4. Tính toân hệthống nhiín liệu độngcơ Cummins N14-330E
4.2.1. Tổng số tiết diện lưu thông của lỗphun 1.f1
1.f1 = Qmax. (4.6) Trong đó:
Qmax : Tốc độ phun nhiín liệu lớn nhất trong một chu trình
Nếu chọn khoảng thời gian cấp nhiín liệu p = 150 góc quay trục khuỷu vă hệ số tốc độ cung cấp lớn nhất k = 1,4. Tốc độ cung cấp sẽ lă:
Qmax = = .6.n (4.7) Qmax = = 86178,98 [mm3/s] = 86,17[cm3/s] δnl : Khối lượng riíng của nhiín liệu, [kg/cm3].
PP : Âp suất nhiín liệu trong thđn vòi phun Pp = 20÷40[MN/m2], ta chọn PP = 35[MN/m2].
Pz : Âp suất cực đại của chu trình Pz= 8 [MN/m2]
Thay câc giâ trị văo (4.6) ta được :
1.f1 = 86,17.= 0,34[mm2]
4.2.2. Tiết diện lưu thông của một lỗ phun
f1 = (4.8)
µ1 – hệ số lưu lượng. µ1 = 0,65 i – số lỗ phun. i =8 lỗ
Vậy f1 = = 0,52 [mm2] Suy ra : fi =
4.2.3. Đường kính lỗ phun tính toân
dlt = (4.9) dlt = = 0,28 [mm]
các lỗ phun di
Hình 4-1 Sơ đồ tính toân câc lỗ phun
4.2.4. Tính đường kính phần dẫn hướng của van kim vă đường kính phần baokíntrín mặt tựa của van kim: dk, db baokíntrín mặt tựa của van kim: dk, db
Từ biểu thức :
= (4.10)
Trong đó:
dk: đường kính phần dẫn hướng của van kim
db: đường kính phần bao kín trín mặt tựa của van kim Pz = 8 [MN/m2]
PP0: Âp suất nhỏ nhất đẩy mở van kim PP0 = 15 [MN/m2]
Pcl: Âp suất còn lại trong đường ống cao âp sau khi phun Pcl = 12 [MN/m2]
P0 : Âp suất khí trời
P0 = 1 at = 105 N/m2 = 0,1 MN/m2
= = 1,9
Nếu chọn dk = 4 [mm] Suy ra db = = 2,1 [mm]
4.2.5. Hănh trình nđng cực đại của kim phun
Ta có : k/ = = (1,5 – 3,5). Chọn k/ = 2,5 Ta được = f1.2,5 = 2,5.0,26 = 0,65 [mm2]
: tiết diện lưu thông nhỏ nhất giữa mặt tựa van kim vă đế van. Từ phương trình:
= π.xk [mm2] (4.11) Trong đó:
xk : hănh trình nđng
dx : đường kính đây nhỏ của mặt côn tại tiết diện tính. Chọn dx = 2 [mm]
αk : góc côn tựa của van kim. Chọn αk= 600
Thay văo phương trình (4.11) ta được: 0,679. - 3,14.xk + 0,65 = 0 Giải phương trình trín ta được:
xk1 = 4,407 [mm] xk2 = 0,217 [mm]
Nghiệm xk trong phương trình trín còn thoả mên điều kiện:
0 (4.12) r : bân kính đây trín mặt côn.
Thay lần lượt câc giâ trịxk1, xk2 văo phương trình trín : Với xk1 = 4,407ta có :
(loại)
Với xk1 = 0,217 ta có : (chọn)
Vậy ta chọn được giâ trị xk = 0,217[mm].
4.2.6. Lực ĩp ban đầu của lò xo vòi phun,độ cứng của lò xo vòi phun
- Lực ĩp ban đầu của lò xo vòi phun được tính:
Điều kiện cđn bằng của van kim tại thời điểm van kim bắt đầu tâch khỏi đế van được viết.
A = PP0.π.+ P0. (4.13)
Trong đó: A – Lực ĩp ban đầu của lò xo vòi phun dk – đường kính phần dẫn hướng của van kim db – đường kính phần bao kín trín mặt tựa của van kim Thay câc giâ trị văo (4.13) ta được:
A = 15.3,14. + 0,1.= 136 [N] - Độ cứng của lò xo vòi phun được tính:
Khi xâc định độ cứng c của lò xo ta giả thiết rằng dưới tâc dụng của âp suất mở van pp0, van kim phải bật mở vă tựa lín mặt hạn chế. Như vậy từ điều kiện cđn bằng của van kim tỳ lín mặt hạn chế ta có:
A + c.xkmax = pp0. (4.14) Suy ra : c =
Thay câc giâ trị văo ta được: c =
4.3.Tính toân bơm chuyển nhiín liệu
Lưu lượng thực tế của bơm chuyển nhiín liệu được tính theo công thức : Q = Q.Q1
Trong đó :
Q - Hiệu suất lưu lượng, kể tới câc tổn thất của bơm
Thông thường Q = (0,8 - 0,9), chọn Q = 0,85.
Q1 - Lưu lượng lý thuyết trung bình của bơm trong một đơn vị thời gian. [lít/ph] (4.15)
Ở đđy:
D - Đường kính vòng lăn , D= 22 [mm]
Z - Số răng của hai bânh răng (bằng nhau) Z = 10 b - Bề rộng răng, b = 32 [mm]
n - Số vòng quay trong một đơn vi thời gian, n = 1600 [vg/ph] Thay số liệu văo ta có :
[mm3/ph]
Q = 14,744576 [lít/ph]
Hình 4-2 Sơ đồ tính toân lưu lượng bơm
5.Chẩn đoân hư hỏng vă sửa chữa hệ thống nhiín liệu động cơ Cummins N14-330E
5.1. Chẩn đoân hư hỏng
Khắc phục hư hỏng có nghĩa lă sửa chữa câc hư hỏng bằng câch loại trừ lần lượt từng nguyín nhđn không thể, sau đó xem xĩt những nguyín nhđn còn lại để đi đến kết luận chính xâc, phương phâp năy nhanh vă chính xâc hơn rất nhiều so với việc
phỏng đoân hay điều chỉnh sửa chữa ngẫu nhiín câc hư hỏng hay gặp trong hệ thống nhiín liệu.
* Câc hư hỏng thông thường của hệ thống nhiín liệu động cơ CumminsN14-330E a. Động cơ không khởi động được
+ Mất tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu: Do dđy dẫn bị đứt hoặc cảm biến hỏng.
+ Mất tín hiệu cảm biến vị trí trục cam: Do dđy dẫn bị đứt hoặc cảm biến bị hỏng.
+ Mất tín hiệu cảm biến vị trí băn đạp ga: Dđy dẫn truyền tín hiệu về ECM bị đứt hoặc cảm biến hỏng.
+ Bơm cao âp bị hỏng.
+ Dđy dẫn tín hiệu điều khiển đóng mở vòi phun bị đứt. + Đường ống nhiín liệu cao âp bị rò rỉ.
+ Đường ống nhiín liệu có không khí. + Van cao âp đóng không kín.
+ Vòi phun bị hỏng.
+ Khối điều khiển ECM bị hỏng.
b. Động cơ khi nổ có khói đen hoặc xâm
+ Cảm biến lưu lượng khí nạp bị hỏng hoặc đường dđy dẫn bị đứt, khi đó ECM sẽ điều khiển vòi phun với một giâ trị mặc định của tín hiệu lưu lượng khí nạp. Khi lượng phun quâ lớn so với lượng khí nạp văo thực tế hay hệ số dư lượng không khí quâ bĩ (hỗn hợp quâ giău) thì động cơ nổ sẽ sinh khói đen.
+ Cảm biến nhiệt độ nước lăm mât bị hỏng hoặc dđy dẫn bị đứt, khi đó ECM sẽ điều khiển lượng phun nhiín liệu với câc thông số khâc cùng với một giâ trị tín hiệu mặc định cho nhiệt độ động cơ. Cụ thể lă phun nhiín liệu nhiều hơn so với trường hợp cảm biến lăm việc bình thường.Điều năy cũng dẫn đến hiện tượng động cơ xả khói đen khi hoạt động.
c. Động cơ khi nổ có khói xanh
+ Do lọt dầu bôi trơn văo buồng chây do câc chi tiết của nhóm piston, xylanh, sec măng bị mòn.
d. Động cơ không phât huy được công suất
+ Chất lượng phun nhiín liệu không đúng yíu cầu: Do lỗ phun bị tắc; lò xo van thoât một chiều bị gêy; van thoât một chiều bị mòn quâ mức cho phĩp.
+ Thời điểm phun không đúng: Bânh răng trục cam bị mòn hoặc do lắp đặt sai dẫn đến tín hiệu vị trí trục cam không còn chính xâc, lúc năy ECM nhận biết vị trí trục cam không còn đúng nữa.
Đối với hệ thống cung cấp nhiín liệu diesel điện tử nói chung, hầu hết câc hư hỏng níu trín đều chỉ có thể phât hiện được nhờ câc thiết bị chuyín dùng. Không thể sử dụng câc phương phâp chẩn đoân như đối với câc hệ thống nhiín liệu diesel truyền thống.Tuy nhiín sau đđy, xin níu một văi hư hỏng thường gặp đối với những thănh phần chính trong hệ thống nhiín liệu động cơ Cummins N14-330E.
* Hư hỏng bơm tiếp vận
Bơm tiếp vận lă bơm bânh răng, được dẫn động giân tiếp thông qua trục mây nĩn được dẫn động từ trục khuỷu động cơ qua hệ thống bânh răng dẫn động. Bơm chuyển nhiín liệu được thiết kế với độ tin cậy cao. Tuy nhiín bơm chuyển nhiín liệu cũng thường bị câc hư hỏng sau:
+ Van an toăn trong bơm điều chỉnh sai: Lăm thay đổi âp suất bơm.
+ Rò rỉ nhiín liệu: Do lắp đặt câc chi tiết sai hoặc câc bề mặt lắp đặt mòn.
* Hư hỏng cụm bơm vòi phun
Cặp piston – xi lanh cụm bơm vòi phun bị mòn, do có lẫn tạp chất cơ học có trong nhiín liệu tạo ra câc hạt măi.Khi piston chuyển động trong xi lanh, câc hạt măi năy gđy mòn piston – xi lanh.Trong quâ trình lăm việc, cặp piston – xi lanh bơm cao âp thường bị mòn vă căo xước bề mặt ở câc khu vực miệng văo vă miệng ra của xi lanh vă cạnh đỉnh piston. Do điều kiện lăm việc của piston – xi lanh bơm cao âp chịu âp lực cao, măi mòn,… nín trong hănh trình nĩn, âp lực nhiín liệu tâc dụng lín câc phần trín đầu piston gđy ra va đập âp suất không cđn bằng giữa câc vị trí trín bề mặt đỉnh piston dẫn đến va đập cơ học, cho nín phần đầu piston bị mòn nhiều nhất.
Để khắc phục tình trạng năy thì phải thay mới cả cụm piston – xi lanh.
Lỗ phun bị tắc hoặc giảm tiết diện: do trong quâ trình sử dụng muội than bâm văo đầu vòi phun lăm tắc lỗ phun. Trong nhiín liệu vă quâ trình chây tạo ra câc axít ăn mòn đầu vòi phun lăm ảnh hưởng đến chất lượng phun.
Kim phun mòn: tăng khe hở phần dẫn hướng lăm giảm âp suất phun, lượng nhiín liệu hồi tăng lín giảm lượng nhiín liệu cung cấp văo buồng chây. Công suất động cơ giảm.
Lò xo kim phun bị gêy: Khi đó chỉ cần một lực nhỏ cũng có thể nđng được kim phun lín. Do đó nhiín liệu phun văo buồng chây không tơi, nhỏ giọt. Động cơ không khởi động được, khi động cơ lăm việc thì công suất không cao, động cơ hoạt động có khói đen.
Kẹt kim phun: Do nhiệt độ từ buồng chây truyền ra lăm cho kim phun nóng lín vă giên nở. Do sự giên nở không đồng đều lăm tăng ma sât giữa kim phun vă phần dẫn hướng lăm kim phun khó di chuyển.
* Hư hỏng bầu lọc nhiín liệu
Lõi lọc nhiín liệu quâ cũ, câc chất cặn bẩn bâm nhiều lăm kẹt câc lỗ thông nhiín liệu gđy ra tổn thất lớn cho quâ trình hút nhiín liệu lín bơm cao âp.Hư hỏng lọc nhiín liệu cũng lă một trong những nguyín nhđn dẫn đến hư hỏng cho bơm cao âp.
*Hư hỏng đường ống dẫn nhiín liệu
Đoạn ống từ thùng nhiín liệu đến bơm cao âp nếu bị rò rỉ sẽ dẫn đến lọt không khí văo trong hệ thống lăm giảm chất lượng tia phun nhiín liệu. Nếu đoạn ống năy bị biến dạng do va chạm thì dẫn đến tổn thất lớn cho quâ trình hút nhiín liệu.
* Hư hỏng ECM vă câc cảm biến
Bo mạch điện tử rất dễ bị chạm mạch khi bị ẩm ướt.Bất kỳ một sự chạm mạch nhỏ năo cũng có thể gđy ra hỏng hóc khó xử lý.Thường thì phải thay mới.
Câc cảm biến qua một thời gian sử dụng thì cũng giảm dần độ chính xâc, cần phải định kỳ thay đổi giâ trị chuẩn cho khối điều khiển.
5.2. Bảo dưỡng vă sửa chữa
5.2.1.Bảo dưỡng vă sửa chữa thùng chứa nhiín liệu
Câc tạp chất cơ học kích thước lớn trong nhiín liệu khi văo thùng chứa nhiín liệu bị lưới lọc sơ giữ lại vă lắng xuống trong thùng chứa, sau một khoảng thời gian nhất định câc tạp chất quâ nhiều sẽ lăm tắc lưới lọc vă câc tạp chất đó phđn rê thănh câc tạp chất nhỏ hơn chui qua lưới sơ đi văo hệ thống nhiín liệu. Do vậy sau một khoảng thời gian nhất định phải lau chùi vă xả cặn cho thùng chứa.
3
2 1
4
Hình 5-1 Xả cặn vă chùi rửa thùng chứa nhiín liệu
Thâo bu lông xả cặn (4) để xả hết nhiín liệu sang một thùng chứa phụ khâc, sau đó mới tiến hănh thâo lưới lọc sơ ra. Ngđm lưới lọc sơ văo nhiín liệu sạch rồi dùng chổi quĩt sạch câc cặn bẩn bâm trín lưới.Dùng nhiín liệu phun văo thùng vă dùng chổi không rụng lông cọ rữa bề mặt trong của thùng chứa.
5.2.2. Bảo dưỡng vă sửa chữa bầu lọc thô
Căn cứ văo tình hình đất bụi trong không khí ở vùng mây lăm việc nhiều hay ít mă quyết định thời gian rửa vă thay bầu lọc. Nói chung, khoảng 40-100 giờ thì rửa bầu lọc thô một lần, khoảng 320 giờ thì thay lõi lọc.
Trước khi rửa trước hết vặn nút thâo dầu để xả sạch dầu rồi vặn đinh vít ở trín nắp vă nđng giữ vỏ bầu lọc, sau khi lấy đinh vít ra có thể lấy vỏ bầu lọc ra vă rút lõi lọc ra.Đổ hết cặn vă cọ rửa bín trong vỏ bầu lọc.Tất cả câc chi tiết bỏ văo trong một khay chứa nhiín liệu sạch.Lõi lọc phải được vệ sinh bằng một chổi mềm, không rụng lông trong nhiín liệu sạch.
Khi lắp trở lại đệm lót phải thay câi mới rồi vặn chặt bulông.Thâo nút ra rót đầy nhiín liệu sạch rồi lắp chặt nút lại.Khi khởi động động cơ nín kiểm tra cẩn thận câc nút vă câc bộ phận nối tiếp khâc, không được để không khí lọt văo.
5.2.3. Bảo dưỡng vă sửa chữa bầu lọc tinh
Lõi lọc tinh chỉ lăm việc tốt khi không có nước lẫn văo. Do đó khi bảo quản trânh không được tiếp xúc với nước hoặc không khí ẩm.
Lõi lọc tinh cứ khoảng20-40 giờ phải rửa một lần, sau khi dùng được 230 giờ thì cần phải thay mới. Khi thâo, trước hết mở ốc xả nhiín liệu để thâo sạch nhiín liệu, sau khi thâo bulông cố định vỏ bầu lọc thì thâo vỏ bầu lọc xuống vă lấy vỏ bầu lọc ra.Tất cả câc chi tiết bỏ văo trong một khay chứa nhiín liệu sạch.Bín trong lõi lọc phải được vệ sinh sạch bằng một chổi mềm, không rụng lông.
Khi lắp trở lại, phải thay đệm lót mới, khi siết chặt đinh vít cố định trước hết phải lót vòng đệm, sau khi lắp lại xong, vặn ốc xả cặn ra, rồi rót nhiín liệu sạch văo bầu lọc, cuối cùng vặn chặt câc ốc lại. Khi khởi động động cơ phải kiểm tra câc chỗ như đệm lót, nút không được rò nhiín liệu.
5.2.4. Bảo dưỡng vă sửa chữa bơm chuyển nhiín liệu
Những hư hỏng chủ yếu của bơm chuyển nhiín liệu lă khe hở hướng kính giữa câc đỉnh răng của răng vă vỏ bơm, độ rơ hướng trục của câc bânh răng tăng, câc bạc lót trục bơm bằng hợp kim đồng bị mòn, van an toăn bị hư hỏng.
Khi lắp bơm không chính xâc hoặc câc chi tiết chủ yếu bị mòn quâ nhiều, van an toăn vă bệ van tiếp xúc không khít, lò xo bị yếu... đều có thể gđy ra hiện
tượng rò hơi, rò nhiín liệu vă việc cung cấp nhiín liệu sẽ bị ngắt. Nếu âp lực nhiín liệu vă lượng nhiín liệu bơm lín ít hơn quy định thì phải thâo rời ra để kiểm tra sửa chữa, ră lại van an toăn vă bệ van.
5.2.5. Bảo dưỡng vă sửa chữa cụm bơm vòi phun
Chúng ta nín biết rằng những hạt bụi thật nhỏ vẫn có thể qua những bình lọc thật tốt để đến tận cụm bơm vòi phun, câc hạt bụi đó tích tụ trín lưới lọc, lđu ngăy nếu không được lăm sạch sẽ dẫn đến tắc đường nhiín liệu văo cụm bơm vòi phun.
Tiến hănh thâo bu lông căng bơm vòi phun, rồi thâo cụm bơm vòi phun ra ngoăi rồi cẩn thận lần lượt thâo câc chi tiết của cụm bơm vòi phun.
Trong lúc thâo cụm bơm vòi phun, phải giữ sạch sẽ câc chi tiết. Cấm dùng vải râch để lau chùi, vì những sợi chỉ nhỏ có thể dính theo vă đó lă mối nguy hại cho cụm bơm vòi phun. Không nín dùng vật gì cứng gõ lín câc chi tiết, tuyệt đối cấm cạo, dũa lín câc bề mặt tiếp xúc của câc chi tiết.Phải rửa câc chi tiết trong dầu đê lọc sẵn.Piston bơm phải được cử động một câch thật vừa vặn trong xilanh.Nếu không piston sẽ bị kẹt bụi hoặc bị biến dạng bề mặt dẫn đến sự lăm việc của bộ đôi năy sẽ bị căo xước.
Như vậy, nếu muốn thay piston thì phải thay luôn cả xilanh, vì những bộ phận năy luôn luôn được chế tạo từng cặp.
a. Sửa chữa cặp xi lanh vă piston cụm bơm vòi phun
Có ba phương ân sữa chữa cặp piston vă xilanh cụm bơm vòi phun . Nếu bị mòn nhẹ thì có thể chọn lắp theo cặp để sử dụng lại, nếu bị mòn nặng thì mạ Crôm rồi chọn lắp thích hợp hoặc thay cả cặp.
Sau khi chọn lắp vă mạ Crôm nói chung cần phải ră lại. Khi chọn lắp, cho piston văo hơi chặt ở khoảng 1/3-1/4 chiều dăi đầu cuối của xilanh lă được.Sau đó ră riíng piston vă xilanh cho đến khi piston lắp lại hoăn toăn văo xilanh, rồi ră lại bằng bột ră để có được khe hở lắp ghĩp bình thường giữa hai chi tiết. Khe hở đó