Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo án - Bài giảng Giáo án điện tử Sửa chữa bảo trì máy tàu và hệ thống điện trần thế san (biên soạn), đỗ dũng (...

Tài liệu Sửa chữa bảo trì máy tàu và hệ thống điện trần thế san (biên soạn), đỗ dũng (hiệu đính)

.PDF
252
184
111

Mô tả:

THƯ VIỆN DẠI HỌC THU‫ ؟‬SẢN M ٠ ‫ ا‬N THẾ SAN (Biên s ạn) - Đỗ DŨNG (Hiệu dinh) KHOA CO KHÍ ĐỘNG L ự c NG DẠI HỌC Sư PHẠM kY thuật TP. hổ CHÍ MINH 623.8 T r 121 S . C H Ữ H -B riũ TR Í Hệlkếũạdim TRAN TH Ế SAN — ĐỖ DŨNG Khoa Co Khi Dộng Lực Trường Dại Học sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chi Mtnh SỬA CHỮA-BẢO T R Ì MẤY TÀU & HỆ THONG ĐIỆN NHÀ xuAt bản dà nẩng K^IỚ Í uueu gày nay động cơ diesel được sử dụng rộng rãi trên các tàu thuyền hoạt động trên sông, ven biển, và ra khơi xa vài trăm hải lý. Động cơ diesel có độ tin cậy cao trong môi trường biển, tiết kiệm nhiên liệu tốt hơn động cơ xăng, hiệu quả hơn khi tàu thuyền có tải nhẹ đến tải toàn phần; khí thải ít ô nhiễm hơn, và tính an toàn cao hơn. Công suất động cơ diesel trên tàu thuyền hiện nay là từ vài chục đến vài trăm mã lực (HP), với nguyên lý vận hành, cấu tạo, yêu cầu bảo trì, và quy trình sửa chữa hầu như không khác nhau, dù có vài khác biệt giữa các nhà chế tạo động cơ (Detroit, Cummins, Caterpillar, Nhật, ...). Dù được sử dụng ngày càng rộng rãi, động cơ diesel vẫn còn một số nhược điểm cần tiếp tục cải tiến. Hầu hết các thợ máy hiện nay đã vận hành động cơ diesel nhiều năm với kinh nghiệm và bản lĩnh cao hơn, nhưng có lẽ họ không có thời gian để nghiên cứu các quy trình bảo trì, sửa chữa động cơ diesel và hệ thống điện trên tàu thuyền một cách bài bản và hệ thống. Nội dung cuốn sách gồm 5 phần cơ bản; N + Nguyên lý hoạt động của động cơ diesel trên tàu thuyền. + Các quy trình bảo trì thường xuyên và bảo trì dự phòng động cơ diesel. + Các kỹ thuật xử lý sự cố phát sinh trong quá trình sử dụng động cơ diesel. + Các quy trình sửa chữa động cơ diesel. + Hệ thống điện, nguyên lý vận hành, kiểm tra và các quy trình xử lý sự cố mạng điện. ٠ Bảo trì thường xuyên và bảo trì dự phòng là biện pháp tốt nhất bảo đảm cho các chuyến đi biển dài ngày, giúp bạn giảm chi phí, kéo dài tuổi thọ các trang thiết bị trên tàu thuyền. Cuốn sách cung cấp nhiều bản vẽ, hình ảnh, sơ đồ minh họa, các quy trình thực hiện theo từng bước, được trình bày có hệ thống, rõ ràng, dễ hiểu, sẽ là bạn đồng hành tốt với những người đi biển. Cuốn sách còn rất có ích cho các bạn học viên đang theo học các lớp máy tàu, các thầy cô giáo dạy nghề, và mọi người có liên quan đến nghề sông biển. (Lliui 'ơ n ^ 1 NGUYEN LÝ VÂN HÀNH ĐỘNG Trong các tài liệu kỹ thuật, động cơ Diesel thường được gọi là động cơ cháy bằng quá trình nén (CI), còn động cơ xăng được COI l à động cơ đánh lửa (SI). Cháy bằng quá trĩnh nén là bản chất để hiểu về động cơ diesel. Khi lượng khí bất kỳ bị nén, áp suất và nhiệt độ đều tăng. Sự tăng nhiệt độ trong điều kiện lý tưởng luôn luôn tỷ lệ thuận với tăng áp suất và có quan hệ chặt chẽ vứi mức độ nén, thường được gọi là tỷ số nén. cơ DIESEL Hình 1-1. Quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất với tỷ số nén. Sự cháy do nén Mọi động cơ đốt trong đều có một hoặc nhiều cylinder xếp sát nhau, đóng kín ở một đầu và piston chuyển động bên trong. Trong động cơ diesel không khí đi vào cylinder, piston chuyển động và nén không khí. Khi không khí bị nén, thể tích giảm dần, áp suất và nhiệt độ tăng ổn định, trong động cơ Diesel, quá trình này xảy ra liên tục cho đến khi không khí đạt được nhiệt độ khoảng 1000.F (540.C). Nhiệt độ này đạt được chỉ bằng quá trình nén (Hình tích của cylinder khi piston ở cuối hành trình (điểm chết dưới, TDD) và phần thể tích cylinder khi piston ở đầu hành trình (điểm chết trên, ĐCT) (Hình 1.2) Hầu hết các động cơ diesel đều có tỷ số nén trong khoảng 16:1 đến 23:1. Giá trị này cao hơn nhiều so với tỷ số nén của động cơ xăng, tỷ số nén của động cơ xăng trong khoảng 7:1 đến 10:1. Tỷ số nén thấp của động cơ xăng tạo ra áp suất và nhiệt độ trong cylinder thấp hơn, do đó quá trình 1. 1) Để nhận được nhiệt độ đủ cao bảo đảm sự cháy cho nhiên liệu diesel, không khí thường được nén đến tỷ lệ tối thiếu là 14:1, nghĩa là thể tích ban đầu là 14 phần, sau đó nén thể tích không khí chỉ còn 1 phần. Điều này được gọi là tỷ số nén. Tỷ số nén được hiểu là tỷ số giữa phần thể F7 ١٠f Tỉ số nén là tỉ sô’ thể tích ‘A’ trên thể tích Nhiên liệu diesel cháy ở khoảng 750.F (400.0; do đó nhiên liệu được phun vào cylinder và bốc cháy, không cần sự đánh lửa độc lập. âè Piston ờ cuối hành trình Piston ở đầu hành trinh Hình 1-2. Tỷ số nén ỉrong cylinder cho phép xác định hiệu suất nhiệt của dộng cơ, lượng nhiệt năng của nhiên liệu dược chuyển thành cơ nđng hữu dụng. Nói chung, dộng cơ diesel có hiệu suất nhiệt khoảng 30-40%. Nói cách khác, chỉ khoảng 1/3 nhiệt năng của nhiên liệu dược chụyển thành cơ năng hưu d.ụng. Khoảng một nửa nhiệt còn lại bị tổn thất qua hệ thống xả ở dạng khi nOng. Nửa cOn lại bị tiêu tán ra xung quanh thOng qua hệ thống làm mát và bề mặt dộng cơ (Hình 1.3). Sự tổn thất nhiệt này là khá lớn, nhưng vẫn hiệu quả hơn so với dộng cơ xăng, chỉ có hiệu suất nhiệt từ 25% dến 35%. Hình 1-3. Phân phối nhiệt năng trong động cơ diesel. Dãn nở và làm nguộỉ Nói chung, khi nén chất khi sẽ tăng nén không đạt dến nhiệt độ tự cháy của nhiệt độ, khi giảm áp suất, chất khi sẽ xăng, hỗn hợp nhiên liệu/không khí phải giảm nhiệt độ. Biều này là do chất khi được đánh lửa bằng nguồn riêng - bougie dãn nở và tăng thể tích. Áp suất càng (do đó động cơ xăng được gọi là động cơ thấp, nhiệt độ càng giảm. đánh lửa) Chuyển nhiệt năng thành cơ năng Các định luật về chất khí cho biết khi chất khí bị nén, nhiệt độ sẽ tăng và ngược lại khi chất khí được cấp nhiệt trong buồng kín, áp suất sẽ tăng. Các định luật này được ứng dụng cho động cơ đốt trong. Không khí được đưa vào cylinder và được nén do chuyển động của piston, nhiệt độ tăng lên. Nhiên liệu được đưa vào cylinder và bốc cháy. Sự cháy nhiên liệu làm cho nhiệt độ tăng nhanh, do đó làm tăng áp suất khí. Áp suất tăng làm cho piston chuyển động xuống dưới, quá trình này được gọi là thì nén. Động cơ chuyển nhiệt năng phát sinh trong quá trình cháy nhiên liệu thành cơ năng, vì thế động cơ đốt trong đôi khi còn được gọi là động cơ nhiệt. Có thể tính toán nhiệt lượng của nhiên liệu bằng cách đo nhiệt trị do một đơn vị nhiên liệu (lít, gallon...) phát ra khi cháy. Công suất (mã lực) của động cơ có thể được tính theo đơn vị nhiệt lượng (một mã lực tương đương 2544 BTƯ - đơn vị nhiệt Anh). Bằng cách này, nhiệt năng trong động cơ có thể dược so sánh với cơ năng, 8 H'.nh 1.4. Đường cong àp suất thề ttch cùa dộng cO diesel. Từ vị tr‫ ؛‬t (P1) dẽn V‫ ؛‬tri 2 (P2) àp suất tàng từ từ dển khoảng 600 psi kh‫ ؛‬thể tích cylinder g 'iảm dần. Tạ‫ ؛‬P2, xảy ra sự phun nh‫؛‬ên ٥ á liệu vá‫ ؛‬đầu quá trinh cháy. Nhiệt độ tăng nhanh ‫؛‬àm tăng àp suất dển 850 ps ‫( ؛‬P3). Piston bắt dầu dl xuổng trong cylinder, làm tăng thể tich và g ‫؛‬ẳm ảp suất. Tuy nhiên, nhiên iiệu dang chảy, sự tầng nh١ẹt độ tạm thờ ١'cân bằng vd‫ ؛‬sự tăng thể tích do dO ảp suất hầu nhu khOng dổi tu P3 dến P4.Tạ ‫ ؛‬dây sự chảy dUng Ịại, thể tlch cylinder tíếp tục tăng, diều này làm glàm dần ảp suất và nhíệt độ trong khi piston vấn trong thl nén tu P4 dển P5. TU P5 dến P t. dộng cO xà khi chảy ra ngoài và nhận không khi mOi. Chu trtnh lặp l ạ i ố P t . Khi piston đi xuống trong thì nén, thể tích tăng dần, làm giảm áp suất và do đó nhiệt độ này phản ánh quá trình chuyển đổi nhiệt năng của khí cháy thành cơ năng; chuyển động của piston (Hình 1.4) Tỷ số nén của động cơ càng cao, sự dãn nở của khí cháy trong, thì nén càng lớn. Ví dụ, trong động cơ với tỷ số nén 22:1, khí cháy sẽ dãn nở đến thể tích gấp 22 lần buồng đốt. Động cơ tỷ số nén 7:1, độ dãn nở là 7. Động cơ diesel có tỷ số nén cao, có khả năng chuyển đổi nhiệt khí cháy thành cơ năng tốt hơn động cơ xăng, do đó có hiệu suất nhiệt cao hơn. Động cơ xăng Có thể phát sinh câu hỏi, tại sao không tăng tỷ số nén trong động cơ đốt trong để tăng hiệu suất nhiệt? Động cơ xăng nhận nhiên liệu và không khí trước khi nén, thông qua bộ chế hòa khí hoặc hệ thống phun, đưa vào bộ góp nạp (thay vì cylinder). Còn động cơ diesel, nhiên liệu phun sau khi nén không khí. Sự tăng tỷ số nén cho động cơ xăng sẽ làm tăng nhiệt độ nén vượt quá điểm cháy của xăng, dẫn đến hỗn hợp nhiên liệu/ không khí cháy sớm hơn thời điểm tối ưu, điều này gây hư hại động cơ, và không thể điều khiển quá trình cháy. Để tránh sự cháy sớm, tỷ số nén của động cơ xăng phải đủ thấp và hỗn hợp nhiên liệu/không khí được đánh lửa vào thời điểm thích hợp, do đó cần có hệ thống đánh lửa riêng. Đôi khi động cơ xăng bị quá nhiệt đủ để hỗn hợp nhiên liệu/không khí cháy trước thời điểm đánh lửa. Điều này được gọi là sự tự cháy hoặc cháy sớm và thường xảy ra khi tắt động cơ bị quá nhiệt, dù đã tắt cả hệ thống đánh lửa. Câu hỏi thứ hai, để tăng hiệu suất tại sao không tăng tỷ số nén cho động cơ xăng và sử dụng sự phun nhiên liệu trực tiếp vào cylinder để tránh sự cháy sớm, như được thực hiện trong động cơ diesel? vấn đề ở đáy là bản chất của xăng, có tính bốc hơi cao hơn nhiều so với diesel. Dù động cơ diesel có thể đạt đến 3000 v/ phút, với thì nén của piston bất kỳ không thể vưẹrt quá 1/100 giây, nhiên liệu diesel được phun vào cylinder phải cháy với tốc độ được kiểm soát, thay vì nổ. Nếu tốc độ cháy không được kiểm soát, sẽ xảy ra các vấn đề cháy và động cơ bị hư hại. Do có độ bốc hơi cao hơn, rất khó kiểm soát tốc độ cháy của xăng khi tăng tỷ số nén. Sự nổ có thể xảy ra, gây hư hại động cơ. Động cơ xăng, với mức công nghệ hiện tại bị giới hạn tỷ số nén và hiệu suất nhiệt. ٨', Tỷ số công suất - trọng lượng Tuy động cơ diesel có tỷ số nén cao hơn động cơ xăng, nhưng chịu ứng suất lớn hơn và được chế tạo bền hơn. Để chịu được tải và tỷ số nén cao, động cơ diesel được chế tạo với độ chính xác cao. Kết cấu lớn và độ chính xác cao làm tăng giá thành và trọng lượng của động cơ diesel so với động cơ xăng có cùng công suất. Nói chung, khi tăng công suất, trọng lượng động cơ diesel tăng nhanh. Các kiểu động cơ diesel Động cơ diesel có thể vận hành theo chu trình 4 thì hoặc chu trình 2 thì. Giữa hai chu trình này có các khác biệt rõ rệt. Động cơ 4 thì 1. Piston ở đỉnh cylinder, valve mở khi piston đi xuống. Khi piston đến ĐCD (điểm chết dưới), valve nạp đóng để giữ không khí bên trong cylinder (Hình 1.5) chuyển động của piston từ ĐCT (điểm chết trên) đến ĐCD được gọi là thì. Đây là 1 trong 4 thì của động cơ 4 thì, được gọi là thì nạp hoặc thì hút. 2. Piston đi lên ĐCT và nén không khí, áp suất trong không khí tăng đến 450700 psi (trong động cơ xăng áp suất chỉ khoảng 80-150 psi) và nhiệt độ không dưới 1000.F (540.C). Đây là thì nén. 3. Nhiên liệu được đưa vào cylinder (buồng đốt) thông qua bộ phun nhiên liệu và đốt cháy. Nhiệt độ tăng nhanh Động cơ 2 thì Phần này trình bày sự vận hành của loại động cơ diesel 2 thì phổ biến, được sử dụng rộng rãi. Có thể có các kiểu vận hành động cơ 2 thì khác, nhưng ít được dùng trên tàu thủy. Động cơ diesel 2 thì vận hành về cơ bản tương tự động cơ 4 thì nhưng chuyển 4 thì của piston thành hai - một chuyển động lên và một chuyển động xuống. Hình 1.5. Các thì của động cơ diesel 4 thì. ( 1) Thì nạp— Piston hút không khí vào cylinder qua valvenạp. (2) Thì nén— Piston nén không khí. (3) Phun nhiên liệu— Nhiên liệu được phun vào khí nén và bốc cháy có kiểm soát. (4) Thì xả — Piston đẩy khí cháy ra ngoài qua valve xả. đến khoảng 2000-5000.F (11002750.C). Sự tăng nhiệt độ này làm cho áp suất tăng đến 850-1000 psi, đẩy piston đi xuống. Khi piston đi xuống, thể tích cylinder tăng nhanh, dẫn đến giảm áp suất và nhiệt độ. Đây là thì thứ ba, dược gọi là thì sinh công. 4. Khi piston đến gần cuối thì thứ ba, valve xả bắt đầu mở. Trong cylinder vẫn còn áp suất và nhiệt đủ lớn, để đẩy khí cháy ra ngoài. Piston chuyển động lên phía trên, đẩy hết khí cháy ra ngoài. Đây là thì thứ tư, dược gọi là thì xả. ở cuối thì xả, valve xả đóng, valve nạp mở, đưa không khí vào cylinder khi piston đi xuống, chu trình lặp lại. 1. Piston ở đỉnh cylinder trong thì nén. Phần buồng đôt của cylinder chứa không khí bị nén với áp suất và nhiệt độ cao. Dầu diesel được phun vào và bốc cháy. Piston bắt đầu đi xuống và sinh công. Khi piston đi xuống, áp suất và nhiệt độ trong cylinder giảm. Khi piston đến gần cuối thì sinh công, valve xả mở, khí cháy ra khỏi cylinder (Hình 1.6), hoàn toàn tương tự động cơ 4 thì. Khi piston tiếp tục đi xuống, để lộ các lỗ, còn gọi là các cổng, ở vách cyl­ inder. Bộ turbocharger thổi không khí nén thông qua các lỗ này, đẩy phần khí cháy còn lại ra ngoài và đưa không khí mới vào cylinder. Piston đến ĐCD và bắt đầu đi lên, valve xả đóng lại. 2. Khi piston đi lên, sẽ chắn các cổng nạp không khí, giữ không khí trong cylinder, và nén không khí đó. Khi piston đến đỉnh cylinder, nhiên liệu được phun vào và đốt cháy, chu trình lặp lại. Động cơ thực hiện hai thì thay vì bốn như động cơ 4 thì. Hình 1.6. Sự vận hành của động cơ diesel hai thì (Hãng Detroit) 10 Cylinder C hốt p is t.n P ìs t.n T rụ . khuỷU Tay quay V .. "Thanh truyền Hinh 1.7. Đổi chuyền âộng hnh t‫؛‬ển thành chuyển động guay. Do đó, động cơ 2 thì có hai thì sinh công so với động cơ 4 thì. Đối với động cơ cùng kích thước, động cơ 2 thì có công suất cao hơn 4 thì, do đó giám chi phí và cải thiện tỷ số nén. Tuy nhiên, động cơ 2 thì có hiệu suất nhiệt thấp hơn và tiêu thụ nhiên liệu cao hơn động cơ 4 thì. Tuổi thọ động cơ 2 thì thường ngắn hơn động cơ 4 thì do tải động cơ lớn hơn, khi vận hành có tiếng ồn lớn hơn. Trục khuỷu Chuyển động tịnh tiến của piston trong cylinder được đổi thành chuyển động quay để có thể sử dụng, điều này được thực hiện bằng thanh truyền và trục khuỷu. Trục khuỷu được đặt trên các ổ lăn ở hai đầu động cơ. Dưới từng cylinder, trục khuỷu có chốt khuỷu và má khuỷu. Thanh truyền nối piston với phần chốt khuỷu. Các ổ trượt ở hai đầu thanh truyền cho phép chốt khuỷu quay bên trong đầu to của thanh truyền, còn piston được lắp với chốt piston, dao động xung quanh đầu nhỏ thanh truyền. Piston chuyển động lên xuống làm cho trục khuỷu quay (Hình 1.7) Điều này được gọi là thời chuẩn phun nhiên liệu và đóng/mở valve. Các valve được bố trí ở đầu cylinder và đóng chặt bằng lò xo valve. Đòn bẩy được gọi là cò mổ hoạt động để mở valve. Cò mổ chuyển động lên xuống trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua trục cam, xoay ở phía trên đầu cylinder (Hình 1.8) Dọc trục cam có các mấu hình ellipse, được gọi là cam (mỗi valve một cam). Khi trục cam quay, cam sẽ đẩy cò mổ lên xuống. Một số trục cam được lắp trong đầu cylin­ der có các cam tiếp xúc trực tiếp với cò mổ được gọi là trục cam phía trèn. Số khác được lắp trong block máy, tác động gián tiếp đến cò mổ thông qua thanh đẩy. Bộ phận phun Thanh dẩy Ống dẫn hướng,va!٧e Bạc ^ston Chốt piston Ổ dỡ chinh Các valve và thời chuẩn Sự vận hành hiệu quả động cơ 2 thì và 4 thì đòi hỏi phối hợp chính xác chuyển động của piston với các thời điểm mở và đóng valve, và thời điểm phun nhiên liệu. ‫ ﺃ‬0 ‫ﺍﻵ‬0 \‫\ﺓﻝ‬١‫ﺟﻞ‬ hanh truyền dỡ dắu tay quay Nắp thanh truyền Cam Trục cam ‫ إة‬Vỏ bao che tay quay Nắp ổ dỡ chinh H'inh1٠8. Cảc bộ phận ch‫ﺃ‬nh cùa dộng cơ dìesel. Bơm phun nhiên liệu Bánh răng truyền động Bơm dầu và các bánh răng Hình 1.9. Các bánh răng thời chuẩn. Bánh răng, lắp ở đầu trục khuỷu, quay đồng bộ với trục này. Bánh răng thứ hai lắp ở đầu trục cam, được gọi là bánh răng cam, quay cùng với trục cam. Sự thời chuẩn valve, đóng/mở valve, được phối hợp với chuyển động của piston bằng cách nối hai bánh răng đó thông qua bánh răng trung gian, đai, hoặc xích, cho phép chúng quay với nhau (Hình 1.9). Trên động cơ 4 thì, các valve nạp và xả lần lượt mở và đóng trong từng thì, do dó bánh răng trên trục cam có kích thước gấp đôi bánh răng trên trục khuỷu, làm cho bánh răng trục cam quay với tốc độ bánh răng trục khuỷu, các valve lần lượt mở và đóng theo từng vòng bằng một nửa vòng quay của động cơ. Động cơ 2 thì chỉ có các valve xả. Valve xả mở mỗi khi piston đi xuống, do đó bánh răng trục cam có cùng kích thước với bánh răng trục khuỷu. Hai trục này quay cùng tốc độ, các valve mở và đóng trong từng vòng quay động cơ، Bằng cách xác lập các bánh răng trục cam và trục khuỷu theo các quan hệ khác nhau, có thể đóng mở các valve ở vị trí bất kỳ của hành trình piston. Sự chính xác bảo đảm hiệu suất tối ưu cho động cơ. Sự thời chuẩn phun nhiên liệu được xác lập theo phương pháp tương tự. Bánh răng lắp ở đầu trục truyền động bơm phun nhiên liệu được dẫn động bằng trục khuỷu 12 thông qua bánh răng trung gian, đai. hoặc xích. Sự thay đổi quan hệ các bánh răng này cho phép phun nhiên liệu ở vi trí bất kỳ của hành trình piston. Do sự phun xảy ra theo từng cặp vòng quay trên động cơ 4 thì, bánh răng truyền động bơm có kích thước gấp đôi bánh răng trên trục khuỷu, bơm quay theo một nửa tốc độ dộng cơ. Trên động cơ 2 thì, các bánh răng có cùng kích cỡ, sự phun nhiên liệu xảy ra một lần trong mỗi vòng quay. Động cơ và các bộ phận khác Phần nặng nhất của động cơ !à block máy (Hình 1.10). Trên tất cả các dộng cơ, trừ loại được làm mát bằng không khí, đây là khối gang đúc chứa các đương dẫn không khí, nước làm mát, dầu, va các bộ phận khác của động cơ, kể cả trục cam và trục khuỷu. Có hai loại cylinder, hoặc ống tót (chemise-sơ mi), được dùng cho động cơ diesel - loại khô và loại ướt. Trong động cơ ống lót khô, các cylinder và block tiếp xúc sát nhau theo toàn bộ mặt ngoài ống lót. Với loại ống lót ướt, block chỉ tiếp xúc với cyl­ inder ở phần trên và dưới, nước làm nguội tuần hoàn xung quanh thân ống lót (Hình 1.11). Ông lót ướt có ưu điểm là dễ thay thế khi cần sửa chữa lớn, còn đối với ống lót khô phải đưa toàn bộ khối bbck vào xưởng. Piston có các vòng găng (bạc, segment), được lắp vào rãnh trên chu vi pistcn. Vòng găng ép lên vách cylinder để bảo dảm kín khí, Phần trên cylinder được che l١ín bằng nắp máy, trong đó có bộ phận phuQ nhiên liệu, valve, buồng đốt, đường dẫn nước, ... Các valve được lắp trong ống dẫn hướng, ống này có thể tháo dễ dàng. Khi động cơ bị mòn, các ống dấn valve được ép ra ngoài và thay mới. Cíc động cơ chất lượng cao có mặt tựa valvỉ có thể thay thế dễ dàng. Một tựa valve là phần valve tiếp xúc để làm kín buồng ĩốt. Gia công lại mặt tựa valve, thay các ong dẫn valve, lắp các valve mới sẽ giúp dộng cơ trở lại trạng thái gần như mới. Lò xo valve. Valve Mặt tựa van Đầu cylinde Đệm kín đẩu cylinder Block máy (thẳng hàng) — Ống lót cylinder Trục khuỷu Block máy (V-8) Nắp thanh truyền Ống lót cylinder kiểu “ướt ác vòng găng (bạc) Thanh truyền Chốt piston Hình 1.10. Các bộ phận của động cơ diesel 13 õng lót cylinder (tháo rời được) Đỉnh ống lót Hình 1,11. Ống lót cylinder ướt ٠ Bộ làm nguội sau (bộ làm nguội trung gian) Cò mổ Vòi phun Turbocharger Valve---------Ong lót cylinder ướt Piston--------------- Ống dẫn hướng valve Thanh đẩy Vòng găng piston ■Trục cam Chốt piston " Bộ trao đổi nhiệt Bơm phun nhiên liệu kiểu “co giặt" Thanh truyen.^ Ổ đỡ đầu tay quay Bộ lọc dầu. Hình 1.12 Tiết diện động cơ diesel Nắp ổ đỡ chính Bơm dầu (slu íơ in ẹ 2 CÁC CHI TIẾT VẬN HÀNH PHẦN II: CUNG CẤP KHÔNG KHÍ Động cơ diesel sinh công cơ học bằng cách đốt nhiên liệu. Động cơ đốt cháy càng nhiều nhiên liệu, nhiệt phát sinh càng lớn, công suất càng cao. Sự tăng tỷ số công suất, trọng lượng sẽ làm giảm chi phí. Các nhà sản xuất liên tục tìm kiếm các phương pháp cải tiến quá trình cháy trong động cơ. Tăng lượng nhiên liệu đưa vào động cơ là tương đối dễ, chỉ cần tăng công suất bơm và kích cỡ bộ phun nhiên liệu. Tuy nhiên, tăng hiệu suất cháy là vấn đề khó. Sự cháy không hết sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng nhiên liệu và làm tăng chất thải ô nhiễm. Để cháy hiệu quả cần bảo đảm ba yếu tô': 1. Cung cấp đủ oxi 2. Tạo sương nhiên liệu phun tối đa 3. Hòa trộn đều sương nhiên liệu và oxi trong cylinder. Trước hết cần xét quá trình cung cấp oxi. Cung câp oxi Điều thực tế xảy ra khi cháy nhiên liệu là phản ứng giữa oxi trong không khí với hydro và carbon trong nhiên liệu diesel. Phản ứng này khởi đầu ở nhiệt độ khoảng 750٠F (400.C), oxi phản ứng với hydro tạo thành nước và với carbon tạo thành CO‫( ؛‬và c o khi cháy không hết). Trong quá trình hóa học này, nhiệt năng được giải phóng. Không khí chỉ chứa 23% oxi theo trọng lượng (21% theo thể tích); phần còn lại chủ yếu là nitơ cộng với vài loại khí khác không tham gia vào quá trình cháy. Để cháy hết 1 pound nhiên liệu diesel cần khoảng 3 1/3 pound oxy. Do không khí chỉ chứa 23% oxi theo trọng lượng, để cháy 1 gallon nhiên liệu diesel ở áp suất khí quyển cần 1500 feet khối không khí có nhiệt độ 60٥F. Khả năng đưa đủ không khí vào động cơ để cháy toàn bộ nhiên liệu là yếu tố giới hạn lượng nhiên liệu động cơ có thể đốt cháy. Hiệu suât thể tích Các kỹ sư liên tục cải tiến để tránh cản trở dòng không khí đi vào động cơ. Các bộ lọc không khí được chế tạo lớn đến mức tối đa có thể được. Các bộ góp nạp được chế tạo sao cho không khí đi vào bị cản trở ít nhất (ma sát thấp nhất). Các valve được chế tạo lớn tối đa trong đầu cylinder (trên động cơ diesel 2 thì các cổng nạp có diện tích lớn nhất có thể đạt được). Các tổn thất không thể tránh do ma sát trong các đường dẫn khí (kể cả khí xả) được gọi là tổn thất bơm. Mức độ động cơ điền đầy không khí trong các cylinder được gọi là hiệu suất thể tích. Piston chuyển động từ đầu đến cuối hành trình chiếm thể tích xác định, được gọi là thể tích quét. Nếu động cơ có khả năng hút đủ không khí trong thì nạp điền đầy thể tích quét với áp suất khí quyển, hiệu suất thể tỉch là 100%. Do đó, hiệu suất thể tích là tỷ số giữa thể tích không khí được hút vào cylinder và thể tích quét ở áp suất khí quyển. Dộng cơ hút khi tự nhiên Bộng cơ hút không khi vào cylinder thông qua hoạt dộng của piston dược gọi \à hiit khi tự nhiên. Trên dộng co 4 thi tiêu chuẩn, chuyển dộng di xuống của piston trong thi nạp làm giảm áp suất trong cylinder và kéo không khi vào cylinder. (Nói một cách chinh xác, áp suất giảm trong cylinder làm cho áp suất khi quyển bên ngoài cao hon, do dó không khi di vào cylinder) Ma sát trong bộ lọc khi và ống dẫn không khi nạp (bộ góp nạp) cản trở dOng không khi di vào cylinder. Do dó, khi piston dến DCD, áp suất bên trong cylinder chỉ hoi thấp hon áp suất khi quyển. Diều này có nghĩa là cylinder không thể điền dầy không khi chỉ với áp suất khi quyển. Khi di vào cylinder, không khi có dộng năng. Khi piston của dộng co 4 thi dến cuối thi nạp và bắt dầu chuyển dộng di lên, không khi tiếp tục di vào cylinder trong thOi gian ngắn. Dể tận dụng diều này, valve nạp dược xác lập dể dOng lại sau khi piston bắt dầu thi nén. Điểm chết trên ١١٥٠ ٠ Bẳtdẩu quá trinh phun ISO ‫؛‬،:٠٠ — Khoẳng chồng chập valve ế Valve nạp dược xác lập dể mở ngay trước khi piston dạt dến DCT ở thi xả, trước khi valve xả hoàn toàn dOng kin. Diều này dược gọi la khoảng chồng chập valve, hai valve cUng mở trong thời điểm dó, bảo dảm valve nạp mở rộng vào thOi điểm piston bắt dầu thi nạp, hUt không khi vào cylinder. Các biện pháp này có thể tăng hiệu suất thể tích dến 80 - 90% (Hình2T) ' Nạp không khi cưỡng bức Hiệu suất thể tích và công suất cUa dộng co diesel hút khi tự nhiên có thể tăng rõ rệt bằng cách dUng áp suất dưa không khi vào cylinder một các cưỡng bức. Dây la nguyên ly của siêu nạp (supercharge) và nạp turbine (turbocharger) Bộ siêu nạp (supercharger) bom không khi vào bộ góp nạp bằng quạt, dược truyền dộng từ dộng co thông qua dai, xích, hoặc bánh răng. Bộ nạp turbine (turbocharger) có turbine lắp trong bộ góp xả của dộng co và nối với bánh đà của máy nén trong bộ góp nạp. Khi khi xả thoát ra ngoài sẽ làm quay turbine. Turbine quay bdnh dà máy nén, bom không khi vào bộ góp nạp. Bộ turbocharger không cần truyền dộng co học (Hình 2.2). Khi tải dộng co tâng, nhỉên liệu phun vào cũng tàng, lầm tâng thể tích khi xả. ‫ﺍ‬ Valve nạp mỏ Xả khOng khi nén ١١1‫ ﺓ‬٢‫ﻑ\؟‬،\# n é n cuadau^# Vổ lurblne Valve xả mỏ Bánh đá ;máy nén Bánh xe turbine ệ i ‫ ؛‬khí sạch Phần này không hiển thị sự chồng Chập valve do các valve mở vào các thi khác nhau Dầu trở về Điểm chếtdưởi UgõNào١0r\٠xà \ Hình 2.1. Thờỉ chuẩn âộng cơ 4 th١١ 16 H١ nh 2.2. Bộ turbocharger Vố g‫؛‬ữa , ‘ ^١، Quạt gió cổ góp khi xả Hình 2.3. "Sự quét khí" trong động cơ 2 thì: Điều này làm cho turbine và bánh đà máy nén quay nhanh hơn, tăng lượng không khí đi vào động cơ. Bộ turbocharger rất nhạy với sự thay đổi tải, làm tăng công suất động cơ khi tải tăng lên. Bộ turbocharger nói chung không dùng trên động cơ 2 thì, tuy có thể kết hợp với bộ supercharger, do khi các cổng nạp mở do piston đi xuống, động cơ 2 thì phụ thuộc vào nguồn cung cấp không khí nén để đẩy khí xả ra ngoài cylinder và nạp không khí mới. Quá trình này được gọi là sự quét khí. Do trong quá trình khởi động, động cơ chưa có khí xả để quay bộ turbocharger, cần phải có quạt được được truyền động bằng cơ học (bộ supercharger) để bơm không khí vào cylinder (Hình 2.3) Hiệu suất đưa không khí vào động cơ 2 thì được gọi là hiệu suất quét khí, tương tự khái niệm hiệu suất thể tích của động cơ 4 thì. Nếu không khí nạp đẩy toàn bộ khí xả ra ngoài và điền đầy không khí vào cylinder ở áp suất khí quyển, động cơ có hiệu suất quét 100%. Bộ làm nguội trung gian và làm nguội sau Không khí được nén từ bộ turbocharger hoặc supercharger sẽ nóng lên. Do không khí nóng dãn nở, sẽ chứa ít oxy hơn trong một đơn vị thể tích. Để giải quyết tổn thất hiệu suất do sự tăng nhiệt độ, không khí phải được làm nguội. Hầu hết các dộng cơ có trang bị turbocharger hoặc super­ charger đều có bộ trao đổi nhiệt, được gọi là bộ làm nguội trung gian, hoặc làm nguội sau, lắp trong bộ góp nạp giữa bộ super­ charger hoặc turbocharger và block động cơ. (Bộ làm nguội trung gian được lắp giữa turbocharger và supercharger, còn bộ làm nguội sau được lắp giữa turbocharger hoặc supercharger và block động cơ). Nước làm nguội tuần hoàn qua các thiết bị này, tương tự bộ giải nhiệt trên xe hơi, làm giởm nhiệt độ không khí đi vào động cơ. Một số bộ làm nguội sau được nối với mạch làm mát động cơ, nhận nước nóng do đã tuần hoàn qua động cơ. Loại thứ hai nối trực tiếp với nguồn nước riêng, có nhiệt độ thấp hơn, do đó đạt hiệu suất cao hơn. Các nhà chế tạo phân biệt ba định mức công suất của cùng một loại động cơ: (1) Hút khí tự nhiên; (2) Turbocharger và làm nguội sau sử dụng mạch nước làm mát động cơ; (3) Turbocharger và làm nguội sau sử dụng mạch nước riêng. Supercharger và turbocharger thường làm tàng hiệu suất thể tích đến 150% hoặc cao hơn, áp suất không khí trong cylinder ở cuối thì nạp cao hơn áp suất khí quyển, công suất cao hơn khoảng 50% so với hút khí tự nhiên. Sự cải thiện hiệu suất này làm cho động cơ phức tạp hơn và có giá thành cao hơn, nhưng giảm chi phí/mã lực. Ngoài ra, su­ percharger và turbocharger làm cho động cơ bị mòn nhanh hơn và chi phí bảo trì cao hơn, nhưng đồng thời làm tăng tỷ số công suấưđộng cơ, thích hợp hơĩL·cL·0r:iàxi' biển. PHẦN II: Sự CHÁY Khi nhiên liệu diesel được phun vào' cylinder chứa không khí nén với áp suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu không nổ mà tự bốc cháy. Sự cháy tương đối chậm của nhiên liệu diesel làm cho áp suất và nhiệt 17 độ trong cylinder tăng cao hơn so với xăng, tác dụng lực đều hơn trên piston. Đây là ưu điểm so với xăng, do đó, động cơ diesel có moment quay ổn định hơn, đặc biệt ở các tốc độ thấp. phun nhiên liệu, cỡ hạt nhiên liệu, và sự cuộn xoáy không khí bên trong cylinder. Tầm quan trọng của sự cuộn xoáy Dạng phun nhiên liệu được xác định bằng kích cỡ và hình dạng lỗ phun trong bộ phun, gồm 2 kiểu cơ bản: Vào thời điểm phun áp suất trong cyl­ inder có thể đạt đến 700 psi, nhiệt độ đến 1000.F (540.C). Bộ phun phun nhiên liệu vào không khí nén dưới dạng một hoặc nhiều dòng hạt (nhiên liệu) rất nhỏ. Chỉ khoảng hơn 20% không khí là oxi. Khi hạt nhiên liệu gặp phân tử oxi, sẽ tự bốc cháy và tiêu thụ oxi trong quá trình cháy. Sự cháy hoàn hảo đòi hỏi nhiên liệu tiếp xúc đều với oxi, nhưng trong tiến trình cháy, số lượng phân tử oxi trong cylinder giảm dần, làm giảm cường độ cháy. Phần nhiên liệu diesel chưa cháy hết bị đẩy ra ngoài qua hệ thống xả dưới dạng khói đen, làm tăng tổn th ất nhiên liệu, tăng ô nhiễm, và giảm công suất động cơ. Các bộ phun chỉ có thể phun nhiên liệu theo đường thẳng, ớ gần đầu bộ phun các hạt nhiên liệu tập trung cao tiếp xúc với nhiều phân tử oxi, nhưng càng xa đầu phun, dòng nhiên liệu càng trải rộng, khả năng gặp phân tử oxi càng giảm (Hình 2.4). Do đó yếu tố quan trọng là hòa trộn nhiên liệu với không khí. Sự hòa trộn giữa các hạt nhiên liệu và không khí phụ thuộc nhiều yếu tố, dòng Các kiểu phun của bộ phun nhiên liệu • Đầu phun kiểu lỗ đẩy nhiên liệu qua một hoặc nhiều lỗ phun nhỏ. Sự thay dổi kích cỡ lỗ sẽ tạo sương cho nhiên liệu theo các hình dạng khác nhau. Thay đổi số lượng và góc của các lỗ cho phép đưa nhiên liệu vào nhiều vùng trong buồng đô١ (Hình 2.5) Nhiều lỗ (kiểu ống ngắn) /■ ٠٠ ^ Nhiều lỗ (kiểu ống dài) Hình 2.5. Các kiểu đầu phun nhiên liệu. • Đầu phun kiểu kim phun nhiên liệu có dạng hình nón từ lỗ tâm tỏa ra xung quanh. Kiểu này không thể phun sương nhiên liệu với cùng cấp độ như đầu phun kiểu lỗ. Thay đổi góc thoát sẽ thu hẹp hoặc mở١fộng góc côn. Ngoài ra còn có các loại đầu phun lai ghép giữa hai kiểu nêu trên, chẳng hạn loại Lucas CAV Pintaux có kim phun và lỗ phụ. / \ Vùng ít phân tử oxi khả dụng Hình 2.4. Sử dụng oxy. 8 Đầu phun kiểu kim có ưu điểm cơ bản so với kiểu lỗ, dòng nhiên liệu chạy dọc kim phun giữ cho kim luôn luôn sạch, còn các lỗ nhỏ trong đầu phun kiểu lỗ có thể bị kẹt do các hạt rắn nhỏ lẫn vào nhiên liêu. Buổng đốt mở Buồng đốt trước Buồng đốt xoáy Buồng không khí Hình 2.6. Các kiểu buồng đốt. Phương pháp tạo cuộn xoáy Để hòa trộn các hạt nhiên liệu phun với oxi trong cylinder, nhà chế tạo thiết kế piston và buồng đốt sao cho có thể tạo ra mức độ cuộn xoáy không khí cao hơn trong cylinder. Hầu hết các động cơ die­ sel hiện nay đều áp dụng một trong các thiết kế dưới đây. Buồng đốt trực tiếp: buồng đốt mở hoặc trực tiếp thực tế không lớn hơn thể tích ở trên cylinder khi piston đạt đến điểm chết trên. Thể tích này còn có thể tính thêm phần cong ở mặt piston hoặc đầu cylinder (Hình 2.6). Đây là kiểu buồng đốt đơn giản nhất và có nhiều ưu điểm. Diện tích bề mặt, tương đối so với thể tích buồng đốt, nhỏ hơn so với mọi kiểu buồng đốt khác. Điều này có nghĩa là tổn thất nhiệt qua các bề mặt động cơ thấp hơn, do đó, hiệu suất nhiệt cao hơn. Buồng đốt này còn cho phép khởi động dễ hơn, do nhiệt ở thì nén bị tổn thất ít hơn trong khi động cơ còn nguội. Đặc tính này cho phép tỷ số nén thấp hơn sơ với các kiểu buồng đốt khác (thường là 16:1 so với 20:1 hoặc cao hơn), do đó giảm ứng suất tác dụng lên động cơ và làm tăng tuổi thọ động cơ. Trong các kiểu buồng đốt khác, một phần không khí được đẩy vào và ra thông qua các lỗ nhỏ, thường được gọi là công được thực hiện bằng không khí. Quá trình này luôn luôn phát sinh ma sát, tiêu thụ năng lượng và góp phần vào sự tổn thất áp suất nén. Trong tất cả các thiết kế buồng đốt loại trực tiếp có công thực hiện bằng không khí thấp nhất, nhưng cũng còn vài nhược điểm. Buồng đốt trực tiếp tạo ra sự cuộn xoáy thấp hơn mọi kiểu buồng đốt khác, do đó sử dụng ít oxi hơn trong cylinder. Đối với kích cỡ cylinder cho trứơc, buồng đốt trực tiếp tạo rà ٠٠công suất thấp hơn. Để giải quyết vấn đề này, các valve nạp và mặt tựa valve được tạo hình và bố trí sao cho có thể tạo ra chuyển động xoáy đối với không khí nạp khi đi vào cylinder. Hơn nữa, phần lõm trên mặt piston thường có dạng cong kép (được gọi là dạng lõm tor­ oid, Hình 2.7), để tăng sự cuộn xoáy không khí. Hiện nay, nghiên cứu dang tập trung vào khả năng tăng hiệu suất của buồng đốt trực tiếp. Hình 2.7. Phun nhiên liệu trực tiếp với piston lõm toroid 19 Buồng đốt trước tận dụng oxi tốt hơn buồng đốt trực tiếp, do đó có công suất cao hơn từ cùng kích cỡ cylinder. Tuy nhiên, công tiêu tốn cho không khí lớn hơn, diện tích bề mặt của 2 buồng đốt cao hơn, làm giảm hiệu suất nhiệt. Động cơ khởi động khó hơn do tổn thất nhiệt cao hơn. Vì thế, tỷ số nén thường cao hơn (từ 20:1 đến 23:1) và các thanh nhiệt (xem Chương 4) được lắp trong buồng đốt trước để hỗ trợ sự khởi động nguội (Hình 2.8) Các động cơ với buồng đốt trực tiếp hầu như chỉ sử dụng đầu phun nhiên liệu kiểu lỗ, tạo ra các hạt nhiên liệu nhỏ hơn đầu phun kiểu kim, nhằm tăng cường quá trình cháy. Buồng đốt trước. Các nhà chê tạo thường dùng các buồng đốt trước riêng rẽ ở đầu cylinder. Các buồng đốt này chiếm khoảng 25 - 40% tổng thể tích nén của cylinder. Khi nhiên liệu được phun vào buồng đốt trước và bắt đầu cháy, làm cho nhiệt độ và áp suất lớn hơn so với trong buồng đốt chính. Điều này buộc sự cân bằng chưa cháy của hỗn hợp không khí nhiên liệu phải đi qua lỗ tương dối nhỏ của buồng đốt trước để vào buồng đốt chính, làm tăng mức độ cuộn xoáy và hòa trộn nhiên liệu với không khí. B uồng xoáy. Buồng xoáy tương tự buồng đốt nhưng có thể tích gần bằng buồng đốt chính. Độ cuộn xoáy rất cao tác động lên không khí nạp khi đi vào buồng xoáy. Bộ phun kim phun nhiên liệu và khối không khí cuộn xoáy, quá trình cháy xảy ra tốt hơn nhưng tổn thất do không khí cũng cao hơn. Hiệu suất nhiệt bị giảm nhiều do đó cần có tỷ số nén cao và các thanh nhiệt để khởi động nguội. Kiểu động cơ này thường sử dụng bộ phun nhiên liệu kiểu kim phun, do dạng hình nón cho phép nhiên liệu phân bố đều trong buồng đốt trước. Sự cuộn xoáy mạnh trong buồng đốt chínl>-bù cho độ tạo sương (nhiên liệu) thấp của bộ phun nhiên liệu kiểu kim phun. Các kiểu buồng đốt khác. Có 3 kiểu phối hợp đầu phun/ buồng đốt được dùng cho các động cơ diesel với vài biến thể. Ví dụ, buồng không khí được bố trí đối diện Bộ phun Ông dẫn hướng valve Thanh nhiệt (dùng để khởi động quá trinh làm nguội) ٠ Áo làm nguội bằng nước của buồng đốt trước Buồng đốt trước Đầu cylinder Valve Đệm kín đầu cylinder Buồng đốt chính Block máy Piston Ống lót cyllnder ướt Hình 2.8. Tiết diện cylinder có buồng đốt trước. 20 với đáu phun, nhiên liệu được phun qua đĩnh piston đi vào buồng không khí. nhẹ hơn và mạnh hơn với các cải tiến trong hệ thống phun nhiên liệu. Dù có nhiều kiểu buồng đốt và đầu phun được sử dụng, nhiên liệu vẫn không thể hòa trộn và cháy hết 100%. Vì lý do này, động cơ diesel được thiết kế để nạp không khí nhiều hơn so với yêu cầu cháy của lượng nhiên liệu tương ứng. Sự cháy càng hoàn hảo, hiệu suất nhiên liệu càng tăng và ô nhiễm càng giảm. Sự hòa trộn nhiên liệu và không khí càng đều, lượng không khí dư càng thấp, do đó công suất động cơ càng tăng. Xét động cơ 4 thì, 4 cylinder, chạy với tốc độ 3000v/ph, tiêu thụ 2 gallon dầu DO/ h. Trong từng thì nén, hệ thống nhiên liệu sẽ phun 0.000005 gallon nhiên liệu. Tùy theo loại đầu phun, áp suất phun trong khoảng 1500 - 5000 psi do đó nhiên liệu cũng phải đạt đến áp suất này. Cơ sở để xử lý sự cố một cách hiệu quả là hiểu rõ sự vận hành của động cơ. Chẳng hạn, khi động cơ ngày càng khó khởi động, xả nhiều khói đen, và bị nóng quá mức, cần xác định nguyên nhân gây ra các hiện tượng đó. Nếu hệ thống làm nguội hoạt động bình thường, dầu bôi trơn đầy đủ và áp suất dầu là bình thường, bạn cần biết loại buồng đốt (trực tiếp, đốt trước, buồng xoáy) và kiểu đầu phun nhiên liệu. Nếu động cơ có buồng đốt trực tiếp với các bộ phun kiểu lỗ, một hoặc vài bộ phun nhiên liệu có thể hoạt động không chuẩn, làm giảm sự tạo sương. Điều này có thể làm cho động cơ khó khởi động, nhiên liệu cháy không hết, xả ra nhiều khói đen. Nhiên liệu lỏng trong cylinder sẽ rửa trôi màng dầu bôi trơn trên vách cylinder, làm tăng ma sát với piston. Cylinder và pis­ ton bị quá nhiệt dẫn đến bị biến dạng. Các động cơ với buồng đốt trước và buồng đốt cuộn xoáy ít bị các hiện tượng này. Đây chỉ là một trong các khả năng, minh họa sự cần thiết về các kiến thức động cơ khi bạn chẩn đoán sự cố và tìm biện pháp giải quyết. Mỗi thì piston chạy với tốc độ này chỉ với 1/100 giây. Trong thời gian rất ngắn đó, hệ thông phun phải khởi động quá trình phun, duy trì chế độ phun ổn định, và dừng chính xác. Nếu phun quá nhanh, sự cháy sẽ tăng tốc, làm tăng nhiệt độ và áp suất trong cylinder, động cơ sẽ có tiếng gõ lớn. Nếu phun quá chậm, sự cháy bị trễ, làm giảm công suất, nhiên liệu cháy không hết, gây ra khói đen và ô nhiễm. Nhiên liệu phải được phun sương đều, không làm nghẹt đầu phun, kể cả trước và sau xung phun. Điểm bắt đầu phun thực tế phải được thời chuẩn với độ chính xác đến 0.00006 giây. Cuối cùng, các cylinder phải nhận được lượng nhiên liệu như nhau và ổn định trong từng vòng quay để giảm rung động và tránh tải không đều giữa các cylinder, sao cho không bị quá nhiệt cục bộ và pis­ ton không bị biến dạng. Các yếu tố nêu trên cho thấy hệ thống phun nhiên liệu động cơ diesel là phần kỹ thuật có độ chính xác rất cao, cần xử lý một cách cẩn thận và tỉ mỉ. Hầu hết các động cơ diesel đều sử dụng một trong các hệ thống nhiên liệu sau: hơm nâng; bơm phân phối và hệ thống đường dẫn chung. Bơm nâng PHẦN III: PHUN NHIÊN LIỆU Hai phần đầu chương này trình bày các quá trình xảy ra trong cylinder khi nhiên liệu được phun vào và cháy hoàn hảo. Phần này khảo sát hệ thống phun nhiên liệu. Ngày nay, nhờ các tiến bộ công nghệ, động cơ diesel ngày càng nhỏ hơn, Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu dùng bơm nâng được nêu trên Hình 2.9. Bơm cung cấp lấy nhiên liệu từ thùng chứa nhiên liệu đi qua bộ lọc nhiên liệu chính, đẩy nhiên liệu với áp suất thấp qua bộ lọc thứ hai đến bơm nâng. Bơm nâng có piston chuyển động lên 21 Ngõ ra nhiên \\ệlịỊ ٧ ^ ١٧® Bộ Khoang apsua tca^ J L . . p‫؛‬l ٥ ‫؛ ؛‬phận bơm nhiên liệu tràn vê thùng chứa Bơm phân phối Cam Trục cam Thanh điề u khiển Hình 2.10. Sự bô' trí các piston và cyliinder bơm trong hệ thống bơm nâng thẳng hàng. Chảy r tràrvve thúng chứa Bơm nâng da cấp Bộ ỉọc sơ bộ Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bơm nâng và bơm ụhân phối, trong cylinder bơm thông qua trục cam. ở cuối thì piston, nhiên liệu đi vào cylinder bơm. Khi piston đi lên sẽ đẩy xuống nhiên liệú qua valve phân phối đến đầu phun (Hình 2.10). Áp suất bơm sẽ mở valve trong đầu phun, khởi động quá trình phun. Tốc độ động cơ được điều tiết bằng cách điều khiển lượng nhiên liệu phun vào cyl­ inder động cơ. Để thực hiện điều này, pis­ ton bơm có một rãnh cong xuống. Lỗ khoan từ đỉnh piston bơm đi đến rãnh cong đế nhiên liệu trong cylinder bơm có thể đi qua (Hình 2.11). Lỗ thứ hai, được gọi là cửa thoát, ờ phần cylinder bơm. Khi rãnh cong trùng khớp với cửa ^ — Cylinder Bộ phận bơm Piston Bắt đầu quá trình phun Hình 2.11. Cấu tạo bơm nâng 22 Đầu thì piston bơm Điều khiển tăng tốc cho động cơ Mỗi cylinder có một bơm riêng, tất cả các bơm nâng đều được đặt chung trong một hộp và được truyền động bằng trục cam, mỗi cam một bơm. Kiểu bế trí này được gọi là dây bơm nâng thẳng hàng (HÌnh 2.12) Để động cơ vận hành ổn định, từng bơm phải cung cấp cùng lượng nhiên liệu một cách chính xác đến phần triệu lít. Piston bơm không có các vòng găng (bạc, segment) để làm kín với cylinder, chỉ dựa vào độ chính xác giữa piston và cylinder bơm. Ngày nay, độ hở giữa chúng không quá 0.004", bề mặt piston và cylinder được gia công chính xác với độ bóng rất cao. Hinh 2.12. Dãy bơm nâng thẳng hàng trong động cơ 4 cylinder. thoát, nhiên liệu trong cylinder bơm sẽ chảy ra ngoài, áp suất giảm, sự phun dừng lại. Bằng cách quay piston hoặc cylinder bơm, rãnh và cổng trùng khớp với nhau vào thời điểm bất kỳ trong hành trình piston bơm, cho phép thay đổi lượng nhiên liệu phun. Bánh răng lắp vào piston hoặc cylinder bơm được truyền động bằng thanh răng, được gọi là thanh răng nhiên liệu. Van tiết lưu nôì với thanh này, sự thay đổi vị trí tiết lưu sẽ điều chỉnh dòng nhiên liệu đi đến các bộ phun, cho phép điều khiển công suất động cơ. Bơm phân phối Các Hình 2.13 và 2.14 minh họa hệ thống nhiên liệu sử dụng bơm phân phối. Nói chung, hệ thống này tương tự kiểu Hình 2.13. Hệ thống phun nhiên liệu dùng bơm phân phối Hình 2.14. Phun nhiên liệu kiểu bơm phân phối. 23
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan

thumb
Văn hóa anh mỹ...
200
20326
146