Cao Xu©n Qu©n
CK43-DLTT Ph©n tÝch c¬ së lý thut vµ kÕt cÊu hƯ thèng phun nhiªn liƯu ®iƯn
tư cđa ®éng c¬ diesel §å ¸n tèt nghiƯp §¹I HäC
Chuyªn ngµnh : C¬ khÝ §éng lùc Tµu Thun
H-íng dÉn khoa häc : PGS. TS. Ngun V¨n NhËn
NHA TRANG - 06 / 2006
BỘ
GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Maóu CTTN - 02
CK43-DLTT
Cơ khí Động lực tàu thuyền


87trang 3 11 tài liệu
CD-ROM chứa toàn bộ nội dung luận án.
cán bộ phản biện chủ tịch hội đồng
Điểm chung

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


2.1.2. Thời điểm phun nhiên liệu 31

2.1.3. Phun nhiên liệu và tạo hổn hợp cháy 36

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phun nhiên liệu 41

2.2.1. Ảnh hưởng đến các thông số phun 41

2.2.2. Ảnh hưởng của kết cấu lỗ phun 42

2.2.3. Ảnh hưởng của tính chất lý hóa của nhiên liệu 42

2.2.4. Ảnh hưởng của khí nén trong xilanh 42

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO VÀ NHUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ
THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐIỆN TỬ. 44
3.1. Hệ thống phun nhiên liệu cổ điển 44
3.1.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu cổ điển 44
3.1.2. Bơm cao áp 45
3.1.3. Vòi phun nhiên liệu 50
3.1.4. Ưu nhược điểm của hệ thống phun nhiên liệuBosch cổ điển 50
3.2. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử 51
3.2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun nhiên liệu điện tử 52
3.2.2. Các bộ phận điều khiển và cảm biến 52
3.2.3. Bộ phận chấp hành 59
3.2.4. Các hệ thống phun nhiên liệu điện tử điển hình 63
K ết lu ận 86
T ài li ệu tham kh ảo 87


qui định mà không cần phải cung cấp thêm nhiên liệu.
- Tách nước và lọc cho sạch các tạp chất cơ học lẫn lộn trong nhiên liệu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
- Hoạt động lâu bền và độ chính xác cao.
- Dễ chế tạo, giá thành rẽ.
- Thuận tiện cho việc sửa chữa và bảo dưỡng.
Về mặt chất lượng quá trình phun nhiên liệu
- Lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình phải phu hợp với chế độ làm việc
của động cơ và phân phối đều cho các xylanh (đối với động cơ nhiều xylanh).
- Nhiên liệu phun vào động cơ phải đúng thời điểm và đúng quy luật mong muốn.
- Nhiên liệu phun vào động cơ phải có áp suất lớn và cấu trúc tia phun nhỏ, có khả
năng xuyên sâu tốt.
1.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL VÀ CÁC BỘ PHẬN
1.2.1. SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ
1.2.1.1. SƠ ĐỒ

1.2.1.2. NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC
H. 1-1. Hệ thống phun
nhiên liệu động cơ diesel
1- Bình lọc không khí, 2-
Ống
dẫn nhiên liệu rò, 3-
Vòi
phun, 4- Đường cao áp, 5-

Bình lọc thô, 6- Bình l
ọc tinh,
7- Cảm biến mức nhiên li
ệu,
8- Đai giữ, 9-

Bảng 1-1. Phân loại tổng quát hệ thống phun nhiên liệu của động cơ diesel
Tiêu chí phân loại Phân loại
Phương phá phun nhiên liệu
vào xylanh động cơ
1. Hệ thống phun nhiên liệu bằng không
khí nén
2. Hệ thống phun nhiên liệu bằng thủy lực
Phương pháp tạo và duy trì áp
lực phun
1. Hệ thống phun trực tiếp
2. Hệ thống phun gián tiếp
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Phương pháp định lượng nhiên
liệu
1. Điều chỉnh bằng cam dọc
2. Điều chỉnh bằng khâu phân lượng
3. Điều chỉnh bằng cách tiếc lưu
4. Điều chỉnh bằng rảnh chéo trên piston
Cách thức tổ hợp các thành tố
của hệ thống phun
1. Hệ thống phun cổ điển
2. Hệ thống phun với BAC-VP liên hợp
3. Hệ thống phun với BAC phân phối
4. Hệ thống phun điên tử
Loại vòi phun 1. Vòi phun hở
2. Vòi phun kín một lỗ, nhiều lỗ

1.2.2.1. PHÂN LOẠI THEO PHƯƠNG PHÁP PHUN NHIÊN LIỆU VÀO
XYLANH ĐỘNG CƠ
1) Hệ thống phun nhiên liệu bằng không khí nén

được dẫn trực tiếp đến vòi phun bằng ống dẫn cao áp có dung tích nhỏ.
Ưu điểm của hệ thống phun kiểu này là: Kết cấu tương đối đơn giản, có khả năng
thay đổi các thông số công tác phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
Nhược điểm cơ bản của hệ thống này là: áp suất phun giảm theo chiều giảm của
tốc độ quay.
2) Hệ thống phun gián tiếp
Hệ thống phun gián tiếp (hay còn gọi là hệ thống tích phun áp lực) trong hệ thống
này nhiên liệu từ BCA không đưa trực tiếp vào vòi phun mà nó được dẫn vào hệ thống
ống cao áp chung, nên áp suất phun hầu như không thay đổi trong suốt quá trình phun.
Điều đó đảm bảo cho chất lượng phun tốt trong một phạm vi rộng của tốc độ quay và tải.
Do đó hệ thống tích phun có kết cấu phức tạp hơn các kêt câu khác. Vì vậy nó chỉ được
sử dụng cho các động cơ diesel cao tốc và những động cơ có yêu cầu cao về chất lượng
tia nhiên liệu ở chế độ tải nhỏ.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.2.2.3. PHÂN LOẠI THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG NHIÊN
LIỆU
1) Điều chỉnh bằng cam dọc
Điều chỉnh bằng cam dọc chính là điều chỉnh phần làm việc có ích của cam nhẳm
làm thay đổi hành trình có ích của piston bơm từ đó làm thay đổi lượng nhiên liệu đến
vòi phun.
2) Điều chỉnh bằng van tiết lưu
Lượng nhiên liệu cung cấp được thông qua một van tiết lưu, khi điều chỉnh van
chính là điều chỉnh cho đóng bớt hay là mở lớn van tiết lưu, lựơng nhiên liệu phun vào
xylanh sẽ thay đổi theo.
3) Điều chỉnh dùng khâu phân lượng
Điều chỉnh dùng khâu phân lượng (H. 1-2) là phương pháp sử dụng khâu phân
lượng để điều chỉnh quá trinh đóng mở cửa xả của piston BCA, từ đó làm thay đổi lượng
nhiên liệu cung câp vào buồng cháy của BCA.
1.2.2.4. PHÂN LOẠI THEO CÁCH THỨC TỔ HỢP CÁC THÀNH
TỐ CỦA HỆ THỐNG
1) Hệ thống phun nhiên liệu cổ điển
Hệ thống phun nhiên liệu cổ điển là loại hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp có
nhưng đặc điểm cơ bản sau: toàn bộ hệ thống phun nhiên liệu được tổ hợp từ các đơn vị
phun hoàn toàn giống nhau. Mỗi đơn vị phun được cấu thành từ một phần tử bơm, một
ống cao áp và một vòi phun nhiên liệu. Động cơ có bao nhiêu xylanh thì có bấy nhiêu
đơn vị phun. Các đơn vị phun hoạt động độc lập nhau. Thông thường ở động cơ nhiều
xylanh khi có một hoặc một vài đơn vị phun bị hư hỏng không thể hoạt động được thì các
đơn vị phun khac vẫn có thể hoạt động được.

H. 1-3. Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PE
1- Bình chứa nhiên liệu, 2- Ống dẫn nhiên liệu cao áp, 3- Lọc sơ c
ấp,
4- Bơm tiếp vận, 5- Ống nhiên liệu tới lọc thứ cấp, 6- Lọc thứ cấp, 7-

Ống nhiên liệu tới bơm cao áp, 8- Bơm cao áp, 9- Ống nhiên li
ệu cao
áp, 10- Vòi phun, 11- Ống dẫn nhiên liệu hồi.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2) Hệ thống phun với BCA-VP liên hợp

3) Hệ thống phun với bơm cao áp (BCA) phân phối
Khác với các hệ thống khác, hệ thống phun BCA phân phối có BCA đặt nằm
ngang, sử dụng bộ điều tốc cơ khí. Bơm cao áp phân phối có hai nhóm cơ bản bơm phân
phối kiểu piston và bơm phân phối kiểu rôto. Trên BCA kiểu piston, piston có nhiệm vụ
đẩy nhiên liệu vào hệ thống phân phối nhiên liệu theo từng chu kỳ làm thông khoáng trên
piston bơm với các VP của động cơ tương ứng.
Trên H. 1-5 là sơ đồ hệ thống BCA phân phối kiểu piston có đặc điểm piston bơm
vừa làm nhiệm vụ chuyển động tịnh tiến vừa thực hiện xoay piston để phân phối nhiên
liệu cho các xylanh động cơ. Còn đối với BCA phân phối kiểu rôto thì lại khác, có hệ
thống tạo áp lực riêng để đẩy nhiên liệu đi, còn rôto chỉ làm nhiệm vụ phân phối nhiên
liệu cho động cơ. H. 1–5. Hệ thống nhiên liệu BCA phân phối
1- Bơm cao áp phân phối, 2- Lọc thứ cấp, 3-
Thùng
nhiên liệu, 4- bơm tiếp vận, 5- Vòi phun.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.3.3. BÌNH LỌC NHIÊN LIỆU
1.3.3.1. CẦN THIẾC PHẢI LỌC KỶ NHIÊN LIỆU
Trong nhiên liệu dùng cho động cơ diesel là dầu cặn nên tồn tại nhiều chất cặn
cứng và nước, mà ta biết trong hệ thống nhiên liệu thì cặp lắp ghép piston xylanh của
BCA và VP là các chi tiết có yêu cầu cao về độ chính xác. Do đó mà trong quá trình
chuyển nhiên liệu đến cho cặp lắp ghép này làm việc nếu còn tồn tại cặn thì chất cặn này
sẽ làm cho cặp lắp ghép chính xác bị hư hỏng nặng dù chỉ là hạt bui nhỏ 1/1000 ly cũng
làm cho cặp lắp ghép này bị trầy xước, kẹt piston gây hư hỏng nặng cho hệ thống vì vậy
mà ta cần lọc sạch nhiên liệu trước khi đem vào hệ thống bơm
Với nhiệm vụ trên đòi hỏi lọc nhiên liệu phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Phải chận được những hạt bụi bằng một phần ngàn ly (1/1000 ly)
- Chịu đựng được sự làm việc lâu dài khoảng 10.000 km
- Áp lực trong bình lọc không được vượt quá 500 gam
- Bình lọc đơn giản, tháo lắp dễ dàng, rẻ, độ bềnh cao
Muốn lọc được tất cả các hạt bụi trong nhiên liệu dầu diesel ta phải tiến hành lọc
rất nhiều lần qua nhiều bình lọc. Trong động cơ diesel ta cần lọc ít nhất là hai lần thì
nhiên liệu mới được đưa đến BCA của hệ thống. Hai lần lọc đó là lọc sơ cấp và lọc thứ
cấp (lọc tinh), ngoài ra một số động cơ có yêu cầu cao về lượng nhiên liệu thì ta phải gắn
thêm một bình lọc ở vòi phun.
1.3.3.2. BÌNH LỌC SƠ CẤP
Bình lọc sơ cấp (H. 1–6a) là bình lọc đầu tiên giữa thùng nhiên liệu và bơm tiếp
vận. Bình lọc gồm có một lõi lọc (bì lọc) được làm bằng một tấm lưới thau có lỗ thưa
khoảng 0,1 ly. Bình lọc sơ cấp có nhiệm vụ chận những hạt bụi bẩn có kích thước lớn và
nước lẫn trong nhiên liệu đưa ra ngoài.
1.3.3.3. BÌNH LỌC THỨ CẤP
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Bình lọc thứ cấp có nhiệm vụ ngăn không các hạt bụi còn sót lại sau khi qua lọc sơ
cấp. đồng thời nó phải lọc được tất cả các hạt bụi có kích thước nhỏ 0,001 ly, nhằm đảm
bảo cho nhiên liệu đến BCA là sạch hoàn toàn.


PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.3.4. BƠM TIẾP VẬN
Bơm tiếp vận có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng chứa đi qua hai bình lọc sơ cấp
và thứ cấp rồi cung cấp cho BCA làm việc. Với đặc điểm này bơm cao áp thường sử
dụng phổ biến ba loại bơm: bơm màng, bơm piston và bơm bánh răng, trong đó bơm
màng là ít dùng nhất
1.3.4.1. BƠM PISTON
Đây chính là loại bơm piston Bosch được gắn bên hông BCA và nó hoạt động nhờ
trục cam của bơm. Đặc điểm của bơm tiếp vận này là piston 11 tự điều chỉnh khoảng
chạy của nó và bơm cả hai mặt tùy theo chế độ hoạt động của động cơ.
Khi cam không đội cần đẩy lên thì lò xo (7) đẩy piston (11) xuống hút nhiên liệu
từ lỗ hút (9) vào, đồng thời trong lúc chạy xuống này piston (11) cũng làm nhiệm vụ đẩy
nhiên liệu nơi phòng (3) theo mạch (4) vào lỗ thoát (5). Lúc cam đội piston đi lên van hút
(8) đóng lai van thoát (6) mở ra nhiên liệu được thoát ra, một phân nhiên liệu được đưa
đến bình lọc thư cấp qua cửa thoát (5) một phần theo mạch (4) về phòng (3) bên dưới
piston. Quá trình sẽ được lặp đi lặp lại như thế khi động cơ hoạt động. Trong trường hợp
H. 1–8. Kết cấu và hoạt động của bơm tiếp vận Bosch loại piston
5- Lỗ thoát, 6- Van thoát, 7- Lò xo bơm, 8- Van hút, 9- Lỗ hút, 11-


PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
tim của động cơ nên BCA đảm nhận nhiệm vụ quan trọng là cung cấp nhiên liệu cho
động cơ. Để hoàn thành nhiệm vụ của mình bơm cao áp cần phải đảm bảo các yêu cầu:
- Nhiên liệu phải có áp suất cao, tạo chênh áp lớn trước và sau l
ỗ phun.
- Cung cấp nhiên liệu đúng thời điểm và theo quy luật mong muốn.
- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xylanh của động cơ.
- Dễ dàng và nhanh chong thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình phù
hợp với chế độ làm việc của động cơ.
Căn cứ vào nhiệm vụ trên của BCA đối với động cơ mà có nhiều loại BCA ra đời
nhằm đáp ứng các yêu cầu của từng động cơ khác nhau. Sau đây ta trình bày một số loại
BCA thường dùng.
1.3.5.1. BƠM CAO ÁP ĐIỀU CHỈNH BẰNG CAM DỌC BCA điều chỉnh bằng cam dọc (H. 1-10) là loại BCA điều chỉnh lượng nhiên liệu
đến VP bằng việc dịch chuyển cam nhiên liệu sang trái hoặc sang phải thì nó sẽ làm thay
đổi khoảng dịch chuyển tịnh tiến của piston trong quá trình tạo áp suất và cấp nhiên liệu
đến VP làm cho thể tích nhiên liệu trong khoang bơm thay đổi do đó mà lượng nhiên liệu
đến VP thay đổi.
H. 1–10. BAC đi
ều
chỉnh bằng cam dọc
1- Piston, 2- Xylanh, 3-

1- Piston, 2- Xylanh, 3- Đ
ầu nối
ống cao áp, 4- Ống cao áp, 5-

Van tiết lưu, 6- Lỗ nạp, 7-
Chêm
điều chỉnh góc phun sớm, 8-
Lò
xo khứ hồi, 9- Thân BCA, 10-

Coi đội, 11- Cam nhiên liệu, 12-

cần táy bơm.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.3.5.4. BƠM CAO ÁP KIỂU PHÂN PHỐI Bơm phân phối là loại bơm chỉ dùng một hoặc hai cặp piston – xilanh đồng thời
dùng cách phân phối và định lượng thích hợp để đưa nhiên liệu cao áp tới các xilanh của
động cơ nhiều xilanh. So với bơm bộ, ưu điểm chính của bơm phân phối là: nhỏ nhẹ, ít
ồn.
Sau đây ta trình bày hệ thống nhiên liệu dùng bơm phân phối DPA của công ty C.A.V
(Mỹ) (H.1 - 13).
Nguyên lý hoạt động của nó là rôto (17) được dẫn động từ trục khuỷu động cơ.

phía sau van điều khiển (11) (H.1-15). H. 1–14. Nạp và bơm nhiên liệu trong
bơm phân phối
1- Roto, 2- Lỗ phân phối, 3- Lỗ ra, 4-

Đầu tới vòi phun, 5- Xylanh, 6-

Piston, 7- Đường nạp, 8- Cửa nạp, 9-

Lỗ định lượng.
H. 1
–
15. B
ộ điều chỉnh góc phun sớm

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1.3.5.5. BỘ BƠM CAO ÁP – VÒI PHUN P-T
1) Đặc điểm cấu tạo
Kim (10) làm chức năng của piston BCA, đồng thời làm chức năng van trược
đóng mở lỗ định lượng (jiclơ) (12), lỗ phun nhiên liệu và lỗ nối với đường dầu hồi.
Xylanh (8) có các đường nạp, đường hồi dầu, lỗ định lượng. Cốc phun (9) có các lỗ phun
và mặt tỳ hình côn của kim (10). Trên mặt tiếp xúc giữa xylanh (8) và cốc phun (9) có
rảnh nhiên liệu (13), nối thông đường nhiên liệu phía sau van một chiều (11) với lỗ định
lượng (12). Êcu tròng (7) ép chặt cốc phun (9), xylanh (8) vào thân bơm (4), lò xo (3)
thông qua đĩa (2) đẩy piston (10) đi lên, còn đũa đẩy (1) nhờ vấu cam và hệ tay đòn đẩy
piston đi xuống. Khi kết thúc cấp nhiên
liệu vào xilanh động cơ, piston (10)
đóng kín lỗ định lượng, đồng thời

phun dưới dạng nhũ tương (bọt nhiên liệu). Do độ dốc của cam ngày càng cao nên tốc độ
phun ngày càng lớn nên nhiên liệu ngày càng được xé tơi sương và hòa trộn đều với
không khí trong buồng cháy, khi đũa đẫy lên tới vị trí cao nhất thì kim phun tì xát lên mặt
côn của cốc và quá trình phun kết thúc. Sau khi lên tới vị trí cao nhất cam lại bắt đầu hạ
thấp xuống sẽ làm giảm dần tải trọng tiếp xúc giữa kim và cốc, nhiên liệu nén lúc này ít
nên áp suất dao động không đáng kể.

Thực chất trong BCA-VP này đã dùng BCA không thay đổi hành trình piston và
sử dụng vòi phun hở với van một chiều (11) ngăn không cho nhiên liệu và khí nóng đi về
đường nạp. Việc định lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình được thực hiên nhờ thay
đổi áp suất p của nhiên liệu phía trước và thời gian T(s) mở lỗ định lượng. Thời gian T tỷ
H. 1–17. Hệ thống dẫn động bơm
cao áp vòi phun P-T
1- Cam, 2- Cần lắc, 3- Đũa đẫy, 4-

Vít điều chỉnh, 5- Ecu tròng, 6- Tr
ục
đòn bẩy.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com