Phân tích tính chất cung cấp nhiên liệu trên động cơ diesel theo mục đích chẩn đoán

Luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NễNG NGHIỆP I

-
-

Vũ Đức thuận

Phân tích tính chất cung cấp nhiên liệu trên

động cơ Diesel theo mục đích chẩn đoán

Lời cảm ơn

Trong quá trình học tập nghiên cứu tại lớp cao học khoá 14 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, cô giáo trong nhà trường đặc biệt Thầy giáo PGS.TS Bùi Hải Triều người 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 Động lực 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

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

Vũ Đức Thuận

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và ch−a 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 đ−ợc cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn này đều đ1 đ−ợc chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Vũ Đức Thuận

Mục lục

Lời cam đoan……… i

Lời cảm ơn……… ii

Mục lục……… iii

Mở đầu……… 1

1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu………3

1.1 Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel……… 3

1.1.1 Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel trên thế giới…… 3

1.1.2 Tình hình sử dụng động cơ Diesel tại Việt Nam……… 5

1.2 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Diesel…… 7

1.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại của hệ thống cung cấp nhiên……… 7

liệu Diesel 1.2.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống cung ……….9

cấp nhiên liệu Diesel 1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số bơm cao áp thường gặp… 11

1.3 Những hư hỏng thường gặp trong hệ thống nhiên liệu và quá trình…… 19

cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel 1.3.1 Dò chảy nhiên liệu ở thùng chứa, ống dẫn……… 19

1.3.2 Động cơ khó khởi động……… 19

1.3.3 Động cơ chạy không ổn định……… 20

1.4 Tình hình bảo dưỡng, chăm sóc kỹ thuật, chẩn đoán sửa chữa………… 20

động cơ Diesel tại Việt Nam 2 Cơ sở lý thuyết ……… 24

2.1 Phương pháp chẩn đoán động cơ……….24

2.2 Quá trình cung cấp nhiên liệu trên động cơ diesel……… 36

2.3 Các đường đặc tính cung cấp nhiên liệu của động cơ diesel……… 44

2.3.1 Đặc tính tốc độ của bơm……… 44

2.3.2 Đặc tính điều chỉnh bơm nhiên liệu……….47

2.3.3 Đặc tính của thiết bị điều chỉnh ……… 48

2.3.4 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ Diesel……… 50

2.3.4 Xây dựng đặc tính tiêu hao nhiên liệu theo phương pháp gia tốc……… 51

2.4 ảnh hưởng của khe hở lắp ghép cặp piston - xylanh bơm đến quá…… 52

trình cung cấp nhiên liệu 3 Nghiên cứu thực nghiệm ……… 56

3.1 Xây dựng các đường đặc tính của bơm nhiên liệu động cơ D240……… 56

3.1.1 Mục đích……… 56

3.1.2 Phương pháp tiến hành thực nghiệm……… 56

3.1.3 Kết quả quá trình thực nghiệm……… 58

3.2 Xây dựng đường đặc tính tiêu hao nhiên liệu của động cơ D240……… 64

bằng phương pháp gia tốc 3.2.1 Mục đích……… 64

3.2.2 Phương pháp tiến hành thực nghiệm……… 65

3.2.3 Hệ thống đo……… 66

3.2.4 Kết quả thí nghiệm……… 72

3.2.5 Phân tích dấu hiệu chẩn đoán động cơ D240 theo đường đặc………… 76

tính động cơ được xây dựng từ phương pháp gia tốc Kết luận và đề nghị……… 78

Tài liệu tham khảo……… 80

Mở đầu

Trong nền kinh tế quốc dân Ôtô - Máy kéo đ1 trở thành những phương tiện vô cùng quan trọng và không thể thiếu được 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 góp phần giảm sự cách biệt giữa nông thôn và thành thị Đặc biệt nó giữ vai trò hết sức quan trọng trong ngành giao thông vận tải cũng như trong lĩnh vực cơ khí hoá sản xuất trong nông nghiệp và nông thôn Vì vậy việc đưa máy móc vào các nghành sản xuất như đánh bắt thuỷ hải sản, vận chuyển Nhất là trong các khâu canh tác, gieo trồng, chăm sóc, thu hoạch chế biến và bảo quản nông sản trong nghành nông nghiệp là hết sức cần thiết, nhằm ngày một nâng cao năng suất, giảm cường độ lao động, tăng chất lượng sản phẩm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu các sản phẩm nông nghiệp hiện nay

Để đáp ứng nhu cầu phục vụ cho nền kinh tế quốc dân những năm trước

đây và hiện nay Việt Nam đ1 và đang nhập khẩu rất nhiều Ôtô - Máy kéo từ các nước Liên xô, Đông Đức, Trung Quốc, Tiệp khắc, Rumani, Hàn Quốc,

Đài Loan Vì vậy việc chăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa cũng gặp không ít những khó khăn như: thiếu thốn tài liệu kỹ thuật sửa chữa, thiết bị, phương tiện sửa chữa và đặc biệt là vật tư phụ tùng thay thế Điều đó đ1 dẫn đến thời gian xe nằm sửa chữa bảo dưỡng kéo dài, chấ lượng sửa chữa chưa cao gây tổn thất không nhỏ về kinh tế

Vấn đề hiện nay đang được cả thế giới quan tâm là làm thế nào để có thể dự báo trước được thời gian làm việc và tuổi thọ của động cơ Để từ đó chúng ta có thể đưa ra kế hoạch bảo dưỡng định kỳ phù hợp nhăm nâng cao năng xuất và hiệu quả kinh tế của động cơ

Xuất phát từ những lý do trên tôi đ1 quyết định lựa chọn đề tài: " Phân tích tính chất cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel theo mục đích chẩn

đoán " Với hy vọng đóng góp một phần vào việc chẩn đoán và sửa chữa động cơ Điesel trên Ôtô, Máy kéo

Đề tài này nhằm mục đích nghiên cứu cơ sở khoa học lý thuyết và thực nghiệm tính chất cung cấp nhiên liệu của động cơ Diesel làm tiền đề sau này vạch ra các chiến l−ợc chẩn đoán, sử dụng hệ thống cho hiệu quả kinh tế hơn

Để đạt đ−ợc các mục đích nêu trên, luận văn đ1 đ−ợc thực hiện qua các phần chính sau:

1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1 Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel 1.1.1 Tình hình sử dụng và phát triển của động cơ Diesel trên thế giới

Động cơ Diesel là phát minh của Rudolf Diesel, người đ1 tốt nghiệp

Đại học Kỹ thuật ở Munich, Đức, với số điểm cao nhất trong lịch sử của trường Ông đ1 được cấp bằng sáng chế cho động cơ Diesel đầu tiên vào năm

1892 Từ đó đến nay công nghệ động cơ Diesel không ngừng được cải tiến và

đ1 có những bước phát triển vượt bậc Động cơ Diesel có rất nhiều ưu điểm vượt trội như khả năng tiết kiệm nhiên liệu của chúng Đặc biệt khi giá xăng trên thế giới trở nên quá đắt đỏ, thì nhu cầu sử dụng xe có động cơ chạy bằng dầu Diesel ngày một tăng cao Nhiều h1ng sản xuất đ1 coi đây là thị trường tiềm năng và đang phát triển mạnh các loại xe động cơ Diesel để đáp ứng nhu cầu

Theo số liệu của các nhà sản xuất, thì châu Âu là thị trường thực dụng nhất và đi tiên phong trong lĩnh vực sử dụng động cơ Diesel Tại châu Âu hiện nay lượng xe sử dụng máy dầu đang chiếm 50% thị trường Tại một vài nước như Pháp, Đức, áo, Thụy sỹ, động cơ Diesel chiếm thị phần cao hơn động cơ xăng Nhu cầu giảm tiêu thụ nhiên liệu cũng giúp tăng lượng xe động cơ Diesel tại Hoa Kỳ và châu á trong thời gian qua Ngay Nhật Bản, với tỷ lệ xe chạy dầu hiện mới chiếm khoảng 3% đến 5% số xe lưu hành, cũng đang trở thành thị trường mục tiêu cho những nhà sản xuất xe động cơ Diesel

Những năm gần đây, với việc áp dụng hàng loạt công nghệ hiện đại như

“đa van, phun nhiên liệu trực tiếp và kiểm soát cháy nổ ”, động cơ Diesel có những bước phát triển mạnh mẽ và trở thành một đối trọng đáng kể với động cơ xăng truyền thống Đến nay, động cơ Diesel cũng đ1 được áp dụng các tiêu

chuẩn như Euro1, Euro2, Euro3 và Euro4 Bên cạnh đó với kết quả nỗ lực của các nhà công nghiệp dầu mỏ, hàm lượng lưu huỳnh (một hoá chất độc hại gây nguy hại lớn cho môi trường) có trong nhiên liệu Diesel đ1 được giảm từ 500ppm(phần triệu) xuống 50 ppm vào cuối năm 2004 tại một số quốc gia Hiện nay tại Nhật Bản nhiên liệu Diesel có hàm lượng lưu huỳnh dưới 50ppm

đ1 được cung cấp rộng r1i trên toàn quốc Với lý do đó, việc áp dụng bộ xúc tác ô xy hoá cao và bộ lọc bụi Diesel với khả năng phục hồi liên tục đ1 trở thành hiện thực

Hơn nữa, vào năm 2007, nhiên liệu Diesel với hàm lượng lưu huỳnh thấp hơn 10ppm sẽ được cung cấp Do vậy, có thể áp dụng công nghệ xúc tác

động cơ Diesel) Điều này sẽ làm cho động cơ diesel trở nên cực kỳ sạch và thân thiện với môi trường, giúp việc sử dụng nó ngày càng thông dụng hơn

Theo tính toán, xe dùng động cơ Diesel tiết kiệm nhiên liệu trung bình

từ 25% đến 40% so với động cơ xăng Dầu Diesel được trộn với không khí và nén với áp suất lớn khi phun vào buồng đốt, làm tăng hiệu suất của động cơ, tiết kiệm nhiên liệu do tỷ lệ trộn là tối ưu Động cơ thế hệ mới còn sử dụng hệ thống turbo tăng áp giúp hoàn thiện quá trình phun nhiên liệu, làm tăng 30% công suất động cơ và giảm mức tiêu hao nhiên liệu

Ngoài ra, động cơ Diesel tạo mômen xoắn lớn, giúp xe có sức kéo mạnh hơn, khả năng leo dốc và vượt địa hình phức tạp cao Độ bền của động cơ Diesel được tăng cường nhờ áp dụng công nghệ mới, làm giá trị bán lại của xe thường cao hơn các dòng xe khác Những lợi thế trên khiến các xe trang bị

động cơ Diesel càng ngày càng thu hút được sự quan tâm của người sử dụng trên toàn thế giới

1.1.2 Tình hình sử dụng động cơ Diesel tại Việt Nam

Trong những năm qua xu hướng sử dụng động cơ Diesel ở Việt Nam cũng đang gia tăng mạnh kể cả về số lượng lẫn chủng loại Theo VAMA (Hiệp hội các nhà sản xuất ôtô ở Việt Nam), xe động cơ Diesel hiện chiếm 21.75% thị trường ôtô mới tại Việt Nam (khoảng gần 40.000 chiếc), tăng đáng

kể so với năm 2001, khi tỷ lệ này là dưới 10% Hiện Ford là nhà sản xuất đi tiên phong trong sản xuất và tiêu thụ ôtô gắn động cơ Diesel tại Viêt Nam Năm 2005, riêng xe chạy dầu đ1 chiếm 90% lượng xe bán ra của dòng Ford Transit, 75% với Ford Everest Hiện nay xe động cơ dầu của các liên doanh

ôtô cũng đang bán khá chạy Trong 2 tháng đầu năm 2006, Ford Việt Nam đ1 bán được 236 xe Everest, 113 xe Transits và 65 xe Ranger máy dầu Toyota Việt Nam đ1 bán được 50 xe Hiace máy dầu; Mercedez Việt Nam bán được

15 xe ôtô chạy dầu Sprinter, Isuzu Việt Nam bán được 30 xe đa dụng (MPV) Hi-Lander Số xe máy dầu (chỉ tính các loại xe chở khách từ 16 chỗ trở xuống, xe pick up, xe MPV, không kể xe tải) của 11 liên doanh ôtô trong 2 tháng đầu năm 2006 bán ra là 480 xe trong tổng số 1.892 xe loại này Đây chính là minh chứng cho xu thế chuyển sang sử dụng xe động cơ Diesel tại Việt Nam

Tại Việt Nam xe động cơ chạy bằng dầu cực kỳ phát huy hiệu quả khi

được sử dụng trong kinh doanh, nông nghiệp, xây dựng và khai khoáng Chỉ tính riêng tỉnh Quảng Ninh theo số liệu thống kê của Phòng Vận tải Sở Giao thông vận tải tỉnh, tính đến ngày 2/6/2005 có 12.392 chiếc xe các loại trong

đó có:

- 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 có 33 chiếc

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

là 11.209 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 EAA3 (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 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 nông nghiệp và các lĩnh vực khác 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 hiện

đại hoá đất nước

1.2 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Diesel

1.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại của hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel [1,4]

a Nhiệm vụ:

Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu diesel vào buồng đốt để tạo thành hỗn hợp cho động cơ dưới dạng sương mù với áp suất cao, cung cấp kịp thời, đúng lúc phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ và đồng đều trong tất cả các xilanh

b Yêu cầu:

Hệ thống nhiên liệu làm việc tốt hay xấu có ảnh hưởng đến chất lượng phun nhiên liệu, hỗn hợp với không khí, quá trình cháy trong xilanh, tính tiết kiệm và độ bền của động cơ Vì vậy để động cơ vận hành được tốt, đảm bảo tính kinh tế và an toàn trong quá trình làm việc, hệ thống cung cấp nhiên liệu

động cơ diesel cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo lọc sạch nước và tạp chất có trong nhiên liệu để cung cấp nhiên liệu sạch cho động cơ

- Phải cung cấp nhiên liệu vào buồng cháy của động cơ với áp suất cao

và cung cấp nhiên liệu cho từng xilanh trong động cơ một cách đồng đều theo một trình tự nhất định và phải kịp thời, đúng thời điểm quy định Nếu phun nhiên liệu vào buồng cháy quá sớm, nhiên liệu sẽ cháy không hoàn toàn do áp lực khí nén còn yếu, nhiệt độ còn thấp nên nhiên liệu bắt lửa chậm Ngược lại nếu phun quá muộn sức gi1n của nhiên liệu không tạo được lực đẩy tối đa, nhiên liệu cháy không kịp gây l1ng phí nhiên liệu và quá trình cháy sẽ bị kéo dài

- Thời gian phun nhiên liệu phải chính xác, kịp thời, bắt đầu và kết thúc phun phải dứt khoát nhanh chóng, đảm bảo tia nhiên liệu được phun theo hướng xác định với áp suất và độ phun tơi sương phù hợp với dạng buồng cháy

và cường độ xoáy lốc của dòng khí trong xilanh

- Đảm bảo quy luật phun nhiên liệu cũng như khả năng điều chỉnh tự

động quy luật phù hợp với chế độ, tốc độ và tải trọng của động cơ sao cho các thông số kinh tế kỹ thuật và tính năng làm việc của động cơ đạt tới mức độ tốt nhất, độ độc hại và độ khói của khí thải được hạn chế ở mức thấp nhất

- áp suất phun phải cao, sức xuyên của tia phun mạnh để nhiên liệu đi tới các góc của buồng cháy đảm bảo trộn đều hỗn hợp nhiên liệu và không khí

- Phải thay đổi được lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng đốt của động cơ tuỳ thuộc vào mức tải, phải thay đổi được thời điểm phun sớm, phun muộn một cách phù hợp, đảm bảo góc độ phun sớm của nhiên liệu của các xilanh trong động cơ là như nhau

- Đảm bảo cho động cơ khởi động dễ dàng ở mọi điều kiện thời tiết và làm việc ổn định ở mọi chế độ

c Phân loại :

Đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel có các cách phân loại sau:

* Dựa theo phương pháp cấp nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm cao áp

có 2 loại: loại tự chảy và loại cưỡng bức

- Loại tự chảy: Nhiên liệu tự chảy từ thùng chứa đến bơm cao áp Khi

đó thùng chứa đặt cao hơn

- Loại cướng bức: Nhiên liệu được hút từ thùng chứa đến bơm cao áp bằng bơm chuyển nhiên liệu

* Dựa theo đặc điểm của hai chi tiết chính trong hệ thống là bơm cao áp

và vòi phun, hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel được chia làm hai loại:

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu phân chia: ở loại này bơm cao áp

và vòi phun là hai cụm chi tiết riêng biệt, tách rời nhau và được nối với nhau bằng đường ống dẫn nhiên liệu cao áp

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu tổ hợp (Kiểu bơm cao áp): ở loại này bơm cao áp và vòi phun được chế tạo thành một cụm (một thiết bị) với nhiều tác dụng được gọi là bơm phun cao áp Nó thực hiện tất cả các nhiệm vụ cung cấp, điều chỉnh và phun nhiên liệu cao áp vào buồng cháy

Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu bơm phun cao áp được sử dụng ở mức độ rất hạn chế trong các động cơ Diesel hiện đại Vì vậy trong khuôn khổ giới hạn của đề tài này chúng tôi chỉ xin phép đề cập tới các hệ thống cung cấp nhiên liệu đang được sử dụng phổ biến rộng r1i trên trị trường hiện nay 1.2.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel [4]

a Sơ đồ cấu tạo

Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel gồm các bộ phận chủ yếu:

Bộ phận cung cấp nhiên liệu bao gồm: thùng chứa nhiên liệu, bầu lọc, bơm chuyển nhiên liệu, bơm cao áp, vòi phun và các đường ống dẫn

Bộ phận cung cấp khí bao gồm: bầu lọc không khí và ống nạp ở động cơ tăng áp còn có thêm máy nén tăng áp cho không khí trước khi nạp vào xilanh

Bộ phận thoát khí bao gồm: ống thải, ống giảm âm và có khi đặt tua bin lợi dụng động lực dòng khí thải để kéo máy nén tăng áp

liệu sẽ đi theo đường ống dẫn nhiên liệu cao áp đến vòi phun Vào thời điểm piston đ1 lên gần điểm cực tiểu ở cuối kỳ nén, khi không khí trong xilanh đ1

nhiên liệu được phun ra dưới dạng sương mù và phân bố đều trong toàn bộ thể tích buồng cháy để hình thành hỗn hợp trong thời gian ngắn và quá trình cháy bắt đầu Quá trình phun kết thúc khi bơm cao áp ngắt hoàn toàn việc cung cấp nhiên liệu cao áp Lượng nhiên liệu thừa trong bơm cao áp, vòi phun và bầu lọc được xả về thùng chứa nhiên liệu theo các đường ống hồi nhiên liệu

Biện pháp xả nhiên liệu thừa nói trên là cần thiết vì nó sẽ hạn chế quá trình xuất hiện bọt khí trong nhiên liệu và đồng thời tăng cường làm mát cho bơm cao áp và vòi phun

Thông thường bọt khí bao gồm không khí và hơi các thành phần nhẹ có nhiệt độ sôi thấp có trong nhiên liệu Với độ đàn hồi cao, các bọt khí này có thể làm gián đoạn quá trình cung cấp nhiên liệu nếu như nó lọt được vào trong

bộ đôi xilanh – piston của bơm cao áp hoặc đường ống cao áp Để ngăn ngừa hiện tượng này, trên nắp bơm cao áp và bầu lọc (là nơi có khả năng tích tụ bọt khí) đều có các nút xả khí

1.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của một số bơm cao áp thường gặp [10]

a Bơm cao áp dãy

* Sơ đồ cấu tạo

Bơm cao áp của động cơ nhiều xilanh gồm nhiều phân bơm Các phân bơm này có thể chế tạo riêng biệt hoặc ghép chung thành một bộ bơm Cấu tạo của bơm cao áp được thể hiện trên (hình 1.2)

Hình 1.2 : Sơ đồ cấu tạo chung bơm cao áp d/y

1 Bơm cung cấp nhiên liệu; 2 Trục cam; 3 Con đội con lăn; 4 Khớp

tự động phun nhiên liệu sớm; 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

Để xét nguyên lý làm việc của bơm cao

áp d1y ta chỉ cần xét nguyên lý làm việc của

một phân bơm cao áp Các phân bơm còn lại

làm việc tương tự

Hình 1.3 : Cấu tạo của một phân bơm

1 Đầu nối;2 Buồng cao áp; 3 Xilanh; 4 Buồng nhiên liệu; 5 Piston; 6 Vành răng; 7 Thanh răng; 8 ống xoay; 9 Lò xo; 10 Đế lò xo; 11 Đai ốc h)m; 12 Vít điều chỉnh; 13 Con đội con lăn; 14.Trục cam; 15 Lò xo van cao áp

Sơ đồ nguyên lý làm việc của một phân bơm được trình bày trên (hình 1.4) Quá trình làm việc bao gồm các giai đoạn sau:

- Quá trình nạp (hình 1.4 a)

Khi cam thôi tác dụng lên con đội, piston dịch chuyển đi xuống dưới tác dụng của lò xo hồi vị piston Van cao áp đóng nên độ chân không trong không gian trên piston tăng lên Khi piston mở lỗ nạp, nhiên liệu từ trong buồng nhiên liệu sẽ chiếm đầy vào xilanh bơm Quá trình nạp nhiên liệu vào xilanh kéo dài cho đến khi piston đi xuống vị trí thấp nhất

- Quá trình nén phun nhiên liệu ( hình 1.4 b,c,d)

Hình 1.4 : Nguyên lý làm việc của một phân bơm

Khi cam lệch tâm bắt đầu tác dụng vào con đội piston sẽ dịch chuyển lên trên và đồng thời lò xo bị ép lại Trong giai đoạn đầu trước khi đỉnh piston

đóng kín lỗ nạp một phần nhiên liệu trong xilanh bị đẩy trở lại qua lỗ nạp

Quá trình nén sẽ bắt đầu khi đỉnh piston đóng kín lỗ nạp Khi áp suất nhiên liệu trong xilanh đủ lớn, thắng được sức căng lò xo van cao áp và áp suất dư của nhiên liệu trong đường ống cao áp nâng van lên phía trên mở cho nhiên liệu trong xilanh đi vào đường ống cao áp tới vòi phun và phun vào buồng cháy của động cơ

- Kết thúc phun (hình 1.4 e,f)

Piston tiếp tục đi lên đến khi r1nh vát (gờ xả của r)nh chéo) mở lỗ xả,

do chênh lệch về áp suất nên nhiên liệu từ không gian phía trên đỉnh piston sẽ thoát ra cửa xả do r1nh khoan đứng làm cho áp suất ở đường nhiên liệu giảm xuống đột ngột, lò xo sẽ đóng van cao áp đồng thời kim phun sẽ đóng lại rất nhanh ngừng cung cấp nhiên liệu cho buồng cháy Dưới tác dụng của lò xo van cao áp và áp suất dư trong đường ống cao áp, van cao áp sẽ được đóng kín

và vòi phun ngừng làm việc, kết thúc quá trình phun nhiên liệu Piston bị dịch chuyển xuống dưới và quá trình làm việc lại được lặp lại như cũ

* Cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình

Hình 1.5: Cơ cấu xoay piston điều khiển thanh răng

Trong bơm cao áp d1y lò xo được định vị vì vậy điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình cần xoay piston đi một góc tương ứng bởi r1nh xả trên piston có dạng xoắn hoặc chéo Cơ cấu xoay piston trong bơm cao áp d1y thường sử dụng thanh răng, vành răng và ống xoay (hình 1.5)

- Khi muốn tăng lượng nhiên liệu cung cấp thông qua cơ cấu điều khiển, thanh răng sẽ di chuyển làm xoay piston về phía tăng hành trình có ích

- Khi muốn giảm lượng nhiên liệu cung cấp thông qua cơ cấu điều khiển, thanh răng sẽ di chuyển làm xoay piston về phía giảm hành trình có ích

Hành trình cung cấp nhiên liệu thưc sự tính từ vị trí piston đóng lỗ nạp (bắt đầu cung cấp) cho đến khi r1nh chéo trên piston mở lỗ xả (kết thúc cung cấp)

- Tăng hoăc giảm lượng nhiên liệu cung cấp sẽ làm tăng hoăc giảm tốc

độ quay của trục khuỷu động cơ

b Bơm cao áp chia.(bơm phân phối)

* Cấu tạo

Bơm chia gồm: Nắp bơm, thân bơm và đầu chia

Trong đó có các bộ phận chính:

- Bộ phận truyền chuyển động: Trục truyền động (1), bánh răng truyền

động (3), đĩa cam (6), khớp nối trung gian Nhiệm vụ của bộ phận này là nhận chuyển động quay từ trục khuỷu động cơ để truyền cho piston (11) Mặt khác cùng với con lăn (5), lò xo hồi vị piston (8), khi đĩa cam quay tạo nên chuyển

động tịnh tiến cho piston

- Bộ phận tạo áp suất cao và phân phối: Piston (11), xilanh chia (10), các đầu phân phối (12) Piston chia vừa quay, vừa chuyển động tịnh tiến để nạp, nén và chia nhiên liệu tới các lỗ chia trên xilanh, qua các đầu phân phối

và ống dẫn tới vòi phun

18 19

19 20

20 21

Hình 1.6: Cấu tạo bơm cao áp chia VE

1 Trục truyền động; 2 Bơm chuyển nhiên liệu; 3 Bánh răng truyền

động; 4 Vòng con lăn; 5 Con lăn; 6 Đĩa cam; 7 Bộ điều khiển phun sớm; 8

Lò xo hồi vị piston; 9 Bạc điều chỉnh nhiên liệu; 10 Xilanh chia; 11 Piston

Vít điều chỉnh toàn tải; 17 Cần hiệu chỉnh; 18 Đường dầu hồi; 19 Vít cữ không tải; 20 Lò xo điều tốc; 21 Vít cữ toàn tải; 22 Cần ga; 23 ống trượt bộ

điều tốc; 24 Quả văng; 25 Thân bộ điều tốc;

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

12 1

- Bộ điều tốc: Được điều khiển bằng cần ga (22), mặt khác chuyển đổi tốc độ động cơ thành lực ly tâm của các quả văng để tác động vào cần điều khiển Hợp lực tác dụng của hai thành phần lực này sẽ điều khiển lượng nhiên liệu thông qua bạc điều chỉnh, từ đó định lượng nhiên liệu cung cấp cho xilanh

động cơ phù hợp với từng chế độ làm việc

- Bộ điều khiển phun sớm hoạt động dựa vào áp suất dầu trong buồng bơm, từ đó làm xoay vòng con lăn cùng hoặc ngược chiều quay của trục truyền động, tức giảm là hay tăng góc phun sớm nhiên liệu sao cho phù hợp với tốc độ và trạng thái làm việc của dộng cơ

- Ngoài ra trên bơm chia còn trang bị các bộ phận khác như: Van cắt nhiên liệu, cảm biến tốc độ động cơ, bộ tăng khả năng khởi động lạnh, van

điều chỉnh áp suất, đường dầu hồi,…

* Nguyên lý làm việc bơm cao áp chia

Hình 1.7: Nguyên lý làm việc bơm cao áp chia

1 Trục truyền động; 2 Bơm chuyển nhiên liệu; 3 Con lăn và vòng con lăn; 4

Bộ điều khiển phun sớm; 5 Đĩa cam; 6 Lò xo hồi vị piston; 7 Bạcđiều chỉnh nhiên liệu; 8 R)nh chia; 9 Lỗ chia; 10 Đường dẫn nhiên liệu; 11 Van cao

Cần khởi động; 17 Cần điều khiển; 18 Vít điều chỉnh toàn tải; 19 Cần hiệu chỉnh; 20 Đường dầu hồi; 21 Lò xo không tải; 22 Đòn tắt cắt nhiên liệu bằng cơ khí; 23 ống trượt bộ điều tốc; 24 Lò xo điều tốc; 25 Cần ga; 26 Quả văng; 27 Bánh răng bộ điều tốc; 28 Bầu lọc nhiên liệu; 29 Trục bộ

điều tốc; 30 Van điều chỉnh áp suất; 31 Thùng nhiên liệu; 32 Vòi phun

Khi bật khóa điện và động cơ làm việc, thông qua bộ truyền đai, trục cơ dẫn động trục bơm quay Bơm chuyển nhiên liệu làm việc và hút hiên liệu từ thùng chứa (31) qua bầu lọc (28) được đẩy vào buồng bơm

Một van điều chỉnh áp suất (30) được lắp trên cửa ra của bơm chuyển nhiên liệu, khi áp suất nhiên liệu trong buồng bơm vượt quá giá trị cho phép

sẽ đẩy mở van, nhiên liệu dư được đẩy trở lại đường nạp Đường dầu hồi (20)

được lắp trên nắp bơm, thông buồng bơm với thùng nhiên liệu (31) để ổn định nhiệt độ và áp suất buồng bơm, đồng thời thường xuyên tự xả e cho bơm chia

Piston chia (12) vừa chuyển động quay, vừa chuyển động tịnh tiến do

đĩa cam (5) truyền tới Đĩa cam quay nhờ trục truyền (1) qua khớp nối trung gian, đồng thời các vấu cam trên đĩa cam sẽ trượt trên các con lăn, cùng với

sự tác động của lò xo hồi vị piston tạo nên chuyển động tịnh tiến cho đĩa cam

Chuyển động quay của piston (12) để đóng, mở đường dầu vào khoang cao áp (13), còn chuyển động tịnh tiến để nạp và nén nhiên liệu Trường hợp nạp nhiên liệu, khi piston đi xuống và r1nh vát trên đầu piston mở cửa nạp, nhiên liệu trong khoang bơm qua đường nạp, qua r1nh vát của piston chia vào khoang cao áp (13)

Trường hợp piston đi lên, sự nén nhiên liệu bắt đầu khi đầu piston đóng cửa nạp (14), tới khi lỗ chia trên piston (9) trùng với một lỗ chia trên xilanh (8), thì nhiên liệu có áp suất cao đẩy mở van triệt hồi (11) vào đường ống cao

áp và tới vòi phun (32)

Quá trình kết thúc cung cấp nhiên liệu khi bạc điều chỉnh (7) mở cửa xả trên piston, khi đó nhiên liệu từ khoang cao áp (13) được xả tự do trở lại khoang bơm

Lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ được điều khiển bởi bạc

điều chỉnh (7) thông qua bộ điều tốc ly tâm và cần ga (25) sao cho phù hợp với các chế độ khác nhau Khi tốc độ động cơ tăng, góc phun sớm nhiên liệu

được điều chỉnh bằng bộ điều phun sớm (4)

Khi muốn tắt máy ta ngắt khóa điện, van điện từ (15) đóng đường nạp nhiên liệu vào khoang cao áp (13)

1.3 Những hư hỏng thường gặp trong hệ thống nhiên liệu và quá trình cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel [8, 15]

1.3.1 Dò chảy nhiên liệu ở thùng chứa, ống dẫn

* Nguyên nhân:

Bầu lọc bị nứt vỡ, các gioăng đệm làm kín bị hỏng Dò chảy các đầu nối do hỏng ren lắp ghép không chặt không đúng kỹ thuật

* Tác hại:

Lượng tiêu hao nhiên liệu tăng nên, không khí lọt vào hệ thống làm cho

động cơ làm việc không ổn định và có thể không làm việc được Nó biểu hiện

rõ là động cơ khó khởi động, khi khởi động khói xả mầu trắng

1.3.2 Động cơ khó khởi động

* Nguyên nhân:

- Không có nhiên liệu hoặc bầu lọc, đường ống bị tắc

- Vòi phun nhiên liệu bị hỏng

- Lượng nhiên liệu cung cấp cho các phân bơm không đều

- Các cặp xilanh, piston, van triệt hồi của các phân bơm mòn hỏng không đều nhau

- Các kim phun mòn không đều nhau

Ôtô Than Việt Nam Ngoài ra còn nhiều các phân xưởng dịch vụ chăm sóc bảo dưỡng sửa chữa tư nhân khác Tuy nhiên 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 chẩn 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, 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 về kinh tế

Đặc biệt việc kiểm tra, chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel gặp khá nhiều khó khăn do thiết bị kiểm tra cũ, chủ yếu của Liên Xô và Tiệp Khắc Số lượng thì 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 sửa chữa đa phần là không được đào tạo qua các trường chuyên nghiệp hoặc được đào tạo nhưng không chuyên sâu dẫn đến gặp không ít khó khăn trong quá trình sửa chữa Qua tìm hiểu thực tế thì việc sửa chữa, bảo dưỡng động cơ Diesel chủ yếu là bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu, đặc biệt là bơm cao áp Bơm cao áp là một bộ phận đóng vai trò rất lớn quyết định tới hiệu quả làm việc của động cơ Việc sửa chữa, bảo dưỡng và điều chỉnh bơm cao áp đòi hỏi phải cực kỳ chính xác, phải được thực hiện bằng những người thợ lành nghề

có kinh nghiệm và phải được thực hịên trên những thiết bị chuyên dùng

Xuất phát từ điều kiện thực tế nêu trên Việt Nam 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 Muốn làm được điều này cần phải xây dựng các trạm dịch vụ sửa chữa có quy mô lớn phân bố đồng đều

đảm bảo tiện lợi giữa các vùng miền trên cả nước Đầu tư mua sắm dụng cụ, trang 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 và 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 Đề ra các chiến lược chẩn đoán định

kỳ nhằm tăng năng suất lao động của máy móc và giảm thiểu thiệt hại về kinh

tế

Đứng trước nhu cầu lớn về việc bảo dưỡng, chăm sóc kỹ thuật, chẩn

đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel lắp trên ôtô, máy kéo Đặc

biệt là việc dự báo trước được những hư hỏng để phòng ngừa đồng thời làm

tăng hiệu quả sử dụng của hệ thống Tôi đ1 lựa chọn đề tài: " Phân tích tính

chất cung cấp nhiên liệu trên động cơ Diesel theo mục đích chẩn đoán "

* Đề tài này nhằm nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm tính chất cung

cấp nhiên liệu của động cơ Diesel dùng trong nông lâm nghiệp làm cơ sở cho

việc xây dựng hệ thống chẩn đoán động cơ

* Nhiệm vụ chính của đề tài:

- Phân tích lựa chọn bơm nhiên liệu để nghiên cứu

- Phân tích lý thuyết quá trình cung cấp và quá trình lọt nhiên liệu qua

khe hở cặp Piston - Xylanh bơm nhiên liệu Diesel

- Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng các đường đặc tính tĩnh của bơm

nhiên liệu YTH-5

- Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc tính tiêu hao nhiên liệu

trong quá trình tăng tốc tự do của động cơ D240

- Phân tích dấu hiệu chẩn đoán hệ thống cung cấp nhiên liệu thông qua

đặc tính tiêu hao nhiên liệu trong quá trình tăng tốc tự do của động cơ Diesel

2 Cơ sở lý thuyết

2.1 Phương pháp chẩn đoán động cơ [11]

Trong quá trình sử dụng công suất hiệu dụng của động cơ giảm chậm

và chi phí nhiên liệu riệng tăng chậm Tuy nhiên các chỉ tiêu này bị làm xấu đi thường là do sự không nhạy điều chỉnh của các hệ thống trong động cơ và không thể làm cơ sở để gửi đi sửa chữa lớn.Trong đa số các trường hợp hao tổn công suất và giảm tính tiết kiệm chi phí nhiên liệu có thể khắc phục được ngay ở cơ sở vận tải hoặc các trạm bảo dưỡng nhỏ, đặc biệt khi đó có các thiết

bị đánh giá định lượng các chỉ tiêu này

Các nguyên nhân cơ bản của các hỏng hóc trên động cơ thường là hở

đường nạp không khí, điều chỉnh không đúng hoặc thay đổi góc bắt đầu phun hoặc góc đánh lửa, kẹt tắc các thiết bị phun nhiên liệu và nói chung là sai lệch trạng thái hoạt động đúng của hệ thống cung cấp nhiên liệu và đốt cháy Đối với mỗi dạng cấu trúc của các hệ thống này, các sai lệch sẽ có những biểu hiện riêng, thí dụ đối với hệ thống cung cấp chế hoà khí là sai lệch trạng thái của cácburatơ còn đối với hệ thống phun xăng điện tử là sai lệch trạng thái của vòi phun hoặc mạch điều khiển điện tử Các nguyên nhân khác là chất lượng các chi tiết làm kín kém, các chi tiết không được xiết đủ chặt, điều chỉnh không đúng các cơ cấu và hệ thống, cân bằng không đủ cho động cơ, làm sạch kém các bộ phận lọc dầu, rò rỉ ở hệ thống làm mát Khả năng làm việc của động cơ được đánh giá cơ bản bằng các chỉ tiêu công suất và tính tiết kiệm hiên liệu (chi phí nhiên liệu riêng) cũng như chất lượng khởi động, mức

ồn và gõ Những sai lệch chủ yếu ảnh hưởng khả năng làm việc của động cơ là: hao mòn các chi tiết của nhóm piston-xylanh, mòn cổ biên và cổ chính của trục khuỷu, mất điều chỉnh trong cơ cấu xupáp và các sai lệch trong hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống đốt cháy Đa số các hư hỏng và sai lệch xảy ra ở

hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống đốt cháy, cơ cấu biên tay quay và nhóm piston - xylanh

Trên thiết bị nhiên liệu của động cơ Diesel, số hư hỏng lớn nhất xuất hiện ở bơm nhiên liệu và vòi phun Lượng cung cấp nhiên liệu trong một chu trình thay đổi khi mòn cặp piston - xylanh bơm dẫn đến làm muộn thời điểm phun và tăng vọt nhiên liệu Do mòn không đều cặp piston - xylanh bơm làm tăng tính không đều của lượng cung cấp nhiên liệu trong một chu trình theo các nhánh bơm Hao mòn van áp suất (van triệt hồi) dẫn đến tăng áp suất cao,

điều đó làm tăng lượng cung cấp nhiên liệu trong một chu trình và tính không

đều của việc cung cấp theo các xilanh Từ những quan hệ đó dẫn đến phá huỷ quá trình chảy trong động cơ và tăng tải trọng lên cơ cấu biên tay quay

Mất điều chỉnh thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu ảnh hưởng xấu đến công suất tính tiết kiệm và độ làm việc cứng của động cơ

Sự thay đổi trạng thái kỹ thuật của hệ thống cung cấp hỗn hợp đốt ở

động cơ chế hoà khí như thay đổi mức nhiên liệu trong buồng phao, lượng cung cấp xăng từ bơm, áp suất nhiên liệu trong buồng phao, lượng cung cấp xăng từ bơm, áp suất nhiên liệu của bơm và độ chân không trong đường nạp

sẽ làm xấu quá trình cháy va do đó làm giảm các chỉ tiêu công suất, tính tiết kiệm nhiên liệu và thành phần khí xả Cũng dẫn đến các kết quả như vậy khi xuất hiện trục trặc ở hệ thống điều khiển điện tử trên các xe hiện đại, được trang bị để điều khiển động cơ, thí dụ đứt hoặc ngắt mạch, hao mòn, bẩn hoặc

Hao mòn còn tác động lớn hơn nữa đến các liên kết vòng găng piston, các gối đỡ chính và gối đỡ biên Khi đó thường gặp hơn cả trong các gối đỡ là

sự phá huỷ lớp chống ma sát, xước trên bề mặt lốp, đệm cổ chính, làm nóng chảy hoặc ép vỡ tróc lớp chống ma sát, làm tắc lỗ dẫn dầu

Trong nhóm piston xy lanh các hư hỏng và sai lệch chủ yếu là: tăng khe

hở hướng kính giữa xylanh và piston, khe hở trong liên kết giữa vòng găng hơi và đầu trên piston, khe hở ở trong chốt piston, giảm đàn hồi và vỡ gẫy vòng găng hơi, vòng găng dầu Khi có sự không kín sát trong nhóm piston xylanh làm tăng lọt khí từ không gian bên trên piston xuống cacte Điều đó làm xấu chất lượng tạo thành hỗn hợp và đốt cháy nhiên liệu và tiếp theo làm tăng chi phí nhiên liệu riêng, tăng độ khói, khí xả, tác động xấu đến thành phần khí xả

Sai lệch chủ yếu của hệ thống bôi trơn là giảm áp suất dầu trong mạch dầu chính do các nguyên nhân sau: mức dầu trong cácte thấp, mòn liên kết trong cơ cấu biên tay quay, giảm lượng cung cấp của bơm dầu, mất điều chỉnh van dòng hoặc van an toàn, độ nhớt dầu thấp

Sai lệch trong cơ cấu phân phối khí dẫn đến giảm công suất động cơ, tăng chi phí nhiên liệu gây ồn gõ, tăng hao tổn dầu nhờn Việc giảm công suất xảy ra khi điều chỉnh không đúng cơ cấu, cháy hoặc biến dạng xupáp, mòn mặt cam trên trục phân phối, giảm độ đàn hồi của lò xo xupáp Hao tổn dầu tăng là do lọt qua các bộ phận làm kín, thông hơi cácte kém, mòn vòng găng piston, piston và xylanh, mòn bạc hướng dẫn xupáp và làm mất độ kín

Các thông số chẩn đoán trong đa số các trường hợp được đặc trưng bởi phương pháp chẩn đoán Các phương pháp hiện đại để chẩn đoán động cơ dựa trên việc đo các thông số chẩn đoán cơ bản sau:

- Các thông số biên độ - pha của các quá trình làm việc tạo bởi độ nhớt làm việc hoặc khí làm việc, trong hệ thống bôi trơn, hệ thống cung cấp nhiên liệu, hệ thống đốt cháy, hệ thống trao đổi khí của động cơ

- Các thông số đặc trưng cho trạng thái hoạt của các phần tử trong mạch

điều khiển điện tử như điều khiển phun xăng, điều khiển đánh lửa Trên đa số các động cơ hiện đại ứng dụng điều khiển điện tử được bố trí chức năng tự giám sát và chẩn đoán và lưu trữ các trạng thái hoạt động của mạch điều khiển

- Các thông số đặc trưng của dao động hoặc ồn tạo bởi tác động qua lại của các cặp liên kết động học Sự phụ thuộc của diễn biến quá trình vào góc quay trục khuỷu của động cơ được xác định bởi các kỳ làm việc và trật tự làm việc của các xy lanh Khi chẩn đoán động cơ nhiều xy lanh, để có năng suất chẩn đoán lớn nhất người ta sử dụng các xung được tạo ra trong các hệ thống khác nhau nối tiếp nhau theo tất cả các xy lanh tương ứng với trật tự làm việc của chúng Để phân tích hệ thống nhiên liệu trong động cơ Diesel có thể sử dụng các xung áp suất nhiên liệu được tạo ra ở các nhánh bơm nhiên liệu Để phân tích hệ thống đốt cháy có thể sử dụng các xung điện áp của các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp Để phân tích độ kín của nhóm piston xy lanh có thể sử dụng xung áp suất khí tạo ra trong các te Để phân tích trạng thái của cơ cấu phân phối khí có thể sử dụng xung áp suất khí tạo ra trong đường nạp và đường xả

Để phân tích quá trình nén trong xy lanh có thể sử dụng xung dòng điện và

điện áp máy đề trong chế độ quay không động cơ

Sự hỏng hóc trong các bộ phận của động cơ liên quan đến hao mòn tự nhiên của các đơn vị lắp ghép và liên kết tạo ra lệch pha và biên độ trong quan

hệ giữa quá trình làm việc và góc quay của trục khuỷu

* Các chỉ tiêu cơ bản đặc trưng cho chất lượng sử dụng của động cơ là công suất và tính tiết kiệm, do đó các thông số cơ bản để đánh giá trạng thái

kỹ thuật của động cơ một cách tổng hợp là: công suất động cơ, mô men quay trên trục khuỷu, chi phí nhiên liệu giờ, chi phí nhiên liệu tức thời và chi phí nhiên liệu riêng Ngoài ra còn có thể đánh giá động cơ qua áp suất trong mạch dẫn chính và phân tích khí xả Công suất và tính tiết kiệm của động cơ là

những chỉ tiêu đồng bộ có tính tổng quát và phụ thuộc vào nhiều yếu tố Do

đó khi chẩn đoán kỹ thuật người ta tiến hành thử động cơ để đánh giá trạng thái kỹ thuật và tìm hiểu về các chỉ tiêu cơ bản là công suất và tính tiết kiệm

- Phương pháp thử gia tốc: các thông số cơ bản để đánh giá một cách tổng hợp trạng thái kỹ thuật của động cơ Diesel như công suất động cơ mô men quay trên trục khuỷu, chi phí nhiên liệu giờ, chi phí nhiên liệu tức thời và chi phí nhiên liệu riêng có thể được đánh giá có hiệu quả nhất trong điều kiện

sử dụng nhờ phương pháp động lực học Phương pháp này dựa trên sự phân tích của quá trình chuyển tiếp xảy ra trong động cơ khi tăng tốc tự do (không

có tải trọng ngoài) có nghĩa là khi tác động kích thích tức thời làm tăng lượng cung cấp nhiên liệu hay hỗn hợp (qua tay thước nhiên liệu hay bướm ga) đến giá trị cực đại công suất hiệu dụng và mô men quay của động cơ được xác

định theo giá trị gia tốc của quá trình tăng tốc tự do (tỷ lệ thuận với đạo hàm bậc nhất của vận tốc góc)

Khi tăng tốc trục khuỷu động cơ phương trình chuyển động có dạng:

) ( i1 M

Z dt

d

Trong đó:

J- mô men quán tính quy đổi của động cơ

dω/dt - Gia tốc của trục khuỷu

Hoặc tính theo tần số quay của trục khuỷu n:

, 974

. n

dt

d J

Hình 2.1 Đường cong gia tốc

khi tăng tốc

Momen quán tính J đối với mỗi m1 hiệu động cơ được lấy không đổi do

đó để xác định công suất của động cơ trong quá trình tăng tốc không phanh,

đ1 chính xác chỉ cần đo gia tốc góc khi vận tốc góc có giá trị gần với vận tốc góc danh nghĩa

Giá trị gia tốc góc được xác định từ một trong những phương pháp ghi tín hiệu xung sau:

- Từ vành răng của bánh đà, thí dụ đầu đo cảm ứng đặt đối diện với vành răng

- Từ vành răng lắp trên trục thu công suất của máy kéo hay trên đầu ra của trục hợp số

- Từ cảm biến điểm chết trên

- Từ cảm biến áp suất phun nhiên liệu

- Từ cảm biến xung áp suất trên đường nạp, đường xả hoặc trong cacte của động cơ

Trên hình 2.1 biểu diễn sự thay đổi

gia tốc góc ε=dω/dt khi tăng tốc động cơ

Gia tốc ε và vận tốc góc w được đo trên giai

đoạn cuối của quá trình chuyển tiếp Trong

trường hợp này:

Trong đó: W1, W2 - vận tốc góc

bắt đầu và kết thúc giai đoạn chuyển tiếp khi đo gia tốc

Wtb - vận tốc góc trung bình trên đoạn đo gia tốc Từ các quan hệ đó, biểu thức để xác định công suất của động cơ có dạng:

) 2 /(

) (W12 W22 tg J

Trên hình 2.2 biểu diễn số đo cấu trúc của thiết bị để xác định công suất

động cơ theo gia tốc trong quá trình tăng tốc Thiết bị này cho phép đo gia tốc trong vùng vận tốc góc danh nghĩa của động cơ Tín hiệu từ cảm biến tần số

đ1 cho trước trong khối 2, bộ chọn mức cài chuyển mạch chương trình 5 Sau

đó kênh 6 mở

Trong khoảng thời gian thứ nhất máy đếm thuận nghịch cộng các xung

đến từ cảm biến 1 còn trong khoảng thời gian thứ 2 tính toán

c)

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc thiết bị để xác định công suất động cơ trong

quá trình tăng tốc Nếu N1, N2 là số xung đến máy đếm thuận nghịch 7 tương ứng trong quá trình của khoảng thời gian thứ nhất và thứ 2, thì khi t’g = tg, độ lệch xung

Ưu điểm của thiết bị này là đơn giản trong việc thực hiện thuật toán

tốc và như vậy tỷ lệ thuận trực tiếp với công suất Tuy nhiên việc thực hiện

sai số thành phần về mặt phương pháp do thay thế vận tốc góc trung bình

máy đếm thuận nghịch trong thời gian đo gia tốc thường nhỏ và bằng khoảng vài chục (lớn hơn số xung có thể nhận được khi sử dụng máy phát xung có tính rời rạc lớn và máy phát dòng xoay chiều trong hệ thống trang bị điện trên

ô tô)

Sai số do tính chất rời rạc của thiết bị có thể được giảm đáng kể trong thiết bị được biểu diễn trên hình 2.2.b Trên thiết bị này được cắt các giá trị

13 được nối với một đầu vào từ cảm biến 1 qua bộ biến đổi tần số thành điện

kênh 6 đóng và số xung N được tính trong máy đếm Công suất trong trường hợp này là:

số xung tuyệt đối từ cảm biến tần số quay trong thời gian gia tốc)

Trên hình 2.2.c biểu diễn sơ đồ cấu trúc của thiết bị mà ở đó cũng đặt

dạng máy so tần số 16 và được điều khiển từ khối đặt giá trị 2 ở vận tốc góc

các xung tần số gốc fo từ máy phát tần số gốc Đồng thời trong máy so 16

So hoạt động lần thứ hai, đóng kênh 10 và xác định số số xung N trong máy

đếm Công suất động cơ trong trường hợp này là:

độ chính xác của phép đo bị hạn chế bởi sai số của chính bộ cảm biến và có thành phần dao động trong quá trình quá độ khi thay đổi vận tốc góc trục khuỷu động cơ

Phương pháp xác định gia tốc góc của trục khuỷu bằng đầu đo cảm ứng

đặt trên lỗ vỏ bánh đà hoặc trên trục thu công suất của máy kéo được thực

xung điện khi vành răng chuyển động quay qua nó Các xung điện được nắn

và đưa đến bộ đa hài đồng bộ, tại đây các xung được biến đổi thành xung chuẩn Từ đầu ra của bộ đa hài các xung đi đến đầu của bộ lọc tần số thấp, từ

đầu ra của bộ lọc điện áp trung bình được giảm xuống tỷ lệ thuận với vận tốc góc của trục khuỷu động cơ

Điện áp từ đầu ra của bộ lọc đặt lên đầu vào của máy so vận tốc analog

và đầu vào của khối vi phân Sơ đồ để xác định gia tốc và công suất tương ứng

được biểu diễn trên hình 2.3 Nếu giá trị đặt tần số quay w của máy so là không đổi đối với các m1 hiệu động cơ cụ thể thì thiết bị được hiệu chuẩn theo

đơn vị gia tốc góc ε Giá trị công suất ne của động cơ được xác định theo toán

đồ cho theo công nghệ chẩn đoán và tài liệu sử dụng của thiết bị

Công suất của động cơ cũng

có thể được đánh giá nhờ sử dụng các

dung điện áp của máy phát trên xe cộ

hoặc máy phát tachomet (Hình 2.4)

Việc phân tích xung điện áp xoay

chiều từ máy phát trên ô tô máy kéo

cho thấy, sau mỗi vòng quay của trục

khuỷu máy phát đưa ra 12 xung điện

tốc góc của trục khuỷu Độ tăng biên

trong thời gian tăng tốc cho phép xác

định gia tốc góc hay đạo hàm của vận

tốc góc Trong trường hợp này làm

giảm đứng kể chi phí lao động khi

chẩn đoán vì không cần thiết phải lắp

ra của máy phát điện xoay chiều của

ô tô máy kéo

b Sự thay đổi gia tốc góc trục khuỷu

trượt trên bộ truyền đai của máy phát Với mục đích đó trước khi bắt

đầu chẩn đoán người ta xác định độ trượt truyền động đai của máy phát điện

Khi đặt tải trọng điện của máy phát (thí dụ cài thiết bị chiếu sáng) và cấp cho cuộn dây kích thích với điện áp ổn định trong chế độ tăng tốc tự do người ta tính số xung điện áp từ cuộn dây kích thích với điện áp ổn định trong chế độ tăng tốc tự do người ta tính số xung điện áp từ cuộn dây kích thích của

máy phát khi gia tốc góc cực đại của trục khuỷu Số xung đo được so sánh với giá trị chuẩn và theo độ lệch xung, xác định được hệ số trượt, hệ số này đồng thời cũng đặc trưng cho sức căng của đai máy phát Hệ số trượt được đưa vào khi hiệu chuẩn thiết bị

Trên các thiết bị chẩn đoán gia tốc hiện đại về nguyên lý cơ bản vẫn dựa trên cơ sở tạo tải trọng nhờ tăng vận tốc quay của động cơ và phân tích các thông tin nhận được trong quá trình chuyển tiếp Tuy nhiên những tiến bộ trong kỹ thuật đo, kỹ thuật điện tử và đặc biệt là kỹ thuật xử lý điện tử số đ1 tạo nên những bước nhảy đặc biệt trong kỹ thuật chẩn đoán Cấu hình thông dụng nhất của thiết bị chẩn đoán gia tốc hiện nay có thể tóm tắt theo sơ đồ

đến từ các cảm biến, digital (thí dụ các xung tần số quay của cảm biến Hall); 2d - Các tín hiệu analog được đưa đến từ các cảm biến analog như các cảm biến đo hệ số lambda, áp suất, điện áp và cả các tín hiệu xung từ các cảm