệt đối q trình M có khoảng 20 ÷ 30% nhiên liệu hình thành hồ khí theo kiểu thể tích buồng cháy hình thành hồ khí theo kiểu thể tích có nhiên liệu hình thành hồ khí theo kiểu màng Vì nói xác phải gọi nặng hình thành hồ khí kiểu màng nặng hình thành hồ khí kiểu thể tích Phần lõm đỉnh Piston có thành mỏng với tỉ số 9,075,0 D d b ÷= khơng sâu Vịi phun có lỗ phun có đường kính nhỏ d= 0,15 - 0,25(mm) với số lỗ từ 5-10 lỗ, áp suất phun lớn 20-60 MN/m Tia phun nhiên liệu tới sát thành buồng cháy không chạm vào thành buồng cháy d b D Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 Hình 2-3 Buồng cháy thống với phương pháp hỗn hợp thể tích D: đường kính piston; d b : đường kính phần khoét lõm Khi piston lên trình nén, tượng khơng khí bị chèn vào khơng gian đỉnh piston xảy khơng mãnh liệt Nói cách khác, xốy lốc khơng mạnh nên ảnh hưởng đến q trình hình thành hỗn hợp (buồng cháy tận dụng xốy lốc khơng khí) Nhiên liệu phun tơi tia phun phù hợp với profin buồng cháy, tia nhiên liệu thâm nhập đến phần lớn thể tích buồng cháy, tạo q trình bay hịa trộn nhiên liệu với khơng khí để hình thành hỗn hợp Vì vậy, người ta gọi phương pháp hình thành thể tích 2.2.2.3 Hình thành kiểu thể tích - màng Hình 2-4 Buồng cháy thống với phương pháp hỗn hợp thể tích- màng Phần khơng gian đỉnh Piston có thành dịng với 75,035,0 D d b ÷= sâu, có hình dáng đa dạng kiểu ∆ , ω Tỷ lệ thể tích khơng gian đỉnh piston V b thể tích buồng cháy V c lớn khoảng 0,75 - 0,9 Vịi phun có số lỗ từ (3-5) lỗ, áp suất phun lớn 15-20MN/m Khi Piston lên q trình nén khối lượng khơng khí nắp xylanh đỉnh Piston bị chèn mãnh liệt vào không gian đỉnh Piston tạo chuyển động xoáy lốc hướng kính với cường độ lớn (buồng cháy tận dụng xoáy lốc) Đến thời điểm nhiên liệu phun vào, phần bị xốy lốc xé nhỏ hịa trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp, phần cịn lại gần 50% bám lên thành buồng d D Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 cháy tạo thành màng dịng khí xốy lốc dần tạo thành hỗn hợp Phương pháp hỗn hợp gọi phương pháp hỗn hợp thể tích màng Như vậy, muốn nâng cao tính động cần phải đàm bảo nạp nhiều khơng khí vào xylanh, phải nâng cao hết mức hiệu suất sử dụng số khơng khí này, có nghĩa phải đảm bảo cho nhiên liệu cháy kiệt với hệ số dư lượng khơng khí α nhỏ q trình cháy phải kết thúc khu vực gần điểm chết Do đó, kết cấu buồng cháy phải phù hợp với q trình hình thành hịa khí trình cháy nhiên liệu khâu then chốt định tính động lực tính kinh tế động Diesel 2.2.3 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động diesel 2.2.3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Đặc điểm khác biệt động diesel so với động xăng địa điểm thời gian hình thành hồ khí Trong động xăng, hồ khí bắt đầu hình thành từ xăng hút khỏi vòi phun vào đường nạp (động dùng chế hồ khí) phun vào đường ống nạp (động phun xăng) Q trình cịn tiếp diễn xylanh, suốt trình nạp trình nén đốt cháy cưỡng tia lửa điện Ở động diesel gần cuối trình nén, nhiên liệu phun vào buồng cháy động để hình thành hồ khí tự bốc cháy Hệ thống nhiên liệu động diesel phận quan trọng động thực hình thành hồ khí kể Bơm chuyển nhiên liệu (9) hút nhiên liệu từ thùng chứa (12), sau đẩy tới bầu lọc tinh (2) Tại bầu lọc tinh nhiên liệu lọc tạp chất, sau nhiên liệu theo đường ống (3) tới bơm cao áp (8) Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu áp suất đủ lớn theo đường ống cao áp (6) đến vòi phun (4) cung cấp cho xylanh động Nhiên liệu rò qua khe hở thân kim phun vòi phun tổ bơm cao áp theo đường ống dẫn (5) (11) trở thùng chứa Nhiên liệu vào xylanh bơm cao áp khơng lẫn khơng khí khơng khí làm cho hệ số nạp tổ bơm không ổn định, chí làm gián đoạn q trình cấp nhiên liệu Khơng khí lẫn hệ thống nhiên liệu khơng khí hịa tan nhiên liệu tách áp suất thay đổi đột ngột, khí trời lọt vào đường ống khơng kín, đặc biệt khu vực mà áp suất nhiên liệu thấp áp suất khí trời Để xả khơng khí khỏi hệ thống nhiên liệu bầu lọc, vòi phun bơm cao áp có bulơng xả khí Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 23 10 11 12 13 Hình 2-5 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel 1- Bulơng xả khí; 2- Bầu lọc nhiên liệu; 3, 5, 6, 10, 11- Ống dẫn nhiên liệu; 4- Vòi phu; 7- Van tràn; 8- Bơm cao áp; 9- Bơm chuyển; 12- Thùng chưa nhiên liệu; 13- Bulông xả nước Khơng khí từ ngồi trời qua lọc khí vào ống nạp qua xupáp nạp vào động Trong q trình nén xupáp hút xả đóng kín, piston lên khơng khí xylanh bị nén Piston tới sát điểm chết trên, khơng khí bên piston bị chèn chui vào phần khoét lõm đỉnh piston, tạo dịng xốy lốc hướng kính ngày mạnh Cuối q trình nén, nhiên liệu phun vào dịng xốy lốc này, xé nhỏ, sấy nóng, bay hồ trộn với khơng khí tạo hồ khí tự bốc cháy Việc phân loại động diesel chủ yếu dựa vào đặc điểm cấu tạo bơm cao áp Hiên có loại hệ thống nhiên liệu diesel là: hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp thẳng hàng, hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp loại phân phối, hệ thống nhiên liệu diesel hỗn hợp dùng bơm cao áp vòi phun, hệ thống nhiên liệu common rail… 2.2.3.2 Hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp loại dãy bơm cao áp loại phân phối a Kết cấu bơm dãy Kết cấu bơm cao áp loại dãy thể hình 2-6 10 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 22 24 23 19 A A-A 10 14 16 17 18 20 21 A 12 13 15 11 Hình 2-6 Bơm cao áp loại dãy (bosch) 1- Bulơng xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun; 4- Đầu nối ống nhiên liệu vào bơm; 5- Vỏ hạn chế nhiên liệu; 6- Khớp nối trục cam; 7Đĩa chắn dầu; 8- Trục bơm; 9- Ổ bi; 10- Vỏ điều tốc; 11- Lò xo van cao áp; 12Van cao áp; 13- Xilanh bơm cao áp; 14- Lỗ xả; 15- Piston bơm cao áp; 16- Vít; 17Ống xoay; 18- Đĩa trên; 19- Lị xo bơm cao áp; 20- Đĩa dưới; 21- Bulơng điều chỉnh; 22- Con đội; 23- Con lăn; 24- Cam Nguyên lý hoạt động : Piston xuống nhờ lực đẩy lị xo (19), van cao áp (12) đóng kín, nhờ độ chân không tạo không gian phía piston, mở lỗ A, B nhiên liệu nạp đầy vào không gian piston nằm vị trí thấp Piston lên nhờ cam (24), lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua lỗ A, B ; đỉnh piston che kín hai lỗ A, B nhiên liệu khơng gian phía piston (15) tăng áp suất, đẩy mở van cao áp (12), nhiên liệu vào đường cao áp tới vịi phun Q trình cấp nhiên liệu tiếp diễn tới rãnh nghiêng đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc nhiên liệu từ không gian phía piston qua rãnh dọc qua lỗ B khiến áp suất xilanh giảm đột ngột, van cao áp đóng lại b.Kết cấu Bơm phân phối 11 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 Hình 2-7 Bơm phân phối 1- Bạc xả; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun; 3- Vành cam; 4- Con lăn; 5- Đĩa truyền động; 6- Trục vào; 7- Bánh bơm chuyển; 8- Trục điều tốc; 9- Bánh điều tốc; 10- Quả văn; 11- Đòn điều chỉnh; 12- Lò xo điều tốc; 13- Màng chân không; 14- Ống nối đường nạp; 15- Lị xo màng điều chỉnh chân khơng; 16Đường ống hồi dầu; 17- Vít điều chỉnh; 18- Địn áp lực; 19- Van điện từ; 20Piston; 21- Van cao áp; 22- Đầu nối với vòi phun 12 A B Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 Nguyên lý hoạt động : Dẫn động xoay piston (20) trục bơm (6) dẫn động, dẫn động định tiến vành cam (3) trục bơm (6) dẫn động Trên sườn piston có lỗ B, piston xoay lỗ ăn thơng với lỗ khoan chéo A đầu bơm Trong hành trình cơng tác nhiên liệu nén phân phối qua lỗ khoan chéo A, áp suất nhiên liệu nén qua van cao áp (21) đến vòi phun nhiên liệu xylanh tương ứng Trên bơm cịn có bơm chuyển nhiên liệu kiểu phiến gạt nâng lên áp suất ổn định, văng (10) thơng qua quan hệ tay địn, văng tác động vào bạc xả (1) qua làm thay đổi thời điểm mở lỗ xả thực việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc động Bơm cao áp loại phân phối dùng cặp piston-xylanh, đồng thời dùng cách phân phối định lượng thích hợp để đưa nhiên liệu cao áp đến xylanh động nhiều xylanh Do loại bơm có ưu điểm kết cấu cặp chi tiết địi hỏi độ xác cao, kích thước nhỏ gọn, làm việc tin cậy, ồn bơm cao áp thẳng hàng Việc phân phối nhiên liệu cho xylanh đồng việc bảo dưỡng, sữa chữa dễ dàng c Các dạng cấu tạo vòi phun hệ thống nhiên liệu động diesel sử dụng bơm dãy bơm phân phối bơm Trên động Diesel sử dụng hai loại vòi phun : Vòi phun hở vịi phun kín Vịi phun kín tức loại vịi phun có van ngăn cách khơng gian vịi phun với khơng gian buồng cháy động Vịi phun kín chia làm 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 hở : Là loại vịi phun khơng có van ngăn cách khơng gian vịi phun với khơng gian buồng cháy động có nhược điểm sau : - Trong khoảng thời gian lần phun, phần nhiên liệu vòi phun bị chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thể xy lanh vào chiếm đầy không gian bị chèn ép - Thời gian đầu thời gian cuối trình phun, chất lượng phun lúc áp suất nhiên liệu vịi phun thấp - Sau lần phun nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lô phun gây kết cốc đầu vòi phun 13 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 - Do khơng có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nên nhiều phần khí thể gây trở ngại cho trình cấp nhiên liệu vào xy lanh động 10 11 12 13 14 17 15 16 21 22 18 19 20 23 Hình 2-8 Các dạng vòi phun a) Vòi phun hở; b) Vòi phun kín tiêu chuẩn; c) Vịi phun kín loại van lỗ phun; d) Vịi phun Có chốt đầu kim 1- Thân; ,7- Ê cu tròng; 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đế kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9- Đũa đẩy; 10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc; 13- Vít điều chỉnh; 14- Ê cu hãm; 15- Đầu nối; 16- Chụp; 17- Lưới lọc; 18- Thân vòi phun; 19- Đường nhiên liệu; 20, 21- Thân kim Khắc phục nhược điểm trên, nên vòi phun kín làm cho chất lượng phun nhiên liệu tốt, tăng tiêu công suất hiệu suất động đồng thời làm giảm tượng kết muội than vòi phun xy lanh động Nguyên lý hoạt động vịi phun kín : Nhiên liệu cao áp bơm cao áp đưa qua lưới lọc (17), qua đường (19) thân kim phun tới không gian bên mặt côn tựa van kim Lực áp suất nhiên liệu cao áp tạo tác dụng lên diện tích hình vành khăn van kim chống lại lực ép lò xo Khi lực áp suất nhiên liệu lớn lực ép lị xo van kim bị đẩy bật lên mở đường thông cho 14 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 nhiên liệu tới lỗ phun Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu mở gọi áp suất bắt đầu phun nhiên liệu 2.2.3.3 Hệ thống nhiên liệu diesel kiểu hỗn hợp sử dụng bơm cao áp vòi phun Trong hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp vịi phun tồn thân vịi phun bơm cao áp kết hợp thành khối Kết cấu bơm cao áp vòi phun thể hình 2-9 13 12 11 10 20 19 18 17 16 15 14 Hình 2-9 Kết cấu bơm cao áp vòi phun 1- Lỗ phun; 2- ổ kim phun; 3- kim phun; 4- Lò xo; 5- vỏ đầu bơm; 6- bạc quay điều khiển; 7- piston; 8- vỏ đầu bơm; 9- chốt giới hạn; 10- ống dẫn hướng; 11- lỗ định vị; 12- lò xo; 13- đĩa lò xo; 14-,15,16,17- phận lọc; 18- điều khiển; 19- Bạc; 20- ống chặn Bơm cao áp vòi phun lắp đầu xylanh động vân hành cần nâng cam Nó có cấu tạo gần giống với bơm cao áp thẳng hàng , khác toàn 15 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 vòi phun bơm cao áp kết hợp thành khối có loại bỏ van cao áp, thân vòi phun giữ chặt vào vỏ bơm ống chặn (20), ống ép sát vòi phun vào chặn (19) nằm tiếp giáp với đầu xylanh bơm cao áp Việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình, thời điểm phun gần giống với bơm cao áp thẳng hàng mô tả Bơm cao áp vịi phun có kết cấu đơn giản Vịi phun gắn trực tiếp bơm nên khơng có rị rỉ nhiên liệu cao áp bơm cao áp vịi phun làm việc có độ tin cậy cao Tuy nhiên dẫn động bơm cao áp vòi phun phức tạp bơm cao áp vịi phun lắp nắp máy Sự làm việc đồng bơm cao áp vịi phun bơm khơng đồng Trong bơm cao áp vòi phun , thể tích khoảng nén nhỏ khơng có q trình giao động thời kỳ đẩy nên đảm bảo mức áp suất phun thực tế không hạn chế tính chu kỳ làm việc động cao 2.2.3.4 Hệ thống nhiên liệu common rail: Hệ thống nhiên liệu common rail hệ thống nhiên liệu tích áp áp xuất phun thực cho vòi phun cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao chứa hộp (Rail) hay gọi “Ắcquy thủy lực” phân phối đến vời phun theo u cầu Lợi ích vịi phun common rail làm giảm mức độ tiếng ồn, kiểm soát lượn nhiên liệu phun áp suát cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun thời điểm phun Do làm hiệu suất động tính kinh tế nhiên liệu cao So với hệ thống nhiên liệu củ dẫn động cam, hệ thống common rail linh hoạt việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động diesel như: - Phạm vi sử dụng rộng rãi - Áp suất phun đạt đến 1500 bar - Thay đổi áp suất tùy theo ché độ hoạt động động đọng - Có thể thay đổi thời điểm phu - Quá trình phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun phun kết thúc So sánh hệ thống nhiên liệu common rail với hệ thống nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp cổ điển: a Ưu điểm: Qua phân tích ta kết luận Hệ thống Common Rail Diesel có ưu điểm sau: · Tiêu hao nhiên liệu thấp · Phát thải ô nhiễm thấp · Động làm việc êm dịu, giảm tiếng ồn 16 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 · Cải thiện tính động · Thiết kế phù hợp để thay cho động Diesel sử dụng Động Diesel hệ “cũ”, trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu tạo tiếng ồn lớn Khi khởi động tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải lớn.Vì làm tiêu hao nhiên liệu ô nhiễm cao Ở hệ thống nhiên liệu Common Rail áp suất phun lên đến 1500 bar, phun thời điểm, chế độ làm việc động lúc thấp tốc mà áp suất phun không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu phun tơi nên trình cháy Động làm việc êm dịu nhờ cải tiến Bơm cao áp Với kiểu bơm piston bố trí hình lệch 120 độ Hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt suất cao, giảm tải trọng động động Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trể phun thứ cấp tạo cho trình cháy hồn thiện Ngồi ra, hệ thống cịn ứng dụng điều khiển điện tử cho động cơ, lắp thêm hồi lưu khí xả (EGR) tăng áp góp phần cải thiện tính động Trong phải kể đến vịi phun Common Rail, thực phun lưu áp suất cao Vịi phun có van trợ lực điện từ Nó thành phần xác cao, chế tạo chịu độ kín khít cực cao Các van, kim phun cuộn điện từ định vị thân vòi phun Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao qua van tiết lưu vào buồng chứa van điều khiển Có áp suất bên vòi phun áp suất ắcquy thủy lực, ta thấy vòi phun thiết kế làm việc áp suất cao chi tiết lò xo, van bi, kim phun van điện từ làm việc phải xác Một ưu điểm hệ thống nhiên liệu Common Rail hãng Bosch trình thiết kế nhằm mục đích thay cho hệ thống nhiên liệu Diesel cũ, tức việc bố trí thành phần lắp đặt chúng động phù hợp với động tồn b Nhược điểm: Tuy nhiên hệ thống nhiên liệu common rail tồn - Thiết kế chế tạo phức tạp địi hỏi nghành cơng nghệ cao - Khó xác định lắp đặt chi tiết common rail động cũ 17 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 3.1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 IVECO nhãn hiệu động diesel hàng đầu từ Italy,quá trình phát triển 90 năm iveco khẳng định thương hiệu vị qua chất lượng hoàn hảo Các sản phẩm động IVECO có đặc điểm cấu tạo đơn giản, thân thiện môi trường họat động bền bỉ, ổn định tiêu hao nhiên liệu thấp Động IVECO NEF 60TE2 sản phẩm đựơc thiết kế hoàn toàn, đạt tiêu chuẩn khí thải mơi trường châu Âu, Mỹ đước sản xuất Italy TÍnh cơng tác động đáp ứng theo tiêu chuẩn cơng nghiệp ISO 3046, BS 5514, DIN 6271, Khí thải thoả mãn tiêu chuẩn European 2004/26/EC châu Âu EPA/CASB Mỹ Động IVECO NEF 60TE2 loại động tĩnh hiên đươc sử dụng rộng rãi máy phát điên cơng nghiệp có công suất liên tục khoảng 200KVA Cụ thể Việt Nam số sản phẩm sử dụng động IVECO NEF 60TE2 máy phát điện công ty VIETGEN, sản phẩm loại máy phát điện VG 200 FIG kết hợp động IVECO NEF 60TE2 đầu phát Crompton G1R 280 MD có cơng suất liên tục 200KVA, cơng suất dự phịng 220KVA số vịng quay 1500 v/phút Hình 3-1 Tổng thể động IVECO NEF 60TE2 1- Động khởi động; 2- Thanh truyền; 3- Trục khuỷu; 4- Két làm mát khí nạp; 5- Két nước làm mát; 6- Đường ống thải; 7- Tua bin tăng áp; 8- Piston; 9- Xupap 18 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 3.1.1 Các thông số kỹ thuật động IVECO NEF 60TE2 Thông số Giá trị Đơn vị Loại động Diesel Số kỳ Số xy lanh xy lanh xếp thẳng hàng Thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4 Hành trình piston 120 [mm] Đường kính xilanh 102 [mm] Tổng dung tích 5880 [cm ] Kiểu buồng cháy Buồng cháy thống Tỷ số nén 17:1 Công suất cực đại 215[kW] / 1800[v/ph] Momen xoắn cực đại 1140 Nm / 1800[v/ph] Tăng áp Làm mát sau tăng áp HOLSET HX35W Làm mát Làm mát nước, nhiệt độ bắt đầu làm mát 81 ± c Góc phun sớm 10 Góc mở sớm xupáp nạp ϕ 18,5 Góc đóng muộn xupáp nạp ϕ 29,5 góc mở sớm xupáp thải ϕ 67 Góc đón muộn xupáp thải ϕ 35 Áp suất phun nhiên liệu 250-1400 [Bar] 19 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 3170 350 1110 Hình 3-2 Tổng thể động IVECO NEF 60TE2 1- Két nước làm mát; 2- Quạt gió; 3- Lọc nhiên liệu; 4- Lọc khơng khí; 5- Đầu phát ; 6- Bộ điều chỉnh dòng điện AVR; 7- Bộ điều khiển máy phát; 8- Tủ chuyển đổi tự động ATS 20 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 3.1.2 Đặc điểm nhóm chi tiết cấu động IVECO NEF 60TE2 3.1.2.1 Đặc điểm nhóm piston truyền Piston: Piston động IVECO NEF 60TE2 chế tạo gang hợp kim GX 24-44, có nhiều ưu điểm sức bền học cao, độ bền nhiệt lớn 300= b σ MN/m , hệ số giản nở dài nhỏ α = 11.10 -6 , tính cơng nghệ đúc gia cơng khí tốt, giá thành thấp dùng loại vật liệu tồn nhiều nhược điểm khối lượng riêng lớn γ = 70 Kg/dm , hệ số dẫn nhiệt bé λ =37W/m c Đỉnh piston có dạng lõm kiểu ơmêga Khi động làm việc đầu piston nhận phần lớn nhiệt lượng khí cháy truyền cho (khoảng 70 ÷ 80%) nhiệt lượng truyền vào xécmăng thông qua rãnh xécmăng, đến nước làm mát động Ngoài loại đỉnh lỏm kiểu ơmêga cịn tận dụng xốy lốc khơng khí q trình nén Đầu piston bố trí hai xécmăng khí xécmăng dầu Đầu piston có nhiệm vụ bao kín buồng cháy bố trí xécmăng Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động xylanh, nơi chịu lực ngang N nơi để bố trí bệ chốt piston 102 +0,226 +0,244 60,5 +0,04 +0,02 2,7 +0,05 +0,035 2,4 +0,04 +0,02 Ø40 +0,014 +0,008 132 Hình 3-3 Kết cấu piston động IVECO NEF 60TE2 Xéc măng Để bao kín khơng gian buồng cháy xilanh (dùng xécmăng khí) ngăn khơng cho dầu nhờn sục vào buồng cháy (dùng xéc măng dầu) Trong động IVECO NEF 60TE2 sử dụng loại piston không đẳng áp, trạng thái tự có hình dáng định gia công theo phương pháp đặc biệt để có 21 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 áp suất phần miệng tương đối lớn, lọai xécmăng sau thời gian làm việc áp suất phần miệng có giảm giảm loại xécmăng đẳng áp Xécmăng khí thứ có tiết diện hình chữ nhật, mài vát Nó bảo vệ độ kín khít khơng gian phía piston, ngăn khơng cho khí cháy lọt xuống hộp trục khuỷu Xécmăng mạ Crom nhằm mục đích chịu nhiệt bồng cháy, xécmăng chịu nhiệt nhiều Kết cấu thể hình 3-4 A A Ø102 0,17 A-A 3,5 1,5 2,6 Hình 3-4 Kết cấu sécmăng khí thứ Tiết diện xécmăng khí thứ có dạng hình thang, bề dày xécmăng 2,3mm Mặt lưng xécmăng khí đươc vát góc Loại kết cấu xécmăng đơn giản lắp vào xylanh mặt lưng bị vanh lên thành cơn, xécmăng tiếp xúc với xylanh phần mặt lưng xécmăng Vì áp xuất tiếp xúc cao, lọt khí rà chóng khít A A A-A 2,3 +0,08 +0,05 2° + 20' 0,9 Ø102 3,5 Hình 3-5 Kết cấu xécmăng khí thứ hai Trong rãnh xémăng dầu có khoang lỗ dầu Kết cấu xécmăng dầu thể hình 3-6 22 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 A A Ø102 0,6 A-A -0,025 Hình 3-6 kết cấu xécmăng dầu Chốt piston Chốt piston chế tạo thép hợp kim Mặt bên chốt piston có dạng hình trụ rỗng Chốt piston lắp tự bệ chốt đầu nhỏ truyền Sử dụng hai vịng khố để hãm hai đầu chốt piston nhằm chống chuyển động dọc trục Chốt piston chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ truyền, truyền lực khí thể từ piston qua truyền để làm quay trục khuỷu Trong q trình làm việc chốt piston chịu lực khí thể lực quán tính lớn, lực thay đổi theo chu kỳ có tính chất va đập mạnh Khi làm việc chốt piston xoay tự bệ chốt piston bạc lót đầu nhỏ truyền Kết cấu chốt piston thể hình 3-7 Ø20 40 +0,0002 -0,0002 82 Hình 3-7 Kết cấu chốt piston 3.1.2.2 Nhóm thân máy nắp xylanh : thân máy Thân máy với nắp xylanh nơi lắp đặt bố trí hầu hết cụm chi tiết động Cụ thể thân máy bố trí xylanh., hệ trục khuỷu phận truyền động để dẩn động cấu hệ thống khác động cam, bơm nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước, quạt gió… Trên động IVECO NEF 60TE2 sử dụng loại thân máy xylanh – hộp trục khuỷu có xylanh đúc liền thân máy thân xylanh đúc liền với hộp trục khuỷu Thân máy động IVECO NEF 60TE2 đúc gang Kết cấu thân máy thể hình 3-8 23 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 Ø59 Ø54 Ø59 830 460 395 Hình 3-8 Kết cấu thân máy động IVECO NEF 60TE2 Xylanh động IVECO NEF 60TE2 loại xylanh đúc liền với thân có độ cứng vững cao, làm mát tốt tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát Tuy nhiên loai xylanh khó đúc, ngồi tồn thân máy dùng vật liệu tốt xylanh nên lãng phí Hình 3-9 Kết cấu xylanh động IVECO NEF 60TE2 24 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 Nắp xylanh Kết cấu nhóm nắp xylanh : Nắp xylanh đậy kín đầu xylanh, với piston xylanh tạo thành buồng cháy Nhiều phận động lắp nắp xylanh vòi phun, cụm xupáp… ngồi nắp xylanh cịn bố trí đường nạp, thải, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn… kết cấu nắp xylanh phức tạp Nắp xylanh động IVECO NEF 60TE2 đúc gang xám có pha hợp kim chiều cao nắp xylanh A= 105 mm thể hiên hình 3-10 Hình 3-10 Nắp xylanh động IVECO NEF 60TE2 3.1.2.3 Thanh truyền Thanh truyền chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu biến chuyển động tịnh tiến piston thành chuyển động quay trục khuỷu Khi làm việc truyền chịu tác dụng của: Lực khí thể xylanh, lực qn tính nhóm piston lực quán tính thân truyền Động IVECO NEF 60TE2 động tĩnh truyền đươc chế tạo thép cácbon trung bình C35, Thanh truyền có cấu tạo gồm phần: Đầu nhỏ, thân đầu to Đầu nhỏ truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng, đường kính đầu nhỏ: 43 mm Khi làm việc chốt piston xoay tự đầu nhỏ truyền Thân truyền có tiết diện chữ I Chiều rộng thân truyền tăng dần từ đầu nhỏ lên đầu to mục đích để phù hợp với quy luật phân bố lực quán tính tác dụng thân truyền mặt phẳng lắc Đầu to truyền có dạng hình trụ rỗng Đầu to chia thành hai nửa, nhằm giảm kích thước đầu to truyền mà tăng đường kính chốt khuỷu, nửa đúc liền với thân, nửa rời làm thành nắp đầu to truyền Hai nửa liên kết với bulông truyền Do kích thước đầu to truyền động IVECO NEF 60TE2 lớn nên đầu to truyền 25 ... THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống nhiên liệu động diesel Hệ thống nhiên liệu động Diesel có nhiệm vụ sau: Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động hoạt động liên tục... then chốt định tính động lực tính kinh tế động Diesel 2.2.3 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động diesel 2.2.3.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Đặc điểm khác biệt động diesel so với động xăng địa điểm... common rail động cũ 17 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động IVECO NEF 60TE2 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 3.1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2 IVECO nhãn hiệu động diesel hàng