Bài giảng Động cơ đốt trong 1 - Nguyễn Ngọc Thiện

p với chủ động và quay ngược chiều khi làm việc Nguyên lý làm việc: Bánh răng chủ động môtơ riêng hoặc dẫn động từ động cơ. Trục chủ động 3 quay làm quay bánh răng chủ động 4 của bơm dầu, bánh răng chủ động và bị động quay ngược chiều nhau. Dầu bôi trơn vào trong bơm qua bộ phận thu dầu 7 nằm trong các khe bánh răng và được đưa sang lỗ dầu ra 5. 68 Động cơ đốt trong 1 1 2 11 10 3 4 5 6 9 7 8 Hình 6.6: Cấu tạo bơm bánh răng 1. Vỏ; 2. Nắp; 3. Trục chủ động; 4, 6. bánh răng; 7. Bộ phận thu dầu; 8. Lưới lọc; 9. Trục; 10. Van; 11. Vít điều chỉnh 6.3.1.3. Bơm roto Nguyên lý hoạt động: Roto trong được lắp giữa trung tâm của roto ngoài. Roto trong được dẫn động và quay mang theo roto ngoài quay theo với nó. Roto ngoài như phao nổi trong thân bơm. Khi hai roto quay khe hở giữa chúng được mở ra và mang đầy dầu vào, lượng dầu này ra khỏi bơm và đi đến các bộ phận cần bôi trơn. Hộp bơm Van giảm áp Rotor ngoài Lò xo Chốt Trục và rotor trong Nắp Vòng O Ngõ vào bơm Hình 6.7: Cấu tạo roto 69 Động cơ đốt trong 1 6.3.2. Bình lọc dầu 6.3.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu của bình lọc Nhiệm vụ: bình lọc dầu dùng để lọc sạch dầu trong quá trình bôi trơn. Yêu cầu: tùy thuộc vào mức độ làm sạch của các bộ bầu lọc mà mỗi bộ bầu lọc có một yêu cầu về kết cấu và khả năng làm sạch dầu khác nhau bởi vì chúng được lắp đặt ở những vị trí khác nhau và lọc sạch với mức độ khác nhau. 6.3.2.2. Bình lọc thô Bầu lọc thô dùng để làm sạch dầu bước đầu bầu lọc thô gồm có vỏ trên ,vỏ dưới, trục lõi lọc (gồm có lá dọc và lá chêm xếp xen kẽ nhau, giữa các lá dọc và lá chêm có khe hở 0,08mm, mỗi khe hở có một lá gạt cặn). Lõi lọc bắt vào trục lõi lọc, đầu trên của trục bắt ra ngoài vỏ bầu lọc có tai hồng (tay quay) vặn chặt. Hình 6.8: Bình lọc thô 1. Viên bi an toàn; 2. Trục lá gạt cặn; 3. Lá gạt cặn; 4. Những lá dọc; 5. Lá chêm giữa; 6. Lá dọc; 7. Ốc xả cạn dầu; 8. Cốc lắng cạn; 9. Vỏ bầu lọc trên; 10. Phớt chắn dầu; 11. Mũ ốc chắn dầu; 12. Trục giữa của bầu lọc; 13. Trục quay Nguyên lý làm việc: Dầu vào đi qua khe hở giữa lá dọc và lá chêm giữa, tạp chất sẽ bị giữ lại còn dầu bôi trơn tương đối sạch đi vào giữa lõi lọc rồi ở ra đường dầu ra. Sau đó dầu vào đường dầu chính động cơ. 70 Động cơ đốt trong 1 6.3.2.3. Bầu lọc tinh Bầu lọc tinh có thể lọc những tạp chất có kích thước rất nhỏ đến 0.01mm Cấu tạo: trong bầu lọc tinh có lắp ống trung tâm. Thân ống có lỗ nhỏ. Miệng dưới của ống bắt với lỗ dầu ra và dầu vào. Nắp bầu lọc bắt chặt với đầu trên ống trung tâm bằng đai ốc. Lõi lọc lồng vào ống trung tâm trên và dưới có tấm chắn. Phía trên có lò xo ép chặt. Lõi lọc tinh phần lớn làm bằng giấy ép và sợi hóa học. Lõi lọc giấy có lá dọc khoet rỗng và lá dọc bằng giấy không khoét xếp xen kẽ nhau. D Van rẽ nhánh ầu đến động cơ Đệm kín Lá lọc bằng giấy không khoét rỗng Lá lọc bằng giấy khoét rỗng Đệm kín Giấy xếp Dầu từ bơm Hình 6.9: Bình lọc tinh 71 Động cơ đốt trong 1 Nguyên lý làm việc: Một phần dầu bôi trơn ở bầu lọc thô đưa đến đi qua lỗ dầu vào bầu lọc tinh lọt qua khe hở giữa lỗ khoét rỗng và chỗ khuyết.Tạp chất sẽ bị gạt lại ngoài lõi lọc và dầu đã được lọc sạch chảy vào lỗ khoét rỗng và rãnh dầu . Dầu đi qua lỗ nhỏ ở ống trung tâm vào trong lỗ trung tâm rồi qua lỗ dầu ra theo đường dầu về các te. 6.3.2.4. Bầu lọc ly tâm Dầu bẩn có áp suất cao theo đường dầu 3 vào roto 7. Roto được lắp trên vòng bi đỡ 6 và trên rôt có các lỗ phun 11 tạo ra ngẫu lực lam quay roto vói tố độ 5000- 6000 vòng/phút. Dưới tác dụng của phản lực roto nâng lên tì vào vít điều chỉnh 9. Do ma sát với roto dầu cũng quay theo roto. Cặn bẩn trong dầu có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của dầu sẽ văng ra xa vách roto lên dầu càng gần tâm càng sạch. Dầu sạch theo ống 10 đến đường dầu 5 đi bôi trơn. Hình 6.10: Bình lọc ly tâm 1.Thân bầu lọc; 2. Đường dầu về các te; 3. Đường dầu vào bầu lọc; 4. Van an toàn; 5. Đường dầu đi bôi trơn; 6. Vòng bi đỡ; 7. Roto; 8. Nắp rôto; 9. Vít điều chỉnh; 10. Ống lấy dầu sạch; 11. Lỗ phun 72 Động cơ đốt trong 1 6.3.3. Bình làm mát dầu 6.3.3.1. Nhiệm vụ, yêu cầu Bình làm mát có tác dụng hạ thấp nhiệt độ của dầu xuống mức quy định 70- 800C. 6.3.3.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc Dầu 4 Dầu 3 2 Nước Nước 6 1 5 7 Hình 6.11: Bình làm mát dầu 1,6. Nắp bình; 2. Tấm tròn; 3. Vỏ bình; 4. Các đai dẹt; 5. Van xả dầu; 7. Các ống nước. Nguyên lý làm việc: Thông thường người ta cho nước có nhiệt độ thấp chuyển động dọc trong các ống đồng,còn dầu nóng chuyển động vòng xoắn ở phía ngoài. Nếu cấn nước có đọng trong các thành ống ta có thể làm sạch dễ dàng. 6.3.4. Van giảm áp Khi áp suất bình thường lò xo ép viên bi thép đóng kín rãnh thông giữa đường dầu vào với đường dầu ra. Khi áp suất vượt quá mức quy định tức là khi thắng lực đàn hồi của lò xo thì sẽ đẩy viên bi làm thông đường dầu ra và đường dầu vào với nhau. Do đó một lượng dầu trở về đuờng dầu vào hạn chế áp suất dầu quá quy định. 73 Động cơ đốt trong 1 4 1 3 2 Hình 6.12: Van giảm áp 1. Mũ ốc điều chỉnh áp lực lò xo; 2. Lò xo van; 3. Viên bi thép; 4. Bánh răng 6.3.5. Van an toàn Khi bình lọc thô bị tắc do sự chênh lệch áp suất giữa dầu trong bình lọc và mạch dầu chính nên van an toàn mở ra, dầu chưa được lọc sẽ vào thẳng mạch dầu chính.Van an toàn dùng để xả dầu chưa lọc vào các te động cơ khi áp suất dầu ở rôto tăng quá mức quy định. 5 4 6 3 2 1 Hình 6.13: Van an toàn 1. Mũ ốc điều chỉnh; 2. Lò xo; 3. Vỏ van; 4. Van; 5. Đường dầu vào; 6. Đường dầu ra 74 Động cơ đốt trong 1 6.3.6. Van điều chỉnh áp lực Van điều chỉnh áp lực dùng để xả dầu về các te khi áp suất vượt quá giới hạn quy định.Van điều chỉnh sao cho áp suất trong giới hạn từ 2,5-3,5 atmốtphe. Nhiệm vụ của van là giữ cho áp suất trong mạch dầu chính ở một giới han nhất định. 6 5 4 3 2 1 Hình 6.14: Van điều chỉnh áp lực 1. Đường dầu vào; 2. Van; 3. Đường dầu ra; 4. Vỏ van; 5. Lò xo; 6. Mũ ốc điều chỉnh CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1. Trình bày nhiệm vụ của hệ thống bôi trơn? Để thực hiện các nhiệm vụ trên khi làm việc HTBT phải đảm bảo các yêu cầu gì? Câu 2. Thế nào là bôi trơn vung tóe, bôi trơn bằng cách pha dầu vào nhiên liệu? Phân tích ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của hai phương pháp bôi trơn trên? Câu 3. Vẽ sơ đồ cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của HTBT cưỡng bức trong các trường hợp? Câu 4. Vẽ sơ đồ cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của các chi tiết trong HTBT cưỡng bức? 75 Động cơ đốt trong 1 CHƯƠNG 7: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU Mục tiêu : Biết được nhiệm vụ yêu cầu của hệ thống nhiện liệu. Vẽ được sơ đồ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng và động cơ diesel. Nêu được đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết chính trong hệ thống. 7.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng 7.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 7.1.1.1. Nhiệm vụ Hệ thống cung cấp nhiên liệu (HTCCNL) có nhiệm vụ tạo 1 hỗn hợp giữa xăng và không khí có thành phần thích hợp, tùy theo chế độ làm việc, để đưa vào xy lanh rồi đốt cháy, giãn nở và sinh công. 7.1.1.2. Yêu cầu a. Nhiên liệu phải được hoà trộn đồng đều với toàn bộ lượng khí có trong buồng cháy (hỗn hợp cháy phải đồng nhất). Hỗn hợp cháy được coi là đồng nhất khi nó có thành phần như nhau tại mọi khu vực trong buồng cháy, để đạt được trạng thái này, nhiên liệu phải bốc hơi hoàn toàn và hoà trộn đều với lượng không khí trong xy lanh. Mức độ đồng nhất của hỗn hợp cháy có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, công suất, và hàm lượng các chất độc hại trong khí thải. Hỗn hợp cháy càng đồng nhất thì lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu sẽ càng nhỏ. Nếu hỗn hợp cháy không đồng nhất, sẽ có những khu vực trong buồng đốt thiếu hoặc thừa oxy. Tại khu vực thiếu oxy, nhiên liệu cháy không hoàn toàn sẽ làm hiệu suất nhiệt của động cơ và tăng hàm lượng các chất độc hại trong khí thải. Việc thừa oxy quá mức cũng làm giảm hiệu suất của động cơ do phải tiêu hao năng lượng cho việc sấy nóng, nạp và xả phần không khí dư quá mức, đồng thời làm giảm hiệu quả sử dụng công tác xy lanh. Độ đồng nhất của hỗn hợp cháy được quyết định bởi các yếu tố: tính chất vật lý của nhiên liệu (tính hoá hơi, sức căng bề mặt, độ nhớt), nhiệt độ không khí và của 76 Động cơ đốt trong 1 các bề mặt tiếp xúc với hỗn hợp cháy (vách đường nạp, đỉnh piston, thành xy lanh), chuyển động rối của khí trong đường ống nạp và trong xy lanh... Các biện pháp để nâng cao tính đồng nhất của hỗn hợp cháy thường được sử dụng là : Sấy nóng đường ống nạp để xăng hoá hơi nhanh. Phun xăng thành những thành hạt có kích thước nhỏ. Tạo vận động rối của môi chất công tác trong đường ống nạp và xy lanh bằng cách thiết kết đường ống nạp, buồng cháy có kết cấu hợp lý. b. Thành phần hỗn hợp cháy phải phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ. Trong lĩnh vực động cơ đốt trong, thành phần của hỗn hợp cháy thường được đánh giá bằng một đại lượng có tên là hệ số dư lượng không khí, kí hiệu là . Hệ số dư lượng không khí được định nghĩa là tỷ số giữa lượng không khí thực tế đi vào buồng cháy (L) và lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn một đơn vị số lượng nhiên liệu (Lo). L   Lo Về mặt lý thuyết, hệ số dư lượng không khí  có thể biến động trong giới hạn bốc cháy của khí hỗn hợp, giới hạn bốc cháy dưới là  =1.3÷1.4 và giới hạn bốc cháy trên là =0.4÷0.5. =1: Lượng không khí nạp bằng lượng không khí lý thuyết, hỗn hợp này gọi là hỗn hợp lý thuyết hay hỗn hợp hoá định lượng. = 1.05 ÷1.1: Hỗn hợp cháy hơi nhạt, nhiên liệu bốc cháy gần hết, lượng không khí dư ít, lúc đó hiệu suất i đạt giá trị cực đại và tiêu hao nhiên liệu có giá trị nhỏ nhất.  > 1.1: Lượng không khí dư nhiều, tốc độ cháy giảm, quá trình cháy kéo dài sang đường dãn nở làm cho công suất, hiệu suất giảm.  =0.85÷0.9: Lượng không khí thiếu so với lượng không khí lý thuyết, tốc độ cháy lớn, công suất động cơ đạt cực đại.  < 0.85: Lượng không khí thiếu so với lượng không khí lý thuyết khoảng 15÷25%, nhiên liệu cháy không hết, công suất giảm, suất tiêu hao nhiên liệu tăng, sinh nhiều muội than trong buồng cháy, khói đen 77 Động cơ đốt trong 1 c. Hỗn hợp cháy phải được phân bố đồng đều cho các xy lanh của động cơ nhiều xy lanh. Đối với động cơ nhiều xy lanh, HHC được cung cấp cho từng xy lanh phải như nhau về phương diện số lượng và thành phần. Sự phân bố không đồng đều HHC cho các xy lanh sẽ dẫn đến những hậu quả sau: Giảm công suất danh nghĩa và tăng suất tiêu hao nhiên liệu. Phụ tải cơ và phụ tải nhiệt không đồng đều giữa các xy lanh. Có thể xuất hiện hiện tượng kích nổ ở một số xy lanh do thành phần chưng cất của nhiên liệu ở những xy lanh đó có số octane nhỏ. Tăng hàm lượng các chất độc trong khí thải. Các biện pháp thường được sử dụng nhằm hạn chế độ định lượng không đồng đều ở động cơ xăng bao gồm: Kết cấu hệ thống nạp hợp lý. Sấy nóng đường ống nạp bằng nhiệt của khí thải để tăng cường sự bay hơi của xăng trong đường ống nạp. Sử dụng hệ thống phun xăng nhiều điểm. 7.1.1.3. Phân loại: Bảng Phân loại tổng quát hệ thống nhiên liệu động cơ xăng. Tiêu chí phân loại Phân loại Phương pháp cấp nhiên liệu vào Loại dùng bộ chế hòa khí động cơ Loại dùng vòi phun Phương pháp cung cấp nhiên Loại cưỡng bức liệu cho bộ chế hoà khí Loại tự chảy Phân loại theo số vòi phun sử Hệ thống phun xăng đơn điểm dụng Hệ thống phun xăng nhiều điểm Phân loại theo nguyên lý làm Loại hút lên việc của bộ chế hoà khí Loại hút xuống Phân loại theo cách điều khiển Hệ thống phun xăng cơ khí phun xăng Hệ thống phun xăng điện tử 7.1.2. Các loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng 78 Động cơ đốt trong 1 7.1.2.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí (cacbuarator) Trong hành trình nạp, không khí đi vào xy lanh qua một ống hút, có một đoạn bị thắt lại để áp suất khí ở đó giảm và xăng được hút ra từ vòi (zíclơ) của bộ chế hòa khí do sự chênh lệch áp suất. Xăng được hút ra dưới dạng sương hòa trộn với không khí và đi vào buồng đốt. Hình 7.1: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí. 1. Ống hút; 2. Ống khuếch tán; 3. Zíclơ; 4. Buồng phao; 5. Cửa gió (bướm ga); 6. Bugi; 7.Xupap; 8. Piston. 7.1.2.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu điều khiển phun xăng Về mặt quá trình công tác động cơ phun xăng và động cơ dùng bộ chế hòa khí không khác nhau lắm. Chúng chỉ khác nhau ở chỗ việc hình thành hỗn hợp cháy. Động cơ phun xăng không dùng bộ chế hòa khí (nhiên liệu được hút vào ống khuyếch tán) mà dùng bơm nhiên liệu vào động cơ. a. Hệ thống phun xăng cơ khí Các đặc điểm kỹ thuật của hệ thống phun xăng này đó là: được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, điều chỉnh lưu lượng xăng phun ra do chính độ chân không trong ống hút điều khiển, xăng được phun ra liên tục và được định lượng tuỳ theo khối lượng không khí nạp. 79 Động cơ đốt trong 1 Hình 7.2: Sơ đồ hệ thống phun xăng kiểu cơ khí. 1. Thùng chứa xăng; 2. Bơm xăng điện; 3. Bộ tích lũy xăng; 4. Lọc xăng; 5. Cơ cấu định lượng; 6. Van chênh áp; 7. Van trượt; 8. Khe định lượng; 9. Bộ phân phối; 10. Bộ điều áp áp suất xăng ban đầu; 11. Bộ tiết chế sưởi nóng động cơ; 12. Vòi phun nhiên liệu; 13. Vòi phun khởi động lạnh; 14. Cơ cấu cung cấp không khí phụ trội; 15. Công tắc nhiệt thời gian; 16. Ống góp hút ; 17. Vít chỉnh ralăngti; 18. Bướm ga; 19. Ống khuếch tán; 20. Mâm đo; 21. Bộ cảm biến không khí nạp. Nguyên lý hoạt động: Bơm xăng điện (2) loại bi gạt, hút xăng từ bình chứa (1) bơm đến hệ thống cung cấp nhiên liệu. Bầu tích lũy xăng (3) có công dụng: Duy trì áp suất nhiên liệu cố định trong thời gian sau khi tắt máy. Ngăn chặn tình trạng bốc hơi của xăng tạo thành bọt khí. Giúp động cơ khởi động dễ lúc nóng máy. Bầu lọc xăng (4) làm tinh khiết xăng nhằm bảo vệ bộ phân phối và các vòi phun xăng. Cơ cấu định lượng và phân phối nhiên liệu (5) là một tổng thành gồm bộ cảm biến không khí nạp (21) và bộ phân phối xăng (9). Kết cấu bên trong bộ phân phối xăng có các bộ phận sau đây: Bộ điều áp áp suất ban đầu (10). Mạch xăng ban đầu tính từ bơm xăng đến khoang phía bên dưới bộ phân phối xăng, gọi là áp suất ban đầu. Bộ này có công dụng duy trì cố định áp suất của mạch sơ cấp trong hệ thống. Van chênh áp (6) được thiết kế nhằm đảm bảo lưu lượng chảy của xăng đến các vòi phun, nó chỉ lệ thuộc vào một yếu tố duy nhất đó là mức độ mở lớn, mở bé 80 Động cơ đốt trong 1 các khe định lượng của van trượt (7). Khe định lượng (8) trên xy lanh có chức năng định lượng số xăng cần cung cấp cho vòi phun. Động cơ có bao nhiêu xy lanh thì quanh xy lanh bộ phân phối có bấy nhiêu khe định lượng. Xăng được tiết lưu định lượng xuyên qua khe định lượng tuỳ thuộc vào tiết diện mở của khe mỗi khi van trượt (7) dịch lên, xuống. Vòi phun khởi động lạnh (13) có công dụng phun thêm một lượng xăng vào ống góp hút chung, nhờ vậy quá trình khởi động động cơ lúc thời tiết giá lạnh được thực hiện tốt. Sau khi động cơ đã khởi động được, các vòi phun xăng (12) phun liên tục vào cửa nạp số xăng đã được định lượng chính xác. Thiết bị cung cấp không khí phụ trội (14) được điều khiển bằng tấm lưỡng kim được nung nóng nhờ điện trở. Sau khi khởi động, trong thời gian cho động cơ nóng máy, đạt đến nhiệt độ vận hành, thiết bị mở mạch thông gió phụ để cung cấp thêm không khí cho động cơ. Sau khi động cơ đã đạt đến nhiệt độ vận hành, mạch thông gió phụ trội này được đóng kín. Công tắc nhiệt thời gian (15) có công dụng điều khiển vòi phun khởi động lạnh, đóng kín vòi phun này khi động cơ đã đạt đến nhiệt độ quy định. b. Hệ thống phun xăng điện tử Xăng được phun vào cửa nạp của các xy lanh động cơ theo từng thời điểm chứ không liên tục. Quá trình phun xăng và định lượng nhiên liệu được thực hiện theo hai tín hiệu gốc: Tín hiệu về khối lượng không khí đang nạp vào và tín hiệu về vận tốc trục khuỷu của động cơ. Nguyên lý hoạt động : Khi động cơ làm việc, xăng từ bình chứa (1) được bơm xăng điện (2) hút qua bộ lọc xăng (3) rồi theo đường ống dẫn xăng đến dàn phân phối xăng (4) tại đây xăng được phân phối tới các vòi phun, ở đầu cuối dàn phân phối có lắp thông với bộ điều chỉnh áp suất xăng (5) để ổn định áp suất xăng trong dàn ống phân phối. Tất cả các thông tin nhận được từ các bộ cảm biến sẽ được ECU tiếp nhận và xử lý. Sau khi xử lý thông tin nhận từ các cảm bíên thì ECU sẽ ra lệnh cho vòi phun phun xăng ra đúng thời điểm và đúng lượng cần thiết. Xăng được phun có kích thước rất nhỏ (cỡ 100m), các hạt nhiên liệu này sẽ hoá hơi ngay và hoà trộn với không khí tạo 81 Động cơ đốt trong 1 thành hỗn hợp cháy. Hỗn hợp cháy được hút vào xylanh động cơ theo trình tự làm việc của động cơ. Khi bugi đánh lửa thì hỗn hợp cháy sẽ bốc cháy và sinh công. Khí thải sẽ qua xupáp xả và theo đường ống xả ra ngoài Hình 7.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm 1. Bình chứa xăng; 2. Bơm xăng điện; 3. Bộ lọc xăng; 4. Dàn phân phối; 5. Bộ điều chỉnh áp suất xăng; 6. Bộ giảm dao động áp suất; 7. Bộ điều chỉnh trung tâm; 8. Bôbin đánh lửa; 9. Bộ phân phối đánh lửa; 10. Bugi; 11. Vòi phun chính; 12. Vòi phun khởi động lạnh; 13. Vít điều chỉnh không tải; 14. Bướm ga; 15. Cảm biến vị trí bướm ga; 16. Lưu lượng kế không khí; 17. Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 18. Cảm biến lambda; 19. Công tắc nhiệt khởi động; 20. Cảm biến nhiệt độ động cơ; 21. Thiết bị bổ sung không khí khi chạy ấm máy; 22. Vít điều chỉnh hỗn hợp khi chạy không tải; 23. Cảm biến vị trí trục khuỷu; 24. Cảm biến tốc độ động cơ; 25. Ắc quy; 26. Công tắc khởi động; 27. Rơle chính; 28. Rơle bơm xăng; 82 Động cơ đốt trong 1 7.1.3. Kết cấu một số bộ phận chính 7.1.3.1. Bình xăng Thùng chứa nhiên liệu dùng để chứa xăng hoặc dầu đủ cho động cơ hoạt động trong một thời gian. Cỡ thùng lớn nhỏ tùy theo công suất và đặc tính hoạt động của động cơ.Thùng được đập bằng thép lá, bên trong có các tấm ngăn để nhiên liệu bớt dao động. Nắp thùng có lỗ thông hơi. Ống hút nhiên liệu bố trí cao hơn đáy thùng khoảng 3cm. Phần lõm lắng cặn chất bẩn và nước, nơi đáy thùng có nút xả. Nếu thùng chứa đặt cao hơn động cơ phải có van khóa tắt máy. Nếu đặt thấp thua hơn động cơ phải có van khóa khi tắt máy. Nếu đặt thấp thua động cơ phải có van bố trí nơi bầu lọc sơ cấp ngăn không cho dầu tụt về khi máy ngừng. Bộ truyền dẫn báo mức nhiên liệu Nắp Lưới lọc Ống khóa Ống đổ Tấm ngăn nhiên liệu Nút xả Hình 7.4: Bình Xăng Nhiều hệ thống nhiên liệu của ô tô dùng chế hòa khí và bơm xăng có trang bị thêm ống dẫn hơi xăng hồi về thùng chứa. Ống này xuất phát từ bơm xăng hay từ bầu lọc xăng trở về thùng chứa nhiên liệu. Bơm xăng chỉ hoạt động tiếp vận tốt khi xăng hoàn toàn ở thể lỏng, nếu xăng bị bốc hơi, hơi này sẽ cản trở sự lưu thông của nhiên liệu làm cho động cơ bị thiếu xăng. Vì vậy người ta trang bị thêm ống dẫn hơi xăng trở về thùng chứa. 7.1.3.2. Bơm xăng Có công dụng hút xăng từ thùng chứa đưa tới BCHK. 83 Động cơ đốt trong 1 Điện accu tới O B R M S Van hút Van thoát Hình 7.5: Cấu tạo bơm xăng Khi bơm không hoạt động, lò xo R đẩy màng bơm về phía dưới làm công tắc V đóng khi muốn bơm hoạt động ta mở công tắc máy, điện chạy qua tiếp điểm O qua cuộn dây B về mát biến cuộn dây thành nam châm điện. Nam châm điện sẽ hút miếng sắt S và màng M lên tạo ra ở phía dưới 1 áp thấp xăng được hút từ thùng chứa qua van hút vào bơm. Khi miếng sắt S bị hút, tiếp điểm O đi lên, công tắc V mở ra, dòng điện bị cắt đứt, cuộn dây mất từ trường (không còn là nam châm điện nữa), miếng sắt S bị lò xo R đẩy xuống, màng bơm xuống theo, ép xăng mở van thoát đẩy xăng đến BCHK. Khi xăng đã đầy BCHK, pointu đóng lại, xăng đầy phía dưới màng, ép lò xo R, công tắc V mở dòng điện bị ngắt, bơm không hoạt động mặc dù công tắc máy vẫn mở. 7.1.3.3. Bộ lọc xăng Chức năng của bộ lọc xăng là lọc sạch các tạp chất bẩn trong xăng nhằm bảo vệ các chi tiết của hệ thống nhiên liệu, đặc biệt là vòi phun. Bộ lọc xăng có hai phần tử lọc: Lõi lọc bằng giấy 1 và thảm lọc 2. Độ xốp lõi giấy vào khoảng 8-10m, xăng phải xuyên qua lõi giấy và thảm lọc trước khi đi vào 84 Động cơ đốt trong 1 dàn phân phối. Lõi lọc phải được thay đúng định kỳ theo độ bẩn của xăng. Trong quá trình lắp ráp cần chú ý mũi tên chỉ hướng xăng vào và ra. Hình 7.6: Cấu tạo lọc xăng 1. Lõi lọc bằng giấy; 2. Thảm lọc; 3. Tấm đỡ. 7.1.3.4. Bộ lọc khí Chức năng của bộ lọc khí là lọc sạch bụi bẩn trong không khí cấp vào buồng đốt để tránh làm mòn các thiết bị của động cơ nhất là xecmăng, xylanh, piston, cổ trục. Hình 7.7: Bầu lọc không khí 1. Bể dầu; 2. Lõi lọc; 3. Nắp; 4. Ốc tai hồng; 5. Vít kéo; 6. Ống dẫn khí tới máy nén; 7. Vòng chắn dầu. Không khí hút vào do quán tính bụi to lao xuống chậu và bị giữ lại tại đó. Không khí còn chứa bụi nhẹ hút ngược lên phía trên. Khi qua cuộn sợi kim loại có tẩm dầu, các hạt bụi nhỏ sẽ bám vào đó, còn không khí sạch hút vào ống trung tâm vào phía cửa gió. 7.1.3.5. Bộ chế hòa khí a. Cấu tạo: (hình vẽ 7.8) 85 Động cơ đốt trong 1 Hình 7.8: Bộ chê hòa khí 1. Bầu phao; 2. Zíclơ chính; 3. Vòi phun; 4. Họng khuyếch tán; 6. Bướm ga; 7. Ống hút; 8. Phao xăng; 9. Van kim; 10. Bướm gió. b. Nguyên lý hoạt động Trong kỳ nạp áp suất giảm không khí được hút từ bên ngoài đi vào bầu lọc khí đến họng khuyếch tán (HKT). Vì tiết diện HKT bị thu hẹp nên vận tốc dòng khí tăng áp suất giảm, xăng bị hút tư buồn phao qua zíclơ đến vòi phun vào HKT, Tại đây xăng bị xé nhỏ ra, hòa trộn với không khí tạo thành hòa khí đi vào đường ống nạp của xy lanh của động cơ. Tại buồng phao: xăng bị hút vào HKT mức xăng giảm  phao xăng hạ thấp xuống  Van kim mở ra cho xăng chảy vào  mức xăng tăng lên  phao xăng nổi lên nâng kim lên  van kim đóng lại. c. Các kiểu bố trí vòi phun Loại hút ngược: Bộ chế hoà khí hút ngược. Dòng khí nạp phải được hút ngược trở lên để nạp vào xylanh (hình7.9 a). Loại hút ngang: Họng bộ chế hoà khí đặt ngang mức buồng cháy. Hướng đi của luồng khí nạp thuận lợi hơn kiểu trên, giảm được chiều cao khoang động cơ (hình7.9 b). 86 Động cơ đốt trong 1 Loại hút xuống: Được lắp ráp trên xylanh. Loại này có ưu điểm: Bố trí, lắp ráp đơn giản, dòng nạp thuận tiện, có thể đặt ống thoát bên dưới ống nạp để sưởi nóng làm bốc hơi tốt khí hỗn hợp (hình7.9 c).. Hình 7.9: Các kiểu bố trí vòi phun của bộ chế hòa khír. 7.1.3.6. Vòi phun nhiên liệu a. Chức năng, nhiệm vụ Chức năng của vòi phun nhiên liệu là phun nhiên liệu tơi sương để hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp cháy. b. Phân loại: Loại dùng trong hệ thống phun xăng cơ khí và loại dùng trong hệ thống phun xăng điện tử. c. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Vòi phun cơ khí 1 Hình 7.10: Kết cấu vòi phun xăng cơ khí. 1. Thân vòi phun; 2. Lưới lọc; 3. Van kim; 4. Bệ van. 2 3 4 Trong quá trình hoạt động, vòi phun mở ra để phun xăng do chính áp suất đã được điều áp của nhiên liệu, xăng được phun vào cửa nạp của xupap hút. Các vòi 87 Động cơ đốt trong 1 phun xăng được lắp trong vỏ bọc cách nhiệt đặc biệt nhằm tránh bị ảnh hưởng nhiệt độ của động cơ. Bản thân các vòi phun cơ khí không tự nó ấn định lưu lượng xăng phun ra, công tác này được điều khiển do áp suất xăng trong mạch. Khi áp suất nhiên liệu đạt đến khoảng 3,5 bar thì các béc phun xăng mở van. Kết cấu của vòi phun gồm van kim (3) đóng kín bệ van (4). ở tầng số phun xăng cao, van kim rung động mạnh có thể nghe nhận được tiếng rung. nhờ vậy phun sương rất tốt cho dù lượng xăng phun ra rất bé. Khi tắt máy, động cơ ngừng, bơm xăng được nghỉ, áp suất trong mạch giảm xuống dưới mức áp suất mở vòi phun, van kim đóng kín bệ. Vòi phun xăng điện tử. Hình 7.11: Kết cấu của vòi phun xăng dẫn động bằng xôlênoy. 1. Lọc xăng tại cửa vào; 2. Đầu nối dây điện; 3. Cuộn dây xôlênoy; 4. Lõi từ; 5. Vỏ; 6. Thân van kim; 7. Gioăng; 8. Van kim. Vòi phun điện tử được điều khiển do bộ ECU, có chức năng phun vào cửa nạp nơi xupap hút một lượng xăng chính xác đã được định lượng. Mỗi xylanh động cơ có riêng cho một vòi phun. Vòi phun xăng hoạt động nhờ xôlênoy. Mỗi khi nhận được tín hiệu của ECU, xôlênoy dẫn động van kim mở cho phun xăng ra. Hình 7.11 giới thiệu kết cấu của một vòi phun xăng, khi chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây 3 của xônênoy, lò xo ấn van kim 7 đóng kín bệ của nó, đây là trạng thái đóng của 88 Động cơ đốt trong 1 vòi phun. Đến lúc ECU đánh tín hiệu gởi một dòng điện đến xôlênoy, nam châm điện sẽ hút nhấc lõi từ 5 và van kim lên khoảng 0.1 mm. Xăng sẽ được phun ra khỏi lỗ phun dạng vành khuyên được định cỡ chính xác. Thời gian mở và đóng của vòi phun xảy ra trong khoảng từ 1-1.5ms. 7.1.3.7. Bộ điều hòa áp suất Trong mạch cung cấp nhiên liệu, bộ điều áp có công dụng ổn định áp suất nhiên liệu trong dàn ống của các vòi phun. Việc điều áp này rất cần thiết, vì nhờ vậy nên lượng xăng phun ra chỉ còn lệ thuộc vào một yếu tố duy nhất là thời gian mở van cho các vòi phun xăng. 2 Hình 7.12: Bộ điều áp xăng 1. Đường xăng vào; 2. Đường hồi xăng; 3. Van hồi xăng; 4. Thân van; 1 3 5. Màng; 6. lò xo nén; 7. Nối với 4 đường nạp của động cơ. 5 6 7 Bộ điều áp xăng được lắp đặt ở phía cuối dàn ống của các vòi phun. Nó duy trì áp suất khoảng 2.5 hay 3 bar tuỳ theo kiểu thiết kế. 7.1.3.8. Cảm biến Các cảm biến (trong hệ thống phun xăng điên tử và cơ điện tử) có chức năng ghi nhận những thay đổi về nhiệt độ, áp suất, vận tốc, khối lượng rồi gửi tín hiệu là các xung điện về bộ xử lý trung tâm (ECU) giúp ECU đưa ra các lệnh điều khiển thời điểm và định lượng lượng xăng phun vào ống hút. Có 5 cảm biến quyết định rõ ràng đến lượng nhiên liệu được cấp cho các vòi phun đó là cả biến tốc độ động cơ, cảm biến vị trí cửa gió, cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (MAP), cảm biến nhiệt độ nước làm mát, và cảm biến nhiệt độ khí nạp. Các cảm biến khác và các công tắc khác cung cấp các tín hiệu vào đến 89 Động cơ đốt trong 1 ECM hoặc PCM. Sau đó điều chỉnh hỗn hợp không khí nhiên liệu trên cơ sở hồi tiếp từ cảm biến ôxy. 7.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diesel 7.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 7.2.1.1. Nhiệm vụ Dự trữ nhiên liệu: đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định, không cần cấp thêm nhiên liệu, lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu chuyển động thông thoáng trong hệ thống. Cung cấp nhiên liệu cho động cơ: Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phù hợp với chế độ làm việc của động cơ. Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm và đúng quy luật mong muốn L Lượng nhiên liệu vào các xy lanh phải đồng đều Các tia nhiên liệu vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng kích thước của tia phun với kích thước và hình dạng của buồng cháy. 7.2.1.2. Yêu cầu Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thõa mãn các yêu cầu sau: Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao. Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa. Dễ chế tạo, giá thành hạ. 7.2.1.3. Phân loại Hệ thống cung cấp nhiên liêu Bơm cao áp –Vòi phun liên hợp. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối. Hệ thống phun nhiên liệu trang bị bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử. 7.2.2. Các loại hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel. 7.2.2.1. Hệ thống cung cấp nhiên liêu Bơm cao áp –Vòi phun liên hợp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Hệ thống phun nhiên liệu Với BCA – VP liên hợp là một hình thái biến tướng của hệ thống phun nhiên liệu cổ điển. Ở loại hệ thống phun nhiên liệu kiểu này, BCA và Vòi phun được tổ hợp thành một cụm chi tiết gọi là BCA – VP liên hợp, 90 Động cơ đốt trong 1 thực hiện chức năng của ba bộ phận : BCA, Vòi phun và ống cao áp. Trong BCA – VP liên hợp, nhiên liệu sau khi được nén đến áp suất rất cao và được định lượng sẽ được đưa trực tiếp vào vòi phun mà không cần còn ống dẫn nhiên liệu cao áp. BCA – VP liên hợp do hãng General Motors thiết kế là kiểu điển hình và được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trên các động cơ. Khi động cơ làm việc đến thời điểm phun, vấu cam điều khiển đệm đẩy đi lên qua đũa đẩy, cò mổ đi xuống ép đệm đẩy, kim bơm đẩy piston đi xuống ép nhiên liệu phun vào xy lanh. Khi cam hết đẩy lò xo đệm đẩy bung ra kéo piston bơm đi lên chờ thời điểm phun khác hoạt động(ở đầu có mổ và đũa đẩy còn vít hiệu chỉnh để điều chỉnh kim bơm ). Hình 7.13: Bơm cao áp –Vòi phun liên hợp của hãng GM 1. Thân kim; 2. Đệm đẩy; 3. Lò xo; 4. Lọc dầu; 5. Lò xo; 6. Nắp đậy; 7. Xy lanh; 8. Piston; 9. Thanh răng; 10. Vành răng; 11. Vòng cản dầu; 12. Kim phun; 13. Xupap thoát và bệ; 14. Lò xo xupap hút ; 15. Bệ tựa lò xo; 16. Van an toàn; 18. Ống chứa lò xo. Khi cam chưa đội piston ở vị trí cao nhất, nhiên liệu đến kim bơm nhờ áp lực bơm chuyển, theo đường dầu trong thân bơm đến xy lanh bơm nơi còn vòng cản dầu. Nhiên liệu nạp vào xy lanh bằng cả hai lỗ vào các khe hở rồi theo đường dầu về thùng chứa. Dầu lưu chuyển trong bơm còn tác dụng làm mát, bôi trơn, sấy nóng và loại bỏ các bọt khí giúp việc định lượng dầu tốt hơn. 91 Động cơ đốt trong 1 Khi đến giai đoạn bắt đầu phun thì cam đội cò mổ, đẩy piston đi xuống, lỗ dầu ra ở phía dưới xy lanh đóng trước, dầu tiếp tục bị đẩy ra ở lỗ dầu vào phía trên, khi cạnh vát của piston vừa đóng lỗ dầu vào, nhiên liệu bắt đầu bị ép trong xy lanh (gọi là thời điểm bắt đầu phun). Piston tiếp tục đi xuống, ép nhiên liệu gây áp lực cao, mở xupap nhiên liệu vào trong xylanh. Khi cạnh ngang của piston bơm vừa hé mở lỗ dầu về phía dưới xylanh, nhiên liệu sẽ theo lỗ khoan giữa tâm và lỗ ngang ra ngồi xy lanh bằng lỗ dầu về (gọi là thời điểm kết thúc phun). Piston tiếp tục đi xuống cho hết hành trình, lỗ dầu về mở hoàn toàn do đó nhiên liệu ra khoang chứa nhiên liệu xung quanh xy lanh nơi vòng cản dầu. Khi cam không còn đội nữa, lò xo đệm đẩy kéo piston đi lên để chuẩn bị cho chu trình kế tiếp. Muốn tăng hay giảm lưu lượng nhiên liệu tuỳ theo yêu cầu hoạt động của động cơ, ta chỉ cần điều khiển thanh răng cho piston xoay qua lại tuỳ theo vị trí rãnh vát ở piston tới lỗ dầu ra và vào mà lưu lượng thay đổi. Ưu điểm : Bơm cao áp và kim phun được thiết kế một cụm duy nhất. Loại bỏ hẳn đường ống cao áp. Gọn nhẹ, dễ thay thế và sửa chữa. Phạm vi sử dụng : Hệ thống nhiên liệu BCA- VP liên hợp được sử dụng trên các động cơ 2 thì GM – General Motors (Mỹ), 2 thì 9A 3 – 204 (Liên Xô), động cơ Murphy 4 thì (Mỹ), bơm kim liên hợp Bendix . 7.2.2.2. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối Khác với hệ thống nhiên liệu khác, hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối còn bơm cao áp đặt nằm ngang và bộ điều tốc cơ khí (các loại bơm cao áp đặt thẳng đứng còn bộ điều tốc thủy lực). Bơm cao áp loại phân phối được chia làm 2 nhóm cơ bản là bơm cao áp kiểu piston và bơm cao áp kiểu rôto. Trên bơm cao áp kiểu piston còn chức năng là đẩy nhiên liệu vào phần tử phân phối nhiên liệu, từng chu kì làm thông khoang trên piston bơm với các vòi phun của xylanh động cơ tương ứng với thứ tự nổ. 92 Động cơ đốt trong 1 Trên hình dưới đây: Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối kiểu piston còn đặc điểm là piston bơm của nó vừa chuyển động tịnh tiến để làm nhiệm vụ đẩy nhiên liệu vừa thực hiện chuyển động xoay để phân phối nhiên liệu cho các xy lanh động cơ. Hệ thống này được sử dụng trên động cơ Reo II, III, GMC, ONAN. Hình7.14: Hệ thống nhiên liệu BCA phân phối. 1. Bơm cao áp phân phối; 2. Lọc nhiên liệu; 3. Thùng chứa nhiên liệu; 4. Bơm thấp áp; 5 Vòi phun 7.2.2.3. Hệ thống phun nhiên liệu trang bị bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử. Trên động cơ Diesel thế hệ mới, bộ điều tốc cơ năng hay chân không của bơm cao áp PE được thay thế bằng hệ thống điều tốc điện tử. Hệ thống này gồm các bộ phận sau đây: Bộ phận tác động tác động ( bộ phận chấp hành) hoạt động do một xôlênoy tác động. Một cảm biến khoảng dịch chuyển của thanh răng. Một bộ cảm biến vận tốc trục khuỷu động cơ. Bộ sử lý và điều khiển điện tử trung tâm ECU. 93 Động cơ đốt trong 1 8 10 1 7 5 16 3 4 17 18 9 2 6 IOC 11 15 19 12 13 14 BOSCH 20 Hình 7.15: Hệ thống phun nhiên liệu trang bị bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử. 1. Bình nhiên liệu; 2. Bơm tiếp vận; 3. Lọc thứ cấp; 4. Bơm cao áp PE; 5. Cơ cấu kiểm sót thời điểm phun nhiên liệu; 6. Cơ cấu điều tốc;7. Vòi phun nhiên liệu; 8,18. Ống dẫn dầu về; 9. Bugi xông máy và bộ phận kiểm soát; 10. Bộ phận điều khiển trung tâm; 11. Đèn báo kết quả chuẩn đoán; 12. Công tắc của bộ phận li hợp; 13. Bộ cảm biến vị trí bàn đạp; 14. Bộ cảm biến tốc độ động cơ; 15. Bộ cảm biến nhiệt độ; 16. Bộ cảm biến áp suất khí nạp; 17. Tuabin tăng áp; 19. Ắc quy; 20. Công tắc bugi xông máy và khởi động. Các bộ cảm biến cùng phối hợp với bộ phận tác động để điều tốc động cơ diesel. Kiểu điều tốc này phức tạp hơn nhiều so với bộ điều tốc cơ năng. Tuy nhiên khả năng điều tốc và hoạt động của nó rất phong phú, bao gồm các công việc sau đây: Bảo đảm việc khởi động / ngừng máy. Đặc biệt có khả năng điều tốc ổn định đáp ứng môi chế độ động cơ. Thực hiện việc điều tốc động cơ căn cứ vào các thông tin về nhiệt độ không khí nạp, nhiệt độ của nhiên liệu và của nước làm mát động cơ. Giới hạn và điều tiết lượng nhiên liệu bơm đi tùy theo khối lượng không khí được nạp vào xylanh cũng như vận tốc của trục khuỷu. 94 Động cơ đốt trong 1 Đảm bảo cung cấp tốt nhiên liệu ở chế độ cầm chừng không tải. Kiểm soát vận tốc trung bình và giới hạn vận tốc tối đa. Phát tín hiệu về tình hình công suất, vận tốc của động và về kết quả chuẩn đoán. Hoạt động của hệ thống điều tốc điện tử có thể tóm tắt như sau: 1. Định lượng nhiên liệu ( Fuel metering): Để điều khiển thay đổi lượng nhiên liệu bơm đi, người trang bị một cơ cấu tác động hoạt động nhờ điện từ (xôlênoy), cơ cấu này dịch chuyển thanh răng bơm cao áp làm xoay các piston bơm để ấn định nhiên liệu bơm đi. 2. Thu nhận thông tin và dữ liệu (Operating-data acquisition): Một loạt các thông tin về nhiều chế độ làm việc khác nhau của động cơ được ghi nhận và thu nhận nhờ các bộ phận sau đây: Một bộ cảm biến ghi nhận vị trí của thanh răng. Sự khác biệt của vị trí thanh răng so với vị trí chuẩn (setpoint) sẽ hình thành tín hiệu đối với bộ điều tốc. Một bộ cảm biến vận tốc trục khuỷu có chức năng theo dõi và đọc đĩa tín hiệu (pulse ring) gắn trên đầu trục cam. Căn cứ vào những ngắt quảng tín hiệu của đĩa này, vi tính sẽ quyết đoán được vận tốc thực tế của động cơ. Một bộ cảm biến nhiệt độ ghi nhiệt độ nhiên liệu nơi mạch nạp vào bơm cao áp. Bộ cảm biến vị trí bàn đạp gia tốc sẽ ghi nhận vị trí của bàn đạp nạp. Các bộ phận cảm biến về tình hình không nạp có chức năng ghi nhận áp suất luồng không khí nạp từ bơm tăng áp, ghi nhận nhiệt độ luồng không khí nạp. Máy phát điện xoay chiều cũng tham gia cung cấp tín hiệu về vận tốc quay. Tốc độ kế của xe cung cấp thông tin về vận tốc cụ thể của xe. Thông tin về vị trí bàn dạp ly hợp được chỉ định do một công tắc. Công tắc đèn stop cung cấp thông tin về vị trí bàn đạp thắng. 3. Xử lý các thông tin thu được (Operating-data processing): Bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm ECU thu nhận tất cả thông tin tất cả thông tin cần thiết nói trên. Căn cứ theo vị trí bàn đạp gia tốc, căn cứ vận tốc thực tế của động cơ, vào một loạt các đại lượng điều chỉnh máy vi tính phối hợp với bộ nhớ, phân tích, so sánh các thông tin nhận được với dữ liệu lưu trữ trong bộ nhớ. Cuối 95 Động cơ đốt trong 1 cùng ECU quyết định điều khiển thanh răng để bơm đi một lượng nhiên liệu tối ưu cho chế độ đang làm việc của động cơ. 4. Cơ cấu tắt máy (Shutoff device): Muốn tắt động cơ Diesel, người ta phải ngắt mạch nhiên liệu bơm nhiên liệu lên các kim phun. Thông thường trên bơm cao áp PE, có trang bị cơ cấu tắt máy dẫn động bằng cơ khí, bằng hơi và bằng từ, cơ cấu này sẽ kéo thanh răng về vị trí stop. Nhằm nâng cao chất lượng quá trình tạo hỗn hợp cháy trong động cơ diesel, khắc phục những nhược điểm mà hệ thống nhiên liệu cổ điều khiển bằng cơ khí vẫn còn tồn tại như việc định lượng, định thời điểm phun chưa chính xác, tính tự động điều chỉnh và tự động hóa còn hạn chế nhất là các chế độ làm việc không ổn định như: khởi động, tăng tốc, giảm tốc...và các cơ cấu hệ thống (điều tốc, thay đổi góc phun sớm...) làm việc chưa nhạy lắm. Việc áp dụng các thiết bị điện tử vào hệ thống nhiên liệu động cơ diesel nhằm mục đích giải quyết những vấn đề này, ngoài ra nó còn góp phần giảm bớt tính độc hại cho môi trường do quá trình cháy của nhiên liệu được cháy hoàn toàn hơn. Hệ thống gồm các bộ phận sau: Bộ phận cảm biến: Gồm các biến tốc độ, tải trọng áp suất khí nạp, cảm biến LambdaCác cảm biến này còn nhiệm vụ ghi nhận các hoạt động của động cơ để cung cấp thông tin cho khối thiết bị điều khiển trung tâm (CPU). Bộ điều khiển trung tâm (CPU): Đây là bộ phận còn nhiệm vụ tiếp nhận thông tin do các cảm biến cung cấp. Các tín hiệu được đưa đến từ các cảm biến sẽ được chuyển đổi thành các tín hiệu số. Bộ phận xử lý phối hợp nhờ các bộ phân tích so sánh các thông tin nhận được với các dữ liệu lưu trữ sẵn trong bộ nhớ. Từ đó bộ điều khiển trung tâm sẽ cho ra tín hiệu làm nhiệm vụ điều khiển các cơ cấu phân chấp hành. Bộ phận chấp hành: Còn nhiệm vụ thực hiện lệnh điều khiển, chỉ huy việc định lượng, thời điểm phun nhiên liệu, cũng như chỉ huy 1 số cơ cấu và thiết bị khác như luân hồi khí xả, ngừng hoạt động một số xylanh, hiệu chỉnh hỗn hợp cháy khi động cơ làm việc ở tốc độ caoNhằm đảm bảo sự làm việc tối ưu của động cơ. So sánh góc phun nhiên liệu thực tế với góc phun nhiên liệu sớm quy định còn sẵn trong bộ nhớ. Cuối cùng CPU sẽ đưa dòng điện đến xôlênoy điều khiển từ dịch 96 Động cơ đốt trong 1 chuyển sao cho điểm bắt đầu phun nhiên liệu thực tế giống điểm bắt đầu phun quy định. Ưu điểm: Làm việc ổn định và tin cậy Nhược điểm: Giá thành cao, cồng kềnh, phức tạp Phạm vi ứng dụng: Hiện nay được sử dụng phổ biến trên các động cơ hiện đại. BỘ PHẬN CẢM BIẾN Vị trí trục Tốc độ Áp suất nạp Nhiệt độ Cảm biến khuỷu động cơ khôn khí động cơ khác Cung cấp thông tin Xô lê noy điều khiển Bộ phận kiểm soát vị trí thanh răng thanh răng Vị trí thực tế của thanh răng BƠM CAO ÁP PE BỘ ĐIỀU KHIỂN THẾ HỆ MỚI TRUNG TÂM CPU Xô lê noy điều khiển Bộ phận kiểm soát điểm từ bắt đầu nhiên liệu Điểm khởi phun thực tế Kim phun với bộ cảm biến tác động van kim Hình 7.16: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp PE trang bị hệ thống điện tử. 7.2.3. Kết cấu một số bộ phận chính 7.2.3.1. Bơm cao áp. a. Chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu: 97 Động cơ đốt trong 1 Chức năng, nhiệm vụ: bơm nhiên liệu với áp suất cao vào trong khoang cao áp Yêu cầu: nhiên liệu phải được bơm đúng lượng cần cung cấp, đúng thời điểm, và hình dán tia phun phù hợp. b. Điều kiện làm việc: Làm việc trong môi trường áp suất nhiên liệu cao, thay đổi thường xuyên và có chu kì. Chịu lực nén cao. Hình 7.17: Bơm cao áp 1. Thanh răng ; 2. Vành răng; 3. Đầu nối ống; 4. Lò xo; 5. Van cao áp; 6. Đế van; 7. Xy lanh; 8. Gờ xả nhiên liệu ; 9, 11. Vít; 10. Piston ;12. Ống xoay; 13. Đĩa trên ;14. Lò xo bơm cao áp; 15. Đĩa dưới ;16. Bulông điều chỉnh ; 17. Con đội; 18. Con lăn ; 19. Cam. c. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Để hiểu rõ nguyên lý làm việc của bơm PF, ta chia ra ba giai đoạn: Nạp nhiên liệu, khởi sự bơm và dứt bơm. Nạp nhiên liệu: hình 7.18.b.I, II, III cho thấy piston bơm xuống điểm chết dưới vì cam chưa đội và bị lò xo kéo xuống. Hai lỗ nạp và thoát dầu a, b mở, nhiên liệu trên vào xy lanh bơm Bắt đầu bơm: hình 7.18.b.IV,V cam đội piston lên, đến lúc mặt phẳng trên piston đóng kín hai lỗ dầu a, b, áp suất trong xy lanh tăng. Van thoát dầu cao áp mở, piston tiếp tục đi lên bơm nhiên liệu đến vòi phun vào buồng đốt. 98 Động cơ đốt trong 1 Kết thúc bơm: hình 7.18.b.VI quá trình bơm nhiên liệu đến lúc cạnh xiên của piston bơm mở lỗ thoát nhiên liệu. Lúc này nhiên liệu tụt xuống theo rãnh đứng đến rãnh ngang theo lỗ b về bọng chứa dầu quang xy lanh. áp suất trong bơm giảm xuống ngay và cao áp đóng tức thời. Hình 7.18: Hoạt động của bơm cao áp a. Piston ở điểm cận trên; b. Nạp nhiên liệu vào khoang bơm; c. Piston ở điểm cận dưới; d. Bắt đầu bơm hình học; e. Kết thúc bơm hình học; f. Kết thúc chu trình công tác Hình 7.19: Cặp piston-xy lanh của BCA 7.2.3.2. Vòi phun. Cấu tạo vòi phun: gồm hai chi tiết chính xác là xy lanh kim phun 17 và kim phun 3, khe hở trong phần dẫn hướng của hai chi tiết này khoảng 23m. Mặt côn tựa 2 của kim tỳ lên đế van trong thân kim phun và đóng kín đường thông tới các lỗ phun. Các lỗ phun còn đường kính 0,34mm phân bố đều quanh chu vi đầu vòi phun. 99 Động cơ đốt trong 1 Đường tâm các lỗ phun và đường tâm đầu vòi phun tạo thành góc 750. Êcu tròng 4 dùng để bắt chặt đầu vòi phun lên thân. Hình 7.20: Vòi phun 1. Lỗ phun; 2. Mặt côn tựa của kim; 3,19. Kim phun; 4. Êcu tròng; 5, 16. Đường dẫn nhiên liệu; 6. Đũa đẩy; 7. Đĩa lò xo; 8. Lò xo ; 9. Cốc; 10. Vít điều chỉnh; 11. Bulông; 12. Vị trí nối với đường dẫn nhiên liệu; 13. chụp ; 14. Lọc lưới; 15. Thân vòi phun; 17. Thân kim . phun. . Nguyên lý làm việc : Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc 14, qua các đường 16 trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt côn tựa của van kim. Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích hình vành khăn của van kim chống lại lực ép của lò xo. Khi lực của áp suất nhiên liệu lớn hơn lực ép của lò xo thì van kim bị đẩy bật lên mở đường thông cho nhiên liệu tới lỗ phun. Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu bật mở được gọi là áp suất bắt đầu phun nhiên liệu p. 2 Đối với Vòi phun kín tiêu chuẩn p = 15 25MN/m . Trong quá trình phun, áp suất nhiên liệu còn thể tới 50  80MN/m2, trong một vài trường hợp còn thể cao hơn nữa. Muốn giảm bớt nhiên liệu rò rỉ qua khe hở phần dẫn hướng của kim phun, đôi khi trên kim phun còn còn rãnh hình vành khăn. Hành trình nâng kim phun được xác định bởi khe hở giữa mặt trên của kim với mặt phẳng dưới của thân vòi phun. Khe hở này thường vào khoảng 0,3  0,5mm. 7.2.3.3. Bơm thấp áp Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: 100 Động cơ đốt trong 1 Khi trục trục cam (10) của BCA quay đến vị trí thấp, thì piston (8) sẽ được lò xo hồi vị (7) đẩy xuống không gian phía dưới. Lúc này do độ chân không tạo ra ở phía trên nên van tăng áp (2) đóng lại, van nạp (6) mở ra. Nhiên liệu từ thùng chứa được hút vào khoảng không gian phía trên piston qua van nạp (6). Đồng thời khi piston chuyên động xuống phía dưới, không gian phía dưới hẹp lại và nhiên liệu được nén vào đường dầu (3) đến bình lọc tinh. Như vậy piston (7) đóng vai trò quyết định trong việc bơm nhiên liệu. Khi trục piston quay đến vị trí cao, làm đẩy con đội (9), dẫn đến đẩy piston (8) đi lên, làm không gian phía trên hẹp lại, áp suất nhiên liệu tăng lên, làm cho van(2) mở ra và van (6) đóng lại, dẫn nhiên liệu đến đường lọc tinh (3). Hình 7.21: Bơm thấp áp 1. Thân bơm; 2. Van tăng áp; 3. Đường dẫn dầu đến bình lọc tinh; 4. Đường thoát nhiên liệu; 5. Đường nạp nhiên liệu; 6. Van nạp nhiên liệu; 7. Lò xo piston; 8. Piston, 9. Con đội, 10. Trục lệch tâm, 11.Cán piston 7.2.3.4. Bình lọc nhiên liệu a. Bình lọc thô. Bộ phận chính của lọc là lõi lọc 2 hình phễu nằm trong cốc 1. Nhiên liệu đi vào bình lọc thô theo đường ống 6, do thay đổi đột ngột hướng chuyển động, nhiên liệu sạch qua lưới lọc lên rãnh trong ống nối ở giữa. Còn các cặn cơ học văng ra, rơi xuống đáy cóc. Để cặn này không xáo trộn ở trong cốc lọc trên đáy cốc có làm một cánh làm lắng 7 hình phễu. 101 Động cơ đốt trong 1 Hình 7.22: Lọc thô nhiên liệu. 1. Cốc 2. Lõi lọc và lưới lọc 3. Vòng ép 4. Thân bầu lọc 5. Đường nhiên liệu vào 6. Đường nhiên liệu ra 7. Cánh làm lắng 8. Nút xả cặn Chăm sóc bình lọc thô, người ta thường kỳ xả cặn và rửa bình lọc. Xả cặn sau 50 giờ làm việc động cơ. Rửa bình lọc sau 960 giờ. Tháo lưới lọc. Rửa cẩn thận cốc lọc 1, cánh làm lắng 7 và lưới lọc 2. Rửa lưới lọc trong nhiên liệu diesel đến khi hết cặn bẩn. b. Bình lọc tinh. Bình lọc có hai cốc 5. Bên trong mỗi cốc lại có một phần tử lọc 9. Phần tử lọc gồm có một ống các tông với nhiều lỗ bên để cho nhiên liệu đi qua, có hai nắp cứng ở hai đầu và bên trong là một hộp giấy lọc đặc biệt chế tạo theo kiểu đèn xếp, hai cốc lọc có chung một nắp. Trong nắp có van ba ngả 19, cho phép rửa cóc không cần tháo. Hai cốc làm việc song song. Khi van ba ngả để ở vị trí làm việc nhiên liệu đi từ bơm thấp, qua van ba ngả đồng thời vào cả hai cốc, qua hộp giấy lọc để đi vào bơm cao áp. Hình 7.23: Bầu lọc tinh 1. Lỗ xả cặn; 2, 3, 11, 16. Bulông. 4. Van bi; 5 Cốc; 6. Lò xo. 7. Đĩa vòng bịt dầu; 8. Vòng bịt dầu. 9. Lõi lọc; 10, 12, 23. Đệm. 13, 14. Đai ốc; 15. Vít cấy. 17. Ống lót; 18. Bích cúa van. 19. Nút ren của van. 20, 22. Vòng phớt. 21. Vòng hãm. 102 Động cơ đốt trong 1 Nguyên tắc làm việc: nhiên liệu sẽ trực tiếp thấm từ từ theo hướng từ ngoài vào trong qua lưới lọc, cấn cặn sẽ được giữ lại ở lưới lọc. 7.2.3.5. Bộ điều tốc Cấu tạo: hình vẽ 7.24 Nguyên lý hoạt động: Bộ điều tốc thuộc loại ly tâm, mọi chế độ. Trục điều tốc 3 quay nhờ bánh răng truyền động 5 với bánh răng trên trục bơm cao áp. Khi trục 3 quay, quả văng 7 văng ra, chân của nó đẩy bạc trượt 17 và nỉa 13, kéo thanh kéo 9 và do đó kéo tay thước bơm cao áp về phía giảm hay tăng cung cấp nhiên liệu, đó là điểm bắt đầu tác động bộ điều tốc. Nghĩa là: khi kéo thước nhiên liệu ra xa thì nhiên liệu sẽ được tăng lên, và khi thước nhiên liệu kéo về gần thì giảm lượng nhiên liệu. Hình 7.24: Bộ điều tốc . 1. Vít giới hạn; 2. Tay đòn; 3. Trục bộ điều tốc; 4. Ổ lăn tựa; 5. Bánh răng truyền động; 6. Ổ bi; 7. Quả văng; 8. Chạc chữ thập; 9. Thanh kéo; 10. Trục miếng vát nghiêng; 11. Miếng vát nghiêng; 12. Vít mổ cò; 13. Nỉa; 14. Lò xo ngoài; 15. Lò xo trong; 16; Trục quả văng;17. Bạc trượt; 18. Bulông giới hạn; 19.Lò xo kép; 20. Vành tựa. 7.2.3.6. Van điều áp. 103 Động cơ đốt trong 1 Hình 7.25: Van điều áp. 1. Lỗ trên; 8. Lỗ giữa; 2. Lò xo; 9. Lỗ thoát; 3. Lò xo điều áp; 10. Rắcco; 4. Xy lanh; 11. Lưới lọc nylon; 5. Piston; 12. Bu lông; 6. Lò xo mồi; 13. Chén chặn; 7. Lỗ nạp; 14. Đệm kín cao su. Van điều áp gắn trong nắp đậy của bơm chuyển của bơm cao áp cụm gồm có: Xy lanh (4) chứa piston (5). Lò xo mồi (6) luôn luôn nâng piston (5) đi lên. Bên trên piston có lò xo điều áp (3), trên van điều áp có rắcco (10) nhận nhiên liệu nạp vào từ bầu lọc thứ cấp. Rắcco này vặn ren vào vỏ van điều áp, ấn lên lò xo (2) và chén chặn (13) để giữ chặt xy lanh (4). Bầu lọc nhiên liệu bằng lưới nylon dày (10) bao ngoài lò xo (2) và phần xy lanh (4) để lọc nhiên liệu lần cuối cùng. Bên hông van điều áp có 2 lỗ: Lỗ thoát (9) thông với mạch vào của bơm chuyển vận, lỗ nạp (7) thông với mạch thoát của bơm chuyển vận, chốt định vị (12) dùng định vị vòng lệch tâm của bơm chuyển vận. Van điều áp đảm trách 2 việc: Cho nhiên liệu lưu thông để xả gió. Duy trì áp suất nhiên liệu chuyển vận cố định cần thiết khi động cơ hoạt động. Hoạt động của van điều áp gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn ngừng: Giai đoạn động cơ ngừng, bơm tay của bơm chuyển đứng yên. Piston (5) xuống sát đáy xy lanh (4), được lò xo mồi (6) đỡ lên đóng kín lỗ (7) chặn không cho nhiên liệu trong bơm tụt về thùng chứa. Giai đoạn bơm tay xả gió: Để xả gió trong toàn bộ hệ thống, ta tác động cần 104 Động cơ đốt trong 1 bơm tay của bơm chuyển nhiên liệu chui vào rắcco (11) qua lớp lưới lọc cuối cùng chui vào lỗ trên (1) nơi xy lanh (4) ấn piston (5) mở lỗ (7) để nhiên liệu vào đầu dầu gió. Giai đoạn động cơ vận hành: Lúc này trục cam bơm cao áp quay, bơm chuyển vận đẩy nhiên liệu vào lỗ (7) của bộ điều áp chui xuống mặt dưới piston (5) và nâng piston này lên. Nếu vận tốc trục cam tăng, áp suất chuyển vận của nhiên liệu vượt mức ấn định, piston (5) sẽ bị nâng lên cao hơn, ép lò xo điều áp (3) và mở lỗ (8) nơi xylanh (4) cho nhiên liệu về lỗ trên (9) trở lại mạch nạp của bơm tiếp vận, áp suất chuyển vận giảm ngay. Nếu ngược lại piston (5) đi xuống, đậy ít hơn hoặc ít hẳn. Sự di chuyển của piston đều do áp suất nhiên liệu, phụ thuộc vào tốc độ của động cơ. CÂU HỎI ÔN TẬP Câu 1: Nêu chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng? Câu 2: Vẽ sơ đồ cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí? Câu 3: Hệ thống cung cấp nhiên liệu phun xăng có những đặc điểm gì? Trình bày ưu, nhược điểm so với hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí? Câu 4: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của các chi tiết chính trong hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng ( Bình xăng, bơm xăng, bộ lọc, bộ chế hòa khí, Vòi phun, bộ điều hòa áp suất) Câu 5: Nêu chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel? Câu 6: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bơm cao áp-Vòi phun liên hợp trong động cơ diesel? Câu 7: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bơm cao áp phân phối trong động cơ diesel? Hệ thống này có ưu, nhược điểm gì so với hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bơm cao áp-Vòi phun liên hợp? Câu 8: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu trang bị bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử trong động cơ diesel? 105 Động cơ đốt trong 1 Câu 9: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của các chi tiết chính trong hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel ( bơm cao áp, vòi phun, bơm thấp áp, bộ lọc, bộ diều tốc, van điều áp)? 106 Động cơ đốt trong 1 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, 2009. [2] Lê Viết Lượng, Lý thuyết động cơ Diesel, NXB Giáo dục, 2000. [3] Nguyễn Tất Tiến, Trần Văn Tế, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, 1996. 107