Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ 7403 10

Hiện nay các nhà khoa học đã tìm rađược nhiều cách để chế tạo động cơ mới nhằm giúp cho các động cơ đó hoạt độngvới quá trình cháy tốt hơn, lượng tiêu hao nhiên liệu ít

Trang 1

Mục Lục

Trang

Mục Lục 1LỜI NÓI ĐẦU 3

2.1 Các thông số kỹ thuật của động cơ KAMAZ – 7403.10 7

3 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel 243.1 Quá trình phát triển hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 243.1.1 Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel thông thường 24

3.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 283.2.2 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 28

4 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ KAMAZ – 7403.10 374.1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 37

5 Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống nhiên liệu động cơ 50

Trang 2

5.1.2 Xây dựng đồ thị chuyển vị Piston bằng phương pháp đồ thị Brick 61

5.1.4 Xây dựng đồ thị gia tốc theo phương pháp TôLê 635.1.5 Xây dựng đồ thị lực quán tính Pj – lực khí thể Pkt và tổng lực P1 655.1.6 Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực ngang N 67

5.1.8 Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 735.1.9 Triển khai đồ thị phụ tải ở tọa độ cực thành đồ thị Q – α 755.1.10 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền 77

5.2 Tính toán các thông số cơ bản của bơm cao áp 835.2.1 Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình 83

5.3.1 Tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình 855.3.2 Tổng số tiết diện lưu thông của lỗ phun.f1 85

6 Tìm hiểu các dạng hư hỏng, cách khắc phục của hệ thống nhiên liệu 87

6.4 Các hư hỏng, cách khắc phục của đường ống dẫn nhiên liệu 886.5 Các triệu chứng của động cơ khi hư hỏng hệ thống nhiên liệu 88

7 Kết luận 91

92

Trang 3

LỜI NÓI ĐẦU

Kể từ khi ra đời tới nay ngành động lực đã không ngừng phát triển và đạt đượcnhững thành tựu to lớn trong công cuộc đấu tranh, xây dựng và bảo vệ tổ quốc, gópphần thúc đẩy nền kinh tế phát triển

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật con người đã chế tạo

ra được nhiều động cơ mới từ công suất nhỏ đến công suất lớn với nhiều ưu điểm vàtính năng kỹ thuật tốt, chất lượng cao, làm việc tin cậy, cũng như làm việc thânthiện với môi trường hơn

Trong đồ án tốt nghiệp này em làm đề tài: “Khảo sát hệ thống cung cấp nhiênliệu của động cơ Kamaz – 7403.10” Nội dung của đề tài đã giúp em hệ thống lại vànắm vững hơn về những kiến thức đã học, nâng cao khả năng tìm hiểu về chuyênmôn và thực tế

Động cơ Kamaz – 7403.10 được lắp đặt trên hầu hết các loại xe Kamaz Trongquá trình tìm hiểu hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Kamaz – 7403.10 sẽ giúp

ta hiểu rõ hơn về hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel Bên cạnh đó còn mang ýnghĩa như một nguồn tài liệu tham khảo phục vụ trong công tác học tập, hướng dẫn,bảo dưỡng sửa chữa động cơ

Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Trần Văn Nam vàcác thầy giáo trong khoa, cùng với nổ lực của bản thân đã hoàn thành nhiệm vụ của

đề tài Vì thời gian có hạn, nguồn tài liệu còn thiếu và kiến thức còn hạn chế nênkhông thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định Vì vậy em mong các thầy cô trongkhoa lượng thứ và đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Trần VănNam và các thầy cô giáo trong khoa đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tậpở trường cũng như trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp

Đà Nẵng, Ngày 28 tháng 05 năm 2009

Sinh viên thực hiện

Lê Ngọc Huân

Trang 4

1 Mục đích ý nghĩa đề tài

1.1 Mục đích.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo động cơđốt trong cũng đang trên đà phát triển mạnh Hiện nay các nhà khoa học đã tìm rađược nhiều cách để chế tạo động cơ mới nhằm giúp cho các động cơ đó hoạt độngvới quá trình cháy tốt hơn, lượng tiêu hao nhiên liệu ít hơn, cũng như thân thiện vớimôi trường hơn như động cơ chạy bằng khí ga hay Bioga, động cơ phun xăng điện

tử, động cơ Common Rail, động cơ chạy bằng năng lượng mặt trời, ôtôHybrid v.v… Tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam động cơ chạy bằng nhiên liệu Dieselvẫn còn đóng một vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế trongcông cuộc xây dựng đổi mới đất nước nói chung cũng như sự phát triển của ngànhôtô và động cơ nói riêng, bởi vì nó có khả năng sinh công lớn, làm việc tin cậy vàcó độ ổn định cao Hầu hết hiện nay trên tàu thủy, máy công trình, xe tải và máyphát điện cỡ nhỏ đều được trang bị động cơ chạy bằng nhiên liệu Diesel

Xe Kamaz vẫn còn đang được sản xuất, lắp ráp và sử dụng rộng rãi ở Việt Namtrong các ngành công nghiệp, dịch vụ Xe Kamaz được sử dụng để vận chuyển hànghóa phục vụ cho công cuộc xây dựng đất nước Nó gồm có nhiều loại như xeKamaz 65115 là loại ô tô tải ben tự đổ có trọng tải 15 tấn, xe Kamaz 53229 phục vụcho xe trộn bê tông, xi téc tưới nước rửa đường, xi téc chở xăng dầu, tải thùng, xeđầu kéo

Vì vậy việc khảo sát hệ thống nhiên liệu của động cơ Kamaz sẽ giúp chúng tanắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửachữa và cải tiến chúng Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu thamkhảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác Giúp chúng ta hiểu rõhơn về hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel Vì động cơ Kamaz – 7403.10 cũng

sử dụng hệ thống nhiên liệu diesel cổ điển là sử dụng cụm bơm cao áp vòi phun.Cụm bơm cao áp, vòi phun là một trong những cụm chi tiết chính không thể thiếutrong động cơ diesel, nó là bộ phận dùng để tăng áp suất của nhiên liệu và giúp chonhiên liệu được phun tơi vào buồng cháy của động cơ trong quá trình cháy Việcnghiên cứu hệ thống nhiên liệu diesel thông thường này là cơ sở giúp chúng ta nắmvững nguyên lý làm việc của động cơ sử dụng nhiên liệu diesel để từ đó giúp choviệc nghiên cứu, phát triển lên của động cơ như động cơ sử dụng hệ thống nhiênliệu được cung cấp bằng phương pháp phun dầu điện tử với những tính năng vượttrội hơn động cơ diesel thông thường như: quá trình cháy của động cơ được cải

Trang 5

thiện tốt hơn, lượng tiêu hao nhiên liệu thấp hơn do đó hiệu suất làm việc của động

cơ cũng lớn hơn

1.2 Ý nghĩa.

Ngày nay sự phát triển của công nghệ sản xuất không ngừng nâng cao, côngnghệ điều khiển và vi điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi đòi hỏi phải cókiến thức vững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phảinâng lên tương ứng mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng nhưdây chuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ratrường Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu của động cơ Kamaz – 7403.10, giúpcho em nắm vững hơn về kiến thức động cơ nói chung và về hệ thống nhiên liệuđộng cơ diesel thông thường nói riêng Từ đó giúp cho em nắm vững kiến thức cơbản về động cơ để sau khi ra trường không bị bở ngỡ với những động cơ mới,những hệ thống nhiên liệu mới như hệ thống nhiên liệu Common Rail

Vì những lý do trên nên em chọn đề tài "Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệuđộng cơ Kamaz – 7403.10" để làm đề tài tốt nghiệp

Nội dung chính của đồ án gồm các phần sau:

- Giới thiệu động cơ Kamaz – 7403.10

- Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel

- Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Kamaz – 7403.10

- Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống nhiên liệu động cơ

- Tìm hiểu các dạng hư hỏng và cách khắc phục của hệ thống nhiên liệu

Trang 6

2 Giới thiệu động cơ KAMAZ - 7403.10

Động cơ Kamaz – 7403.10 được lắp đặt trên các xe Kamaz – 65115 là loại động

cơ 4 kỳ 8 xylanh được đặt kiểu hình chữ V làm việc theo thứ tự nổ 1-5-4-2-6-3-7-8.Động cơ có công suất lớn nhất 191KW / 2930 vg/ph Hệ thống phân phối khí củađộng cơ được dẫn động từ trục cam thông qua hệ thống: con đội, đũa đẩy, cò mổ.Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ sử dụng bơm cao áp và vòi phun, bơmcao áp sử dụng là loại bơm dãy có 8 tổ bơm được bố trí theo dạng chữ V, bơm đượcbố trí giữa hai hàng xylanh của động cơ và được dẫn động từ trục cam thông quamột cặp bánh răng và qua trục các đăng

Trang 7

2.1 Các thông số kỹ thuật của động cơ KAMAZ – 7403.10.

Bảng 2-1 Thông số kỹ thuật động cơ.

2.2 Giới thiệu chung về động cơ Kamaz – 7403.10.

Động cơ KAMAZ – 7403.10 là loại động cơ 4 kỳ gồm có 8 xylanh được bố trídạng hình chữ V chia làm 2 hàng có dạng như hình 2 – 1, sử dụng nhiên liệu diesel,làm mát bằng nước (theo kiểu làm mát cưỡng bức)

Hình 2 – 1 Sơ đồ bố trí và trình tự làm việc của xylanhBơm cao áp của động cơ được bố trí ở giữa hai hàng xylanh Bơm được dẫnđộng từ trục cam qua một cặp bánh răng và thông qua một trục truyền các đăng đến

Trang 8

đầu bơm Nhiên liệu được đưa đến vòi phun nhờ các ống cao áp bằng thép Mỗixylanh được bố trí một vòi phun, hai xupap một nạp và một thải Cơ cấu phối khíđược bố trí theo kiểu xupap treo, xupap được dẫn động từ trục cam thông qua hệthống con đội, đũa đẩy và giàn cò mổ Có một trục cam dẫn động cho hai hàngxupap, trục cam được dẫn động từ trục khuỷu động cơ bằng bánh răng.

Tổng thành và chi tiết động cơ được lắp trên thân máy Blog của các xylanhđược đúc từ hợp kim hoá gang đồng cùng chung với phần trên của cacte Để tăng độcứng vững theo chiều dọc thành ngoài của blog người ta bố trí những đường cong.Các vấu của các đinh ốc giữa các đầu xylanh tạo nên những vết nhô ở phía trên củathành và hình thành ra ống nước của blog Dãy xylanh bên trái dịch chuyển tươngđối về bên phải phía trước lên 29,5 mm điều đó làm cho có thể đặt được trên chốtkhuỷu hai thanh truyền

Hệ thống làm mát động cơ cưỡng bức một vòng kín, hệ thống được tính toán đểthường xuyên sử dụng chất làm mát có nhiệt độ chống đóng băng thấp

Động cơ Kamaz – 7403.10 được sản xuất bởi: Liên hiệp sản xuất ôtô tải loại lớnKamaz, trực thuộc Bộ công nghiệp ôtô Liên bang cộng hoà xã hội chủ nghĩa XôViết (nay là Liên Bang Nga)

Trong hệ thống làm mát người ta bố trí hai bộ van hằng nhiệt để rút ngắn thờigian chạy nóng máy Hệ thống bôi trơn động cơ theo kiểu liên hợp có cácte ướt, bôitrơn cưỡng bức, dầu bôi trơn trong hệ thống lưu động và tuần hoàn được là nhờ bơm dầu, kiểu bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Trang 9

6 5

9

10

11

12 13

14

4 3

2 1

17

8 7

Hình 2 – 2 Mặt cắt dọc động cơ KAMAZ – 7403.10

1-Máy phát điện; 2-Bơm nhiên liệu thấp áp; 3-Bơm tay; 4-Bơm cao áp; 5-Khớp tự động điều chỉnh góc phun sớm ; 6-Trục các đăng động bơm cao áp; 7-Đường ống nạp; 8-Bầu lọc tinh nhiên liệu; 9-Trục cam;10-Bánh đà; 11-Cacte bánh đà ; 12- Bulông xả dầu; 13-Cacte; 14-Trục khuỷu; 15-Bơm dầu ; 16-Trục dẫn động của

phần khớp thuỷ lực; 17-Puli dẫn động máy phát ; 18- Quạt gió.

Trang 10

10 9

Hình 2 – 3 Mặt cắt ngang động cơ KAMAZ – 7403.10

1-Bầu lọc; 2-Phểu rót dầu; 3-Thước thăm dầu; 4-Bầu lọc ly tâm; 5-Hộp van hằng nhiệt; 6-Bulông vòng trước; 7-Máy nén khí; 8- Bơm thuỷ lực trợ lái; 9-Bulông vòng sau; 10- Bugi sấy, 11- Ống nước bên trái; 12- Ống nạp khí vào bên trái; 13- Vòi phun; 14- Đai kẹp giữ vòi phun; 15- Đường ống thải; 16- Óng góp; 17- Cac te.

2.2.1 Cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền.

2.2.1.1 Trục khuỷu

Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, cường độ làm việc lớnnhất và giá thành cao nhất trong động cơ đốt trong Nó có nhiệm vụ tiếp nhận lựctác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến củapiston thành chuyển động quay của trục để đưa công suất ra ngoài Khối lượng củatrục khuỷu thường chiếm từ 7 15% khối lượng của động cơ Giá thành của trụckhuỷu thường chiếm khoảng 25 30% giá thành của động cơ

Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng: Trục khuỷu chịu tác dụng của lựckhí thể, lực quán tính, các lực này có trị số rất lớn và có tính biến thiên theo chu kỳ

Trang 11

nhất định nên có tính va đập mạnh Các lực tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắntrục đồng thời còn gây ra hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn làm cho động

cơ rung và mất cân bằng Ngoài ra các lực này còn gây ra hao mòn các bền mặt masát cổ trục và chốt khuỷu

Hình 2 – 4 Trục khuỷu

1-Đối trọng trước; 2-Bánh răng dẫn động bơm dầu; 3-Nút chặn dầu; 4-Đối trọng sau; 5-Bánh răng dẫn động; 6-Hắt dầu; 7-Chốt khuỷu; 8-Lỗ chứa dầu;

9-Lỗ định tâm.

Trục khuỷu được làm bằng thép hợp kim chế tạo theo phương pháp dập nóng, cổtrục được tôi với dòng điện cao tần, chiều sâu lớp tôi 2  6 [mm] hoặc bằng mm] hoặc bằng

phương pháp thấm nitơ Trục khuỷu của động cơ Kamaz là loại truc khuỷu nguyên gồm có 5 cổ trục và 4 chốt khuỷu Bên trong các chốt khuỷu được khoan các lỗ chứa dầu bôi trơn, các lỗ này còn có tác dụng như một lọc ly tâm lọc dầu bôi trơn thêm một lần nữa

Trục khuỷu gồm các phần: Đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, mákhuỷu và đuôi trục khuỷu

Đầu trục khuỷu, lắp với bánh răng số 2 để dẫn động bơm dầu bôi trơn Trên đầutrục khuỷu còn lắp một khớp nối thuỷ lực để dẫn động quạt gió Bánh răng chủđộng được lắp trên đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căng có then bán nguyệt Ngoài ra,trên đầu trục khuỷu còn lắp phớt chắn dầu (vành gạt dầu), ổ chắn dọc trục (vành bánnguyệt) hạn chế chuyển động dọc trục của trục khuỷu

Cổ trục khuỷu: Có năm cổ trục khuỷu, các cổ trục khuỷu có kích thước nhưnhau, đường kính cổ trục: 95 [mm] hoặc bằng mm] Các cổ trục được bôi trơn nhờ các đường dầu ởthân máy dẫn đến các bệ đỡ ổ trục Bạc lót của trục có khoan lỗ và có rãnh chứa dầubôi trơn, đường kính lỗ dầu trên trục : 5[mm] hoặc bằng mm]

Chốt khuỷu: Có bốn chốt khuỷu, trên chốt có khoan các đường dẫn dầu bôi trơn

Trang 12

chốt khuỷu, các đường này thông với đường dầu cổ trục nhờ các đường nghiêng Sau khi gia công người ta đậy kín các lỗ bằng các nút 3 Mỗi chốt khuỷu lắp hai thanh truyền, mỗi thanh truyền ứng với một xylanh.

Má khuỷu: Là bộ phận nối liền chốt khuỷu và cổ trục, má khuỷu có dạng ôvan.Đối trọng: Đối trọng có các tác dụng sau:

- Cân bằng lực và mômen quán tính không cân bằng động cơ, chủ yếu làlực quán tính ly tâm

- Giảm tải cho cổ trục, nhất là cổ trục giữa

- Giảm rung động cho động cơ

Đuôi trục khuỷu được lắp các chi tiết: Bánh đà, bánh răng số 5 để dẫn động trụccam, bơm cao áp, bơm nước được dẫn động nhờ bánh răng bên cạnh bánh răng số 7.Trên đuôi trục khuỷu có lắp vành chắn dầu 6, đuôi trục khuỷu được bắt kín khít nhờvòng đệm bằng cao su nằm trong hộp bánh đà

2.2.1.2 Thanh truyền

Thanh truyền là chi tiết nối piston và trục khuỷu nhằm biến chuyển động tịnhtiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu

Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau:

- Lực khí thể trong xy lanh

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston

- Lực quán tính của thanh truyền

Dưới tác dụng của các lực đó, thanh truyền bị nén, uốn dọc, uốn ngang Đầu nhỏthanh truyền có thể bị biến dạng, nắp đầu to chịu uốn và chịu kéo Khi động cơ làmviệc, các lực trên thay đổi theo chu kỳ, vì vậy tải trọng tác dụng lên thanh truyền làtải trọng động Thanh truyền được chế tạo bằng thép hợp kim, có tiết diện hình chữ

I và được nitơ hoá hoặc tôi cao tần

Thanh truyền có kết cấu gồm 3 phần: Đầu nhỏ, đầu to và thân thanh truyền.Đầu nhỏ thanh truyền: Là phần lắp ghép với chốt piston, có dạng hình trụ rỗng.Trên đầu nhỏ thanh truyền có khoan hai lỗ để hứng dầu bôi trơn khi xecmăng gạtdầu hồi về để bôi trơn cho chốt piston và bạc lót

Thân thanh truyền: Thân thanh truyền có tiết diện chữ I Do tính hợp lý trongviệc sử dụng vật liệu nên trọng lượng thanh truyền nhỏ mà độ cứng vững lớn Chiềurộng của thân thanh truyền tăng dần từ đầu nhỏ lên đầu to Làm như vậy để cho phùhợp với quy luật phân bố của lực quán tính tác dụng lên thanh truyền trong mặtphẳng lắc

Đầu to thanh truyền: Một nửa đầu to được dập liền với thân thanh truyền, cònmột nửa kia được chế tạo rời để thuận lợi trong quá trình tháo lắp, hai nửa đầu to

Trang 13

được liên kết với nhau nhờ hai bulông Thanh truyền và nắp đầu to thanh truyềnđược gia công đồng bộ với nhau Do vậy nắp đầu to không đổi lẫn cho nhau được.

Ở trên nắp đầu to và thân thanh truyền có đánh dấu bộ đôi ngoài ra trên nắp và thânthanh truyền đều dập số thứ tự của xylanh

Bulông thanh truyền là chi tiết nhỏ nhưng rất quan trọng vì nếu bulông thanhtruyền bị đứt, động cơ sẽ bị hư hỏng nặng Bulông thanh truyền được chế tạo bằngthép hợp kim

Khi động cơ làm việc, bu lông thanh truyền chịu các lực sau:

- Lực siết ban đầu khi lắp ghép

- Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến và lực quán tính lytâm của khối lượng chuyển động quay

Các lực trên thay đổi theo chu kỳ nên bulông thanh truyền chịu tải trọng động và

bị mỏi

2.2.2 Nhóm Piston.

Nhóm piston gồm có: Piston, chốt piston, xécmăng khí, xécmăng dầu và các chitiết hãm chốt piston

Nhóm piston có nhiệm vụ:

- Bảo đảm bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy lọt xuống cacte vàngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy

- Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền để làm quay trụckhuỷu Nén khí trong quá trình nén, đẩy khí ra khỏi xylanh trong quá trình thải vàhút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp

Hình 2 – 5 Nhóm piston và thanh truyền

1-Piston; 2-Thanh truyền (đầu nhỏ); 3-Vòng khoá hãm; 4-Chốt piston; 5-Rãnh xécmăng khí; 6-Rãnh xécmăng dầu; 7-Thân piston; 8-Bulông thanh truyền; 9-Thân

Trang 14

thanh truyền; 10-Nắp đầu to thanh truyền; 11-Nửa bạc lót dưới; 12-Nửa bạc lót

trên; 13-Xécmăng dầu; 14-Xécmăng khí.

2.2.2.1 Piston

Piston là một chi tiết máy quan trọng của động cơ Trong quá trình làm việc củađộng cơ piston chịu lực rất lớn, nhiệt độ rất cao và ma sát mài mòn lớn Lực tácdụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây nên ứng suất nhiệttrong piston, còn mài mòn là do thiếu dầu bôi trơn mặt ma sát của piston với xylanhkhi chịu lực

Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm có hàm lượng silic cao

Kết cấu piston được chia làm 3 phần : Đỉnh – đầu và thân piston

- Đỉnh piston là phần tạo thành buồng cháy, đỉnh piston của động cơKamaz có dạng hình  Loại buồng cháy này tạo ra xoáy lốc rất mạnh trong quátrình nén nên hình thành hoà khí được tốt hơn Tuy nhiên loại buồng cháy này cũngcó khuyết điểm là diện tích chịu nhiệt rất lớn và trọng lượng phần đầu piston rấtnặng đồng thời khó giải quyết vấn đề ứng suất nhiệt của xécmăng, nhất là xécmăngkhí thứ nhất

- Đầu piston có nhiệm vụ đảm bảo bao kín buồng cháy và dẫn nhiệt ra khỏiđỉnh, đảm bảo nhiệt độ của đỉnh piston không cao quá trị số cho phép Ở đầu pistoncó ba rãnh lắp xécmăng: Hai xécmăng khí và một xécmăng dầu, trong rãnhxécmăng dầu có khoan sáu lỗ để hồi dầu bôi trơn Đầu piston có các gân tản nhiệtphía dưới đỉnh piston

- Thân piston là phần dẫn hướng và chịu lực ngang N, chiều dài phần thânpiston tính từ xécmăng cuối cùng phía trên bệ chốt đến chân piston Chiều dài phầnthân piston phụ thuộc vào trị số của lực ngang N Thân càng dài, áp suất tiếp xúcgiảm nhưng khối lượng piston càng lớn Tiết diện ngang thân piston phía hai đầuchốt được vát ngang nhằm tránh cho piston không bị bó kẹt trong xylanh khi piston

bị biến dạng

2.2.2.2 Chốt piston

Chốt piston có nhiệm vụ liên kết piston với thanh truyền, chịu lực tác động trênpiston và truyền lực này cho thanh truyền Vì vậy chốt piston chịu tải trọng rất lớn,

va đập mạnh và ma sát lớn, dễ bị mòn do khó bôi trơn

Chốt piston được chế tạo bằng thép Crôm, Niken và được thấm Cacbon rồi tôicao tần Chốt piston có kết cấu là hình trụ rỗng nhằm giảm trọng lượng, đườngkính ngoài của chốt là 45 [mm] hoặc bằng mm] Chốt piston được lắp theo phương pháp lắp tự do,tức là không cố định trên bệ chốt mà cũng không cố định trên đầu nhỏ thanh truyền.Trong quá trình làm việc chốt piston có thể xoay tự do quanh đường tâm chốt Ở hai

Trang 15

đầu chốt có hai vòng khoá hãm hạn chế khả năng chốt di chuyển dọc trục ở bêntrong piston.

2.2.2.3 Xécmăng

Trong quá trình làm việc của động cơ xécmăng khí có nhiệm vụ bao kín buồngcháy, xécmăng dầu có nhiệm vụ ngăn dầu nhờn sục lên buồng cháy Xécmăng khíthứ nhất là xécmăng làm việc trong điều kiện xấu nhất: chịu nhiệt độ cao, va đậplớn, mài mòn nhiều do ma sát khô

Xécmăng được chế tạo bằng gang xám hợp kim Bề mặt làm việc của xécmăngkhí thứ nhất được mạ một lớp Crôm còn xécmăng khí thứ hai được mạ một lớpMolipden và khe hở miệng trong xylanh là 0,4  0,6 [mm] hoặc bằng mm] Khi lắp ráp các miệngxécmăng lệch nhau 1800

Xécmăng dầu có vòng giãn nở lượn sóng làm bằng thép lò xo và bề mặt làmviệc của xécmăng được mạ một lớp Crôm và khe hở miệng trong xylanh là 0,3 0,45[mm] hoặc bằng mm]

Tiết diện của xécmăng khí có dạng hình thang Tiết diện của xécmăng dầu hìnhhộp Trên xécmăng dầu có rãnh ở trên phía lưng xécmăng để hứng dầu bôi trơn khixécmăng gạt dầu Mỗi một piston có hai xécmăng khí và một xécmăng dầu

2.2.3 Cơ cấu phân phối khí.

Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động

cơ, thải khí ra khỏi xylanh và nạp đầy không khí sạch vào xylanh trong quá trìnhnạp để động cơ làm việc liên tục, ổn định và phát hết công suất thiết kế Hệ thốngphân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

- Quá trình thay đổi khí phải hoàn toàn, nạp đầy thải sạch

- Đóng mở xupáp đúng thời gian quy định

- Độ mở lớn để dòng khí lưu thông ít trở lực

- Xupáp phải kín nhằm bảo đảm áp suất nén,không cho khí cháy lọt khí

- Ít va đập, tránh mòn

- Dễ dàng trong hiệu chỉnh, sửa chữa

- Đơn giản, dễ chế tạo và có giá thành rẻ

Cơ cấu phân phối khí của động cơ Kamaz – 7403.10 là cơ cấu phối khí dùngxupáp và được bố trí theo dạng xupáp treo Cách bố trí này có ưu điểm: Buồng cháygọn, diện tích mặt truyền nhiệt nhỏ, do đó giảm được tổn thất nhiệt, tăng được tỷ sốnén, đường nạp, đường thải thông thoáng, giảm sức cản khí động, tăng tiết diện lưuthông của dòng khí, tăng hệ số nạp Tuy nhiên cách bố trí này cũng có một sốnhược điểm sau: Dẫn động xupáp phức tạp và làm tăng chiều cao của động cơ,ngoài ra nó còn lam cho kết cấu của nắp xylanh trở nên phức tạp và rất khó chế tạo

Trang 16

Người ta bố trí hai xupap cho một xylanh: Một xupáp nạp và một xupáp thải Các xupáp được bố trí thành một dãy, xupáp nạp và xupáp thải đặt xen kẻ nhau Các xupáp được bố trí nghiêng một góc so với đường tâm xylanh Các xupáp đượcdẫn động từ trục cam được đặt ở giữa hai hàng xylanh.

Trục cam được bố trí trên thân máy và được dẫn động từ trục khuỷu thông qua

ba bánh răng, loại răng thẳng Bánh răng dẫn động trục cam được lắp ở đầu trụckhuỷu

Hình 2 – 6 Cơ cấu phân phối khí

1-Trục cam; 2-Con đội; 3-Ống dẫn hướng; 4-Đũa đẩy; 5-Đệm lót; 6-Cò mổ; 7-Đai ốc khoá; 8-Vít điều chỉnh; 9-Bulông nắp máy; 10-Móng ngựa; 11- Ống lót; 12-Chén chặn lò xo; 13-Lò xo ngoài; 14-Lò xo trong; 15-Óng dẫn hướng xupáp;

16-vòng đệm; 17-Xupáp.

2.2.3.1 Xupáp

Trong quá trình làm việc xupáp chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt Mặt nấmxupáp luôn luôn va đập với đế xupap nên rất dễ bị biến dạng Do trực tiếp tiếp xúcvới khí cháy nên xupáp còn phải chịu nhiệt độ rất cao Hơn nữa, tốc độ dòng khíthải cũng rất lớn, khiến cho xupáp nhất là xupáp thải thường dễ bị quá nóng và bịdòng khí ăn mòn Xupáp nạp và thải được chế tạo bằng thép hợp kim, thân của cả

Trang 17

hai xupáp được phủ một lớp than chì trên một đoạn dài 125[mm] hoặc bằng mm] kể từ đầu mút củachúng để nâng cao độ mài mòn

Kết cấu của xupáp gồm 3 phần chính : Nấm xupáp, thân xupáp, đuôi xupáp

- Nấm xupáp có kết cấu là loại nấm bằng, có ưu điểm dễ chế tạo và có thểdùng cho cả xupáp và xupáp thải Đường kính nấm xupáp nạp dn = 51,5 [mm] hoặc bằng mm] vàcủa xupáp thải là dth = 46,5 [mm] hoặc bằng mm]

- Thân xupáp có tiết diện tròn, dẫn hướng tốt, tản nhiệt tốt và chịu được lựcnghiêng khi xupáp đóng mở Thân xupáp được dẫn hướng trong ống dẫn hướngđóng trong nắp máy

- Đuôi xupáp có nhiệm vụ định vị lò xo khi lắp ráp và nó là phân mà chịutác động trực tiếp của cò mổ nên chịu va đập mạnh và mài mòn lớn Kiểu đuôi nềnbậc dùng hai móng hãm ôm chặt lấy thân xupáp bởi lực lò xo của đĩa lò xo

- Đế xupáp: Để tránh hao mòn thân máy và nắp xylanh, người ta ép vàohọng đường ống nạp và thải một vòng đế xupáp Đế xupáp làm bằng gang hợp kim(gang trắng) chịu va đập và mài mòn cao Đế xupáp được lắp vào nắp máy bằngcách ép có độ đôi Kết cấu của đế xupáp là một vòng hình trụ, trên có vát mặt côn

để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupáp

- Ống dẫn hướng xupáp làm nhiệm vụ dẫn hướng thân xupáp, ống dẫnhướng xupáp được chế tạo bằng ceramic Ống dẫn hướng được bôi trơn bằng dầu từtrên đầu cò mổ chảy xuống Ống dẫn hướng kết cấu hình trụ rỗng và được đóng épvào nắp xylanh

- Lò xo xupáp là chi tiết bảo đảm cho xupáp đóng kín và chuyển động theođúng quy luật của cam phối khí Lò xo chịu tải trọng thay đổi theo chu kỳ và chịudao động Lò xo dùng trong cơ cấu phân phối khí là lò xo xoắn ốc hình trụ Có hai

lò xo được đặt lồng vào nhau Hai vòng của hai đầu lò xo quấn sít vào nhau và đượcmài phẳng để lắp ghép với đĩa lò xo và vòng đệm ở nắp xylanh Dùng hai lò xo trênmột xupáp có ưu điểm là: Ứng suất xoắn trên từng lò xo nhỏ hơn so với khi chỉdùng một lò xo Do đó ít hư hỏng lò xo; Tránh được hiện tượng cộng hưởng do các

lò xo có tần số dao động tự do khác nhau; Khi một trong hai lò xo bị hư hỏng thìđộng cơ vẫn làm việc an toàn trong một khoảng thời gian ngắn vì xupáp không bịrơi vào xy lanh

Trang 18

Trục cam được làm bằng thép bề mặt của các cam và và cổ đỡ được thấmCácbon và được tôi cứng bằng cách tôi cao tần Kết cấu các phần của trục cam:Cam thải và cam nạp: Các cam nạp và cam thải được làm liền với trục và được bố trí trên cùng một trục, theo vị trí của các xupáp.

Kích thước của các cam chế tạo liền với trục nhỏ hơn kích thước đường kính cổtrục, vì trục cam được lắp theo kiểu đút luồn qua các ổ trục trên thân máy Dạngcam của cam nạp và cam thải là cam lồi, có tám cam nạp và tám cam thải

Cổ trục và ổ trục cam: Trục cam được lắp trong ổ trục trên thân máy, có năm cổtrục Các cổ trục cam dùng các bạc ống làm bằng thép bề mặt làm việc có tráng lớphợp kim đồng chì, các bạc này được ép vào thân máy

Để cho trục cam không bị dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thân máy

và nắp xy lanh bị giãn nở), người ta dùng ổ chắn dọc trục Do bánh răng dẫn độngtrục cam là bánh răng thẳng nên trục cam không chịu lực dọc trục và ít chịu ảnhhưởng của sự giãn nở của trục cam và thân máy, cho nên không làm ảnh hưởng đếnpha phân phối khí Ổ chặn dọc trục được đặt ở vị trí đầu trục cam sát bánh răng dẫnđộng trục cam

2.2.3.3 Con đội

Con đội là chi tiết trung gian dẫn động hệ thống phân phối khí Con đội chịu lựcnghiêng do cam phối khí gây ra trong quá trình dẫn động xupáp Kết cấu của conđội có hai phần: Phần dẫn hướng và phần mặt tiếp xúc với cam phối khí Động cơ Kamaz – 7403.10 dùng loại con đội hình nấm có thân hình trụ rỗng bên trong Phầnlõm tiếp xúc với đũa đẩy có bán kính lớn hơn bán kính cầu của đầu đũa đẩy Mặttiếp xúc với cam của con đội là mặt cầu có bán kính lớn nên rất khó nhận ra mặt cầu

mà nhìn giống như mặt phẳng Sở dĩ làm mặt cầu là để tránh hiện tượng mòn vẹtmặt tiếp xúc con đội (hoặc mòn mặt cam tiếp xúc) Mặt tiếp xúc là mặt cầu nên conđội tiếp xúc với mặt cam tốt hơn, do đó tránh được hiện tượng trầy xước

Để thân con đội và mặt nấm mòn đều, người ta lắp con đội lệch với mặt cammột khoảng e Như thế trong quá trình làm việc con đội vừa chuyển động tịnh tiếnvừa chuyển động quay xung quanh đường tâm cuả nó

2.2.3.4 Đũa đẩy và cò mổ

Đũa đẩy là chi tiết trung gian giữa con đội và cò mổ Hai mặt đầu đũa đẩy đượcgắn khớp cầu lõm và cầu lồi tỳ vào con đội và cò mổ Đầu có mặt cầu lõm tỳ vào vítđiều chỉnh khe hở nhiệt, đũa đẩy làm bằng thép Cácbon trung bình Cò mổ được rènbằng thép và có ống lót bằng đồng thau, nó được lắp trên trục đặt trên nắp máyđược bôi trơn cưỡng bức bằng dầu nhờn từ đường dầu trong trục Cò mổ là một đòn

Trang 19

hai cánh với tỷ số truyền là 1,55 Trên cánh ngắn của cò mổ có vặn vít điều chỉnh vàđai ốc hảm để điều chỉnh khe hở nhiệt của xupáp.

2.2.4 Hệ thống bôi trơn.

Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các mặt ma sát, đồng thời lọc sạch những tạp chất lẫn trong dầu bôi trơn khi dầu tẩyrửa các mặt ma sát và làm mát dầu bôi trơn để đảm bảo tính năng lý hóa của dầu.Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong dùng dầu bôi trơn để làm giảm ma sátcác ổ trục, đưa nhiệt lượng do ma sát sinh ra khỏi ổ trục Dầu bôi trơn còn đảm bảo

bề mặt ma sát của các chi tiết trong động cơ không rỉ (chống ôxy hóa bề mặt)

Dầu bôi trơn có các công dụng sau:

- Bôi trơn các bề mặt ma sát,làm giảm tổn thất ma sát

- Làm mát ổ trục

- Tẩy rửa các bề mặt ma sát

- Bao kín khe hở giữa piston với xy lanh, giữa các xécmăng với piston.Công dụng dầu bôi trơn phụ thuộc vào tính năng lý hóa của dầu, nhất là phụ thuộcvào độ nhớt của dầu

Hệ thống bôi trơn của động cơ Kamaz – 7403.10 thuộc kiểu liên hợp có cácteướt Dầu được áp lực đẩy đến cổ trục chính, các ổ trục của trục cam, các ống lót của

cò mổ, các ổ trục của bơm nhiên liệu cao áp và máy nén khí

Các bộ phận chính của hệ thống bôi trơn gồm: Bơm dầu, thiết bị lọc dầu, kétlàm mát dầu

Bơm dầu dùng trong hệ thống là bơm bánh răng, hệ thống sử dụng hai bầu lọcbầu lọc thấm và bầu lọc ly tâm Dầu bôi trơn được làm mát nhờ một két làm mát đặtở trước két làm mát nước Áp suất làm việc của dầu bôi trơn trong hệ thống đượcđảm bảo nhờ các van an toàn lắp trong hệ thống và các cảm biến áp suất dầu lắp ởvỏ của bầu lọc

Trang 20

1 2

3

6

7 8

10

13 14

B A

C

Hình 2 – 7 Hệ thống bôi trơn

1-Phao hút dầu; 2,11,13-Van an toàn; 3,14-Bơm dầu bôi trơn; 4-Bầu lọc dầu; 5,12- Van chuyển; 6-Đường dầu chính; 7-Van vi sai; 8-Ngăn tản nhiệt của bơm

dầu; 9-Bầu lọc ly tâm; 10-Két làm mát dầu bôi trơn;

2.2.5 Hệ thống làm mát.

Hệ thống làm mát động cơ có nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khícháy qua thành buồng cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo nhiệt độ các chi tiếtkhông bị quá nóng cũng như không bị quá nguội

Hệ thống làm mát của động cơ phải thỏa mãn các yêu cầu cường độ làm mátphải đảm bảo để các chi tiết của động cơ không bị quá nóng hoặc quá nguội

Nếu quá nóng độ nhớt của dầu bôi trơn giảm, ma sát tăng, có thể do giảnnở nhiệt mà bó piston, dễ kích nổ đối với động cơ xăng, gây các phụ tải nhiệt làmgiảm độ cứng, độ bền của các chi tiết

Nếu quá nguội thì tổn thất nhiệt nhiều, nhiệt lượng dùng sinh công ít, hiệusuất của động cơ thấp, nhiên liệu ngưng tụ ở thành xylanh làm cho màng dầu bôitrơn bị rửa sạch, thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu tạo axít ăn mòn nhanh kimloại

Động cơ Kamaz – 7403.10 được làm mát bằng nước, kiểu làm mát cưỡng bứctuần hoàn một vòng kín Dung tích hệ thống làm mát khi không có bộ hâm nóngkhởi động: 30 [mm] hoặc bằng lít] và khi có bộ hâm nóng khởi động là: 37 [mm] hoặc bằng lít]

Nước tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm nước kiểu bơm ly tâm Nhiệt độ nước

Trang 21

làm mát trong hệ thống được duy trì ở một giá trị cho phép nhờ bộ van hằng nhiệt

và sự điều khiển hoạt động của quạt gió bởi bộ ngắt thuỷ lực

Quạt gió được dẫn động bằng khớp nối thuỷ lực Khớp nối thuỷ lực được điềukhiển bởi bộ ngắt thuỷ lực đảm bảo cho khớp nối làm việc ở ba chế độ: Tự động,cắt và thường mở Trong hệ thống có trang bị bình giãn nở để bù lại việc thay đổithể tích của nước khi nước nóng lên

b = 2,5 [mm] hoặc bằng mm], chiều dày lá tản nhiệt: 0,2 [mm] hoặc bằng mm] Các lá tản nhiệt được bố trí dọc haibên ống truyền nhiệt theo dạng hình xung điện

Két nước được đặt ở phần trước động cơ, được lắp trong khung két và thanhchống ở hai bên thành Két làm mát được bắt chặt trên ôtô nhờ các gối đỡ bằng cao

su ở ba điểm Mức căng của các gối đỡ cao su được hạn chế bằng các ống lót chặn.2.2.5.2 Bơm nước làm mát

Trong hệ thống làm mát, bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước cho hệ thốnglàm mát Bơm dùng trong hệ thống làm mát của động cơ Kamaz – 7403.10 là loạibơm ly tâm Vỏ bơm chế tạo bằng gang, có mặt bích ghép với thân máy bằngbulông

Khi trục của bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, các phần tử nước bị dồn từphía trong ra ngoài với áp suất cao nên nước được bơm đi Bơm nước được đặt ởphần trước của thân máy về phía bên trái Bơm được dẫn động từ puli khớp nối thuỷlực, mômen xoắn được truyền tới puli của bơm nước nhờ hai dây curoa hình thang.Bơm nước và máy phát điện được dẫn động chung bởi một bộ dây curoa Độcăng của dây curoa dẫn động bơm nước và máy phát điện được điều chỉnh bởi việcthay đổi vị trí của máy phát

Trang 22

2.2.5.3 Quạt gió.

Quạt gió dùng để tăng tốc độ lưu động của không khí đi qua két làm mát khiến cho hiệu quả két làm mát cao hơn Quạt gió là loại quạt hướng trục, kiểu hút vào.Quạt gió có năm cánh được đặt đồng trục với trục khuỷu, ở trục bị động của khớpnối thuỷ lực Quạt gió quay ở bên trong họng khuyếch tán nằm ở trên khung kétnước Họng khuyếch tán sẽ làm giảm bớt lượng không khí ở các phía bên cánh hútcửa vào quạt Do vậy sẽ làm tăng được lưu lượng dòng khí hút vào qua két nước đểlàm mát nước

Các cánh quạt được xếp theo hình sao từng đôi một hợp thành góc 7200 Cánhquạt được chế tạo bằng thép lá, mỗi cánh quạt được lắp với moayơ bằng sáu đinhtán

Mômen xoắn được truyền từ trục khuỷu đến quạt gió thông qua khớp nối thuỷlực dẫn động quạt gió đặt ở trên nắp trước của thân máy Số vòng quay của quạt gióphụ thuộc vào lượng dầu có trong khớp thuỷ lực

Khớp nối thuỷ lực:

Ưu điểm của khớp nối thuỷ lực:

- Có thể điều chỉnh sự làm việc của quạt gió ở nhiều chế độ khác nhau

- Có khả năng dập tắt được tải trọng sinh ra khi thay đổi đột ngột số vòngquay của động cơ tác dụng lên các cơ cấu dẫn động

- Tạo sự êm dịu hơn trong quá trình làm việc của động cơ

Nhược điểm của khớp nối thủy lực là kết cấu phức tạp, giá thành chế tạo cao.2.2.5.4 Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt dùng để khống chế lưu lượng nuớc làm mát qua két nước khinhiệt độ của động cơ chưa đạt đến nhiệt độ làm việc, nhờ đó điều chỉnh được nhiệtđộ của nước làm mát động cơ

Động cơ Kamaz – 7403.10 có lắp hai van hằng nhiệt trong một hộp van Vanhằng nhiệt của động cơ là loại van dùng chất rắn làm chất giãn nở Kết cấu của vangồm chất giãn nở là hỗn hợp đặc của xêrêin và bột đồng có độ giãn nở trong phạm

vi nhiệt độ 80 93 [mm] hoặc bằng 0C] chứa trong vỏ đồng, màng cao su, lò xo hồi vị, trục van.Khi nhiệt độ của nước làm mát lớn hơn 930C thì van giản nở thắng lực đẩy của

lò xo, van dịch chuyển sang phải cắt đường nước ra bơm và mở đường nước ra kétlàm mát

Hộp van hằng nhiệt được lắp ở chỗ nước làm mát ra khỏi nắp xy lanh và nối vớikét nước, đường hút của bơm, bình giãn nở

Trang 23

2.2.6 Hệ thống cung cấp nhiên liệu.

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

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

- Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu

- Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làmviệc quy định của động cơ

- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quyđịnh của động cơ

- Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đãđịnh

- Phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích môi chất trongbuồng cháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dáng, kích thước và phương hướngcủa các tia nhiên liệu với buồng cháy và môi chất trong buồng cháy

Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ diesel phải thỏa mãn yêu cầu về độbền và độ tin cậy cao, dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ, dễ dàng và thuận tiện trongviệc sửa chữa, bảo dưỡng

Động cơ Kamaz – 7403.10 sử dụng một hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu phânchia gồm có các bộ phận: Bơm cao áp, vòi phun, bầu lọc tinh, bầu lọc thô, bơm thấpáp (bơm chuyển), bơm tay, thùng nhiên liệu, van điện từ, nến điện dùng để sấy nóngnhiên liệu của cơ cấu khởi động bằng điện, các đường ống thấp áp và cao áp

Trong hệ thống nhiên liệu có bố trí một bầu lọc thô và hai bầu lọc tinh Nhờ vậychất lượng lọc nhiên liệu rất tốt

Bơm cao áp có tám tổ bơm được bố trí kiểu chữ V, mỗi tổ bơm cung cấp nhiênliệu cao áp cho một xylanh

Hệ thống nhiên liệu của động cơ được giới thiệu kỹ ở mục 4 Khảo sát hệ thống nhiên liệu của động cơ Kamaz – 7403.10

Trang 24

3 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel

3.1 Quá trình phát triển hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

Quá trình phát triển của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel gắn liền với quá trìnhphát triển của động cơ Kỹ sư người Đức có tên là Rodlf Diesel đã đăng ký bằngsáng chế đầu tiên về loại động cơ phun dầu, sau này được mang tên ông vào nhữngnăm 1892 Từ đó đến nay loại động cơ này đã có được rất nhiều cải tiến để đến sựhoàn thiện vào những năm đầu thập niên 70 của thế kỷ XX Từ ban đầu khi động cơnày ra mới đời, hầu như tất cả các hệ thống đều được điều khiển bằng cơ khí nêncông suất động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu, các chế độ hoạt động của động cơ chưađược hoàn thiện trong quá trình sử dụng và gây rất nhiều khó khăn cho người sửdụng Với cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật ra đời vào những năm 50, 60 của thếkỷ XX đã có tác dụng tích cực làm thay đổi khả năng tự động điều khiển của động

cơ, với sự trợ giúp chủ yếu của các cảm biến, các bộ xử lý và các bộ thừa hành làmcho quá trình điều khiển động cơ thích ứng với điều kiện làm việc nhanh hơn vàchính xác hơn rất nhiều so với các hệ thống điều khiển cơ khí, thuỷ lực thường dùngtrước đây

Trước sự phát triển đó hệ thống nhiên liệu, loại trừ các cơ cấu điều khiển cơ khí

mà thay vào đó hệ thống điều khiển điện tử thuộc thế hệ mới góp phần cải tiến, điện

tử hoá các cơ cấu, nâng cao tính kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường và đơn giản hoátrong quá trình điều khiển mà điển hình là hệ thống phun dầu điện tử hay con gọi làhệ thống nhiên liệu Common Rail

3.1.1 Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel thông thường.

Chính vì vậy các nhà động cơ diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹthuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn các chất ô nhiễm

Trang 25

Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề:

- Tăng tốc độ phun để làm giảm lượng bồ hóng do tăng tốc độ hòa trộn giữanhiên liệu và không khí

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp

- Biện pháp hồi lưu khí xả

Hiện nay, các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel đã được khắcphục bằng cách cải tiến các bộ phận như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiênliệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ.Đó là hệ thống nhiên liệu Common Rail diesel

9 10Hình 3 – 1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

1- Đường nhiên liệu hồi; 2- Bơm cao áp; 3- Đường ống cao áp; 4- Vòi phun; 5- Xylanh động cơ; 6- Miệng hút nhiên liệu; 7- Thùng chứa nhiên liệu;

8- Đường ống thấp áp; 9- Bầu lọc tinh; 10- Bơm chuyển nhiên liệu;

11- Bầu lọc thô.

3.1.2 Hệ thống nhiên liệu Common Rail.

Trong động cơ Diesel hiện đại, áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phunmột cách riêng lẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong hộp chứa (Rail) hay còngọi là “ắcquy thủy lực” và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu Lợi íchcủa của vòi phun Common Rail là giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun ra ở

Trang 26

áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun, thời điểmphun Do đó làm hiệu suất động cơ tính kinh tế nhiên liệu cao hơn

So với hệ thống cũ dẫn động bằng cam, hệ thống Common Rail khá linh hoạttrong việc đáp ứng thích nghi để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ diesel như:

- Phạm vi ứng dụng rộng rải (cho xe du lịch, xe khách, xe tải nhẹ, xe tảinặng, xe lửa và tàu thủy)

- Áp suất đạt đến 1500 bar

- Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ

- Có thể thay đổi thời điểm phun

- Phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và phun kết thúc

Hình 3 – 2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống nhiên liệu Common Rail

1- Thùng nhiên liệu; 2- Bơm cao áp Common Rail; 3- Lọc nhiên liệu; 4- Đường cấp nhiên liệu cao áp; 5- Đường nối cảm biến áp suất đến ECU; 6- Cảm biến áp suất; 7- Ắcquy thủy lực; 8- Van an toàn; 9- Vòi phun; 10- Các cảm biến nối đến ECU và

Bộ điều khiển thiết bị EDU; 11- Đường nhiên liệu hồi.

Nguyên lý làm việc:

Tượng tự như hệ thống nhiên liệu diesel thông thường, trên hình 3 – 2 nhiên liệuđược bơm cung cấp đẩy đi từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp qua bầu lọc 3đến bơm cao áp 2, từ đây nhiên liệu được bơm cao áp nén đẩy vào ống tích trữnhiên liệu áp suất cao 7 hay còn gọi là ắcquy thủy lực và được đưa đến vòi phun

Trang 27

Common Rail 9 sẵn sang để phun nhiên liệu vào xylanh động cơ Việc tạo áp suất

và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt trong hệ thống nhiên liệu Common Rail Ápsuất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và lượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệuđược trữ với áp suất cao trong ắcquy thủy lực Lượng nhiên liệu phun ra được quyếtđịnh bởi bàn đạp ga, thời điểm phun cũng như áp suất phun được tính toán bằngECU dựa trên các biểu đồ dữ liệu đã lưu trên nó Sau đó ECU và EDU sẽ điều khiểncác kim phun của các vòi phun tại mỗi xylanh động cơ để phun nhiên liệu nhờthông tin từ các cảm biến 10 với áp suất phun có thể lên đến 1500 bar Nhiên liệuthừa của vòi phun đi qua ắcquy thủy lực trở về bơm cao áp, van điều khiển áp suấttại bơm mở để nó trở về thùng nhiên liệu 1 Trên ắcquy thủy lực có gắn cảm biến ápsuất 6 và đầu cuối có gắn van an toàn 8, nếu áp suất tích trữ trong ắcquy thủy lực 7lớn qua giới hạn van an toàn sẽ mở để nhiên liệu tháo về thùng chứa

Một hệ thống Common Rail Diesel có 4 thành phần cơ bản:

- Bơm áp suất cao với van điều chỉnh áp suất và van đo lường

- Các cảm biến (tốc độ quay trục khuỷu, trục cam, bàn đạp ga, lưu lượngkhông khí và nước làm mát, cảm biến áp suất,…)

- Các cơ cấu chấp hành (vòi phun điều khiển bằng solenoid, bộ tăng áp, bộhồi lưu khí xả, các đồng hồ đo áp suất,…)

- Bộ điều khiển điện tử (ECU, EDU) kiểm soát lượng phun chính xác, điềuchỉnh áp suất và giám sát các điều kiện hoạt động của động cơ

Ưu điểm của hệ thống nhiên liệu Common Rail so vói hệ thống thông thường:

- Tiêu hao nhiên liệu thấp

- Phát thải ô nhiễm thấp (áp suất phun của Common Rail rất cao nên làm cảithiện được quá trình cháy mà thực tế làm giảm bớt lượng phát thải khói đen Xa hơnnữa, nó làm giảm lượng phát thải ô nhiễm là nhờ giai đoạn phun sơ khởi và phunhỗn hợp)

- Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn (hoạt động ở áp suất cao vàquá trình phun được riêng lẻ của mỗi vòi phun trong hệ thống Common Rail Việccho phép phun sơ khởi và phun hỗn hợp này mà cả hai làm giảm đáng kể tiếng ồnđộng cơ)

- Cải thiện tính năng động cơ

- Thiết kế phù hợp để thay thế cho các động cơ diesel dang sử dụng

Tuy nhiên hệ thống Common Rail vẫn còn các tồn tại là:

- Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi có ngành công nghệ cao

- Khó xác định và lắp đặt các chi tiết Common Rail trên các động cơ cũ

Trang 28

3.2 Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

3.2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

Nhiệm vụ :

- Dự trữ nhiên liệu đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong mộtthời gian nhất định; lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu; giúp nhiênliệu chuyển động thông thoáng trong hệ thống

- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo tốt các yêu cầu :

+ Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việccủa động cơ

+ Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng quy luật mong muốn

+ Lưu lượng nhiên liêu vào các xylanh phải đồng đều Phải phun nhiên liệuvào xylanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước và sau lỗ phun, để nhiênliệu được xé tơi tốt

- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữasố lượng và phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạngbuồng cháy và với cường độ, phương hướng chuyển động của môi chất trong buồngcháy để hoà khí được hình thành nhanh và đều

Yêu cầu: Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao

- Dể dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa

- Dể chế tạo, giá thành hạ

3.2.2 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

Điểm khác biệt lớn của động cơ diesel so với động cơ xăng là địa điểm và thờigian hình thành hoà khí Trong động cơ xăng, hoà khí bắt đầu hình thành ngay từkhi xăng được hút khỏi vòi phun vào đường nạp (động cơ dùng bộ chế hoà khí)hoặc được phun vào đường ống nạp vào xylanh động cơ (động cơ phun xăng) Quátrình trên còn tiếp diễn trong xy lanh, suốt quá trình nạp và quá trình nén cho đếnkhi được đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện Ở động cơ diesel thì gần cuối quátrình nén, nhiên liệu mới được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hoà khí rồi tự bốc cháy Hòa khí được hình thành bên trong xylanh động cơ diesel với thờigian rất ngắn Nhiên liệu diesel lại khó bay hơi hơn nhiên liệu xăng nên phải phunthật tơi và hòa trộn đều trong không gian buồng cháy Vì vậy phải tạo điều kiện đểnhiên liệu được sấy nóng, bay hơi nhanh và hòa trộn đều với không khí trong buồngcháy nhằm tạo ra hòa khí, mặt khác phải đảm bảo nhiệt độ không khí trong buồngcháy tại thời gian phun nhiên liệu phải đủ lớn để hòa khí tự bốc cháy

Trang 29

Quá trình hình thành hòa khí và quá trình bốc cháy nhiên liệu của động cơ dieselchồng chéo lên nhau Sau khi phun nhiên liệu, trong buồng cháy diễn ra một loạtthay đổi về lý hóa của nhiên liệu, sau đó phần nhiên liệu phun vào trước đã tạothành hòa khí, tự bốc cháy, trong khi nhiên liệu vẫn được phun tiếp, cung cấp choxylanh của động cơ Như vậy sau khi đã cháy một phần, hòa khí vẫn tiếp tục đượchình thành và thành phần hòa khí thay đổi liên tục trong không gian buồng cháy vàsuốt thời gian của quá trình Chính đặc điểm của quá trình hình thành hoà khí vàquá trình cháy như vậy nên để cho phù hợp thì động cơ diesel có rất nhiều loạibuồng cháy khác nhau tuỳ theo cấu tạo của động cơ và mục đích sử dụng động cơ.Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ diesel chỉ chiếm một thời gian nhỏ dođặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là hỗn hợp khôngđồng nhất Vì vậy quá trình hình thành là một quá trình rất phức tạp và diễn ra ởnhiều giai đoạn khác nhau Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tốkhác nhau nhưng chủ yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ.3.2.2.1 Các dạng cấu tạo của bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu.

- Bơm cao áp thẳng hàng:

Bơm cao áp thẳng hàng gồm một hay nhiều nhánh bơm, mỗi nhánh bơmcung cấp nhiên liệu cho một xylanh Do mỗi nhánh bơm dẫn động một xylanh nênđộng cơ nhiều xylanh sẻ có số nhánh bơm tương ứng với số xylanh của động cơ.Bơm cao áp thẳng hàng có nhược điểm là kích thước, khối lượng bơm lớn, sốlượng các chi tiết, kể cả các chi tiết chính xác nhiều Việc bảo dưỡng phức tạp, domỗi bơm cung cấp cho một xylanh nên mức độ đồng đều giữa các xylanh kém.Mỗi nhánh của bơm cao áp thẳng hàng có những chi tiết cơ bản sau: piston làmột thanh hình trụ, xylanh, trục cam, con đội, lò xo và van cao áp

Trang 30

một số khoảng như nhau Trên đó một ít, có đai hình trụ được gọi là đai thoát tải.Trên nó, có một phần côn e gọi là phần côn khóa Phần côn này ngăn cách thể tíchtrên piston với thể tích G trên van Khoang trên van được nối với vòi phun, bằngống dẫn cao áp, nhờ đó nhiên liệu được cung cấp vào xylanh.

Nhiên liệu cung cấp vào xylanh như sau: Khi piston chuyển động xuống dướirãnh 11, nhiên liệu qua cửa hút 10 vào nạp đầy khoang trên piston Khi pistonchuyển động lên trên, nó đóng cửa 10, nhiên liệu trong khoang trên piston bị nén lạiđến một áp suất nào đó sẽ thắng lực lò xo 6, nâng van cao áp Piston tiếp tục chuyểnđộng nén nhiên liệu Khi đạt tới áp suất phun thì nhiên liệu phun vào xylanh Quátrình phun càng lâu, nhiên liệu được cung cấp càng lớn trong một hành trình củapiston

Piston tiếp tục chuyển động lên trên đến thời điểm mà lúc đó cạnh cắt 2 trênpiston gặp cửa 5, sẽ tạo thành lỗ thông, do đó nhiên liệu nén thoát ra rãnh 4 với tốcđộ lớn Do sức cản thủy lực của lỗ nhỏ, nên nhiên liệu chảy ra lớn hơn nhiên liệu

do piston đẩy vào và áp suất trên piston giảm xuống rất nhanh Dưới tác dụng của lò

xo 6 và áp suất nhiên liệu ở phía trên van cao áp cao hơn ở dưới van nên van đónglại

Vào thời điểm khi cạnh dưới của đai thoát tải vừa lọt vào đế van khoang trênpiston tách khỏi khoang trên van và nhiên liệu không thể chảy từ khoang này sangkhoang khác Đai thoát tải đóng vào đế van làm tăng thể tích khoang trên van

Khi tăng thể tích khoang trên van do đai thoát tải hạ xuống, sẽ làm giảm độtngột áp suất trong thể tích này Sự giảm đột ngột áp suất trong hệ thống cung cấpnhiên liệu sẽ cắt nhanh và đột ngột nhiên liệu cung cấp qua vòi phun Nhờ vậy nótránh hiện tượng phun lặp lại và nhiên liệu chảy từ lỗ phun trong giai đoạn kế tiếpgiữa các lần phun Sau khi kết thúc phun, phần côn khóa của van cao áp sẽ ngănkhoang trên van với khoang dưới van Nhờ đó áp suất trên van vào giai đoạn giữacác lần phun, trở nên nhỏ và hầu hết giống nhau, như vậy đảm bảo những lần phunnhư nhau cả về lượng nhiên liệu, cả về thời điểm bắt đầu cung cấp ở mọi chế độ làmviệc

Thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp giữa các nhánh bơm bằng cách xoay piston xung quanh trục Piston quay đi một góc theo chiều kim đồng hồ, nếu nhìn từ phíadưới, góc này càng lớn, thì thời điểm cạnh cắt 2 gặp cửa 5 càng muộn thời giancung cấp càng lâu, nhiên liệu cung cấp càng nhiều Khi piston quay ngược chiềukim đồng hồ, thời gian cung cấp giảm đi vì cạnh cắt gặp cửa xả sớm hơn và nhiênliệu thoát qua cửa 5 sớm hơn Do đó lượng nhiên liệu phun sẽ ít đi Nếu quay pistonngược chiều kim đồng hồ để cho rãnh dọc b của piston đối diện với cửa xả 5 trong

Trang 31

suốt thời gian chuyển động thì khi piston ở chuyển động lên trên sẽ không có nhiênliệu cung cấp và toàn bộ nhiên liệu chảy ra ngoài.

Nhiên liệu bắt đầu được nén lại khi piston đóng cửa 10 và kết thúc vào thời điểmcạnh cắt bắt đầu mở cửa 5

Nếu xoay bulông 17 ra khỏi thân con đội 19 càng nhiều thì cạnh trên của pistoncàng sớm đóng hoàn toàn cửa 10 Khi vặn bulông 17 vào, chiều dài chung của conđội giảm và cửa 10 đóng hoàn toàn càng muộn Như vậy thay đổi thời điểm bắt đầucung cấp nhiên liệu của bơm bằng cách thay đổi chiều dài của con đội

13 b

1

a 2

20 19 18 17 16

15 14

d

5

4 3

g j 6

11 12

10 9

7

e 8

Hình 3 – 3 Kết cấu một nhánh bơm cao áp thẳng hàng

1-Trục cam; 2-Cạnh cắt; 3-Nắp bơm cao áp; 4-Rãnh dọc trong nắp bơm; 5-Cửa xả; 6-Lò xo van cao áp; 7-Ốc nối; 8-Van cao áp; 9-Đế van cao áp; 10-Cửa hút; 11- Rãnh dọc trong nắp bơm; 12-Chốt định vị; 13-Piston bơm cao áp; 14-Bạc; 15-Lò xo; 16-Đĩa lò xo; 17-Bu lông điều chỉnh; 18-Đai ốc hãm; 19-Con đội; 20-Con lăn.

Trang 32

- Bơm cao áp phân phối:

Bơm cao áp phân phối là loại bơm cao áp chỉ dùng một cặp piston - xylanh,đồng thời dùng cách phân phối và định lượng thích hợp để đưa nhiên liệu cao áp đến các xylanh của động cơ nhiều xylanh

Ưu điểm của loại bơm này là kết cấu đơn giản, ít các cặp chi tiết đòi hỏi độchính xác cao, kích thước nhỏ, gọn, nhẹ và làm việc tin cậy, ít ồn hơn bơm cao ápthẳng hàng Việc phân phối nhiên liệu cho các xylanh đồng đều hơn và việc bảodưỡng, sửa chữa cũng dễ dàng hơn

Hình 3 – 4 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 chuyển; 8- Trục bộ điều tốc; 9- Bánh răng bộ điều tốc; 10- Quả văn; 11- Đòn điều chỉnh; 12- Lò xo điều tốc; 13- Màng 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.

A B

Trang 33

Nguyên lý hoạt động: Dẫn động xoay piston 20 được trục bơm 6 dẫn động, còn

dẫn động tịnh tiến do vành cam 3 trên trục bơm 6 dẫn động Trên sườn piston cócác lỗ thoát B, khi piston xoay lỗ thoát này sẽ lần lượt ăn thông với các lỗ khoanchéo A trên đầu bơm Trong hành trình công tác nhiên liệu nén và phân phối lầnlượt 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 chuyểnnhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một áp suất ổn định, quả văng 10 thông quaquan hệ tay đòn, quả văng tác động vào bạc xả 1 qua đó làm thay đổi thời điểm mởlỗ xả và thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việccủa động cơ

- Bơm cao áp vòi phun:

Bơm cao áp vòi phun có kết cấu đơn giản Vòi phun được gắn trực tiếp trên bơmnên không có sự rò rỉ nhiên liệu cao áp Vì vậy bơm cao áp vòi phun làm việc có độtin cậy cao Tuy nhiên dẫn động bơm cao áp vòi phun phức tạp vì bơm cao áp vòiphun được lắp trên nắp máy Sự làm việc đồng bộ giữa bơm-vòi phun trên các bơm

là không đồng nhất

Trong bơm cao áp vòi phun, do thể tích khoảng nén nhỏ và không có quá trìnhdao động trong thời kỳ đẩy nên có thể bảo đảm mức áp suất phun thực tế không hạnchế và tính chu kỳ làm việc của động cơ cao

Bơm cao áp vòi phun được lắp ngay trên đầu xy lanh động cơ và được vận hành bằng cần nâng của cam Nó có cấu tạo gần giống với bơm cao áp thẳng hàng, chỉ khác là 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 đầu vòi phun được giữ chặt vào vỏ bơm bằng một ống chặn 20, ống này ép sát vòi phun vào tấm chặn 19 nằm tiếp giáp với đầu dưới của xy lanh bơm

Việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình, thời điểm phun cũng gần giống với bơm cao áp thẳng hàng đã được mô tả

Trang 34

Hình 3 – 5 Kết cấu bơm cao áp vòi phun.

1-Lỗ phun; 2-Ổ kim phun; 3-Kim phun; 4-Lò xo; 5-Vỏ đầu bơm; 6-Bạc quay điều khiển; 7-Piston; 8-Vỏ đầu bơm; 9-Chốt giới hạn; 10-Ống dẫn hướng; 11-Lỗ định vị; 12-Lò xo; 13-Đĩa lò xo; 14,15,16,17-Bộ phận lọc; 18-Thanh răng điều khiển;

19-Bạc; 20-Ống chặn;

3.2.2.2 Các dạng cấu tạo của vòi phun

Vòi phun thường được đặt trên nắp hoặc bên sườn (động cơ có piston đối đỉnh)

xy lanh động cơ Công dụng chính của vòi phun là phun tơi và phân bố đều nhiênliệu vào thể tích buồng cháy của động cơ

Trên động cơ Diesel sử dụng hai loại vòi phun là vòi phun kín và vòi phun hở.Vòi phun hở là loại vòi phun không có van và vòi phun kín là loại vòi phun có vanngăn cách không gian trong vòi phun với không gian trong xy lanh động cơ

Trang 35

- Vòi phun hở là loại vòi phun không có van ngăn cách không gian trong vòiphun với không gian trong xy lanh động cơ, do đó nó có các nhược điểm sau:

+ Thời gian đầu và cuối mỗi lần phun áp suất nhiên liệu thường thấp nênkhó phun tơi, vì lúc ấy áp suất nhiên liệu trong vòi phun rất thấp

+ Sau mỗi lần phun vẫn còn nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lỗ phun gâykết cốc trên đầu vòi phun

+ Do dao động áp suất trên đường nhiên liệu cao áp giữa hai lần phun liêntiếp, một phần nhiên liệu không thể bị chèn khỏi vòi phun và nhường chỗ chokhông khí nóng từ xylanh đi vào

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

Những nhược điểm trên gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng của quá trình phunnhiên liệu, làm giảm công suất và hiệu suất động cơ, tạo muội than ở miệng lỗ phun

và buồng cháy Vì vậy ngày nay ít dùng vòi phun hở

- Vòi phun kín là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong buồng cháytrông động cơ với không gian trong vòi phun

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 kín khắc phục được các nhược điểm của vòi phun hở, nên có chấtlượng phun tốt hơn, tăng chỉ tiêu công suất và hiệu suất của động cơ đồng thời làmgiảm hiện tượng kết muội than trên vòi phun và trong xylanh 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 côntựa của van kim Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích hìnhvành khăn của van kim chống lại lực ép của lò xo Khi lực của áp suất nhiên liệulớn hơn lực ép của lò xo thì van kim bị đẩy bật lên mở đường thông cho nhiên liệutới lỗ phun Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu mở được gọi là áp suất bắtđầu phun nhiên liệu

Trang 36

Hình 3 – 6 Các dạng vòi phuna) Hở ; b) Kín tiêu chuẩn ; c) Kín có van ;

d) Có chốt trên đầu kim ; e) Phần đầu của vòi phun có chốt trên kim

1- Thân; 2 ,7- Ê cu tròng; 3- Miệng phun; 4- Lỗ phun; 5- Đế kim; 6, 22- Kim; Chốt; 9- Đũa đẩy; 10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc; 13- Vít điều chỉnh; 14- Ê cu hãm ; 15- Đầu nối; 16- Chụp; 17- Lưới lọc; 18- Thân vòi phun; 19- Đường nhiên

8-liệu; 20, 21- Thân kim.

3.2.3 Cơ sở của quá trình cung cấp nhiên liệu.

Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel, thực hiện chu trình cung cấp nhiên liệu vàobuồng cháy vào cuối quá trình nén, nhưng do đặc tính của nhiên liệu diesel là loạinhiên liệu khó bay hơi và diễn biến tạo hỗn hợp trong thời gian ngắn Vì thế, nhiênliệu đưa vào buồng cháy phải phun thật tơi chùm tia phải có động năng lớn để cóthể hòa trộn hết không gian buồng cháy Việc phun nhiên liệu vào buồng cháy xả ra

từ lỗ tia phun của kim phun dưới tác dụng của áp suất phun của dòng tia nhiên liệu

và độ chênh lệch áp suất phun và áp suất buồng cháy cuối quá trình nén làm chonhiên liệu thoát ra khỏi kim phun Diễn biến của quá trình làm thay đổi áp suất, tốcđộ và lưu lượng của dòng nhiên liệu chuyển động trong hệ thống nhiên liệu theothời gian, chế độ làm việc của động cơ

Trang 37

4 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ KAMAZ – 7403.10

4.1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ.

13 14 15

16 17

18 19

20 21

Hình 4 – 1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ KaMaz

1- Đường ống cao áp; 2- Bơm chuyển nhiên liệu bằng tay; 3- Bơm chuyển nhiên liệu thấp áp; 4- Ống dẫn nhiên liệu từ bơm thấp áp; 5- Bơm cao áp; 6- Ống dẫn nhiên liệu đến van điện từ; 7- Van điện từ; 8,19- Đường hồi nhiên liệu; 9- Bugi sấy; 10,12,15,17,21- Ống dẫn nhiên liệu ; 11- Bầu lọc tinh; 13- Khuỷu nối chữ T;14- Ống xả nhiên liệu; 16- Thùng chứa; ; 18- Bầu lọc thô; 20- Vòi phun.

Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc, nhiên liệu từ thùng chứa dầu 16 (hình 4 – 1) qua bầu lọcthô 18 sẽ được bơm đẩy hút vào và đi qua bầu lọc tinh 11 theo các đường ống thấpáp được cấp vào bơm cao áp 5 Theo thứ tự làm việc của các xylanh bơm cáo áp sẽphân phối nhiên liệu vào vòi phun 20 theo các đường dẫn nhiên liệu cao áp Vòiphun sẽ phun nhiên liệu vào buồng cháy dưới dạng sương mù Nhiên liệu thừa vàkhông khí lọt vào đường ống nạp sẽ đi qua van của bơm cao áp và van jiclơ của bầulọc tinh theo các đường ống dẫn trở về thùng nhiên liệu

Trang 38

4.2 Kết cấu của hệ thống nhiên liệu.

4.2.1 Bơm cao áp.

1 2 3 4 5 6 7

Hình 4 – 2 Kết cấu bơm cao áp

1- Thân; 2- Con lăn; 3- Trục con lăn; 4- Ống lót trục con lăn; 5- Đế tựa con đội; 6- Đĩa lò xo; 7- Lò xo con đội; 8- Ống lót xoay; 9- Thanh răng; 10- Piston; 11- Chốt lắp ráp; 12- Ống lót piston; 13- Xylanh; 14- Đệm van cao áp; 15- Van cao áp; 16- Đầu nối ống cao áp; 17- Mặt bích xylanh; 18- Bơm tay; 19- Nút lò xo; 20- Đệm; 21- Thân bơm thấp áp; 22- Ống lót cần;

23- Lò xo con đội; 24- Con đội ; 25- Vít hãm.

Bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho xylanh động cơ đảm bảo:

- Nhiên liệu có áp suất cao, tạo chênh áp lớn trước và sau lỗ phun

- Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm và theo quy luật mong muốn

- Cung cấp nhiên liệu đồng đều cho các xylanh động cơ

Trang 39

- Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trìnhphù hợp với chế độ làm việc của động cơ.

Bơm cao áp của động cơ Kamaz – 7403.10 thuộc loại không thay đổi hành trìnhtoàn bộ piston, bơm và vòi phun rời nhau (Bơm cao áp dãy) Bơm cao áp có tám tổbơm, các tổ bơm được bố trí hình chữ V, mỗi ngăn được dẫn động nhờ trục cam Bơm được bôi trơn theo phương pháp tuần hoàn vung té Đường dầu bôi trơncủa bơm được nối với đường dầu trong thân máy dưới áp lực của hệ thống bôi trơnchung

Trên bơm có bố trí bộ điều tốc đa chế, bộ điều tốc này làm thay đổi lượng nhiênliệu đưa vào xylanh tuỳ thuộc vào tải, số vòng quay động cơ, sẽ đảm bảo số vòngquay qui định của trục khuỷu động cơ

Ở nắp sau của bộ điều tốc bố trí bơm nhiên liệu (bơm thấp áp)

Bơm tay được đặt trong bơm chuyển nhiên liệu, bơm có nhiệm vụ điền đầy chohệ thống và xả hết khí ra khỏi hệ thống trước khi khởi động động cơ

- Cấu tạo một ngăn bơm cao áp:

Trên hình 4 – 3, giới thiệu kết cấu của một ngăn bơm cao áp Chi tiết chínhcủa bơm cao áp là bộ đôi piston-xylanh (piston 5 và xylanh 6) Mỗi cặp bộ đôi đượcchế tạo rất chính xác và không có tính lắp lẫn với các chi tiết bộ đôi khác và khi sửachữa, thay thế thì phải thay cả cặp

Xylanh được lắp trong thân bơm, không gian bên trong xylanh thông với haikhoang nhiên liệu A và B bằng các của nạp và của xả Bên trên xylanh có một vancao áp được bố trí trên đế van Mặt tiếp xúc giữa piston và xylanh được gia côngvới độ chính xác và độ bóng rất cao

Đầu nối ống được vặn chặt và tỳ lên vai đế van cao áp thông qua một đệm tỳlàm tăng độ kín khít giữa hai bề mặt tiếp xúc Van cao áp luôn được tỳ sát lên mặtcôn của đế van nhờ lò xo van cao áp, ngăn cách không gian phía trên đỉnh pistonvới đường ống cao áp Ống xoay piston 12 được lắp bên ngoài piston, trên ống cóvành răng ăn khớp với thanh răng 11 Vành răng được lắp chặt trên ống xoay, khikéo thanh răng sẽ làm xoay ống xoay và piston cũng xoay theo để thay đổi lượngnhiên liệu cấp cho chu trình Vai của ống xoay được tỳ lên đĩa trên của lò xo 4 vàgiữ lò xo trong thân bơm Mặt đuôi piston tựa lên cơ cấu đẩy

Trang 40

1 2 3 4

5

6 7

7

Hình 4 – 3 Kết cấu một ngăn bơm cao áp

1- Thân bơm; 2- Cơ cấu đẩy; 3- Đế tựa cơ cấu đẩy; 4- Lò xo bơm cao áp; 5-Piston; 6- Xylanh; 7- Van cao áp; 8- Đầu nối ống; 9- Thân ngăn bơm; 10- Rãnh xoắn piston; 11- Thanh răng; 12- Ống xoay piston

A- Khoang nạp nhiên liệu B- Khoang xả nhiên liệu.

Trên thân piston được phay định hình tạo thành tạo thành gờ xả nhiên liệu, córãnh thẳng đứng và rãnh xoắn 10

- Nguyên lý làm việc:

Khi piston đi xuống (đỉnh cam bắt đầu đi ra khỏi con đội) dưới tác dụng của lựcđẩy lò xo khi đó van cao áp đóng kín, tạo ra độ chân không trong không gian phíatrên đỉnh piston Piston tiếp tục đi xuống, khi đỉnh piston đi qua cửa nạp và cửa thảithì nhiên liệu từ khoang chứa bắt đầu đi vào không gian phía trên đỉnh piston Quátrình nạp nhiên liệu vào xy lanh tiếp tục cho đến khi piston ở vị trí thấp nhất Dướitác dụng của cam lên con đội, piston bắt đầu đi lên Thời gian đầu piston đi từ dướilên qua các cửa nạp và cửa thải thì một phần nhiên liệu bị đẩy từ không gian phíatrên piston ra các khoang chứa Khi đỉnh piston đến ngang mép trên của cửa nạp vàcửa thải thì các cửa này được bịt kín và lúc này áp suất nhiên liệu ở phía trên pistonbắt đầu tăng lên Vị trí này của piston tương ứng với thời điểm bắt đầu quá trìnhcung cấp nhiên liệu Piston tiếp tục đi lên nhiên liệu bị nén và áp suất sẽ tăng cao

Tiêu đề	Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ KAMAZ - 7403.10
Trường học	Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
Chuyên ngành	Cơ khí
Thể loại	Khóa luận tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	6,15 MB