Xây dựng và phân tích đặt tính bơm cao áp trên động cơ diezen phục vụ công tác điều chỉnh sữa chữa

Luận văn

bộ giáo dục và đào tạo

trường đại học nông nghiệp I

-

phùng văn khương

Xây dựng và phân tích đặc tính bơm cao áp trên động cơ Diesel phục vụ công tác

điều chỉnh sửa chữa

luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chuyên ngành: kỹ thuật máy và thiết bị

cơ giới hoá nông lâm nghiệp

M$ số: 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: pgs.tS bùi hải triều

Hà Nội, 2005

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đ1 được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đ1 được chỉ

rõ nguồn gốc

Tác giả

Phùng Văn Khương

Lời cảm ơn

Trong quá trình học tập nghiên cứu tại lớp Cao học khoá 12 khoa Cơ

điện Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội Tôi đ) nhận được sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường

Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường và PGS.TS Bùi Hải Triều đ) trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện và hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các cán bộ, giáo viên khoa cơ khí Trường

Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đ) giúp đỡ tôi thực hiện thí nghiệm trên thiết bị kiểm tra Bosch của Đức

Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ, giáo viên Trường Trung học Công nghiệp và Xây dựng Uông Bí Quảng Ninh, cán bộ phòng Vận tải Sở giao thông Vận tải tỉnh Quảng Ninh, cán bộ công nhân nhà máy Cơ khí Sửa chữa Ôtô Uông Bí, Công ty Công nghiệp Ôtô Than Việt Nam, Công ty Than Mạo Khê, Công ty Than Nam Mẫu đ) giúp đỡ tôi lấy số liệu đề tài

Trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo, cô giáo và các đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn

Tác giả

Phùng Văn Khương

2.2 Giới thiệu hai phương án cấu trúc hoạt động tiêu biểu của bơm cao

2.3 Giới thiệu đặc tính cung cấp nhiên liệu hệ thống cung cấp nhiên

4 X©y dùng hÖ thèng sè liÖu kiÓm tra ®iÒu chØnh trªn vÝ dô b¬m VE

Danh môc c¸c b¶ng

B¶ng 1 L−îng nhiªn liÖu t−¬ng øng víi sè vßng quay khi tay th−íc ë vÞ

B¶ng 2 L−îng nhiªn liÖu t−¬ng øng víi sè vßng quay cña b¬m cao ¸p

B¶ng 3 L−îng nhiªn liÖu t−¬ng øng víi vÞ trÝ tay th−íc ë c¸c sè vßng

quay nb= 400; 600 vßng/phót ë 100 lÇn phun 56B¶ng 4: L−îng nhiªn liÖu t−¬ng øng víi vÞ trÝ tay th−íc ë c¸c sè vßng

quay nb= 800; 1000 vßng/phót ë 100 lÇn phun 57B¶ng 5 L−îng nhiªn liÖu cung cÊp t−¬ng øng víi sè vßng quay cña b¬m

Danh mục các hình

Hình 2.1 Sơ đồ làm việc của nhánh bơm kiểu con trượt ngắt 10Hình 2.2 Phương pháp thay đổi lượng cung cấp ở bơm phân phối 12Hình 2.3 Sơ đồ làm việc của bơm nhiên liệu tiết lưu cửa nạp 13Hình 2.4 Sự thay đổi SPl và CPl và pha cung cấp hình học khi nk= 1000

Hình 2.8 Nạp và bơm nhiên liệu trong bơm phân phối 20Hình 2.9 Bơm phân phối HD 21/4 động cơ diesel 4 xilanh 22Hình 2.10 Bơm phân phối (đường piston trùng với đường tâm trục cam) 23Hình 2.11 Đặc tính tốc độ của bơm nhiên liệu 24Hình 2.12 Đặc tính tốc độ của bơm nhiên liệu với tiết lưu dòng nạp 25Hình 2.13 Đặc tính tốc độ và trường các chế độ làm việc của động cơ 28Hình 2.14 Phân tích sự ổn định chế độ làm việc của động cơ 29Hình 2.15 Đặc tính của bộ điều chỉnh 2 chế độ A và đặc tính tốc độ của

Hình 2.16 Đặc tính của bộ điều chỉnh mọi chế độ A và đặc tính tốc độ

Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc RQ điều chỉnh số vòng quay

không tải và vòng quay cuối cùng đang hiển thị ở vị trí dừng 33

Hình 2.20 Sơ đồ nhận biết vùng điều chỉnh tốc độ không tải và tốc độ

Hình 2.22 Vị trí chạy không tải của bộ điều tốc 36

Hình 3.11 Đồ thị đặc tính tốc độ ∆ =g f n( ) khi tay thước ở một số vị trí 56Hình 3.12 Đồ thị đặc tính ∆ =g f h( )tại các tần số quay khác nhau 57Hình 3.13 Đồ thị ∆ =g f n( ) khi có bộ điều tốc điều chỉnh 58

Hình 3.14 Cấu tạo bơm VE 59Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý làm việc của bơm VE 60

Mở đầu

Ôtô máy kéo là một trong những thiết bị, phương tiện rất quan trọng trong công cuộc phát triển nền kinh tế của đất nước Nó giúp con người giảm nhẹ sức lao động, góp phần nâng cao năng suất lao động tạo ra nhiều của cải vật chất cho x1 hội, mặt khác còn giảm nhẹ sự cách biệt giữa nông thôn và thành thị Đặc biệt nó gữ vai trò hết sức quan trọng trong ngành giao thông vận tải, các ngành công nghiệp cũng như trong lĩnh vực cơ khí hoá sản suất nông nghiệp và nông thôn

Trong công cuộc đổi mới của đất nước nền kinh tế phát triển không ngừng đòi hỏi một lượng lớn ôtô máy kéo, mà ngành công nghiệp Việt Nam còn non trẻ chưa đáp ứng được nhu cầu thị trường, nên hầu hết chúng ta phải liên doanh với nước ngoài để sản xuất xe và nhập khẩu xe ôtô, máy kéo Do vậy gặp không ít những khó khăn trong vấn đề khắc phục sửa chữa khi xe hỏng như thiếu thốn vật tư phụ tùng thay thế, thiết bị, phương tiện sửa chữa và

đặc biệt là tài liệu kỹ thuật sửa chữa đối với từng loại xe dẫn đến thời gian xe nằm sửa chữa bảo dưỡng kéo dài, chất lượng sửa chữa chưa cao gây tổn thất không nhỏ về kinh tế

Quảng Ninh là một trong những khu công nghiệp tiềm năng của đất nước về hoạt động khai thác và vận chuyển than Do đặc thù công việc nặng nhọc nên hầu hết các loại ôtô máy kéo đều trang bị động cơ diesel và sử dụng phổ biến bơm cao áp kiểu d1y, bơm cao áp kiểu phân phối, cái khó khăn ở đây

là tài liệu kỹ thuật để sửa chữa đặc biệt là các thông số kỹ thuật để kiểm tra

điều chỉnh chuẩn, quy trình chăm sóc bảo dưỡng bơm còn là một nhu cầu bức thiết cần phải đáp ứng kịp thời không chỉ trong sản xuất sửa chữa ôtô máy kéo

mà ngay cả trong lĩnh vực giảng dạy và nghiên cứu khoa học thì cũng rất cần thiết

Xuất phát từ thực trạng trên đây tôi đ1 lựa chọn đề tài: "Xây dựng và phân tích đặc tính bơm cao áp trên động cơ diesel phục vụ công tác điều chỉnh sửa chữa" Với hy vọng đóng góp một phần vào việc chẩn đoán và sửa chữa động cơ diesel trên ôtô, máy kéo

Đề tài này nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học và phương pháp xây dựng

hệ thống số liệu chuẩn, quy trình bảo dưỡng kiểm tra điều chỉnh hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phục vụ cho công tác chẩn đoán bảo dưỡng, kiểm tra, trong các trạm dịch vụ tại địa bàn tỉnh Quảng Ninh

1 Tổng quan

1.1 Tình hình sử dụng ôtô máy kéo trên địa bàn tỉnh Quảng Ninh

Quảng Ninh là một tỉnh thành trong nước có tiềm năng công nghiệp và

du lich dịch vụ phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là ngành công nghiệp khai thác than (vàng đen của tổ quốc), vì vậy lượng ôtô máy kéo dùng vào việc khai thác và vận chuyển than trở lên rất cần thiết góp phần nâng cao năng suất lao

động và giảm nhẹ sức lao động của con người

Trong đó ôtô là phương tiện vận tải vô cùng quan trọng trong việc vận chuyển than từ nơi sản xuất đến nơi tiêu thụ trong nước và xuất khẩu than ra nước ngoài Trong điều kiện đường sá hết sức bất lợi như đồi núi dốc cao hiểm trở đòi hỏi xe tải phải có công suất và tải trọng lớn Các loại xe dùng phổ biến hiện nay cho việc vận chuyển này là xe, Kpa3, KaMa3, huyndai, Samsung, БeΛa3, Ifa, KOMATSU v.v

Các loai máy xúc KOBELCO SK100 lốp, KOBELCO SK120 xích, HITACHI EX100 lốp, HITACHI EX120 xích, HALA 130 lốp, máy ủi thuỷ lực T130, Д 110Б, máy xúc lật KOMATSU v.v với công suất khoảng từ 100- 500 KW là những phương tiện chủ yếu dùng trên các công trình xây dựng và khai thác than mang lại hiệu quả kinh tế cao

* Theo con số thống kê tại Phòng Vận tải Sở Giao thông vận tải tỉnh Quảng Ninh tính đến ngày 2/6/2005 có 12.392 chiếc xe các loại trong đó:

+ Xe con (từ 9 ghế trở xuống) là 3085 chiếc

+ Xe ca (từ 10 ghế trở lên) là 2296 chiếc

+ Xe tải 6133 chiếc

+ Xe chuyên dùng (xe téc…) 701 chiếc

+ Xe rơ moóc 48 chiếc

+ Xe công nông 96 chiếc

+ Đầu kéo 33 chiếc

Có 1102 chiếc chuyển vùng đi nơi khác nên con số chính thức hiện tại

là 11.290 chiếc

* Theo số liệu thống kê tại phòng Cơ điện thuộc Tổng công ty Than Việt Nam là đơn vị khai thác và vận chuyển than thuộc địa bàn tỉnh Quảng Ninh, tính đến ngày 31 tháng 12 năm 2004 có 2276 xe ôtô và đầu kéo các loại tất cả đều là động cơ diesel:

+ Xe БeΛa3 (550 chiếc): 408 chiếc 30 tấn, 16 chiếc 55 tấn, 96 chiếc

42 tấn

+ Xe CATERPILLAR (86 chiếc): 60 chiếc 58 tấn, 26 chiếc 36 tấn + Xe KOMATSU (88 chiếc): 9 chiếc 45 tấn, 79 chiếc 32 tấn

+ Xe trung xa (1473 chiếc) trọng tải từ 10 đến 21 tấn

+ Xe khung mềm (40 chiếc) trọng tải từ 32 đến 45 tấn

+ Đầu kéo đường sắt 1 chiếc (400 đến 1200) HP

+ Tầu kéo đẩy xà lan S2 31 chiếc (135 đến 300) HP

+ Tầu vận tải biển (4 chiếc) từ 200 đến 600 tấn

+ Tầu lai dắt cảng biển (3 chiếc) công suất (670 đến 3200) HP

Do đặc thù công việc nặng nhọc nên các loại động cơ ôtô máy kéo vùng

mỏ Quảng Ninh chủ yếu dùng động cơ diesel trong tổng số 11.290 chiếc xe

ôtô máy kéo thì chiếm tới 89% là các loại xe dùng động cơ diesel chưa kể

đến các loại động cơ diesel dùng trong lĩnh vực nông nghiệp và các ngành kinh tế x1 hội khác Ví dụ Trường Trung học Công nghiệp và Xây dựng- Uông Bí– Quảng Ninh là cơ sở chuyên đào tạo các nghề trong đó nghề lái xe ôtô với

uy tín chất lượng cao có tới 100% các loại xe tập lái đều trang bị động cơ diesel như xe KIA, ISUZU, MISUBISHI, NISSAN, HUYNDAI, một số xe zil

130 cũ chạy xăng nay đ1 được cải hoán thành xe chạy dầu Sở dĩ như vậy là vì

động cơ diesel có công suất cao, tải trọng lớn đáp ứng được nhu cầu vận

chuyển khai thác mỏ mà nó còn mang lại hiệu quả kinh tế về việc sử dụng dầu diesel rẻ hơn xăng và hệ số an toàn cũng cao hơn Do vậy động cơ diesel được dùng khá phổ biến không chỉ ở khu vực Quảng Ninh mà trên toàn quốc nó

đóng góp một phần không nhỏ trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước

Những con số thống kê kể trên cho ta thấy một khối lượng lớn xe ôtô và

đầu kéo, còn chưa kể đến các loại xe xúc, ủi và các động cơ máy nổ khác, xe

du lịch của các đoàn khách trong và ngoài nước thăm quan, nghỉ mát và làm việc tại tỉnh nhà Có thể nói đây là một thị trường có nhu cầu sửa chữa rất lớn, vậy chúng ta đ1 đáp ứng được chưa và làm thế nào để làm tốt được công tác bảo dưỡng sửa chữa này đó vẫn là bài toán đòi hỏi các doanh nghiệp phải tiếp tục thực hiện

1.2 Tình hình chăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa động cơ Diesel tại Quảng Ninh

Xuất phát từ thực tế lượng ôtô, máy kéo ngày một nhiều và chủ yếu là các loại xe nhập khẩu từ các nước Liên Xô, Đông Đức, Trung Quốc, Tiệp Khắc, Hàn Quốc, Đài Loan, Nhật Bản v.v…đang được sử dụng rộng khắp trong khu vực và trên toàn quốc, do đó đòi hỏi việc chăm sóc bảo dưỡng và sửa chữa ngày càng lớn, ở Quảng Ninh đ1 có rất nhiều nhà máy sửa chữa lớn

đặc biệt phục vụ cho ngành than ví dụ: nhà máy Cơ khí Ôtô Uông Bí , Công ty Công nghiệp ôtô Than Việt Nam, Công ty Chế tạo máy Than Việt Nam Ngoài ra còn nhiều các phân xưởng cơ khí sửa chữa trực thuộc các nhà máy,

xí nghiệp, các công ty than, trường học và các xưởng dịch vụ chăm sóc bảo dưỡng sửa chữa của tư nhân v.v

Nhà máy Cơ khí Sửa chữa Ôtô Uông Bí trực thuộc Tổng Công ty Than Việt Nam nằm trên địa bàn thị x1 Uông Bí- Quảng Ninh Đây là một nhà máy

có qui mô sản xuất sửa chữa ôtô máy kéo lớn nhất trong khu vực Quảng Ninh

Tổng công ty Than Việt Nam điều tiết vào sửa chữa Nhà máy có 250 cán bộ công nhân viên chức (CBCNVC) với 3 phân xưởng : phân xưởng Cơ khí, phân xưởng Sửa chữa, phân xưởng ắc Quy hầm lò, trong đó phân xưởng Sửa chữa

ôtô máy kéo có 100 CBCNVC được chia thành các tổ sửa chữa mỗi tổ đảm nhận một phần việc riêng: tổ sửa chữa máy, tổ sửa chữa gầm, tổ sửa chữa điện,

tổ sửa chữa vỏ xe, tổ chuyên sửa chữa bơm cao áp Trang bị sửa chữa bao gồm băng thử công suất động cơ, thiết bị kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp của liên xô cũ băng КИ-921М (СДТА-2), cầu trục để tháo lắp động cơ và khung vỏ

xe, máy sửa chữa trục cơ và trục cam, máy tiện v.v nhìn chung đ1 đáp ứng

được khả năng phục hồi sửa chữa bảo dưỡng xe cho ngành than song do trang thiết bị còn cũ, thiếu thốn, đội ngũ thợ nhiều kinh nghiệm của nhà máy thì cũng chưa tiếp cận được với các loại xe ôtô đời mới nên khả năng sản xuất sửa chữa chưa nhanh, giá thành đắt và chưa giải quyết được vấn đề thị trường chăm sóc bảo dưỡng xe

Công ty Công nghiệp Ôtô than Việt Nam nằm trên địa bàn thị x1 Cẩm Phả chuyên sản xuất lắp ráp xe ôtô KAMA3-5320, 53205, 53212, 53213,

53215, 54112, 54115 từ 12- 16 tấn và sửa chữa xe ôtô của Tổng công ty Than Việt Nam Qui mô sản xuất của nhà máy tương đối lớn với 1070 cán bộ công nhân viên chức chia làm 10 phân xưởng Trong đó phân xưởng lắp ráp xe KAMA3 gồm 200 cán bộ công nhân viên chức và một số chuyên gia Nga cũng được chia ra các tổ sản xuất nhỏ theo dây chuyền sản xuất khép kín từ khâu đầu vào đến khâu ra đảm bảo lắp ráp được 5 chiếc xe ôtô trên 1 ngày

Được biết các loại xe KAMA3 từ 16 tấn thị trường miền bắc tiêu thụ chậm hơn thị trường miền nam Nhu cầu xe khu vực Quảng Ninh cần các loại xe tải trọng lớn từ 20 tấn trở lên để phục vụ vận chuyển than và các vật liệu khác Phân xưởng sửa chữa gồm 95 công nhân mô hình sản xuất giống nhà máy Cơ khí Sửa chữa Ôtô Uông bí Trang bị máy móc phục vụ sửa chữa có thiết bị kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp của Tiệp Khắc kí hiệu SCHEMA CV694S,

Cầu trục, máy uốn tôn, cắt tôn, máy tiện v.v bình quân mỗi tháng nhà máy phục hồi được 6 chiếc xe ô tô vào trung đại tu

Trong khu vực còn rất nhiều các trạm dịch vụ sửa chữa tư nhân nằm rải rác dọc đường quốc lộ 18A từ Đông Triều đi Móng Cái và các xưởng sửa chữa phục vụ sản xuất ở các doanh nghiệp nhà nước và tư nhân đặc biệt là các công

ty khai thác than lớn như Công ty than Nam Mẫu, Công ty than Vàng Danh, Công ty than Mạo Khê đều có phân xưởng cơ khí sửa chữa phục vụ sản xuất

và sửa chữa xe cơ giới

Nhìn chung tình hình sửa chữa ôtô, máy kéo trong khu vực vẫn còn nhiều hạn chế:

Hầu hết các thiết bị máy móc phục vụ sửa chữa còn thiếu và cũ chưa

đáp ứng được nhu cầu sửa chữa lớn Đặc biệt việc áp dụng công nghệ điện tử

để chuẩn đoán, kiểm tra sửa chữa chưa có Việc tháo lắp thủ công vẫn phổ biến do vậy năng suất lao động không cao tốc độ giải phóng xe chậm Phụ tùng thay thế có loại có sẵn có loại gia công cơ khí được nhưng có loại rất hiếm đòi hỏi độ chính xác cao đúng chủng loại dẫn đến việc mua vật tư phụ tùng thay thế mất khá nhiều thời gian ảnh hưởng đến hợp đồng sửa chữa không đúng tiến độ gây thiệt hại kinh tế

Đặc biệt việc kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp trong khu vực gặp khá nhiều khó khăn do thiết bị kiểm tra chủ yếu của Liên Xô cũ và Tiệp Khắc số lượng quá ít chỉ tập trung ở các nhà máy lớn còn ở các đơn vị nhỏ và xưởng tư nhân đều không có thiết bị này Các thợ cân chỉnh bơm cao áp ở đây chủ yếu kiểm tra điều chỉnh bơm kiểu d1y loại 4, 6, 8, 12 phân bơm và không điều chỉnh bơm chia Bơm cao áp chia thường được mang đi Hà Nội để kiểm tra

cao áp nắm được lượng nhiên liệu là bao nhiêu vạch ở từng chế độ Nếu không

rõ thông số điều chỉnh thì trước khi tháo kiểm tra bơm người ta đo mức lưu lượng nhiên liệu ở 2 chế độ sau khi kiểm tra sửa chữa đưa lên cân thì sẽ đo kiểm tra với lưu lượng lớn hơn một chút Một số xưởng tư nhân do không có thiết bị máy kiểm tra điều chỉnh bơm cao áp nên thợ sửa chữa bơm cao áp phải chỉnh mò theo kinh nghiệm Như vậy do thiếu tài liệu kỹ thuật, thiết bị máy kiểm tra điều chỉnh bơm, việc kiểm tra điều chỉnh vẫn mang tính mò mẫm thiếu chính xác nên hiệu quả cân chỉnh không cao dẫn đến động cơ không phát huy hết công suất hao tổn nhiên liệu và có thể làm giảm tuổi thọ chi tiết máy

Xuất phát từ điều kiện thực tế kể trên tỉnh Quảng Ninh cần tăng cường xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật tiên tiến từng bước tiếp cận và đáp ứng thị trường dịch vụ chăm sóc bảo dưỡng kỹ thuật ôtô, máy kéo cả trong khu vực và ngoài khu vực Muốn làm được điều này cần phải xây dựng các trạm dịch vụ sửa chữa có qui mô lớn phân bố đồng đều đảm bảo tiện lợi giữa các miền vùng trong khu vực Đầu tư mua sắm những dụng cụ, thiết bị kiểm tra sửa chữa áp dụng công nghệ mới phù hợp với nhu cầu thực tiễn Đẩy mạnh chiến lược phát triển con người đội ngũ thầy, thợ nhằm tiếp cận tốt với công nghệ khoa học kỹ thuật tiên tiến Đặc biệt chú trọng nâng cao trình độ đội ngũ công nhân thợ lành nghề biết cách khai thác sử dụng thiết bị máy móc công nghệ mới để nâng cao hiệu quả năng suất lao động Tăng cường liên doanh liên kết với các doanh nghiệp trong và ngoài nước để hội nhập cùng phát triển Sưu tầm tài liệu kỹ thuật chăm sóc bảo dưỡng thiết bị máy móc đ1 sử dụng và chưa

sử dụng, những xe ôtô máy kéo nhập ngoại phải có tài liệu kỹ thuật hướng dẫn

sử dụng bảo dưỡng và sửa chữa kèm theo

Đứng trước nhu cầu lớn về việc chăm sóc, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel lắp trên ôtô, máy kéo của tỉnh nhà ngoài việc mua sắm thiết bị kiểm tra điều chỉnh hiện đại cần thiết phải có một

qui trình kiểm tra điều chỉnh chuẩn cho các loại bơm cao áp để người thợ cao

áp không phải lúng túng trong việc cân chỉnh bơm đảm bảo năng suất lao

động và chất lượng sửa chữa cao Tôi đ1 lựa chọn nghiên cứu đề tài: "Xây dựng và phân tích bơm cao áp trên động cơ diesel"

* Đề tài này nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học, phương pháp xây dựng

hệ thống số liệu chuẩn và qui trình bảo dưỡng, kiểm tra điều chỉnh hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phục vụ cho công tác chuẩn đoán bảo dưỡng kiểm tra điều chỉnh trên các trạm dịch vụ tại địa bàn tỉnh Quảng Ninh

* Nhiệm vụ chính của đề tài là:

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống nhiên liệu trên động cơ diesel Xây dựng các đường đặc tính bơm cao áp bằng thực nghiệm cho hai loại bơm

điển hình: Bơm d1y và bơm chia

- Phân tích đặc tính bơm để xây dựng hệ thống số liệu cân chỉnh bơm

và xây dựng quy trình kiểm tra bảo dưỡng hệ thống nhiên liệu

ở động cơ ôtô máy kéo sử dụng 2 phương pháp định lượng chính: phương pháp ngắt và phương pháp tiết lưu đường nạp

Trên hình 2.1 là sơ đồ làm việc của nhánh bơm kiểu con trượt ngắt

Hình 2.1 Sơ đồ làm việc của nhánh bơm kiểu con trượt ngắt

Khi piston 3 chuyển động trong xilanh 2 xảy ra:

Hình a: chảy nhiên liệu từ thể tích buồng bơm ở xilanh qua cửa nạp 1

đến r1nh dẫn trong thân bơm

Hình b: cung cấp nhiên liệu nhờ piston khi đi qua lỗ 1 sau đó mở van áp

suất 5 ở thể tích ống nối 4 của bơm Khi đó áp suất PH và P’H tăng đột ngột

Hình c: ngắt cung cấp nhiên liệu đi qua r1nh 6,7 khi đó áp suất PH và P’H giảm xuống và van triệt áp dưới tác dụng của lò xo và độ chênh áp pH và P’H sẽ đóng lại

Hình d: việc nạp nhiên liệu vào xilanh bơm được thực hiện khi piston chuyển động xuống dưới, bắt đầu qua lỗ 7 và sau đó qua lỗ 1, bằng cách đó piston cung cấp nhiên liệu và thưc hiện việc đóng mở cửa nạp, cửa xả như một van trượt

Việc bắt đầu và kết thúc hình học của việc cung cấp tương ứng với thời

điểm đóng hoàn toàn lỗ nạp 1 và bắt đầu mở lỗ 7 do r1nh ngắt 8 Khi đó piston thực hiện hành trình tích cực Sa và lượng cung cấp hình học của bơm là:

đầu phun chậm hơn và muộn hơn, trường hợp này làm tăng tính phức tạp của cấu trúc Do tính công nghệ của chế tạo người ta thường sử dụng bơm nhiên liệu kiểu con trượt, trên hình 2.1 bắt đầu cung cấp thay đổi, kết thúc cung cấp thay đổi

ở bơm phân phối thí dụ kiểu bơm HD-21, piston bơm trong quá trình

cung cấp nhiên liệu thực hiện chuyển động quay và tịnh tiến Thay đổi lượng cung cấp nhờ dịch chuyển ống trượt 1 dịch theo piston 2, do đó thay đổi thời

điểm bắt đầu mở lỗ thông 3

trên piston nhờ mép trên của

ống trượt Bơm như vậy có

thời điểm hình học không đổi

và kết thúc cung cấp thay

đổi

ở một số hệ thống cung

cấp nhiên liệu việc điều

chỉnh lượng cung cấp nhiên

liệu được thực hiện nhờ thay

đổi sự nạp nhiên liệu theo thể

tích VH vào xilanh

Hình 2.2 Phương pháp thay đổi lượng cung cấp ở bơm phân phối

ở r1nh dẫn nhiên liệu đến xilanh bơm người ta đặt cơ cấu tiết lưu đặc biệt Sơ đồ hoạt động của bơm nhiên liệu tiết lưu cửa nạp được biểu diễn trên hình 2.3 khi piston 1 chuyển động xuống dưới trong thể tích VH của xilanh 2 xảy ra sự bốc hơi một phần nhiên liệu Thể tích chứa đầy hơi có áp suất PP(hình 2.3 a) khi piston mở lỗ nạp ở xilanh nhiên liệu bắt đầu đi vào thể tích

VH qua thiết diện fdP của van tiết lưu 3 và qua cửa fok (hình 2.3.b) Tốc độ chảy vào được xác định bởi độ lệch áp suất PbP – PP Lúc bắt đầu hành trình bơm xảy ra sự ngưng tụ hơi nhiên liệu, áp suất và thể tích Vh khi đó không tăng (hình 2.3.c) Sự cung cấp bắt đầu khi tất cả không gian bên trong chứa đầy nhiên liệu Theo mức độ mở van tiết lưu và sự giảm áp suất PbP, trị số của chúng có thể thay đổi khi xả phần nhiên liệu từ khoang nạp về thùng, làm giảm lượng cung cấp nhiên liệu đến thể tích VH và tương ứng lượng cung cấp chu trình Khi đó giảm Vct sẽ bắt đầu phun muộn hơn và sự kết thúc phun thay

đổi không đáng kể

a b c d Hình 2.3 Sơ đồ làm việc của bơm nhiên liệu tiết lưu cửa nạp

Khi thay đổi lượng cung cấp nhờ tiết lưu cửa nạp, piston không có r1nh xoắn ngắt nhanh, điều đó đảm bảo các thông số điều chỉnh của bơm Hệ thống cung cấp như vậy đảm bảo dạng đặc tính tốc độ của bơm tốt hơn so với bơm

có r1nh ngắt ở bơm nhiều nhánh sự ứng dụng tiết lưu đường nạp khó khăn do tính phức tạp của việc đảm bảo tính giống nhau về sức cản của các cơ cấu tiết lưu

Tăng lượng cung cấp, có thể nhờ sử dụng piston đường kính lớn và giữ nguyên hành trình tích cực cực đại Khi đó tuy nhiên không cho phép tăng quá

hệ thống để không làm ảnh hưởng của tính chựu nén đến quá trình phun, gây

ra sự kéo dài quá trình phun

Hình dạng đặc tính phun được tạo ra nhờ bơm nhiên liệu Piston bơm khi dịch chuyển vô cùng nhỏ đ1 đẩy được một thể tích nhiên liệu:

Trên hình 2.4 biểu diễn đường cong SPl và CPl theo góc quay ϕkcủa cam

có Profin tiếp tuyến, ở đó cũng giới thiệu hành trình s0 của piston từ lúc bắt

đầu chuyển động đến khi đóng cửa nạp và hành trình tích cực sa Trên trục hoành đánh dấu góc cung cấp hình học θhp. Đường cong thay đổi tốc độ Cpl ở khoảng ϕhnđến ϕnk ở một tỷ lệ xích nhất định là đặc tính phun hình học

Pha tác động và dạng sóng áp suất của bơm phụ thuộc vào hàng loạt các yếu tố trong đó có sự tiết lưu của nhiên liệu qua các lỗ ở xilanh bơm và tính chựu nén của nhiên liệu ở xilanh và các ống nối

Sự tiết lưu sinh ra khi nhiên liệu chảy qua các lỗ nạp và lỗ ngắt từ xilanh

đến các r1nh của bơm nhiên liệu Theo mức độ chuyển động của piston bơm, tiết diên lưu thông của cửa nạp giảm và tốc độ cung cấp thể tích QPl tăng Do

Ph và thời điểm bắt đầu cung cấp hình học có thể bắt đầu nâng van áp suất làm tăng P’h ở ống nối Do tạo thành sóng áp suất dọc, có thể dẫn đến bắt đầu sự cung cấp sớm hơn Từ thời điểm mở cửa ngắt, diện tích của nó tăng từ tương ứng với áp suất Ph và không giảm ngay lập tức, như vậy sự kết thúc cung cấp không xảy ra đột ngột mà chậm hơn so với sự kết thúc hình học

Tính chựu nén của nhiên liệu ở thể tích VH và V’H tính chựu nén của nhiên liệu dẫn đến sự tích tụ nhiên liệu ở đoạn tăng áp suất pH và p’H Kết quả

là tốc độ cung cấp thể tích thực tế ở đoạn đó nhỏ hơn tốc độ cung cấp hình học Khi áp suất pH và p’H giảm nhiên liệu được gi1n ra làm tăng lượng cung cấp so với lượng cung cấp hình học Điều đó làm kéo dài sự cung cấp khi ngắt ảnh hưởng của tính chựu nén càng lớn khi tăng tốc độ và mức áp suất cũng như thể tích nhiên liệu trong hệ thống

Hình 2.4 Sự thay đổi SPl và CPl và pha cung cấp hình học

khi nk=1000 vòng/phút ở cam tiếp tuyến

Để giảm lọt khí và tránh ảnh hưởng của tính đồng đều lượng cung cấp theo xilanh, các cặp piston –xilanh bơm được chế tạo rất chính xác Khe hở giữa piston và xilanh bơm đạt đến 0,5-2à m

Giữa cặp piston, xilanh bơm và đường ống cao áp người ta đặt van áp suất (còn gọi là van triệt hồi), nó đảm bảo điều kiện giống nhau ở các thể tích ống nối V’H , ống dẫn PT và ở vòi phun Vφ, trước khi bắt đầu mỗi lần phun và

có ảnh hưởng đáng kể đến trị số áp suất còn lại ở thể tích này Nó cách ly các thể tích V’, VT,và Vφ với thể tích VH, khi ngăn trở sự chảy ngược của nhiên liệu ở hành trình trả về của piston và sự lọt khí vào ống nối, ống dẫn và vòi phun Nhờ van áp suất cũng có thể hiệu chỉnh đặc tính tốc độ cung cấp nhiên liệu ở thiết bị cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel sử dụng các van áp suất có cấu trúc khác nhau (Hình 2.5) Van áp suất dạng hình nấm (hình 2.5.a), có hình nấm 4 và r1nh thoát 3 ở trên, phía dưới có đuôi 3 và 4 r1nh nhiên liệu

Khi bắt đầu dịch chuyển từ ổ van chiếm chỗ một phần thể tích ống nối,

áp suất trong ống nối tăng và nhiên liệu chảy vào ống dẫn cao áp Nhiên liệu

từ thể tích VH bắt đầu đi vào thể tích V’H, qua vành 3 và ổ đặt một Khi ngắt

áp suất pH giảm và trị số p’H trở lên lớn hơn pH do đó nhiên liệu chảy ngược lại xilanh và van chuyển động về ổ đặt

Hình 2.5 Cấu tạo van áp suất bơm nhiên liệu

Theo mức độ tụt xuống của van áp suất từ thời điểm khi mà mép dưới của hình trụ 3 đi vào ổ đặt đến khi tựa vào ổ đặt, thể tích tự do ống nối của bơm được gọi là thể tích thoát tải:

Trên hình 2.5.b van áp suất hình nấm có các lỗ ở tâm và hướng kính để lưu thông nhiên liệu không cần vành thoát tải Van như vậy gọi là van hiệu chỉnh Ngoài ra người ta còn sử dụng van áp suất kép (hình 2.5.c) Trong quá

trình cung cấp dưới tác dụng của áp suất PH van 10 đóng vào ổ 9 nhờ lò xo 11 Giữa các mặt mút của van và ổ đặt taọ thành khe hở, qua đó nhiên liệu đi từ thể tích VH đến V’H Van phụ 8 được đặt vào mặt mút của van 10 nhờ lò xo 7 Sau khi ngắt và van 10 tựa vào ổ đặt 9, van 8 mở dưới áp suất P’H áp suất này giảm do chảy ngược nhiên liệu Hiệu ứng này cũng có thể xảy ra khi có sóng

áp suất lan truyền ngược từ vòi phun Van áp suất kép thường sử dụng ở bơm phân phối

Sự chảy nhiên liệu qua van áp suất ảnh hưởng đến lượng cung cấp chu trình và trị số áp suất còn lại Lượng cung cấp chu trình được xác định bằng tổng đa số lượng nhiên liệu đi từ thể tích VH đến thể tích V’H và lượng chảy ngược qua van áp suất

2.2 Giới thiệu hai phương án cấu trúc hoạt động tiêu biểu của bơm cao áp loại bơm dRy và bơm chia [2, 4, 6, 11, 12, 14]

Qua nghiên cứu cấu trúc hoạt động của bơm cao áp phổ biến hiện nay trong khu vưc Quảng Ninh cũng như trong cả nước ta có thể phân ra 2 loại sau:

Bơm nhánh gồm nhiều tổ bơm (số tổ bơm bằng số xilanh động cơ) Bơm nhánh có thể là bơm rời hoặc cụm bơm

Bơm phân phối dùng một tổ bơm cung cấp nhiên liệu cho nhiều xilanh động cơ

* Bơm cao áp kiểu dãy

Các chi tiết chính của mỗi ngăn bơm là piston bơm cao áp 9, xilanh 10 lắp ghép thành từng cặp bộ đôi với khe hở từ 0,001-0,002 mm Trục cam 2 của bơm cao áp được dẫn động từ động cơ, khi động cơ làm việc trục cam bơm cao áp quay, các cam tác động vào con đội 3 đẩy piston đi lên Chuyển động

đi xuống nhờ lò xo 6

Hình 2.6 Bơm cao áp kiểu dãy

1.Bơm cung cấp nhiên liệu; 2.Trục cam của bơm cao áp; 3.Con đội kiểu trục lăn; 4.Khớp tự động phun sớm nhiên liệu; 5.Quả văng của khớp; 6.lò xo của piston bơm cao áp; 7.Thanh răng; 8.Bánh răng rẻ quạt ; 9.Piston bơm cao áp; 10.Xilanh; 11.Van đẩy; 12.ống nối; 13.Nút xả không khí; 14.Bơm tay; 15.Bộ điều tốc;

Nguyên lý làm việc của các bộ đôi bơm cao áp cũng giống như sơ đồ làm việc của nhánh bơm kiểu con trượt ngắt đ1 giới thiệu trên hình 2.1

Tác giả [6] viết: khớp 4 tự động điều chỉnh góc phun sớm nhiên liệu, có công dụng làm thay đổi thời điểm phun nhiên liệu vào xilanh tuỳ theo tần số quay của trục khuỷu động cơ Khi tần số quay tăng lên dưới tác động của lực

li tâm, các quả văng điều tốc 5 tách xa nhau, đẩy trục cam bơm cao áp quay thuận chiều quay làm cho việc phun nhiên liệu vào xilanh động cơ diễn ra sớm hơn Khớp điều khiển góc phun sớm nhiên liệu bắt đầu làm việc ở tần số quay trục khuỷu là 1000 vòng/phút Khi lên tới 2000 vòng/phút góc phun sớm nhiên liệu sẽ tăng lên từ 10-140 (tương ứng với góc quay trục cam sẽ tăng lên từ 5-

70)

Bộ điều tốc li tâm nhiều chế độ 15 tự động thay đổi việc cung cấp nhiên

liệu khi thay đổi chế độ tải của động cơ Người lái xe dận bàn đạp ga sẽ được các tần số quay mong muốn của trục khuỷu động cơ Khi động cơ làm việc bộ điều tốc có nhiệm vụ duy trì tần số quay trục khuỷu ở trị số xác định Mỗi khi thay đổi chế độ tải của động cơ, bộ điều tốc thay đổi lượng nhiên liệu do bơm cung cấp

11.Van điều khiển nạp dầu; 12.Lỗ phân phối

13.Vòi phun 14.Lỗ dầu vào 15.Con đội con lăn 16.Piston

17.Rô to 18.Bánh cam trong

Tác giả [11] viết: bơm phân phối là loại bơm chỉ dùng một hoặc hai cặp piston-xilanh đồng thời dùng cách phân phối và định lượng thích hợp để dưa nhiên liệu cao áp tới các xilanh của động cơ nhiều xilanh So với bơm d1y ưu

điểm chính của bơm phân phối là: nhỏ nhẹ ít ồn

Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bơm PDA

Bơm PDA được sử dụng rộng trên các động cơ Diesel có công suất mỗi xilanh khoảng 8,7-30 kW, chi tiết quan trọng nhất của bơm là rô to 17 (hình 2.7) được dẫn động quay từ trục khuỷu động cơ Phần dưới của rôto có một lỗ hình trụ chính xác bên trong lắp 2 piston 16 tạo lên 2 cặp Piston- Xilanh bơm cao áp Khi rô to quay nhờ tác dụng của bánh cam 18 và qua con đội con lăn

đẩy piston 16 đi vào thực hiện hành trình nạp nhiên liệu

đưa dầu vào thì nhiên liệu qua

van điều khiển 11 nạp vào

xilanh bơm Rô to quay tiếp, lỗ

trùng với đường thông đưa

nhiên liệu cao áp tới vòi phun

cấp cho xilanh động cơ [12]

Hình 2.8 Nạp và bơm nhiên liệu trong bơm phân phối

1.Rô to; 2.Lỗ phân phối; 3.Lỗ ra; 4.Dầu tới vòi phun;5.Xilanh;6.Piston;7.Đường nạp; 8.Cửa nạp; 9.Lỗ định lượng

Tiếp theo lỗ nạp 14 lại thông với đường nhiên liệu của van điều khiển

11 để bắt đầu một chu trình công tác mới cấp nhiên liệu cho một vòi phun khác (hình2.8)

Đặc điểm chính của bơm phân phối là dùng một bộ đôi định lượng duy nhất chung cho mọi xilanh động cơ, một cặp piston xilanh chính xác để tạo nhiên liệu cao áp và một hệ thống lỗ được phối hợp và chế tạo chính xác để phân phối nhiên liệu nhờ đó có thể đảm bảo độ đồng đều và chính xác về số lượng và thời điểm quy luật cung cấp nhiên liệu vào các xilanh động cơ Trong vận hành nếu gây sai lệch độ đồng đều về sức cản thuỷ lực kể trên sẽ làm cho

động cơ hoạt động không đồng đều

Ngoài bơm DPA, hiện nay thường dùng bơm phân phối sau : [11]

- Đường tâm piston bơm vuông góc với đường tâm trục cam (hình 2.9)

- Đường tâm piston trùng với đường tâm trục cam (hình 2.10)

Đặc điểm chung của 2 loại bơm này là:

- Chuyển động tịnh tiến của piston, là chức năng nạp và bơm nhiên liệu nhờ các vấu cam và lò xo bơm cao áp (tương tự như bơm Bosch)

- Hành trình toàn bộ của piston cũng như thời điểm bắt đầu cung cấp nhiên liệu đều không thay đổi Muốn thay đổi định lượng cấp cho chu trình phải thay đổi thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu nhờ bạc xả 9 (hình 2.9) bạc

định lượng được dẫn động từ bộ điều tốc

Sự khác biệt nhau giữa 2 loại bơm này là:

Chuyển động xoay của piston làm chức năng phân phối nhiên liệu cao

áp vào các xilanh.Trên hình 2.10 chuyển động trên là do trục cam trực tiếp dẫn động, vì vậy tốc độ cam và tốc độ xoay piston bằng nhau Trên hình 2.9 chuyển động trên được truyền từ trục cam qua hệ thống bánh răng tới ống xoay 5 Vì tốc độ quay của trục cam có thể bằng hoặc không bằng nhau, với

điều kiện ràng buộc: mỗi chu trình hoạt động của động cơ, piston bơm cao áp phải quay một vòng để dẫn nhiên liệu cao áp tới khắp các vòi phun trong khi

đó tốc độ quay của trục cam có thể bằng , gấp đôi, gấp 3, so với tốc độ quay của piston bơm, số vấu cam lúc ấy sẽ bằng 1/2 hoặc 1/3 lần tương ứng so với

số xilanh động cơ

Hình 2.9 Bơm phân phối HD 21/4 động cơ diesel 4 xilanh

(đường tâm piston vuông góc với đường tâm xilanh);

1.Mặt bích; 2.Con đội; 3.Đĩa lò xo; 4.Lò xo; 5,7.bánh răng; 6.Vòng bao kín; 8.Xilanh; 9.Bạc định lượng; 10.Piston; 11.Ren; 12.16.Đệm; 13.Đầu xilanh; 14.Van cao áp; 15.Đầu nối ống cao áp; 17.Chốt định vị; 18,22.Trục truyền động; 19.Nút ren; 20.Đĩa đẩy ; 21.Thân chứa trục cam; 23,27.ổ bi; 24.Bánh răng côn; 25 Nút xả dầu; 26.Cam; 28.Thân động cơ; 29,30.Đầu nối ống; 31.ống trượt; 32.Đầu sọc lệch tâm; 33.Vít h)m; 34.Nút ren; 35.ống nhiên liệu

Hình 2.10 Bơm phân phối (đường piston trùng với đường tâm trục cam)

1.Thân bơm; 2.Quả văng; 3.Nắp; 4.Lò xo điều tốc; 5.Chốt tay đòn; 6 Tay đòn; 7.Bulông điều chỉnh; 8.Trục bộ điều tốc; 9.Mặt bích; 10.Van tràn; 11.Đầu nối ống nạp; 12.Đầu nối cao áp;13.Van cao áp; 14.Đầu bơm; 15.Bơm chuyển nhiên liệu; 16.Chốt lò xo; 17.Nút;18.Bộ điều chỉnh ; 19.Tay đòn bên trái bộ điều tốc 20.Tay

điều khiển; 21.Thân bộ bao kín; 22.Đầu điều khiển con trượt; 23.Con trượt; 24.Nắp trước; 25.Nắp sau; 26.Nắp sườn;27.ống lót; 28.Trục tay đòn; 29.Nút; 30 Tay đòn bên phải bộ điều tốc;

2.3 Giới thiệu đặc tính cung cấp nhiên liệu hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel [7, 8, 11, 13]

Tác giả [13] viết: tính chất phụ thuộc của lượng cung cấp chu trình vào chế độ tốc độ và tải trọng có ý nghĩa quan trọng đối với sự làm viêc của động cơ diesel máy kéo và ôtô

Tính chất cung cấp nhiên liệu theo tần số quay của trục cam khi không

đổi vị trí cơ cấu điều chỉnh (đặc tính tốc độ) Vct=f(nk) sẽ ảnh huởng đến dạng

đường cong mô men quay khi thay đổi tần số quay của trục khuỷu Cùng với

sự thay đổi chế độ tải trọng là sự thay đổi trị số lượng cung cấp cho chu trình,

do đó đặc tính cung cấp nhiên liệu theo vị trí của cơ cấu điều chỉnh được xác

định khi trục quay của cam được giữ không đổi Dạng đặc tính này dùng để tính toán điều chỉnh động cơ diesel

Hình 2.11 biểu thị mối quan hệ giữa lượng cung cấp chu trình với tần số quay trục cam của hệ thống cung cấp nhiên liệu với bơm con trượt ngắt, khi vị trí tay thước điều chỉnh ở các vị trí khác nhau Đường cong 1 tương ứng với vị trí cung cấp hoàn toàn 2,3,4 khi cung cấp từng phần

ảnh hưởng chủ yếu đến quan hệ Vct=f(nk) ở loại loại bơm này là tính tiết lưu

và tính chựu nén của nhiên liệu Sự tiết lưu ở lỗ nạp và lỗ ngắt làm tăng lượng cung cấp thực tế so với lượng cung cấp hình học Tính chựu nén làm tăng lượng nhiên liệu tích luỹ gữa mặt mút piston bơm với tiết diện lỗ phun, khi ngắt phần nhiên liệu này lại chảy về r1nh bơm dẫn đến giảm lượng cung cấp chu trình

Phụ thuộc vào chế độ

thống nhiên liệu tách rời ảnh

hưởng của tính tiết lưu mạnh

hơn nên lượng cung cấp tăng

khi tăng tần số quay (đường

cong 1-4)

Hình 2.11 Đặc tính tốc độ của bơm nhiên liệu

thống nhiên liệu của các động

cơ nghiên cứu được trang bị máy

Hình 2.12.Đặc tính tốc độ của bơm nhiên liệu với tiết lưu dòng nạp

điều chỉnh, khi tác động đến cơ cấu điều chỉnh của bơm nhiên liệu nó làm thay đổi dạng của đặc tính tốc độ cung cấp

Trong một số chế độ và làm việc của đông cơ cần thiết có sự hiệu chỉnh của đặc tính cung cấp của hệ thống nhiên liệu

Sự hiệu chỉnh đặc tính tốc độ là sự tăng lượng cung cấp chu trình khi tần số quay của trục cam bơm nhiên liệu giảm ở động cơ diesel ôtô máy kéo lượng cung cấp chu trình ở chế độ mô men quay cực đại tăng 15-20% so với chế độ danh nghĩa ở một số động cơ, sự hiệu chỉnh được thực hiện để tăng tính ổn định của động cơ ở chế độ chạy không

Sự hiệu chỉnh đạt được nhờ đưa vào hệ thống nhiên liệu một cơ cấu đặc biệt tác động vào tay thước bơm nhiên liệu hay vào đường thuỷ lực áp suất cao Trường hợp thứ nhất theo mức độ giảm tần số quay tay thước bơm nhiên liệu sẽ dịch chuyển về phía tăng lượng cung cấp, trong trường hợp thứ 2 giảm lượng nhiên liệu chảy từ khoang ống nối về thể tích VH khi ngắt

Để bổ sung dịch chuyển tay thước (tăng hành trình có ích của piston bơm) có các cấu trúc hiệu chỉnh cơ học khác nhau

đường cong Vct= f(nk) với cơ cấu hiệu chỉnh cơ học có dạng đường cong 1 Khi có cơ cấu hiệu chỉnh đường cong Vct= f(nk) có cực đại , giá trị cực đại lớn hơn lượng cung cấp ở tần số quay danh nghĩa nH khoảng 15%

Khi hiệu chỉnh nhờ tác động vào đường thuỷ lực áp suất cao, người ta ứng dụng hiệu chỉnh nhờ van áp suất (hình 2.5b) Để hiệu chỉnh sử dụng hiện tượng tiết lưu sinh ra khi chảy nhiên liệu từ thể tích ống nối qua lỗ dẫn hướng

6 Khi tăng tần số quay của bơm, do tiết lưu, áp suất ở thể tích VH trong xilanh bơm, tương ứng với chiều cao nâng van áp suất, tăng lên Do đó khi ngắt lượng nhiên liệu lớn hơn kịp chảy về thể tích VH dẫn đến lượng cung cấp chu trình giảm Dạng hiệu chỉnh này hiệu chỉnh tất cả các chế độ làm việc của hệ thống nhiên liệu

Các phần tử cấu trúc và thông số điều chỉnh của hệ thống cung cấp nhiên liệu được chọn từ điều kiện đảm bảo lượng cung cấp cho chu trình theo yêu cầu và đặc tính phun ở chế độ danh nghĩa và các chế độ làm việc khác nhau của động cơ Diêsel cũng như đặc tính tốc độ cung cấp nhiên liệu Trị số yêu cầu của lượng cung cấp có thể xác định theo công thức:

Góc cung cấp sớm thường được đặt nhờ một cơ cấu đặc biệt trong liên kết truyền động từ trục khuỷu đến trục bơm nhiên liệu

2.4 Điều chỉnh tự động trên động cơ Diesel [7, 11, 13]

*Khái quát về điều chỉnh tự động [13]

Chế độ làm việc của động cơ được xác định bởi tải trọng ngoài, tần số quay và trạng thái nhiệt ở chế độ làm việc ổn định các chỉ tiêu của động cơ

được giữ không thay đổi, còn mô men quay cân bằng với mô men cản Động cơ được thiết kế sao cho đảm bảo giữ nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn trong giới hạn tối ưu

Đối với mỗi động cơ áp suất hiệu dụng (tương ứng với mô men quay) và tần số quay có thể thay đổi trong khoảng giá trị xác định

Giới hạn dưới Pe= 0 Khi đó năng lượng do động cơ sinh ra được khắc phục ma sát trong(pimin= pm) Tần số quay càng lớn, độ nhớt dầu sử dụng càng lớn, nhiệt độ càng nhỏ thì pimin càng lớn

Đối với mỗi tần số quay có giá trị cực đại của tải trọng ngoài mà động cơ có thể khắc phục, không vượt quá các giới hạn cho phép theo tính tiết kiệm, ứng suất nhiệt độ và cơ học, độ khói va độc hại khí xả ở động cơ chế hoà khí, tải trọng cực đại của động cơ thực hiện khi van tiết lưu mở hoàn toàn, còn ở

động cơ diesel, khi tay thước nhiên liệu ở vị trí chặn khi đó động cơ làm việc theo đặc tính tốc độ ngoài ở các vị trí sau đó của van tiết lưu và tay thước nhiên liệu sẽ là các đặc tính điều chỉnh bởi vì nhờ đó có được sự điều chỉnh lượng nhiên liệu vào xilanh (điều chỉnh chất lượng ở động cơ desel) hoặc lượng hỗn hợp không khí nhiên liệu (điều chỉnh số lượng ở động cơ chế hoà khí) ở động cơ chế hoà khí tác động mạnh nhất đến quan hệ Mk= f(n) theo

đặc tính ngoài là hệ thống nạp và pha phối khí ở động cơ diesel có thể hiệu chỉnh bổ sung đặc tính cung cấp nhiên liệu Khả năng lớn nhất tác động đến

đặc tính M = f(n) có ở động cơ với điều chỉnh lùa khí

Để đánh giá định lượng sự thay đổi Mk theo đặc tính ngoài là hệ số dự trữ mô men quay àH = (M kmaxưM kH)100 /M kH, hệ số thích ứng KMk= Mkmax/MkH

và hệ số tốc độ Kn= nM/nH

Tần số quay cho phép cực đại được giới hạn bởi ứng suất nhiệt và cơ hoặc các chi tiết, chất lượng tiến hành các quá trình làm việc, điều kiện làm việc của các cặp ma sát và các yếu tố khác

Giới hạn dưới của tần số quay phụ thuộc vào mô men quán tính của các chi tiết chuyển động của động cơ và chất lượng các quá trình khi tần số quay nhỏ

Hình 2.13 Đặc tính tốc độ và trường các chế độ làm việc của động cơ

a,Động cơ hoà khí b,Động cơ diesel

Hình 2.13 biểu diễn đặc tính tốc độ ngoài 1 và đặc tính từng phần (2-5) các động cơ chế hoà khí và động cơ diesel khi cơ cấu điều chỉnh nằm ở những

vị trí khác nhau Các đặc tính của động cơ diesel trong thực tế tương đối cách

đều Dự trữ mô men quay theo đặc tính ngoài của động cơ diesel thường không vượt quá 5-15% ở động cơ chế hoà khí theo độ mở van tiết lưu mô men quay ở các chế độ giảm đột ngột hơn khi tăng tần số quay, hệ số dự trữ theo đặc tính ngoài đạt đến 25-35%

Sự khác nhau là do ở động cơ chế hoà khí khi làm việc theo đặc tính

ngoài sức cản đường nạp lớn hơn vì có bộ chế hoà khí; theo mức độ đóng van tiết lưu sức cản tăng dần gây lên sự giảm đột ngột hơn hệ số nạp khi tăng n

Cũng cần nhớ rằng áp suất chỉ thị trung bình ở động cơ chế hoà khí liên quan một cách trực tiếp hơn với hệ số nạp, chủ yếu là qua α và ηi

Hình 2.13 là trường các chế độ làm việc có thể của động cơ chế hoà khí

và động cơ diesel Nếu đặc tính của tải trọng ngoài nằm trong giới hạn của trường chế độ làm việc của động cơ thì động cơ có thể chọn để truyền cho phụ tải tương ứng

Hệ thống động cơ- phụ tải được gọi là ổn định khi có khả năng giữ cân bằng mô men với sự thay đổi cực tiểu tần số quay

Nếu đặc tính mô men cản thay đổi từ Mc2 đến Mc1 thì ở đặc tính Mk1 sự cân bằng mô men đạt được ở ∆n1 p ∆n2 ở đặc tính Mk2 Như vậy tăng dự trữ mô men quay làm tăng tính ổn định của động cơ

Để đánh giá định lượng tính ổn định người ta dùng yếu tố ổn định

Từ các giá trị này thấy rằng động cơ chế hoà khí có đặc tính tốc độ ổn

định hơn ở động cơ diesel, có sự khác nhau đặc biệt lớn về tính ổn định khi thay đổi vị trí bộ phận điều chỉnh

Theo quá trình đặc tính mô men quay của động cơ diesel ta thấy rằng, ở tất cả các vị trí của bộ phận điều chỉnh, khi ngắt đột ngột tải trọng ngoài dẫn

đến tăng đột ngột tần số quay, chế độ ổn định mới được thiết lập khi năng lượng sinh ra cân bằng với năng lượng ma sát trong, khi đó nckmax≥nH Tăng tần số quay động cơ diesel kèm theo tăng lực quán tính làm xấu quá trình tạo thành hỗn hợp tăng tải trọng nhiệt và cơ học Tần số quay cực đại này cần

được giới hạn Như vậy cần trang bị cho động cơ diesel một cơ cấu đặc biệt để

điều chỉnh tần số quay cực đại khi n>nH thì tác động làm giảm lượng cung cấp nhiên liệu đến giá trị chạy không: khi đạt giá trị tốc độ quay cực đại ở động cơ diesel ôtô nH thường tương ứng với tần số quay khi cung cấp nhiên liệu hoàn toàn để đạt công suất cực đại (nH= nNemax) ở động cơ máy kéo nH chọn nhỏ hơn vì máy kéo khi sử dụng thường làm việc lâu dài với chế độ làm việc gần với chế độ danh nghĩa

Do tính chất thay đổi mô men quay ở động cơ chế hoà khí khi ngắt tải trọng ngoài dẫn đến tăng tần số quay nhỏ hơn Khi đóng van tiết lưu nNemax<nH Trong trường hợp tăng tần số quay lớn hơn nH, việc làm xấu quá trình tạo thành hỗn hợp và toả nhiệt thể hiện ở mức nhỏ hơn động cơ diesel Do đó ở động cơ chế hoà khí chỉ sử dụng bộ hạn chế tần số quay cực đại trong các trường hợp khi mà trong sử dụng thường xuyên sử dụng chế độ tần số quay cao

Trên hình 2.14.b biểu diễn đặc tính hao tổn trong 3, đặc tính mô men chỉ thị của động cơ chế hoà khí 2 và của động cơ diesel 1, khi vị trí bộ phận

điều chỉnh đảm bảo động cơ làm việc với tần số quay chạy không cực tiểu Phối hợp đặc tính 2 và 3 đảm bảo sự làm việc ổn định của động cơ chế hoà khí, còn phối hợp đặc tính 1 và 3 dẫn đến sự làm việc không ổn định ở động cơ diesel ở đó Fd<0 và động cơ có tự cân bằng âm Nguyên nhân chủ yếu của

việc tăng Mi khi tăng n là tăng lượng cung cấp chu trình khi không thay đổi vị

trí tay thước nhiên liệu

Như vậy động cơ diesel cần được trang bị tối thiểu hai bộ điều chỉnh, để điều chỉnh tần số quay khi cực đại và khi chạy không Sau đó cần đảm bảo tăng lượng cung cấp chu trình khi giảm n để có được đặc tính 1 gần với đặc tính 2 Sự thống nhất của hai bộ điều chỉnh trong một liên hợp được gọi là bộ điều chỉnh hai chế độ

đảm bảo tính gọn nhẹ và tiện lợi Bộ điều chỉnh tác động đến bộ phận điều chỉnh ở mọi chế độ tần số quay sử dụng được gọi là bộ điều chỉnh mọi chế độ

Hệ thống điều chỉnh tự động hay còn gọi là mạch điều chỉnh tự động là tổ hợp các phần tử tác động lẫn nhau, tham gia giữ tần số quay ở giới hạn đ1 cho khi thay đổi tải trọng Tuỳ theo cách tiếp nhận tín hiệu điều chỉnh (tốc độ quay) và cách tác động điều khiển mà có bộ điều chỉnh ly tâm, điều chỉnh khí động, điều chỉnh thuỷ lực và điều chỉnh điện tử

* Đặc tính của thiết bị điều chỉnh

Tác giả [13] viết: đặc tính của thiết bị điều chỉnh là quan hệ giữa dịch chuyển tay thước điều chỉnh nhiên liệu và tần số quay SR= f(n)

Đăc tính của thiết bị điều chỉnh 2 chế độ :

Hình 2.15 Đặc tính của bộ điều chỉnh 2 chế độ A

và đặc tính tốc độ của động cơ diesel tương ứng B

1 Điểm điều chỉnh chạy không 2 Đường toàn tải

a Hiệu chỉnh dương ở vùng tần số quay trên; b.Vùng không điều chỉnh