Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp PF

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU BƠM CAO ÁP PF
I. KHÁI NIỆM VỀ BƠM CAO ÁP :
1. Khái niệm :
Hệ thống nhiên liệu PF sử dụng trên các loại động cơ Diesel cở nhỏ 1,2 xy lanh như YANMAR, KUBOTA, BÔNG SEN hoặc trên các động cơ nhiều xy lanh cở lớn như máy phát điện, máy tàu thuỷ,...
2. Công dụng
Bơm cao áp PF có các công dụng sau :
- Tiếp nhiên liệu sạch từ thùng chứa đến
- Ép nhiên liệu với áp lực > 360 kg/cm2 đưa lên kim phun vào trong xilanh đúng thời điểm
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ tùy theo yêu cầu hoạt động
II. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động hệ thống nhiên liệu bơm PF
1. Sơ đồ cấu tạo:
2. Cấu tạo các bộ phận:
- Bơm cao áp là bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu trên động cơ Diesel. Nó cần một sự chính xác và bền chắc cao để có thể kéo dài tuổi thọ mà không sai lệch hay hư hỏng. Vì thế các chi tiết của bơm phải đuợc nghiên cứu kỹ lưỡng chế tạo với độ chính xác cao, vật liệu tốt, khó hao mòn
7
- Vỏ bơm được đúc bằng thép hay hợp kim nhôm, trên đó có dự trù bệ bắt bơm (bắt đứng hay bắt bên hông) phía ngoài xung quanh có dự trù các lỗ để bắt vít xả gió, vít chặn xy lanh, lỗ để xỏ thanh răng, lỗ để trông đệm đẩy khi cân

- Bên trong vỏ bơm có chứa bộ xy lanh và piston. Đây là bộ phận chính để ép và định phân nhiên liệu. Để điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, người ta xoay piston nhờ một thanh răng và vòng răng, piston bơm luôn luôn được đẩy xuống nhờ một lò xo, hai đầu lò xo có chén chặn, tất cả được đậy lại bởi một đệm đẩy và khóa bên trong vỏ bơm nhờ có một khoen chận.
- Phía trên xilanh là một bệ van cao áp và van cao áp.Trên xú bắp là lò xo, tất cả được siết giữ trong vỏ bơm bằng ốc lục giác, đầu ốc lục giác là chỗ dự trù để bắt ống cao áp dẫn đầu đến kim phun
Đặc điểm cấu tạo một số chi tiết :
- Van cao áp : khi áp lực nhiên liệu cao hơn áp lực của lò xo van cao áp, van mở ra để nhiên liệu đến kim phun. Khi thời gian phun chấm dứt, áp lực nhiên liệu giảm, lò xo đẩy van đóng lại. Trong khi đóng phần hình trụ phía dưới đi vào trong bệ tạo áp thấp làm giảm áp lực nhiên liệu đến kim phun. Nhờ thế kim phun được dứt khoát, tránh tình trạng rỉ dầu nơi đót kim phun trước và sau khi phun.
- Xy lanh bơm : có một hay hai lỗ, lỗ dầu ra ở phía vít chặn xy lanh, vít chặn xy lanh ngoài nhiệm vụ định vị xilanh còn có nhiệm vụ chịu sức tác dụng của áp lực dầu về để tránh xói mòn vỏ bơm.
- Piston bơm : thường có lằn vặt xéo trên hay phía dưới để phân lượng nhiên liệu, đuôi piston có hai tay ăn ngàm với hai rãnh chữ U ở khâu răng và trên tay của đuôi piston đều có dấu. Khi ráp dấu trên tay của piston phải trùng với dấu trên rãnh chữ U.
- Vòng răng và thanh răng : có nhiệm vụ định lượng nhiên liệu đưa đến kim phun, trên vòng răng và thanh răng đều có dấu, khi ráp phải chú ý cho chúng trùng nhau.
3. Nguyên lý hoạt động
Để hiểu rõ nguyên lý hoạt động bơm cao áp PF, ta tạm chia ra ba giai đoạn
1. Nạp nhiên liệu: Khi động cơ làm việc, lúc piston bơm xuống thấp nhất nhiên liệu ở xung quanh xilanh vào xilanh bơm bằng cả hai lỗ dầu vào và dầu ra.
2. Khởi sự bơm : Đến thì phun dầu, cốt cam gắn ở động cơ điều khiển piston bơm đi lên ép nhiên liệu trong xilanh. Lúc piston đi lên, khi nào đỉnh piston đóng hết 2 lỗ dầu ở xilanh thì nhiên liệu bắt đầu ép ( ta gọi là điểm khởi phun ). Khi áp lực dầu ép tăng lên mạnh hơn áp lực của lò xo van cao áp, van mở ra nhiên liệu đưa đến kim phun để phun vào xylanh động cơ.
3. Chấm dứt bơm : Piston tiếp tục đi lên ép nhiên liệu, đến khi lằn vặt xéo ở piston mở lỗ dầu xả, dầu từ trên đỉnh piston theo lỗ khoan giữa piston tràn ra ngoài xi lanh. Thì phun chấm dứt ( ta gọi là điểm dứt phun ), piston tiếp tục đi lên cho hết khoảng chạy của nó.
A. Nạp dầu B. Ép dầu khởi phun C. Phun D. Dứt phun E. Tắt máy
Hiện tượng phun rớt: Ngay sau khi bơm cao áp dứt bơm, van kim trong đót kim đóng, nơi đầu kim 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. Để cải tiến tình trạng này người ta dùng van thoát dầu cao áp được thiết kế với hình dáng đặc biệt để :
+ Ngăn không cho dầu từ ống cao áp về bơm và kiểm soát sơ bộ áp lực
17 – 25 kg/cm2
Nếu rãnh thông từ buồng cao đến kim phun luôn luôn mở, độ muộn thời gian giữa lúc piston bơm bắt đầu đẩy nhiên liệu và lúc kim phun phun nhiên liệu trở nên kéo dài hơn, và ngay cả khi rãnh thông đóng lại, sự cắt nhiên liệu không được thực hiện đúng. Để ngăn ngừa hiện tượng này, thời điểm cung cấp dừng lại, lò xo van cao áp xuống và phần đai van cao áp tiếp xúc với bệ van cao áp, làm cắt sự thông giữa kim phun và buồng cao áp của bơm.

+ Cải thiện tính phun ( chống hiện tượng nhỏ giọt )
- Van cao áp tiếp tục đi xuống cho đến khi mặt côn C tiếp xúc với bệ van cao áp. Do đai van cao áp đã cắt sự thông giữa kim phun và buồng cao áp nên khi van cao áp đi xuống thể tích trong bệ van cao áp tăng lên và áp suất trong bệ van giảm đi. Nó làm ngừng sự phun từ kim phun hầu như ngay lặp tức và ngăn ngừa hiện tượng nhỏ giọt
4. Nguyên lý thay đổi lưu lượng nhiên liệu
- Nguyên lý thay đổi lưu lượng nhiên liệu của bơm PF là xê dịch thanh răng để xoay piston cho rãnh xiên của nó mở sớm hay mở trễ lỗ thoát dầu
- Khi ta xoay piston qua trái cạnh xiên sẽ mở trễ lỗ thoát dầu, nhiên liệu bơm đi nhiều, vận tốc trục khuỷu động cơ tăng
Tăng ga lớn
- Khi ta xoay piston qua phải cạnh xiên sẽ mở sớm lỗ thóat dầu, nhiên liệu bơm đi ít, vận tốc trục khuỷu động cơ giảm
Giảm ga trung bình
- Nếu xoay piston tận cùng qua phía phải rãnh đứng của piston sẽ đối diện với lỗ thoát dầu lưu lượng nhiên liệu lúc này là số 0, tắt máy
Giảm ga tắt máy
Lằn vạt xéo trên piston có 3 loại:
Lằn vạt xéo phía trên : Điểm khởi phun thay đổi, điểm dứt phun cố định.
Lằn vạt xéo phía dưới : Điểm khởi phun cố định, điểm dứt phun thay đổi.
Lằn vạt xéo cả trên lẫn dưới: Thời điểm khởi phun và dứt phun thay đổi
5. Bộ điều tốc cơ khí bơm cao áp PF
b. Nguyên lý hoạt động
- Hoạt động bộ điều tốc cơ khí PF dưạ trên nguyên lý sau :

+ Nếu vận tốc trục khuỷu tăng, lực li tâm mạnh đẩy hai quả tạ bung ra, thắng lực căng lò xo điều tốc đẩy cần liên hệ 8 và thanh răng 7 về phía giảm nhiên liệu

+ Nếu vận tốc trục khuỷu giảm, lực li tâm yếu, hai quả tạ xếp lại, lò xo điều tốc kéo cần liên hệ 8 và thanh răng 7 về tăng nhiên liệu
- Các trường hợp hoạt động của bộ điều tốc PF được mô tả như sau :
+ Điều khiển núm ga
Tăng ga : kéo núm ga về phía tăng ga, lò xo điều tốc 9 kéo cần liên hệ 8 và thanh răng 7 về phía tăng nhiên liệu cho động cơ để đáp ứng trường hợp tăng ga
Giảm ga : kéo núm ga về phía giảm ga, lò xo điều tốc 9 kéo cần liên hệ 8 và thanh răng 7 về phía giảm nhiên liệu cho động cơ để đáp ứng trường hợp giảm ga
+ Núm ga cố định, mức tải thay đổi
Mức tải giảm : ví dụ động cơ ổn định ở số vòng quay 1000 vòng/phút
Nếu xảy ra trường hợp mức tải giảm đột xuất, động cơ trở nên nhẹ,vận tốc trục khuỷu tăng,lực li tâm mạnh đẩy hai quả tạ bung ra thắng lực căng lò xo điều tốc đẩy cần liên hệ 8 và thanh răng 7 về phía giảm nhiên liệu cung cấp cho động cơ để ổn định số vòng quay 1000 vòng/phút
Mức tải tăng : tốc độ động cơ như trên
Nếu mức tải động cơ tăng lên đột xuất, động cơ trở nên nặng, tốc độ trục khuỷu giảm, lực li tâm yếu, hai quả tạ xếp lại, lò xo điều tốc kéo cần liên hệ 8 và thanh răng 7 về phía tăng nhiên liệu cho động cơ để ổn định số vòng quay 1000 vòng/phút.