Luận văn
Phân tích cơ sở lý thuyết và mô
phỏng đặc điểm, nguyên lý làm việc,
quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều
chỉnh, sửa chữa hệ thống nhiên liệu,
hệ thống khởi động động cơ
- 1 -

LỜI NÓI ĐẦU
Nhằm nâng cao kiến thức và áp dụng khoa học vào lĩnh vực nghiên cứu, nằm
trong mục tiêu đào tạo cho sinh viên ngành cơ khí Động lực tàu thuyền của trường
đại học Nha Trang và góp phần làm phong phú thêm các bài giảng về động cơ nhất
là động cơ diesel. Em được nhận đề tốt nghiệp:
Tên đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm, nguyên lý
làm việc, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hệ thống nhiên
liệu, hệ thống khởi động động cơ
Mục tiêu đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết và mô phỏng đặc điểm, nguyên lý
làm việc, quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh, sửa chữa hệ thống nhiên liệu động
cơ diesel, hệ thống khởi động điện động cơ diesel.
Nội dung:
1. Tổng quan về hệ thống phục vụ động cơ.
2. Quy trình tháo lắp, kiểm tra, điều chỉnh sửa chữa hệ thống nhiên liệu động
cơ diesel, hệ thống khởi động điện.
3. Mô phỏng đặc điểm, nguyên lý làm việc, quy trình tháo lắp, điều chỉnh,
sửa chữa hệ thống nhiên liệu động cơ diesel, hệ thống khởi động điện động cơ.
Với kiến thức với thời gian có hạn nên đề tài của em còn nhiều sai sót, kính
mong sự chỉ dẫn của quý thầy giáo đóng góp ý kiến của các bạn.

Tuabine khí
ĐTĐT ki ểu piston
…………
……
Động cơ
Động cơ
Đi
ện

Động cơ
Gió

Động cơ
Nhi
ệt

Động cơ
Th
ủy lực

Động cơ
N
ổ

Động cơ
Hơi
nư
ớc

Đ/cơ ph ản lực

nghiêng.
Theo tính năng
- Động cơ thấp tốc, trung tốc và cao tốc
- Động cơ công suất nhỏ, vừa và lớn
Theo công dụng
- Động cơ cơ giới đường bộ
- Động cơ thủy
- Động cơ máy bay
- Động cơ tĩnh tại
- 4 -

Động cơ phát hỏa bằng tia lửa – loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên
lý: nhiên liệu được phát hỏa bằng tia lửa được sinh ra từ nguồn nhiệt bên ngoài
không gian công tác của xylanh. Chúng ta có thể gặp những kiểu động cơ phát hỏa
bằng tia lửa với các tên gọi khác như: động cơ Ôttô, động cơ carburetor, động cơ
phun xăng, động cơ đốt trong cưỡng bức, động cơ hình hành hỗn hợp cháy từ bên
ngoài, động cơ xăng, động cơ gas Nhiên liệu dùng cho động cơ phát hỏa bằng tia
lửa thường là nhiên liệu lỏng dể bay hơi như: xăng, cồn, benzol, khí hóa lỏng…
Trong các loại nhiên liệu kể trên thì nhiên liệu xăng là sử dụng phổ biến nhất từ thời
kỳ đầu phát triển động cơ cho đến nay.
Động cơ diesel – là loại động cơ đốt trong hoạt động theo nguyên lý: nhiên
liệu tự phát hỏa khi được phun vào buồng đốt chứa khí nén có áp suất và nhiệt độ
cao.
Động cơ 4 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành
sau 4 hành trình của piston.
Động cơ 2 kỳ - loại động cơ đốt trong có chu trình công tác được hoàn thành
sau 2 hành trình của piston.
1.2.Tổng quan hệ thống phục vụ hệ thống phục vụ động cơ
1.2.1. Nhiệm vụ
Để đảm bảo cung cấp đủ nhiên liệu, dầu nhờn, nước và không khí cho động cơ


- 6 -

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐẶC ĐIỂM, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, QUY
TRÌNH THÁO LẮP, KIỂM TRA, ĐIỀU CHỈNH, SỬA CHỮA HỆ THỐNG
NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL
Điều kiện để vận hành động cơ diesel. Nén và hệ thống nhiên liệu là những
yếu tố quan trọng nhất để vận hành động cơ diesel một cách có hiệu quả. Hệ thống
sấy sơ bộ sấy nóng không khí nén cần thiết cho sự khởi động động cơ nguội.
1. Nén. Động cơ diesel nén không khí để đạt được mức nóng cần thiết cho nhiên
liệu tự cháy. Do đó, nén trong động cơ diesel đóng vai trò giống như sự đánh lửa
trong động cơ xăng.
2. Hệ thống nhiên liệu.
Động cơ diesel không có bướm ga điều khiển công suất động cơ như động cơ
xăng. Công suất của động cơ xăng được kiểm soát bằng đóng và mở bướm ga. Do
đó kiểm soát lượng hỗn hợp nhiên liệu vào. Tuy nhiên, động cơ diesel kiểm soát
công suất động cơ bằng điều chỉnh lượng mức độ phun nhiên liệu.

một trong các thông số đặc trưng cho chế độ công tác của BCA được biểu diễn bằng
công thức sau:

1000. . .
(1)
60. .
e e
ct
i nl
N g Z
g
n


Trong đó :
g
ct
: Tổng số nhiên liệu được phun vào buồng đốt trong thời gian một chu
trình (mm
3
/ct).
N
e
: Công suất có ích của động cơ (Kw).
g
e
: Suất tiêu hao nhiên liệu riêng có ích (g/Kw.h).
Z: Hệ số phụ thuộc vào số kì của động cơ
Z=1 đối với động cơ 2 kỳ .
Z=2 đối với động cơ 4 kỳ.


 
Trong đó :

vb

: Hiệu suất nạp nhiên liệu của BCA.
g
1
: Lượng

nhiên liệu thực tế được nạp vào khoang bơm của BCA trong một
chu trình công tác (g/Kw.h).
g
s:
:

Lượng

nhiên liệu chứa đầy không gian công tác của xylanh BCA ở điều
kiện áp suất trong khoang nạp (g/Kw.h).

Fn

: Mật độ của nhiên liệu trong khoang nạp (kg/m
3
).
V
sb
: Dung tích công tác của xylanh BCA (m

- 9 -

Độ cấp nhiên liệu không đồng đều là một trong những nguyên nhân giảm
công suất và tuổi thọ của động cơ, tăng suất tiêu hao nhiên liệu và gây một số biểu
hiện khác ở động cơ. Trong thực tế sử dụng không thể điều chỉnh hệ thống phun
nhiên liệu còn thể đạt được o
nl
= 0 mà định kì người ta phải điều chỉnh để những
giá trị độ lệch này nằm trong giới hạn cho phép.
2.1.1.2. Định thời
Phun nhiên liệu vào buồng đốt đúng thời điểm, theo quy luật phù hợp với đặc
điểm tổ chức quá trình cháy.
Thời điểm tạo hỗn hợp cháy do thời điểm phun nhiên liệu quyết định. Nếu hỗn
hợp cháy đúng lúc thì quá trình cháy sẽ diễn ra và kết thúc đúng lúc với trị số p
z
và
w
tb
vừa phải.
Thông số để đánh giá thời điểm tạo hỗn hợp cháy là góc phun sớm (
fs
).
Trong quá trình sử dụng động cơ 
fs
bị

thay đổi do các nguyên nhân chủ yếu sau:
 Các chi tiết chuyển động bị hao mòn (các khớp nối trục đối với bơm, các con
lăn )
 Các cam nhiên liệu bị hao mòn.


Hình.2.1. Ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu đến chất lượng của quá
trình cháy.
Đường số 1-Thời điểm phun quá sớm.
Đường số 2-Thời điểm phun đúng lúc.
Đường số 3-Thời điểm phun quá trễ
2.1.1.3. Quy luật phun
Quy luật phun nhiên liệu có ảnh hưởng quyết định đến quy luật hình thành hỗn
hợp cháy, đặc biệt là đối với phương pháp tạo hỗn hợp cháy kiểu thể tích, qua đó
ảnh hưởng đến hàng loạt chỉ tiêu chất lượng của động cơ diesel. Việc lựa chọn quy
luật phun nhiên liệu như thế nào là tuỳ thuộc vào tính năng của động cơ và cách
thức tổ chức quá trình cháy.
Cấu trúc các tia nhiên liệu và quy luật phun phù hợp với đặc điểm cấu tạo và
tính năng của động cơ.
Hệ thống nhiên liệu không chỉ còn nhiệm vụ đưa vào buồng cháy một lượng
nhiên liệu (g
ct
) thích hợp với chế độ làm việc mà lượng nhiên liệu đó phải được
phun vào buồng cháy đúng thời điểm và đúng quy luật phù hợp với đặc điểm cấu
tạo của động cơ.
Do thời điểm kết thúc phun muộn hơn nên quá trình cháy phải kéo dài sang
đường giãn nở (đường 2) làm cho công suất và hiệu suất của động cơ giảm.

- 11 -


 


p

trình cháy của động cơ còn trị số p
z
và w
tb
lớn, tuy nhiên quá trình cháy sẽ kết thúc
sớm hơn (đường 1). Ngược lại với thời điểm phun kéo dài dẫn đến quá trình cháy
của động cơ còn trị số p
z
và w
tb
nhỏ hơn, động cơ làm việc êm hơn.
2.1.2. Nhiệm vụ
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có các nhiệm vụ sau:
a. 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; tạp chất cơ học
lẫn trong nhiên liệu; giúp nhiên liệu chuyển động thông thoáng trong hệ thống.
b. Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo tốt các yếu cầu sau:
- Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc
của động cơ.
- Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng quy luật mong muốn.
- Lưu lượng nhiên liệu vào các xylanh phải đồng đều.
- 12 -

c. Các tia nhiên liệu phun vào động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng,
phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy và
với cường độ và phương hướng chuyển động cảu môi chất trong buồng cháy để hòa
khí được hình thành nhanh và đều.
2.1.3. Yêu cầu
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Hoạt động lâu bền, độ tin cậy cao.

 Vòi phun nhiên liệu (VP): Có chức năng phun nhiên liệu cao áp vào buồng
đốt với cấu trúc tia nhiên liệu phù hợp với phương pháp tổ chức quá trình cháy.
Ưu điểm động cơ diesel là tiêu thụ nhiên liệu ít hơn động cơ chạy xăng do hao
hụt bơm nhiên liệu ít hơn và tỷ lệ nén cao.
Nhược điểm độ rung và ồn trong quá trình hoạt động lớn hơn. Đồng thời, số
chất độc hại trong khí xả ra lớn hơn so với động cơ xăng.
2.1.4. Phân tích đánh giá và lựa chọn các bộ phận cần mô phỏng
2.1.4.1. Phân tích
Vì hệ thống nhiên liệu động cơ diesel rất đa dạng và phức tạp, trong phạm vi
nghiên cứu là đề tài em chỉ chắt lọc những hệ thống, bộ phận cơ bản có tính chất
quan trọng trong hệ thống. Đặc biệt được ứng dụng nhiều trong thực tế, là bộ phận
- 14 -

có cấu tạo dặc trưng dễ nghiên cứu và nằm trong chương trình giảng dạy của
trường.
2.1.4.2. Lựa chọn các bộ phận thể hiện
Sau khi tham khảo một số tài liệu có liên quan và được sự hướng dẫn của thầy
Th.S Phùng Minh Lọc, em xin trình bày một số hệ thống, bộ phận tiêu biểu của hệ
thống nhiên liệu động cơ diesel.
- Hệ thống nhiên liệu cổ điển, hệ thống nhiên liệu dùng bơm phân phối, hệ
thống nhiên liệu điều kiển điện tử.
- Các loại bơm cao áp. Các loại vòi phun.
- Các loại bơm chuyển nhiên liệu. Các loại lọc nhiên liệu. Các bộ phận tự động
điều chỉnh. Bugi xông máy.
2.2. Phân loại hệ thống nhiên liệu động cơ diesel
Hệ thống phun nhiên liệu thường được phân loại căn cứ vào đặc điểm của
BCA.
Bảng.2.1. Phân loại tổng quát hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel.
Tiêu chí phân loại Phân loại
Phương pháp phun nhiên liệu

1
Phần tử bơm
Vòi phun nhiên liệu
ống cao áp
3
4
5
6
N
B
7
F
2
C

Hình. 2.4. Cấu tạo tiểu hệ thống phun của HTPNL với BCA Bosch cổ điển
1- cam nhiên liệu, 2- con đội , 3- lò so khứ hồi, 4- piston, 5- vành răng và
thanh răng điều khiển, 6- xylanh, 7- van triệt hồi , N- khoang nạp,
B- khoang bơm, C- khoang cao áp, F- khoang phun
- 16 -

802.2.2. Hệ thống nhiên liệu điều kiển điện tử
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 điển 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

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 buji xông máy và khởi động

- 17 -

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. Hê thống này gồm các bộ
phận sau đây:
1. Bộ phận tác động tác động (bộ phận chấp hành) hoạt động do một xôlênoy
tác động.
2. Một cảm biến khoảng dịch chuyển của thanh răng.
3. Một bộ cảm biến vận tốc trục khuỷu động cơ.
4. Bộ sử lý và điều khiển điện tử trung tâm ECU.
Hình.2.5. giới thiệu hệ thông điều tốc loại này. 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 mội 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.
- 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.
Hệ thống nhiên liệu diesel được điện tử điều khiển lượng phun nhiên liệu và
thời điểm phun bằng điện tử để đạt đến một mức tối ưu. Làm như vậy, sẽ đạt được
các ích lợi sau đây:

2.3. Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động bơm cao áp
2.3.1. Nhiệm vụ BCA
Bơm cao áp có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu cho các xylanh động cơ đảm bảo :
- Nhiện liệu có áp suất cao, tạo chênh áp lớn trước và sau lỗ phun.
- Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm và theo đúng quy luật mong muốn.
- Cung cấp nhiên liệu đồng đều cho các xylanh động cơ.
- Dễ dàng và nhanh chóng thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình
và phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
2.3.2. Phân loại BCA
- Theo phương pháp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình người ta
chia BCA thành 2 loại: BCA thay đổi và BCA không thay đổi toàn bộ hành trình cả
piston.
+ BCA thay đổi hành trình toàn bộ của piston khi thay đổi lượng nhiên liệu
chu trình gồm 3 loại sau :
Dịch chuyển trục cam với các vấu cam có piston thay đổi (cam có dạng côn)
Thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu truyền dộng từ cam dẫn động tới con đội
BCA .
Thay đổi độ dài của chêm hãm.
+ BCA không thay đổi hành trình toàn bộ của piston gồm :
BCA có van xả lắp trên đường cao áp
BCA có van tiết lưu trên đường hút
BCA Bosch.
- Theo phương pháp phân phối nhiên liệu cho các xylanh động cơ gồm :
+ Bơm nhánh gồm nhiều tổ bơm (số tổ bơm bằng số xy lanh động cơ). Bơm
nhánh có thể là bơm rời hoặc cụm bơm.
+ Bơm phân phối dùng một tổ bơm cung cấp nhiên liệu cho nhiều xylanh
động cơ.
- Theo phương pháp dẫn động hành trình gồm :
+ Dẫn động bằng trục cam
- 20 -

2.3.2.3. Nguyên lý làm việc của bơm đơn
Để hiểu rõ nguyên lý làm việc của bơm PF, ta tạm chia ra ba giai đoạn: nạp
nhiên liệu, bắt đầu bơm và kết thúc bơm.
Nạp nhiên liệu. hình.2.7.a.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
tràn vào xylanh bơm.
Bắt đầu bơm. hình.2.7.a.IV,V cam đội piston lên, đến lúc mặt phẳng trên
piston đóng kín hai lỗ dầu a, b, áp suất trong xylanh tăng. Van triệt hồi mở, piston
tiếp tục đi lên bơm nhiên liệu đến vòi phun vào buồng đốt.
Kết thúc bơm. hình.2.7.a .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 quanh xylanh. Áp suất trong bơm giảm ngay
và van cao áp đóng tức thì.
Hiện tượng phun rớt: Ngay sau khi bơm cao áp kết thúc bơm, kim phun trong
vòi phun đóng, nơi đầu vòi phun vẫn còn nhiễu vài giọt nhiên liệu, đó là hiện tượng
phun rớt. Phun rớt làm tiêu hao nhiên liệu, động cơ nhả khói đen và đóng muội than
trên đầu kim phun. Đễ cải thiện tình hình này, van cao áp được thiết kế với hình
dạng đặc biệt.
Nhờ vậy kim phun trong vòi phun đóng kín nhanh chóng và kết thúc, tránh
được tình trạng phun rớt.
Nguyên lý thay đổi lưu lượng nhiên liệu bơm đi hình.2.7.c.
Nguyên lý thay đổi lưu lượng nhiên liệu bơm đi là xê dịch thanh răng để xoay
piston bơm cho rãnh xiên của nó mở sớm hay mở trễ lỗ thoát dầu.
- 22 -

Khi ta xoay piston bơm qua trái cạnh xiên mở trễ lỗ thoát dầu nhiên liệu bơm
đi nhiều, vận tốc động cơ tăng.
Khi ta xoay piston bơm qua phải, cạnh xiên piston bơm sẽ mở sớm lỗ thoát
(b), nhiên liệu bơm đi ít, vận tốc trục khuỷu giảm.
Nếu xoay piston bơm tận cùng phía phải rãnh đứng của piston sẽ đối diện với

- Van và đế van cao áp. Dùng kính lúp quan sát tình hình tiếp xúc giữa van và đế
van. Còn xước nhẹ thì rà. Xước nặng thì thay mới cặp van và đế van.

- Lò xo thoát dầu cao áp, vòng răng, thanh răng.
Nếu nếu lò xo van thoát cao áp bị cong, rỉ phải thay mới. Răng của vòng răng
và thanh răng mòn thì làm sai lưu lượng, do đó phải thay mới.
2.3.2.6. Qui trình lắp chi tiết bơm
Thứ tự ngược lại với tháo. Lưu ý mấy điểm sau đây
- Rãnh kềm xylanh bơm phải ngay với lỗ răng vít giữ.
- Trên rãnh kẹp của vòng răng còn đánh dấu. Trên một ngạnh chân piston
cũng còn dấu. Khi lắp, hai dấu này phải ngây nhau. Nếu lắp ngược 180
0
động cơ sẽ
luôn luôn vận chuyển ở mức tối đa không giản tốc độ được, vô cùng nguy hại.
Cách hiệu quả nhất là cạnh xiên của ty bơm phải hướng qua phía vít giữ
xylanh bơm.
- Dấu ở thanh răng phải ngay với dấu của vòng răng.
- Trước khi lắp chúng phải nhúng chúng trong dầu sạch.
Kiểm tra áp suất của bơm và độ kín van cao áp
Sau khi phục hồi sửa chữa, ta tiến hành kiểm tra khả năng bơm dầu của bơm
cao áp của van cao áp như sau:

Hình 2.8 Chỗ mài mòn của cặp piston và vị trí mài
mòn trên bề mặt công tác của van cao áp
a. van ; b. đế van;
c thay đổi hình dáng các mặt công tác
A. rãnh thoát tải; B. đầu côn tì;
C đuôi van; D. gờ côn;
Đ. mặt tiếp xúc với rãnh;
G. lỗ dẫn hướng

- Điều chỉnh mũi chỉ đến mức 50 mm trên thanh răng.
Như vậy trên cả hai bơm PF1, PF2, lúc ta đặt thanh răng của chúng ở mức 50
mm chúng sẽ bơm ra một lượng nhiên liệu bằng nhau ở một tốc độ nhất định.
b. Cân đồng lượng trên động cơ không nổ.
- Tháo các kim vòi phun ra khỏi quy lát động cơ.
- Gắn các ống nhiên liệu hứng dầu.
- Xả sạch gió trong hệ thống nhiên liệu và các bơm PF.