Khóa luận khảo sát hệ thống nhiên liệu common rail động cơ IVECONEF 60TE2

Khi mới ra đời các hệ thống động cơ diesel được điều khiển bằng cơ khí nên công suất động cơ, suát tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt động của động cơ chưa được hoàn thiện trong quá t

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

1 MUC DICH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 2 523 SE tzxererrkrsrrrrerrred 3 2.TONG QUAN VE HE THONG NHIEN LIEU DONG CO DIESEL 4

2.1 QUÁ TRÌNH PHÁÍT TRIỀN ĐỘNG CƠ DIE.SEL G5 St rree 4

2.2 HE THONG NHIEN LIEU ĐỘNG CƠ DIE.SELL 5 555cc Sesscssea 4

2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 4 2.2.2 Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel: 5 2.2.3 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 10

3 KHẢO SAT HE THONG NHIEN LIEU DONG CO IVECO NEF 60TE219 3.1 GIỚI THIỆU DONG CO IVECO NEF 60TE2 uioccccccccecccccccecscssesssessseees 19 3.1.1 Các thông số kỹ thuật động cơ IVECO NEF 60TE2 20

3.1.2 Đặc điểm các nhóm chi tiét va co cau cia dOng co IVECO NEF

60 TTE2 - St 2v 21211211 11111111111 E1 Txrkrrrei 22 3.2 HỆ THÔNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL TRÊN ĐỘNG CƠ IVECO

3.2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO

NEEE 60 TTE2 - tt 2 2H E1 171x111 TETTrrkrkrrrrrree 39

3.2.2 Đặc tính phun nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2: 40

3.2.3 Kết cầu hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2 43 3.2.4 Vùng áp suất thấp k1 TT TT TT ng gy rưyt 43 3.2.5 Vùng nhiên liệu áp Suất €a0: - - - Sk tt rrrkrkep 47 3.3 HE THONG DIEN TU DIEU KHIEN PHUN NHIEN LIEU TREN ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60T E2 .- Sàn gryệt 57 3.3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiến điện tử của hệ thống nhiên liệu động

CO IVECO NEF 60TE2 St về St trkrkrkrrrerrrrkrkrerrree 57 3.3.2 Cau tạo, nguyên lý hoạt động các thành phần trong hệ thống điện tử điều khiến phun nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2 60

4 TINH TOAN KIEM NGHIEM HE THONG NHIEN LIEU DONG CO IVECO NEF 60TE2 000 cccccccccccsccssescsesessceseseessesessvssesevscscsvevsvsvsvevscsvavscseassess 76 4.1 TÍNH TOÁN NHIIỆTT:: - St HT HH HH gưệu 76

4.1.1 Thông số động cơ - - HH HH ket 76 4.1.2 Các thông số chọn ban đâầu 1n 3x rkekreree 77 4.1.3 Thông số tính toame ccccccccssccsescesssssesessssesscscssessvsscsssvsvsvenesas 77

4.2 XÁC ĐỊNH CAC THONG SO CO' BAN CUA BƠM CAO ÁP 84 4.2.1 Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình - - - 55 +: 84

4.2.2 Đường kính piston bơm cao áp - - ccGc SG Q ng nnngse 85

4.3 XÁC ĐỊNH CAC THONG SO CO BAN CUA VÒI -. ¿55552 86

4.3.1 Tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình 86

4.3.2 Tiết diện lưu thông của một lỗ phun 52+ + srszxre2 87

4.3.3 Đường kính lỗ phun tính toán 5 + +21 332 *zvEsererstrerrtres 87

5 TIM HIEU CAC DANG HU HONG VA SUA CHUA HE THONG

NHIÊN LLIỆPU - - 5-56 SE SE 1k3 E31 E111 E111 151511 111111111 1.00 87

5.1.1 Cac hu hong bơm ca0 áp - SG HH ng nh rên 87 5.1.2 Các hư hỏng của vòi phun - c2 1n ve 88 5.1.3 Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu .- se 88 5.1.4 Các hư hồng của đường ống dẫn nhiên liệu - 5-5 sa 88 5.1.5 Hư hỏng hệ thống điện tử và các cảm biến 5-5-5 5c: 88

S.2.1 Bơm Ca0 áD ng «ng» TH ng ng kh ky 89

5.2.2 Ong phân phối - Sàn TY SE E* TY ky reo 89

5.2.3 Vòi pHun - 111 1E HS HT HT HT: 89

5.3 PHƯƠNG PHÁÍP CHÂN ĐO ẨN L t TH TH ii 89

5.3.1 Chan đoán theo một số trạng thái hoạt động của động cơ 89 5.3.2 Chan đoán hệ thống điều khiến điện tử bằng máy quét mã lỗi scaner

5.4.1 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một 52 S SExxexrrkrkreeo 94

5.4.2 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai - - - - Sàn tt gvrkeerrerkrred 94 5.4.3 Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa nh 94

5.4.4 Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử 5-5 scrsei 94

6 KẾT LUẬN - 2s E1 3E 9E EE35E11111 11111311 reg 95 TAI LIEU THAM KHẢO - 5 St E338 SE TT vn 97

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

1 MUC DICH Ý NGHIA DE TAI

Hiện nay máy phát điện công nghiệp được sử dụng làm nguồn điện chính hay

dự phòng trong các xí nghiệp, nhà xưởng, văn phòng cao ốc, bệnh viện, mạng lưới viễn thông Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, máy phát điện được tích hợp các hệ thống điều khiến tự động ngày càng nhiều Yêu cầu đặt ra đối với động cơ kéo máy phát điện là tiêu hao nhiên liệu thấp, giảm tiếng ồn, hoạt động

lâu đài và ôn định Hệ thống nhiên liệu common rail là một trong số những hệ thông

được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua máy phát điện vì những lợi ích mà nó mang lại khi sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn trong động cơ Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu common rail

sẽ giúp chúng ta năm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sữa chữa và cải tiến chúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác Các loại động cơ ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn

khí thải được chấp thuận trong ngành sản xuất động cơ nhằm bảo vệ môi trường thì

bên cạnh đó công nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải có kiến thức vững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng mới mong có thê năm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như dây chuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ra trường

Vì những lý do trên em chọn đề tài "Khảo sát hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ IVECONEF 60TE2 để làm đề tài tốt nghiệp.

2.TONG QUAN VE HE THONG NHIEN LIEU DONG CO DIESEL:

2.1 QUA TRINH PHAT TRIEN DONG CO DIESEL

Ra đời sớm từ những năm 1892 nhưng động cơ diesel không phát triển như động

cơ xăng do động cơ diesel gây ra nhiều tiếng én, khí thai ban tuy nhiên cùng với sự

phát triển của kỹ thuật công nghệ các vấn đề được giải quyết và động co Diesel

ngày càng trở nên phố biến và hữu dụng

Khi mới ra đời các hệ thống động cơ diesel được điều khiển bằng cơ khí nên

công suất động cơ, suát tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt động của động cơ chưa

được hoàn thiện trong quá trình sử dụng và gây nhiều khó khăn cho người sử dụng

Do đó với cộc cách mạng khoa học kỹ thuật ra đời vào những năm 50-60 của thế kỷ

XX đã có tác dụng tích cực làm thay đôi khả năng tự động điều khiến của động cơ, với sự trợ giúp chủ yếu của các cảm biến, bộ xữ lý và các bộ thừa hành làm cho quá

trình điều khiển động cơ thích ứng vớii điều kiện làm việc nhanh hơn và chính xác hơn tất nhiều so với các hệ thống điều khiển cơ khí, thủy lực thường dùng

Các nghiên cứu cải tiến dong co Diesel trudc hét lién quan dén viéc hoan

thiện kỹ thuật phun, đặc biệt là việc áp dụng kỹ thuật phun điều khiển điên tử cho

phép nâng cao momen và công suất, giảm ồn , giảm ô nhiễm không khí các nghiên cứu này sẽ liên quan chủ yếu đến áp suất phun, dạng quy luật phun và độ chính xác của lượng nhiên liệu phun Một ví dụ điển hình về các kĩ thuật phun mới

là sự phát triển hệ thống nhiên liệu common-rail Trong hệ thống này, áp suất phun

có thể được modun hóa một cách tùy ý

2.2 HỆ THÔNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL

2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel có những nhiệm vụ sau:

1 Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian quy định

2 Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu

3 Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm

việc quy định của động cơ

4 Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định của động cơ

5 Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng thời điểm theo một quy luật

đã định

6 Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích môi chất trong buồng

cháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trong buông cháy

Diễn biến chu trình công tác của động cơ diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình

hình hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu và

dạng đường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theo góc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm)

- Biến thiên của tốc độ phun (tức là quy luật cấp nhiên liệu )

- Chất lượng phun (thể hiện bằng mức phun nhỏ và đều)

- Sự hoà trộn giữa nhiên liệu với khí nạp trong buông cháy

- Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo dài 20+45 độ góc quay trục khuỷu (tức là khoảng 0,0033-+0,0075 [s]) Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ 0,15+0,2 [MN/m/] Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, trong vòi phun áp suất tăng lên tới mẫy chục [MN/mÏ”] Áp suất phun nhiên liệu cao như vậy là nhằm đảm

bảo yêu cầu phun nhỏ và đều, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh

động cơ với một tốc độ cần thiết

Áp suất phun nhiên liệu nhỏ nhất cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều của nhiên liệu, nó phụ thuộc vào cầu tạo vòi phun và cường độ vận động xoáy lốc của môi chất trong buông cháy khi phun nhiên liệu Trên thực tế thường không nhỏ hơn

10[MN/m’] 4p suất phun nhiên liệu lớn nhất thường không vượt quá 40+50

[MN/mi]., vì lớn hơn nữa sẽ gây ra những khó khăn không cần thiết về mặt công nghệ chế tạo, ảnh hưởng xấu tới tuôi thọ của bom cao áp và vòi phun, mặc dầu về mặt chất lượng phun có được cải thiện chút ít

Câu tạo của hệ thống nhiên liệu của động cơ DIesel phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau:

1 Bền và có độ tin cậy cao

2 Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ

3 Dễ dàng và thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sữa chữa

2.2.2 Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel:

Quá trình hình thành hòa khí trong động cơ diesel có hai đặc điểm chính sau:

Hòa khí được hình thành bên trong xilanh động cơ với thời gian rất ngắn Tính theo góc quay trục khuýu chỉ bằng 1/10 đến 1⁄20 so với trường hợp máy xăng Ngoài ra nhiên liệu diesel lại khó bay hơi hơn xăng nên phải phun thật tơi và hòa

trộn đều với không khí trong buông cháy nhằm tạo ra hòa khí Mặt khác nhằm đảm

bảo cho nhiệt độ không khí trong buôn cháy tại thời gan phun nhiên liệu phải đủ lớn

để hòa khí có thể tự bốc cháy

Quá trình hình thành hòa khí và quá trình bốc cháy nhiên liệu của động cơ diesel chồng chéo lên nhau Sau khi phun nhiên liệu, trong buồn cháy diễn ra một loạt thay đôi về lý hóa nhiên liệu, sau đó phần nhiên liệu được phun vào trước đã được tạo ra hòa khí, tự bốc cháy, trong khi nhiên liệu vẫn được phun tiếp, cung cấp cho xilanh

của động cơ Như vậy sau khi đã cháy một phần, hòa khí thay đởi liên tục trong

không gian và suốt thời gian của quá trình

Chính đặc điểm của quá trình hình thành hoà khí và quá trình cháy như vậy nên để cho phù hợp thì động cơ diesel có rất nhiều loại buồng cháy khác nhau tuỳ theo cầu tạo của động cơ và mục đích sử dụng động cơ Hiện nay buồng cháy của động cơ diesel được phân loại theo hai cách

Dựa vào vị trí bay hơi của nhiên liệu thì được chia thành:

+ Hình thành kiểu màng trực tiếp + Hình thành kiểu thể tích

+ Hình thành kiểu thê tích - màng

Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình hành hoà khí thì chia thành:

+ Phun trực tiếp + Phun gián tiếp Đối với động cơ phun trực tiếp thì buồng cháy trong động cơ được chia thành:

+ Buông cháy thống nhất

+ Buông cháy khoét lõm sâu trên đỉnh piston

Còn động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp thì buồng cháy của động cơ cũng được chia thành ba loại sau đây:

+ Buông cháy xoáy lốc

+ Buông cháy dự bị

+ Buồng cháy không khí

Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ D iesel chỉ chiếm một thời gian

nhỏ do đặc điểm kết cầu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là hỗn hợp

không đồng nhất Vì vậy quá trình hình thành là một quá trình rất phức tạp và diễn

ra ở nhiêu giai đoạn khác nhau

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

Hình 2-1 Một số buồng cháy động cơ Diesel

a,d: Buồng cháy thống nhất

b,e,f: Buông cháy khoét sâu

c : Buông cháy không khí

Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhưng chủ yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ Dưới đây là các kiểu hình thành hoà khí trong buồng cháy

2.2.2.1 Hình thành kiểu màng trực tiếp

- Hình thành hoà khí kiểu màng dựa trên kết quả phối hợp giữa dòng chảy xoáy lốc của môi chất với màng nhiên liệu được tráng trên thành buồng cháy Hơi nhiên liệu từ màng bay hơi lên cuốn theo dòng khí xoáy lốc tạo thành hoà khí; chất lượng của hoà khí phụ thuộc và nhiệt độ của thành buông cháy và diện tích màng nhiên liệu được tráng trên thành Nguyên tắc hình thành hoà khí kiêu màng được kỹ

sư Meurer của hãng MAN sáng chế, vì vậy còn được gọi là quá trình M

- Buông cháy phần lớn có dạng hình cầu, cá biệt có dạng clip tròn xoay, nên còn có tên là buông cháy hình cầu Tuy nhiên việc hình thành hoà khí cũng như quá trình cháy không giống như các loại buồng cháy khoét sâu trên đỉnh piston thông thường

* Đặc điểm quan trọng nhất của quá trình M:

- Là dùng vòi phun có một hoặc hai lỗ phun, nhiên liệu được phun thuận chiều đòng xoáy và tiếp tuyến với thành buồng cháy như ở hình vẽ 2.2 Nhờ tác dụng của

dòng xoáy mạnh, nhiên liệu được tráng đều trên thành buồng cháy tao ra mang

mỏng Nhiệt độ thành buồng cháy được giữ nhất định, điều khiến tốc độ bay hơi của

* Đặc tính của quả trình M :

- Một ít nhiên liệu được hình thành hoà khí theo kiểu không gian tự bốc cháy, sau đó châm cháy số hoà khí hình thành từ màng Do số hoà khí được chuẩn bị trong thời kỳ cháy trễ tương đối ít nên động cơ chạy êm, không có hiện tượng gõ máy đo tính tự cháy kém của nhiên liệu làm tăng thời gian cháy trễ gây ra, nên động

cơ có thể dùng nhiều loại nhiên liệu Chỉ số xê-tan rất thấp nên phải tăng tỉ số nén

và phải dùng hệ thống phun thích hợp

Dưới tác dụng của dòng khí lướt qua bề mặt màng, tầng tầng lớp lớp nhiên liệu được cuốn theo dòng khí tạo thành hoà khí Một phần nhiên liệu được phun vào không gian, có nhiệt độ cao với thành phần hoà khí thích hợp sẽ tự bốc cháy trước tạo nên nguồn lửa châm cháy số hoà khí được hình thành từ màng nhiên liệu Trong

khi cháy thì nhiệt độ môi chất tăng dần càng làm tăng tốc độ bay hơi của nhiên liệu

và tốc độ hình thành hoà khí Nhờ tác dụng của hiện tượng của “hoà khí nóng” phần hoà khí đã cháy đi vào tâm buông cháy, còn phần không khí thì từ tâm buồng cháy

dần dần đi ra phía thành làm tăng tốc độ hình thành hoà khí

- Do phần lớn nhiên liệu được bay hơi từ màng, không có hiện tượng nhiên liệu bị phân giải ở nhiệt độ cao do thiếu ôxy nên giảm hàm lượng muội than trong

khí xả, mặt khác thì hệ số sử dụng không khí khi cháy rất lớn, ở chế độ thiết kế có thể dùng œ = 1,05.

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

2.2.2.2 Hinh thanh kiéu thé tich

- Hinh thanh hoa khi kiéu thé tích là cách phun tơi nhiên liệu vào hầu khắp

không gian buồng cháy để các hạt nhiên liệu được say nóng, bay hơi và hoà trộn

đều với không khí tạo ra hoà khí

- Thực ra phân loại buồng cháy theo nguyên tắc hình thành hoà khí không có tính tuyệt đối vì trong quá trình M có khoảng 20 + 30% nhiên liệu được hình thành

hoà khí theo kiểu thể tích và trong các buồng cháy hình thành hoà khí theo kiểu thể

tích cũng có được một ít nhiên liệu được hình thành hoà khí theo kiêu màng Vì vậy nếu nói chính xác thì phải gọi nặng về hình thành hoà khí kiêu màng và nặng về

Hinh 2-3 Buôồng cháy thống nhất với phương pháp hỗn hợp thể tích

D: duong kinh piston; d,: dwong kinh phan khoét lõm Khi piston đi lên trong quá trình nén, hiện tượng không khí bị chèn vào không gian trên đỉnh piston xảy ra không mãnh liệt Nói cách khác, xoáy lốc không mạnh nên ít ảnh hưởng đến quá trình hình thành hỗn hợp (buông cháy ít tận dụng xoáy lốc không khí) Nhiên liệu được phun ra rất tơi và tỉa phun phù hợp với profn buông cháy, do đó tia nhiên liệu đã thâm nhập đến phân lớn thê tích buồng cháy, tạo quá trình bay hơi hòa trộn nhiên liệu với không khí để hình thành hỗn hợp Vì vậy, người ta gọi đây là phương pháp hình thành thể tích

2.2.2.3 Hinh thanh kiéu thé tich - mang

Hinh 2-4 Buéng chay théng nhat voi phuong pháp hỗn hợp thể tích- màng Phan khơng gian trên đỉnh Piston cĩ thành dịng với “ = 0,35+0,75va kha sâu, cĩ hình dáng đa dạng như kiểu A, œ Tỷ lệ thê tích khơng gian trên đỉnh piston

Vỹ và thê tích buồng cháy V, là lớn trong khoảng 0,75 - 0,9 Vịi phun cĩ số lỗ từ

(3-5) lỗ, áp suất phun lớn 15-20MN/m

Khi Piston đi lên trong quá trình nén thì khối lượng khơng khí giữa nắp xylanh và đỉnh Piston bị chèn mãnh liệt vào khơng gian trên đỉnh Piston tao ra chuyên động xốy lốc hướng kính với cường độ lớn (buồng cháy tận dụng xốy

lốc) Đến thời điểm nhiên liệu được phun vào, một phần bị xốy lốc xé nhỏ và hịa

trộn với khơng khí tạo thành hỗn hợp, phần cịn lại gần 50% bám lên thành buồng cháy tạo thành màng và được dịng khí xốy lốc cuốn dần tạo thành hỗn hợp Phương pháp hỗn hợp này gọi là phương pháp hỗn hợp thê tích màng

Như vậy, muốn nâng cao tính năng của động cơ cần phải đàm bảo nạp nhiều nhất khơng khí mới vào xylanh, phải nâng cao hết mức hiệu suất sử dụng số

khơng khí này, cĩ nghĩa là phải đám bảo cho nhiên liệu được cháy kiệt với hệ số dư lượng khơng khí øz nhỏ nhất và quá trình cháy phải được kết thúc ở khu vực gần điểm chết trên Do đĩ, kết cấu của buồng cháy phải phù hợp với quá trình hình thành hịa khí và quá trình cháy nhiên liệu là khâu then chốt quyết định tính năng động lực và tính năng kinh tế của động cơ Diesel

2.2.3 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

2.2.3.1 Sơ đồ hệ thơng nhiên liệu

Đặc điểm khác biệt của động cơ diesel so với động cơ xăng là địa điểm và

thời gian hình thành hồ khí Trong động cơ xăng, hồ khí bắt đầu hình thành ngay

từ khi xăng được hút khỏi vịi phun vào đường nạp (động cơ dùng bộ chế hồ khí)

hoặc được phun vào đường ống nạp (động cơ phun xăng) Quá trình trên được cịn tiếp diễn trong xylanh, suốt quá trình nạp và quá trình nén cho đến khi được đốt

10

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện Ở động cơ diesel gần cuối quá trình nén, nhiên

liệu mới được phun vào buông cháy động cơ để hình thành hoà khí rồi tự bốc cháy

Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel là bộ phận quan trọng nhất của động cơ thực

hiện sự hình thành hoà khí kể trên

Bơm chuyển nhiên liệu (9) hút nhiên liệu từ thùng chứa (12), sau đó đây tới bầu lọc tỉnh (2) Tại bầu lọc tỉnh nhiên liệu được lọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệu

theo đường ống (3) tới bơm cao áp (8) Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp suất

đủ lớn theo đường ống cao áp (6) đến vòi phun (4) cung cấp cho xylanh động cơ Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tô bơm cao áp được theo đường ống dẫn (5) và (11) trở về thùng chứa

Nhiên liệu đi vào trong xylanh bơm cao áp không được lẫn không khí vì không khí sẽ làm cho hệ sỐ nạp của các tổ bơm không ôn định, thậm chí có thể làm gián đoạn quá trình cấp nhiên liệu Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu có thể là

do không khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi đột ngột, cũng có

thể đo khí trời lọt vào do đường ống không kín, đặc biệt là ở những khu vực mà áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời Để xả không khí ra khỏi hệ thống nhiên

liệu trên bầu lọc, trên vòi phun và trên bơm cao áp có bulông xả khí

Không khí từ ngoài trời qua lọc khí vào ống nạp rồi qua xupáp nạp đi vào động cơ Trong quá trình nén các xupáp hút và xả đều đóng kín, khi piston đi lên không khí trong xylanh bị nén Piston càng tới sát điểm chết trên, không khí bên

trên piston bị chèn chui vào phần khoét lõm ở đỉnh piston, tạo ra ở đây dòng xoáy

lốc hướng kính ngày càng mạnh Cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào dòng xoáy lốc này, được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trộn đều với không khí tạo ra hoà khí rồi tự bốc cháy

Việc phân loại động cơ diesel chủ yếu dựa vào đặc điểm cấu tạo của bơm cao ap Hién nay co cac loai hé thống nhiên liệu diesel chính là: hệ thông nhiên liệu diesel

sử dụng bơm cao áp thăng 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

nhién ligu common rail

2.2.3.2 Hệ thông nhiên liệu diesel sử dụng bơm cao áp loại dãy và bơm cao áp loại phân phối

a Kết cau bom day

Kết cầu bơm cao áp loại dãy được thê hiện trên hình 2-6

12

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

Ong xoay; 18- Đĩa trên; 19- Lò xo bom cao 4p; 20- Dia dưới; 21- Bulông điều chỉnh; 22- Con đội; 23- Con lăn; 24- Cam

Nguyên lý hoạt động : Piston đi xuống nhờ lực đây lò xo (19), van cao áp

(12) đóng kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trên p1ston,

khi mở các lỗ A, B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tới khi piston nằm ở vị trí thấp nhất

Piston đi lên nhờ cam (24), lúc đầu nhiên liệu bị đây qua các lỗ A, B ra ngoài ;

khi đỉnh piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía trên piston

(15) tăng áp suất, đây mở van cao áp (12), nhiên liệu đi vào đường cao áp tới vòi

phun Quá trình cấp nhiên liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêng trên đầu piston

mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc ấy nhiên liệu từ không gian phía

trên piston qua rãnh dọc thoát qua lỗ B ra ngoài khiến áp suất trong xilanh giảm đột ngột, van cao áp được đóng lại

b.Két cau Bom phân phối

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 răng bơm chuyên; 8- Trục bộ điều tốc; 09- Bánh răng bộ điều tốc; 10- Qua van; 11- Don điều chỉnh; 12- Lò xo điều tốc; 13- Màng

13

chân không; 14- Ống nối đường nạp; 15- Lò xo màng điều chỉnh chân không; 16-

Đường ống hồi dầu; 17- Vít điều chỉnh; 18- Đòn áp lực; 19- Van điện từ; 20-

Piston; 21- Van cao áp; 22- Đầu nối với vòi phun

Nguyên lý hoạt động : Dẫn động xoay piston (20) được trục bơm (6) dẫn động, còn dẫn động định tiến do vành cam (3) trên trục bơm (6) dẫn động Trên sườn piston có các lỗ thoát B, khi piston xoay lễ thoát này sẽ lần lượt ăn thông với các lỗ khoan chéo A trên đầu bơm Trong hành trình công tác nhiên liệu nén và phân phối lần lượt qua các lỗ khoan chéo A, khi đó áp suất nhiên liệu nén đi qua van cao áp

(21) rồi đi đến vòi phun nhiên liệu của xylanh tương ứng Trên bơm còn có bơm

chuyên nhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một áp suất ôn định, quá văng (10) thông qua quan hệ tay đòn, quả văng tác động vào bạc xả (1) qua đó làm thay đổi thời điểm mở lỗ xả và thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế

độ làm việc của động cơ

Bơm cao áp loại phân phối chỉ dùng một cặp piston-xylanh, đồng thời dùng cách phân phối và định lượng thích hợp đề đưa nhiên liệu cao áp đến các xylanh của động cơ nhiều xylanh Do đó loại bơm này có ưu điểm là trong kết cấu ít cặp chỉ tiết đòi hỏi độ chính xác cao, kích thước nhỏ gọn, làm việc tin cậy, Ít ồn hơn bơm cao

áp thăng hàng Việc phân phỗi nhiên liệu cho các xylanh đồng đều hơn và việc bảo

dưỡng, sữa chữa cũng dễ dàng

c Các dạng cau tao voi phun trong hé thong nhiên liệu động cơ diesel sử dụng

bom day và bơm phân phối và bơm

Trên động cơ Dlesel sử dụng hai loại vòi phun là : Vòi phun hở và vòi phun kín Vòi phun kín tức là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong vòi phun với không gian trong buông cháy động cơ

Vòi phun kín được chia làm 4 loại :

+ Vòi phun kín tiêu chuẩn

+ Vòi phun kín loại van

+ Vòi phun kín có chốt trên kim phun

+ Vòi phun kín loại van lỗ phun

Vòi phun hở : Là loại vòi phun không có van ngăn cách không gian trong voi phun với không gian trong buông cháy động cơ do đó có các nhược điểm sau :

- Trong khoảng thời gian giữa các lần phun, một phần nhiên liệu trong vòi

phun bị chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thê trong xy lanh cũng đi vào chiếm đầy không gian bị chèn ép đó

- Thời gian đầu và thời gian cuối của quá trình phun, chất lượng phun rất kém vì lúc ấy áp suất nhiên liệu trong vòi phun rất thấp

14

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

- Sau mỗi lần phun vẫn còn nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lô phun gây kết cốc đầu vòi phun

- Do không có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nên nhiều khi phần khí thể ấy sẽ gây trở ngại cho quá trình cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ

a) Vòi phun hở; b) Vòi phun kín tiêu chuẩn; c) Vòi phun kín loại van lỗ phun;

đ) Vòi phun Có chốt trên đầu kim

1- Thân; 2 ,7- Ê cu tròng: 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đề kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9- Đũa đây; 10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc; 13- Vít điều chỉnh;

14- Ê cu hãm; 15- Đầu nỗi; 16- Chụp; 17- Lưới lọc; I8- Thân vòi phun; 19- Đường nhiên liệu; 20, 21- Thân kim

Khắc phục được nhược điểm trên, nên vòi phun kín làm cho chất lượng phun nhiên liệu tốt, tăng chỉ tiêu công suất và hiệu suất của động cơ đồng thời làm giảm hiện tượng kết muội than trên vòi phun và xy lanh động cơ

Nguyên lý hoạt động vòi phun kín : Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc (17), qua các đường (19) trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt côn tựa của van kim Lực do áp suât nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện

15

tích hình vành khăn của van kim chống lại lực ép của lò xo Khi lực của áp suất nhiên liệu lớn hơn lực ép của lò xo thì van kim bị đây bật lên mở đường thông cho

nhiên liệu tới lỗ phun Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu mở được gọi là

áp suất bắt đầu phun nhiên liệu

2.2.3.3 Hệ thông nhiên liệu diesel kiểu hỗn hợp sử dụng bơm cao áp vòi phun

Trong hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm cao áp vòi phun toàn bộ thân vòi phun và bơm cao áp được kết hợp thành một khối duy nhất Kết cấu bơm cao áp vòi phun thể hiện trên hình 2-9

18

16

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

Bơm cao áp vòi phun được lắp ngay trên đầu xylanh động cơ và được vân hành bằng cần nâng của cam Nó có cầu tạo gần giống với bơm cao áp thắng hàng, chỉ khác toàn bộ vòi phun và bơm cao áp được kết hợp thành một khối duy nhất và có loại bỏ đi van cao áp, thân của vòi phun được giữ chặt vào vỏ bơm bằng một ống chặn (20), ống này ép sát vòi phun vào tâm chặn (19) nằm tiếp giáp với đầu đưới của xylanh bơm cao áp

Việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình, thời điểm phun gần giống với

bơm cao áp thắng hàng đã được mô tả

Bơm cao áp vòi phun có kết cấu đơn giản Vòi phun được gắn trực tiếp trên bơm nên không có sự rò rỉ nhiên liệu cao áp vì vậy bơm cao áp vòi phun làm việc có độ tin cậy cao Tuy nhiên dẫn động bơm cao áp vòi phun phức tạp vì bơm cao áp vòi phun được lắp trên nắp máy Sự làm việc đồng bộ giữa bơm cao áp và vòi phun trên các bơm là không đồng nhất Trong bơm cao áp vòi phun, do thê tích khoảng nén nhỏ và không có quá trình giao động trong thời kỳ đây nên có thể đảm bảo mức áp suất phun thực tế không hạn chế và tính chu kỳ làm việc của động cơ cao

2.2.3.4 Hé théng nhién ligu common rail:

Hệ thống nhiên liệu common rail là hệ thống nhiên liệu tích ap ap xuất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao được

chứa trong hộp (Rail) hay còn gọi là “Ácquy thủy lực” và được phân phối đến từng

vời phun theo yêu cầu Lợi ích của vòi phun common rail là làm giảm mức độ tiếng

ồn, kiểm soát lượn nhiên liệu được phun ra ở áp suát rất cao nhờ kết hợp điều khiển

điện tử, kiểm soát lượng phun thời điểm phun Do đó làm hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn

So với hệ thống nhiên liệu củ dẫn động bằng cam, hệ thống common rail kha

linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghỉ để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ

diesel như:

- Pham vi st dung rong rai

- Ap suat phun dat dén 1500 bar

- Thay déi ap suat tùy theo ché độ hoạt động của động của đọng cơ

- _ Có thê thay đôi thời điểm phu

- Quá trình phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và

- Phat thai 6 nhiễm thấp

- Dong co lam viéc êm dịu, giảm được tiéng én

- Cải thiện tính năng động cơ

- Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ Diesel đang sử dụng

Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu tạo ra tiếng ồn khá lớn Khi khởi động và tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải lớn Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm cao Ở hệ thống nhiên liệu Cormnmmon Rail áp suất phun lên đến 1500 bar, có thể phun ở mọi thời điểm, mọi chế độ làm việc và ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp suất phun vẫn không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu được phun càng tơi nên quá trình cháy càng sạch hơn

Động cơ làm việc êm dịu là nhờ cải tiến Bơm cao áp Với kiêu bơm piston bố trí hình sao lệch nhau 120 độ Hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt và năng suất cao, giảm được tải trọng động trên động cơ

Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trể và phun thứ cấp tạo cho quá trình cháy hoàn thiện Ngoài ra, hệ thống còn ứng dụng điều khiển điện tử cho động cơ, lắp thêm bộ hồi lưu khí xả (EGR) và tăng áp góp phần cải thiện tính năng động cơ Trong đó phải kế đến vòi phun Common Rail, nó thực hiện phun và lưu ở

ap suất cao

Vòi phun có van trợ lực điện từ Nó là một thành phần chính xác cao, được chế tạo chịu được độ kín khít cực cao Các van, kim phun và cuộn điện từ được định vị trên thân vòi phun Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao đi qua van tiết lưu đi

vào buồng chứa van điều khiển Có áp suất bên trong vòi phun bằng áp suất trong

ắcquy thủy lực, như vậy ta thấy rằng vòi phun được thiết kế làm việc ở áp suất rất cao do đó các chỉ tiết lò xo, van bi, kim phun và van điện từ làm việc phải chính xác

Một ưu điểm nữa của hệ thống nhiên liệu Common Rail của hãng Bosch là trong

quá trình thiết kế nhằm mục đích có thể thay thế được cho hệ thống nhiên liệu

Diesel cũ, tức việc bố trí các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp với

các động cơ đang tỒn tại

b Nhược điểm:

Tuy nhiên hệ thống nhiên liệu common rail còn các tồn tại là

- _ Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi nghành công nghệ cao

- Khó xác định và lắp đặt các chi tiết common rail trên động cơ cũ

18

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

3 KHAO SAT HE THONG NHIEN LIEU DONG CO IVECO NEF 60TE2 3.1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ IVECO NEF 60TE2

IVECO là nhãn hiệu động cơ diesel hàng đầu từ Italy,quá trình phát triển hơn

90 năm iveco đã khẳng định được thương hiệu và vị thế qua chất lượng hoàn hảo

Các sản phẩm động cơ của [VECO đều có đặc điểm cấu tạo đơn giản, thân thiện môi trường họat động bên bỉ, ỗn định và tiêu hao nhiên liệu thấp Dong co IVECO

NEF 60TE2 là một trong những sản phẩm mới nhất đựơc thiết kế mới hoàn toàn, đạt các tiêu chuẩn khí thải và môi trường mới nhất của châu Âu, Mỹ và đước sản xuất tại Italy TÍnh năng công tác của động cơ luôn đáp ứng theo tiêu chuân công

nghiép ISO 3046, BS 5514, va DIN 6271, Khí thải thoả mãn tiêu chuan European

2004/26/EC của châu Âu và EPA/CASB của Mỹ

Động cơ IVECO NEF 60TE2 1a loai d6ng co tinh tai hién nay duoc su dung rong rãi trên các máy phát điên công nghiệp có công suất liên tục khoảng 200KVA Cụ thê ở Việt Nam một số sản phẩm su dung déng co IVECO NEF 60TE2 nhu may phát điện của công ty VIETGEN, sản phẩm là loại máy phát điện VG 200 FIG kết

hop déng co IVECO NEF 60TE2 va đầu phát Crompton G1R 280 MD có công suất liên tục là 200KVA, công suất dự phòng là 220KVA số vòng quay là 1500 v/phút

1- Động cơ khởi động; 2- Thanh truyền; 3- Truc khuyu; 4- Két lam mát khí nạp; 5- Két nước làm mát; 6- Đường ống thai; 7- Tua bin tang 4p; 8- Piston; 9- Xupap

3.1.1 Các thông số kỹ thuật động cơ IVECO NEF 60TE2

Số xy lanh 6 xy lanh xếp thẳng hàng

Thứ tự làm việc 1-5-3-6-2-4

Kiểu buông cháy Buông cháy thông nhất

Công suất cực đại 215[kW] / 1800[v/ph]

Momen xoăn cực đại 1140 Nm / 1800[v/ph]

Tang 4p Lam mat sau tang ap

HOLSET HX35W

Lam mat bang nước, nhiệt

Góc đón muộn xupáp thải ø, 35°

20

3.1.2 Đặc điểm các nhóm chỉ tiết và cơ cấu của động cơ IVECO NEE 60TE2

3.1.2.1 Đặc điểm nhóm piston thanh truyền

1 Piston:

Piston của động cơ IVECO NEF 60TE2 được chế tạo bằng gang hợp kim

GX 24-44, có nhiều ưu điểm như sức bền cơ học cao, độ bền nhiệt lớn

ơ, =300MN/n, hệ số giản nở dài nhỏ z= 11.10”, tính công nghệ đúc và gia công

cơ khí khá tốt, giá thành thấp tuy vậy khi dùng loại vật liệu này vẫn còn tồn tại nhiều nhược điểm như khối lượng riêng lớn y= 70 Kg/dm’, hé s6 dẫn nhiệt bé

Â=37W/m."c

Đỉnh piston có dạng lõm kiểu ômêga Khi động cơ làm việc đầu piston nhận phần lớn nhiệt lượng do khí cháy truyền cho nó (khoảng 70 + 80%) và nhiệt lượng này truyền vào xécmăng thông qua rãnh xécmăng, rồi đến nước làm mát động cơ Ngoài ra loại đỉnh lỏm kiểu ômêga này còn tận dụng được xoáy lốc của không khí trong quá trình nén

Đầu piston được bố trí hai xécmăng khí và một xécmăng dầu Đầu piston có nhiệm

vụ bao kín buông cháy và bố trí các xécmăng

Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh, là nơi chịu lực ngang N và là nơi dé bé trí bệ chốt piston

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

áp suất phần miệng tương đối lớn, lọai xécmăng này sau thời gian làm việc áp suất

ở phần miệng tuy có giảm nhưng giảm ít hơn loại xécmăng đẳng áp

Xécmăng khí thứ nhất có tiết điện hình chữ nhật, mài hơi vát Nó bảo vệ độ

kín khít của không gian phía trên piston, ngăn không cho khí cháy lọt xuống hộp trục khuỷu Xécmăng này duoc ma Crom nhằm mục đích chịu nhiệt do bồng cháy,

đây là xécmăng chịu nhiệt nhiều nhất Kết cấu được thê hiện trên hình 3-4

Hình 3-5 Kết câu xécmăng khí thứ hai

Trong rãnh xémăng dầu có khoang lễ thoát dầu Kết cầu xécmăng dầu được

thể hiện ở hình 3-6

23

Sử dụng hai vòng khoá để hãm hai đầu chốt piston nhằm chống chuyên động dọc

trục Chốt piston là chỉ tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, nó truyền lực khí thể từ piston qua thanh truyền để làm quay trục khuýu Trong quá trình làm việc chốt piston chịu lực khí thê và lực quán tính rất lớn, các lực này thay đổi theo chu kỳ và có tính chất va đập mạnh Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do

trong bệ chốt piston và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền

Kết cầu chốt piston được thể hiện ở hình 3-7

+0,0002

405 o002

Ø20

Hình 3-7 Kết cấu chốt piston

3.1.2.2 Nhóm thân máy và nắp xylanh :

1 thân máy

Thân máy cùng với nắp xylanh là nơi lắp đặt và bố trí hầu hết các cụm chỉ

tiết của động cơ Cụ thê trên thân máy bố trí xylanh., hệ trục khuỷu và các bộ phận truyền động để dân động các cơ câu và hệ thống khác của động cơ như cam, bom nhiên liệu, bơm dầu, bơm nước, quạt gió

Trên động cơ IVECO NEF 60TE2 sử dụng loại thân máy xylanh — hộp trục khuỷu

có xylanh đúc liền thân máy và thân xylanh đúc liền với hộp trục khuỷu Thân máy động cơ IVECO NEF 60TE2 được đúc bằng gang Kết câu thân máy được thể hiện trên hình 3-8

24

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

Hình 3-8 Kết cầu thân máy của động cơ IVECO NEF 60TE2

Xylanh động cơ IVECO NEF 60TE2 là loại xylanh đúc liền với thân do đó có độ

cứng vững cao, được làm mát tốt hơn do tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát Tuy

2 Nap xylanh

Kết cầu nhóm nắp xylanh : Nắp xylanh đậy kín một đầu xylanh, cùng với piston và xylanh tạo thành buồng cháy Nhiều bộ phận động cơ được lắp trên nắp xylanh như vòi phun, cụm xupáp ngoài ra trên nắp xylanh còn được bố trí các đường nạp, thải, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn do đó kết cầu nắp xylanh rất phức tạp

Nắp xylanh động cơ IVECO NEF 60TE2 được đúc bằng gang xám có pha hợp kim

chiều cao của nắp xylanh là A= 105 mm được thể hiên trên hình 3-10

động cơ tĩnh tại thanh truyền đươc chế tạo băng thép cácbon trung bình C35, Thanh

truyền có cầu tạo gồm 3 phần: Đầu nhỏ, thân và đầu to

Đâu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng, đường kính trong của đầu nhỏ: 43 mm Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong đầu nhỏ thanh truyền

Thân thanh truyền có tiết điện chữ I Chiều rộng của thân thanh truyền tăng dần từ đầu nhỏ lên đầu to mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lực quán tính tác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc

Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng Đầu to được chia thành hai nửa,

nham giảm kích thước đầu to thanh truyền mà vẫn tăng được đường kính chốt

khuỷu, nửa trên đúc liền với thân, nửa dưới rời ra làm thành nắp đầu to thanh truyền Hai nửa này được liên kết với nhau bằng bulông thanh truyền Do kích thước đầu to thanh truyền động cơ IVECO NEFE 60TE2 lớn nên đầu to thanh truyền

26

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

được chia làm hai nửa bang mat phang chéo để bồ trí lọt vào trong xylanh khi lap

U

R12

R15

-0,013 -Í|

Hình 3-11 Kết câu thanh truyền động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Đầu to thanh truyền; 2- Đầu nhỏ thanh truyền; 3- Bulông thanh truyền;

4- thân thanh truyền Trên đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ mài mòn cho chốt khuỷu, bạc lót đầu to thanh truyền cũng làm thành hai nửa, khi bạc lót bị mòn thì được thay thế bằng bạc lót mới

Đầu to thanh truyền được chế tạo thành hai nửa và lắp ghép vào chốt khuỷu bằng hai bulông thanh truyền, giữa hai nắp thanh truyền có chốt định vị để tăng tính

Trục khuỷu của động cơ IVECO NEF 60TE2 bao gồm 7 cô khuỷu (đường

kính cỗ khuỷu: 83 mm) và 6 chốt khuỷu (đường kính chốt khuỷu: 69 mm) và 8 đối

27

trong dugc chế tạo liền một khối, vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, các bề mặt làm việc gia công đạt độ bóng cao Bánh đà được lắp ở đuôi trục khuỷu bằng các bulông Kết cấu chính của trục khuyu thê hiện ở hình 3-12

2 Banh da:

Cũng như các máy móc và thiết bị khác bánh đà của động cơ đốt trong có vai

trò giữ cho độ không đồng đều tốc tộ và mômen của động cơ nằm trong gới hạn cho phép Ngoài ra bánh đà còn là nơi lắp các chỉ tiết của cơ cấu khởi động và là nơi đánh dấu tương ứng với điểm chết trên và khắc vạch chia độ góc quay trục khuỷu Banh da cia déng co IVECO NEF 60TE2 được đúc bằng gang xám dạng đĩa và

được lắp ép vành răng khởi động.Bánh đà được lắp ở đuôi trục khuỷu bằng bulông

28

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

3.1.2.5 Hệ thông bôi trơn:

Hình 3-13 Hệ thống bôi trơn động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Cácte dầu; 2- phao hút dâu; 3- Trục khuỷu; 4- lọc dầu bôi trơn; 5- két làm mát

dầu; 6- Tuốc bo tăng áp; 7- đường dầu về từ tuabin tăng áp; 8- vòi phun dầu bôi trơn xilanh; 9- trục cam; 10- đường dầu hồi

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa đầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tôn thất ma sát, làm mát ô trục, tây rửa các bề mặt ma sát và bao kín khe hở giữa piston với xylanh, giữa xecmăng với piston Loại dầu bôi trơn sử dụng trên déng co IVECO NEF 60TE2 1a loai dau mác SAE 15W40

29

Hệ théng béi tron cia déng co IVECO NEF 60TE2 dung phuong pháp bôi

trơn cưỡng bức cácte ướt Các bộ phận chủ yếu của hệ thống bôi trơn gồm: Cácte

(1), bơm đầu nhờn, bầu lọc dầu (4), két làm mát dầu (5), các đường ống dẫn, các

van bảo vệ

Động cơ IVECO NEF 60TE2 dùng bơm dầu kiểu bơm bánh răng, được dẫn

động từ trục khuỷu thông qua hệ thống bánh răng dẫn động, áp suất dầu trong hệ

thống : 2 bar ứng với tốc độ động cơ 750 v/phút

4 Bar ở tốc độ động cơ 4200 v/phút

Nhiệt độ max : 105 [°C]

Dầu bôi trơn chứa trong cácte (1) được bơm dầu hút qua phao hút (2) đi đến bầu lọc dầu (4) Tại bầu lọc, dầu bôi trơn được lọc sạch tạp chất và tách nước Sau

đó dầu được đây vào đường dầu chính trong thân động cơ đi đến bôi trơn các bề mặt

ma sát Từ đường dầu chính dầu được dẫn vào bôi trơn các cô trục khuỷu (3), rồi từ

cô trục khuỷu dầu theo lỗ dầu trong trục khuỷu đến bôi trơn các chốt khuỷu Trên

đường dầu chính còn có các đường dầu đi bôi trơn trục tuabin (6), cổ trục cam (9)

Ngoài ra, dé bôi trơn bê mặt làm việc của xylanh - piston và làm mát piston, người

ta bố trí một vòi phun dầu (8) từ đường dầu chính cho mỗi xylanh - piston động cơ

Khi nhiệt độ dầu lên cao quá 80 [°C], độ nhớt của dầu giảm sút, van két làm

mat dầu sẽ mở cho dầu đi qua két làm mát và đầu được làm mát bằng nước làm mát của động cơ Khi bầu lọc dầu bị tắc thì van an toàn sẽ mở để cho dau di thăng vào

đường dầu chính Trên đường dầu chính người ta mắc một van làm việc ở áp suất 2

[bar], van này có tác dụng đảm bảo cho áp suất của đầu bôi trơn trong hệ thống có

trị số không đổi

30

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

Hình 3-14 Hệ thống làm mát động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Két mam mat; 2- quạt gó; 3- Đưòng nước làm mát đi; 4- van hằng nhiệt;

5- Đường nước làm mát về; 6- Bơm nước

Động cơ IVECO NEF 60TE2 có hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức,

kiểu kín, nước tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm ly tâm (6) được dẫn động từ trục khuỷu Dung dịch nước làm mát từ thân động cơ lên nắp các ống dẫn đến van hăng

nhiệt (4) Nước từ van hẳng nhiệt được chỉa ra thành hai dòng : một qua két làm mát

và một quay trở về bơm Nước sau khi qua két làm mát (1) thì theo đường ống dẫn

(3) đi làm mát dầu sau đó qua bơm rồi tuần hoàn trở lại động cơ Ở đây nếu nhiệt độ

nước làm mát thấp hơn so với nhiệt độ mở của van hằng nhiệt (< 81°+1°) thì van hằng nhiệt đóng, không cho nước qua két làm mát, nước được luân chuyển tuần hoàn trở về bơm, và nếu nhiệt độ nước làm mát cao hơn so với nhiệt độ mở của van hằng nhiệt thì van hằng nhiệt mở, nước sẽ đi qua két nước làm mát

31

Hình 3-15 Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ IVECO NEF 60TE2

Van hang nhiệt duy tri một nhiệt độ không đôi của dung dịch nước làm mát và cải thiện hiệu suất nhiệt của động cơ bằng cách giảm sự tôn hao do mất nhiệt

Nguyên lý hoạt động của van hang nhiệt : Khi nhiệt độ nước làm mát còn thấp, nhỏ hơn nhiệt độ mở của van (< 81°+1° ) (khi động cơ mới khởi động) thì van đóng và không cho nước qua két làm mát mà tuần hoàn trở về bơm Khi nhiệt độ nước làm mat tang cao đến nhiệt độ bắt đầu làm việc của van thì van bắt đầu mở cho nước đi qua két làm mát và khi nhiệt độ nước làm mát càng tăng cao thì van mở càng rộng

Van hằng nhiệt bắt đầu làm việc khi nhiệt độ ở 81°C và bắt đầu mở rộng hơn ở nhiệt

độ 90°C Kết cầu van hằng nhiệt được thể hiên trên hình 3.14

Quạt gió dùng để tăng tốc độ lưu động của không khí đi qua két tản nhiệt làm

hiệu quả làm mát cao hơn

3.1.2.7 Hệ thông phối khí:

Hệ thống phối khí của động cơ IVECO NEF 60TE2 là loại phân phối khí

dùng xupáp Với phương án bố trí xupáp treo có nhiều ưu điểm như buồng cháy nhỏ gọn, diện tích truyền nhiệt nhỏ nên giảm tôn thất nhiệt, dạng đường cản thoát nhanh nên giảm sức cán khí động, tăng tiết diện lưu thông dòng khí nên tăng hệ số nạp, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là phức tạp, khó chế tạo và tăng chiều cao động cơ

32

Khảo sát hệ thong nhién ligu d6ng co IVECO NEF 60TE2

IVECO NEF 60TE2 Ong co

Vấu cam thải

Vấu cam nap

Ƒ 7Ƒ

Hình 3-I7 Kêt cầu trục cam động cơ TVECO NEF 60TE2

33

Động cơ IVECO NEE 60TE2 sử dụng 12 xupáp nạp và 12 xupáp thải Xupáp nạp

có bề mặt làm việc với góc vát là 30”, xupáp thải là 45` lớn hơn góc vát của xupáp

nạp do đó tiết diện lưu thông qua xupáp lớn nhưng dòng khí càng bị ngoặt do đó tăng sức cản và chiều dày nắm xupáp nhỏ Kết câu xupáp thể hiện trên hình 3-18

a Xupáp nạp; b Xupáp thải

Lò xo xupáp là loại lò xo trụ, hai đầu mài phẳng để lắp với đĩa xupáp và đề lò

xo Kích thước lò xo:

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

Đặc điểm đề xupáp: Đề xupáp tiếp xúc trực tiếp với nằm xupáp khi xupáp đóng

để tăng tuôi thọ và thuận tiện khi sữa chửa Trên động cơ IVECO NEFE 60TE2 sử

dụng loại để xupáp rời Kết cầu như hình 3-19

Hình 3-20 Hệ thống tăng áp động cơ IVECO NEF 60TE2

1- Két làm mát; 2- quạt gió; 3- máy nén; 4- tuốcbo tăng áp

Hệ thống tăng áp trên động cơ IVECO NEF 60TE2 là loại tăng áp kiểu tuabin

khí, được làm mát sau tăng áp Trên động cơ sử dụng bộ tuabin HOLSET HX35W,

Bộ tuabm tăng áp gôm hai phân chính là tuabrn và máy nén khí, cùng với các cơ câu

phụ khác như bạc đỡ trục, thiết bị bao kín, hệ thống bôi trơn và làm mát

35

Hình 3-21 So dé hé théng tang 4p déng co IVECO NEF 60TE2

Năng lượng khí thải cua déng co sinh céng lam quay tuabin May nén duge

nối đồng trục với tuabin nên máy nén quay cùng số vòng quay với tuabin Không

khí ngoài trời có áp suất ø„ được máy nén hút qua bầu lọc khí Không khí sau khi qua máy nén được nén lên áp suất ø; (0¿ > p„ ) trước khi đưa vào hệ thống nap trong xi lanh của động cơ Như vậy, không khí cung cấp cho động cơ là không khí tăng áp

Sau khi qua máy nén áp suất p¿ và nhiệt d6 ¢, cha không khí nén đều tăng cao Nếu ø tăng sẽ làm giảm lưu lượng không khí nạp vào xilanh và tăng ứng suất nhiệt của động cơ nên không khí sau khi qua máy nén trước khi đưa vào xilanh động cơ phải qua két làm mát

Như vậy, nhờ có bộ tuabin tăng ấp làm tăng lượng không khí nạp cũng như lượng nhiên liệu cấp cho chu trình của động cơ nên cải thiện được quá trình cháy Nhờ vậy công suất của động cơ tăng và giảm được thành phần các chất độc hại có trong khí xả

b Cau tao tuabin

Cấu tạo tuabin gồm: vỏ tuabin, trong vỏ có bánh công tác Do phần tuabin luôn tiếp xúc với khí xả có nhiệt độ cao, có các tạp chất ăn mòn nên vỏ tuabin được đúc bằng gang chịu nhiệt Phần rôto tuabin có nhiều cánh dẫn, được hàn liền trên trục rôto Khí thái từ động cơ đi vào vỏ tuabin qua ống phun để tác động lên các cánh dẫn làm quay rôto tuabin Trục rôto tuabin được g0i trên bạc chặn và bạc đỡ ở hai đầu máy nén và tuabm Tốc độ quay cua truc roto tuabin rất lớn, tốc độ cực dai của tuabin là 12800 (v/phút) Vì vậy, giữa bạc và trục được bôi trơn bằng dầu cấp từ

động cơ Kết cầu bộ tuabin thể hiện trên hình 3-22

36

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

Bạc lót; 5- Thân tuabm, 6- Cánh tuabin

Bạc: Do cánh tuabin và cánh nén quay ở tốc độ rất lớn nên các bạc được lắp theo kiểu lắp lỏng hoàn toàn dé đảm bảo hấp thụ các rung động từ trục, bôi trơn trục

và bạc Các ô bạc này được bôi trơn bằng dầu động cơ và quay tự do giữa trục và vỏ

để tránh kẹt ở tốc độ cao Dầu động cơ không bị rò rĩ nhờ các phớt làm kín dầu lắp

trên trục Bạc được chế tạo từ hợp kim đồng và graphít

Võ giữa: Vỏ giữa đỡ cánh tuabin và cánh nén thông qua trục và các Ô bạc Bên trong vỏ có chế tạo các khoang trỗng và các rãnh dầu bôi trơn tuần hoàn trong

các khoang và rãnh này bôi trơn cho tuabin

4

\ \

Đặc điểm kết cầu của các bộ phận trong tuabin:

Võ tuabin: Vỏ tuabin có kết cấu hình xoắn ốc, bao gồm khoang cửa vào tiếp

nhận sản vật cháy từ các xi lanh động cơ, hướng sản vật cháy ổi vào vuông góc với

trục quay Khoang cửa ra tiếp nhận sản vật cháy sau khi làm nhiệm vụ sinh công làm quay trục tuabin và thải ra ngoài Vỏ tuabin được đúc bằng gang chịu nhiệt

Ống phun: Khí thải trong các xi lanh động cơ được thải ra với áp suất và

nhiệt độ cao (thế năng cao) được lưu thông qua ống phun Tại đây, áp suất và nhiệt

độ của dòng khí giảm xuống, dòng khí ra khỏi ống phun có tốc độ lớn (động năng của dòng khí lớn) Ống phun là ống tăng tốc có tiết điện nhỏ dần có tác dụng chuyên áp năng của sản vật cháy thành động năng của dòng khí theo hướng nhất

định Trên vành miệng phun có gắn các cánh hình chêm gắn có định lên chu vỉ của

vành bánh tĩnh, tạo nên các đường thông đều nhỏ dần

Bánh công tác: Bánh cánh hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao của sản vật cháy, tốc độ lớn, liên tục nhận xung lực của sản vật chảy có tính ăn mòn mạnh, nên bánh công tác 1a chi tiết chịu tác dụng lớn nhất về lực, về nhiệt, về dao động và

ăn mòn trong tuabin Bánh công tác của trục tuabrn được tạo nên bởi nhiều cánh phân bố đều trên đĩa quay, tạo nên nhiều rãnh thông nhỏ hướng sản vật cháy đi vào các rãnh trên bánh cánh, từ phía đường kính ngoài sau đó dần chuyển theo hướng trục đi ra khỏi bánh công tác Các cảnh và đĩa của bánh công tác được đúc chính xác

thành một chỉ tiết Đĩa bánh công tác là chỉ tiết được rèn rồi gia công Có nhiều

phương pháp gia công, thân cánh có thê dùng công nghệ phay, sau đó ép lăn, đánh

bóng, chân cánh có thể phay hoặc chuốt

Trục quay là chỉ tiêt trên đó được lắp bánh công tác của tuabin và bánh công tác của máy nén Trục được tỳ lên các bạc đỡ để thực hiện việc truyền momen ttr

bánh công tác của tuabin đến bánh công của máy nén để tăng lượng khí nạp cho

động cơ Bánh công tác tuabin và trục quay được lăp ghép theo mối liên kết hàn liền thành một chỉ tiết được gọi là trục rôto tuabin, còn bánh công tác máy nén lắp vào trục được hãm bởi êcu đâu trục

38

Khảo sát hệ thống nhiên liéu d6ng co IVECO NEF 60TE2

3.2 HE THONG NHIEN LIEU COMMON RAIL TREN DONG CO IVECO NEF 60TE2

3.2.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu d6ng co IVECO NEF 60TE2

Trén déng co IVECO NEF 60TE2 sir dung hé théng nhién Liéu tich 4p common rail

Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu động cơ được thể hiện trên hình 3-24

Hình 3-24 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2

1-Bơm cao áp; 2- van giảm áp trên bơm cao áp; 3- van giảm áp trên đường dầu hồi; 4- van giới hạn áp suất; 5- Ống phân phối nhiên liệu; 6- cảm biến áp suất; 7- Vòi phun nhiên liệu; 8- Đường nhiên liệu hồi; 9- bộ làm mát ECU; 10- Bơm tay; 11- loc sơ cấp; 12- Thùng nhiên liệu; 13- Bơm chuyên nhiên liệu; 14- lọc nhiên liệu; 15- Bộ điều chỉnh áp suất; lồ- Đường nhiên liệu làm mát bơm cao ap; 17,18 - van một chiều

Nguyên lý làm việc:

Trên hình 3-24 thể hiện sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống nhiên liệu common rail trên động cơ IVECO NEF 60TE2 Nhiên liệu được bơm cung cấp (13) đây đi

từ thùng nhiên liệu (12) trên đường ống thấp áp qua bầu lọc thô (11), đi qua hệ

thống lam mat cho ECU va EDC dén bơm cao áp (1) Bộ ốn định áp suất (15) được bố trí trước đường vào bơm cao áp để kiểm soát lượng nhiên liệu trước khi

vào bơm Bộ én định áp suất (15) thực chất là một van điện từ được được điều

39

khiển từ EDC có tác dụng ngắt đường nhiên liệu vào bơm cao áp khi áp suất trong mạch vượt quá giới hạn, Van giảm áp (2) được lắp trên bơm cao áp có nhiệm vụ

giữ cho áp suất nhiên liệu vào bơm cao áp không đổi ở 5 bar, bằng cách khi áp suất vượt quá 5 Bar thì van giảm áp (2) mở cho nhiên liệu về theo đường hồi (8)

hoặc vào làm mắt bơm cao áp (1) theo đường (16)

Bơm cao áp (1) có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu ap suất cao (lên đến 1400 bar) nén

và đây vào ống phân phối nhiên liệu (5), sau đó được đưa đến vòi phun (7) sẵn sàng phun vào xylanh động cơ Việc tạo ra áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ống phân phối, thời điểm phun cũng như lượng nhiên liệu phun được tính toán bằng EDC, sau đó ECD sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại mỗi xylanh động cơ nhờ thông tin từ các cảm biến Lượng nhiên liệu phun vào động cơ được điều khiến từ EDC bang cách thay đôi thời gian mở kim phun trong khi áp suất phun được giữ

không đổi Nhiên liệu thừa của vòi phun được đưa trở về lọc rồi về thùng chứa

Trên ống phân phối có gắn cảm biến áp suất (6) và van giới hạn áp suất (8), nếu

áp suất tích trử trong ống phân phối (5) lớn quá giới hạn thì van giới hạn áp suất

sẽ mở để nhiên liệu về thùng chứa

3.2.2 Đặc tính phun nhiên liệu động cơ IVECO NEF 60TE2:

3.2.2.1 Đặc tính phun nhiên liệu Diesel thường

Với hệ thống phun kiểu cũ dùng bơm phân phối hay bơm thắng hàng, việc phun nhiên liệu chỉ có một giai đoạn gọi là giai đoạn phun chính (main 1nJection phase), không có khởi phun và phun kết thúc