3.1. Lựa chọn bơm thí nghiệm
Thực tế trên địa bàn tỉnh quảng Ninh các loại ô tô tải, ôtô khách, ôtô con, máy xúc gạt lắp động cơ diesel phổ biến dùng bơm cao áp kiểu d1y và bơm cao áp kiểu phân phối (bơm chia). Vậy để tiện lợi cho việc nghiên cứu thực tế và tiến hành các thí nghiệm tôi chọn loaị bơm thí nghiệm là bơm cao áp lắp trên động cơ xe IFA 4VD14,5/12-1SRW, và bơm VE 4/9 F2000 RND 111.
3.2. Lựa chọn thiết bị thí nghiệm [2, 9, 16]
Hiện nay thiết bị kiểm tra điều chỉnh bơm đang sử dụng tại Việt Nam chủ yếu có những loại sau: băng КИ-921М (СДТА-2), băng КИ-2201 (СДТА-3) của Liên Xô cũ, băng SCHEMA CV 694S (NC 108 Uh 0051) của Tiệp, băng Bosch của Đức.
Băng КИ-921М (СДТА-2) có 8 ổ lắp vòi phun cho phép xác định góc bắt đầu cấp nhiên liệu khi các van nén mở.
Bơm cao áp khi thử nghiệm trên băng КИ-921М (СДТА-2) nhận truyền động quay từ trục dẫn động bơm 4, liên hệ động học qua bộ giảm tốc với động cơ diesel. Tốc độ quay của trục dẫn động bơm có thể thay đổi từ 120-1300 vòng/phút bằng cách quay tay quay 2 về phía này hay về phía kia. Trên trục dẫn động bơm cao áp có lắp 2 bánh sao. Một bánh dùng để dẫn động bơm cung cấp nhiên liệu của băng và bơm thử, bánh kia dùng để truyền chuyển động quay tới bộ tính tốc độ quay quy định.
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------46
1.Bệ băng; 2.Tay quay thay đổi tốc độ dẫn động bơm; 3.Cụm công tắc; 4.Trục dẫn động bơm; 5.áp kế; 6.Đĩa cố định; 7.Tốc độ kế; 8.Các ống đo; 9.Bảng các bộ cảm biến; 10.Bảng điều khiển; 11.Nút bấm tự động; 12.Tay quay bộ tính tự động;13.áp kế; 14.Cần khởi động bộ tính tự động; 15.Đầu nối ống trên bảng phía tr−ớc băng; 16.Tay quay van tiết l−u;
Hình 3.1. Băng КИ-921М (СДТА-2)
Hình 3.2. Băng КИ-2201 (СДТА -3)
1.Đế băng; 2.Tay quay để thay đổi số vòng quay; 3.Các nút bấm; 4.Trục dẫn động bơm; 5.áp kế; 6.Đĩa cố định; 7.Tốc độ kế; 8.Các ống đo; 9. Bảng các bộ cảm biến;
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------47 Băng КИ-2201 (СДТА-3) là kiểu băng đ−ợc hoàn thiện của băng
(СДТА-2)có 12 ổ lắp vòi phun.
Các ống đo và dụng cụ điều chỉnh nhiệt độ đ−ợc chiếu sáng.
Để giảm tốc độ quay của trục dẫn động bơm, băng đ−ợc lắp bộ dẫn động đảo chiều với động cơ điện một chiều công suất 6,5 KW ở số vòng quay của trục là 3000 vòng/phút.
Trong hệ thống cấp nhiên liệu để duy trì nhiệt độ trên băng có lắp các bộ làm nóng và dụng cụ điều chỉnh nhiệt độ. Dung tích của bình chứa nhiên liệu 48 lít.
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------48 Để chuẩn đoán bơm cung cấp nhiên liệu trên băng có bộ chân không và tay vặn phụ dùng cho ống đo 100 cm3, giá trị mỗi vạch chia là 1cm3 và cho ống đo 28 cm3 thì giá trị mỗi vạch chia là 0,2 cm3 .
Băng SCHEMA CV 694S (NC 108 Uh 0051) của Tiệp có 12 ổ để lắp vòi phun.
Băng Bosch là thiết bị kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp của Đức có 8 ổ lắp vòi phun, bộ đếm tốc độ quay điện tử kỹ thuật số. Tốc độ quay của trục dẫn động bơm có thể thay đổi từ 100- 3000 vòng/phút bằng cách quay tay quay về phía này hay về phía kia.
Căn cứ vào điều kiện thực tế, băng Bosch của Đức là loại thiết bị kiểm tra điều chỉnh kỹ thuật số, đảm bảo tính chính xác cao nên em đ1 lựa chọn loại thiết bị này làm thí nghiệm đo kiểm tra các thông số cung cấp nhiên liệu của bơm, tập hợp các số liệu để vẽ đ−ờng đặc tính của bơm cao áp trên cơ sở đó rút ra quy trình kiểm tra điều chỉnh chuẩn cho bơm cao áp.
Đ−ợc sự giúp đỡ của PGS.TS. Bùi Hải Triều và tập thể cán bộ, giáo viên khoa cơ khí của tr−ờng ĐHSP H−ng Yên tôi đ1 sử dụng băng Bosch để thí nghiệm đề tài của mình với bơm cao áp xe IFA và bơm VE.
3.3. Chuẩn bị thí nghiệm [12]
- Chuẩn bị băng thử: băng phải đ−ợc đổ đầy dủ dầu sạch, kiểm tra hoạt động của các bộ phận bằng cách chạy thử không có trục trặc. Tháo các vòi phun mẫu trên băng để điều chỉnh áp suất phun bằng áp suất của vòi phun trên động cơ, sau đó lắp lại.
- Gá lắp bơm lên băng: tuỳ theo kết cấu sẽ có đồ gá thích hợp nh− dùng khối V hoặc mặt bích lắp với mặt đầu bơm. Khi gá chú ý điều chỉnh độ đồng tâm của trục dẫn động và trục bơm một cách tối đa. Khớp nối giữa 2 trục nên
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------49 dùng loại khớp tự lựa để hạn chế sự rung động do sự mất đồng tâm của các trục gây ra. Kẹp chặt bơm bằng bulông hay dụng cụ kẹp, sau đó dùng tay quay thử vài vòng trục dẫn động. Nếu không có hiện t−ợng ghì nặng hoặc rung đảo quá mức thì siết chặt lần cuối tất cả các ốc kẹp.
- Chạy thử: lắp các ống dầu cao áp nối từng nhánh bơm với vòi phun, lắp các đ−ờng ống dầu thấp áp vào và ra bơm, cho hệ thống bơm dầu của băng hoạt động để xả hết khí trong khoang bơm cao áp. Cho hệ thống truyền động làm viêc để kéo bơm cao áp với vòng quay chậm , sau đó tăng dần tốc độ , nếu không thấy có hiện tợng rung giật kẹt thanh răng, chảy dầu vv..mới đ−ợc phép vận hành. Với bơm mới phục hồi hoặc thay mới nên cho bơm chạy rà ở một số tốc độ và vị trí thanh răng khác nhau trong khoảng 30 phút đến 1 giờ, để tăng độ kín khít và trơn tru của bộ đôi tr−ớc khi căn chỉnh. Nhờ đó kết quả điều chỉnh đ−ợc chính xác và duy trì đ−ợc lâu dài hơn.
3.4. Tiến hành thí nghiệm xây dựng đặc tính 3.4.1. Xây dựng đặc tính bơm cao áp xe IFA
* Cấu trúc hoạt động của bơm xe IFA [19]
Bơm cao áp xe IFA là loại bơm có 4 bộ đôi piston xilanh xếp theo hàng thẳng (kiểu bơm d1y). Trục cam bơm có 4 vấu cam bố trí lệch nhau một góc 900, khi động cơ làm việc trục cam quay các vấu cam dẫn động piston chuyển động tịnh tiến trong xilanh để bơm nhiên liệu, cung cấp nhiên liệu theo trình tự làm việc của động cơ.
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------50 Hình 3.4. Bơm cao áp xe IFA
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------51 .
Hình 3.5. Nguyên lý làm việc của bơm cao áp
a. Nhiên liệu điền đầy vào xilanh; b. Bắt đầu phun nhiên liệu; c. Kết thúc phun nhiên liệu; d. L−u l−ợng phun; e. Không phun nhiên liệu; 1.Xilanh; 2.Piston; 3.R)nh
xoắn của piston; 4.R)nh thẳng đứng của piston; 5.Lỗ xả của xilanh; 6.Van nén; 7.Lỗ nạp của xilanh; 8.R)nh ngang của piston.
a. Nhiên liệu điền đầy vào xilanh: khi đỉnh piston chuyển động xuống d−ới lỗ nạp 7, nhiên liệu sẽ đ−ợc điền đầy vào khoang xilanh.
b. Bắt đầu phun nhiên liệu: khi piston đi lên bịt kín lỗ xả 5, lỗ nạp 7 thì nhiên liệu trong khoang xilanh bị nén đẩy mở van triệt hồi bắt đầu phun nhiên liệu.
c. Kết thúc phun nhiên liệu: việc cung cấp nhiên liệu đ−ợc kết thúc khi mép trên của r1nh xoắn 3 trùng với lỗ xả 5 thì nhiên liệu phía trên đỉnh piston đ−ợc thoát qua r1nh 4, r1nh xoắn 3 qua lỗ xả 5 làm áp suất trong khoang xilanh giảm nhanh van triệt hồi đóng, kết thúc phun nhiên liệu.
d. L−u l−ợng phun : khoảng cách do piston bơm cao áp đi đ−ợc từ lúc đóng lỗ nạp 7 của xilanh đến lúc mép vát của r1nh xoắn piston mở thông lỗ xả 5 của xilanh thay đổi tuỳ theo góc xoay của piston 2 phụ thuộc vào việc đi ga và bộ điều tốc kết quả là làm thay đổi khoảng thời gian phun và l−ợng nhiên liệu cung cấp vào xilanh động cơ.
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------52 liệu muốn vậy phải xoay piston sao cho r1nh nằm ngang 8 của piston trùng với lỗ xả 5 của xilanh. Trong tr−ờng hợp nhiên liệu ở đỉnh piston luôn thông với lỗ xả 5 do đó bơm ngừng cung cấp nhiên liệu [6].
Hình 3.6. Bộ điều tốc
Bộ điều tốc đ−ợc dẫn động từ trục cam bơm cao áp cấu tạo gồm hai quả văng, lò xo điều tốc, khớp tr−ợt, đòn bẩy, cần nối, tay th−ớc...
Đây là bộ điều tốc hai chế độ điều chỉnh chế độ làm việc của động cơ ở số vòng quay không tải chậm và số vòng quay cuối cùng của động cơ.
Bộ điều tốc yêu cầu làm việc chắc chắn dễ dàng, lực điều chỉnh tay th−ớc của bộ điều tốc không những kéo đ−ợc tay th−ớc mà còn phải lớn hơn gấp 3-4 lần.
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------53 ở trạng thái không hoạt
động tay đòn điều khiển nằm ở giới hạn dừng máy, tay th−ớc cũng nằm ở giới hạn dừng. Tại giới hạn dừng hai quả văng nằm trên trục bậc.
ở tốc độ vòng quay nhỏ thì lực ly tâm quả văng nhỏ chính vì thế quá trình điều chỉnh ly tâm ở tốc độ vòng
Hình 3.7. Trạng thái bộ điều tốc khi động cơ ngừng hoạt động
quay nhỏ hạn chế, ng−ợc lại khi tốc độ vòng quay lớn, lực li tâm lớn quả văng văng mạnh lực điều chỉnh lớn nh−ng việc điều chỉnh không tải lại phải có điều kiện là chế độ tốc độ không tải phải nhỏ nh−ng vẫn đảm bảo phù hợp động cơ làm việc ổn định mà không
chết máy. Để tăng khả nămg điều khiển ng−ời ta sử dụng cơ cấu điều chỉnh có tỉ số truyền thay đổi.
Khi khởi động tay đòn điều khiển ở vị trí toàn tải tay th−ớc tr−ợt về phía phải nó đẩy vào lò xo giới hạn hành trình cuối cùng đến vị trí khởi động đ−ợc .
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc ở vị trí khởi động
vì tốc độ động cơ còn thấp nên quả văng ch−a thắng đ−ợc sức căng lò xo để điều chỉnh tay th−ớc mà tay th−ớc lúc này đang ở vị trí cung cấp nhiên
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------54 liệu khởi động.
*Kết nối bơm với thiết bị kiểm tra điều chỉnh
Hình 3.9. Kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp xe IFA trên băng Bosch *Xây dựng đặc tính tốc độ ngoài ∆ =g f n( ) khi tay th−ớc ở vị trí hmax và hmin
Bảng 1. L−ợng nhiên liệu t−ơng ứng với số vòng quay khi tay th−ớc ở vị trí max và min đo ở 100 lần phun.
Tay th−ớc ở vị trí cực đaị hmax Tay th−ớc ở vị trí cực tiểu hmin
nb(vòng/phút) 3 ( ) g cm ∆ nb(vòng/phút) 3 ( ) g cm ∆ 100 38 100 4 250 38,5 250 4,5 600 39 600 5 900 38,5 900 4,5 1200 38 1200 4
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------55 Biểu diễn đồ thị
Hình 3.10. Đồ thị đặc tính tốc độ ngoài ∆ =g f n( )
khi tay th−ớc ở vị trí hmax và hmin * Đặc tính tốc độ ∆ =g f n( ) khi tay th−ớc ở một số vị trí
Bảng 2. L−ợng nhiên liệu t−ơng ứng với số vòng quay của bơm cao áp khi tay th−ớc ở một số vị trí
Vị trí tay th−ớc 70% Vị trí tay th−ớc 50% Vị trí tay th−ớc 30% nb(vòng/phút) 3 ( ) g cm ∆ nb(vòng/phút) 3 ( ) g cm ∆ nb(vòng/phút) 3 ( ) g cm ∆ 100 26 100 18 100 11 250 26,5 250 18,5 250 11,5 600 27 600 19 600 12 900 26,5 900 18,5 900 11,5 1200 26 1200 18 1200 11
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------56 Biểu diễn đồ thị
Hình 3.11. Đồ thị đặc tính tốc độ ∆ =g f n( ) khi tay th−ớc ở một số vị trí * Đặc tính ∆ =g f h( )tại các tần số quay khác nhau
Bảng 3. L−ợng nhiên liệu t−ơng ứng với vị trí tay th−ớc ở các số vòng quay nb= 400; 600 vòng/phút ở 100 lần phun. Vị trí tay th−ớc(mm) 3 ( ) ( b 400 / ) g cm n vong phut ∆ = 3 ( ) ( b 600 / ) g cm n vong phut ∆ = 12 8 9,2 16 20,5 21,8 18 26,8 28 20 33 34,3 24 45,7 47 26 52 53,3
Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------57 Bảng 4: L−ợng nhiên liệu t−ơng ứng với vị trí tay th−ớc ở các số vòng
quay nb= 800; 1000 vòng/phút ở 100 lần phun. Vị trí tay th−ớc(mm) 3 ( ) ( b 800 / ) g cm n vong phut ∆ = 3 ( ) ( b 1000 / ) g cm n vong phut ∆ = 12 11 12,5 16 23,3 24,8 18 29,5 30,9 20 35,7 37,15 24 48,1 49,4 26 54,3 55,6 Biểu diễn đồ thị