1.1 Các đặc tính của nhiên liệu sử dụng trên động cơ diesel
Động cơ diesel sử dụng nhiên liệu là dầu diesel. Đây là một loại dầu nhẹ được chưng cất từ dầu thô lấy ở mỏ dầu, với các công nghệ tương tự như chưng cất dầu thô để lấy được xăng. Dầu này phải hội đủ các đặc tính về độ nhờn, tính dễ bay hơi và chỉ số cetane để trở thành nhiên liệu cho động cơ diesel gọi là dầu diesel.
* Tính dễ bay hơi : Đây là sự đo lường về độ dễ bay hơi của một chất lỏng. Chẳng hạn xăng là một chất lỏng dễ bay hơi, ta nói nó có độ bay hơi cao.Nhiên liệu diesel có tính bay hơi thấp. Nó sôi ở nhiệt độ 700o F ( 371o C) Nhiên liệu diesel sử dụng trên xe hơi được chia làm hai loại : dầu diesel số 1 và số 2. Dầu diesel số 1 có độ bay hơi cao hơn, được sử dụng tại những nơi có nhiệt độ thật thấp. Dầu diesel số 2 là loại nhiên liệu thông dụng cho hầu hết các động cơ diesel sử dụng trên xe hơi ở mọi điều kiện vận hành.
* Độ nhờn : Đây là đặc tính chống lại sự lưu chuyển của chất lỏng. Độ nhờn cáng thấp, chất lỏng cáng lưu chuyển dễ dàng. Dầu diesel phải có độ nhờn tương đối thấp vì nó phải lưu chuyển trong các đường ống và phải phun sương vào các xy lanh của động cơ. Dầu có độ nhờn cao không thể tạo thành sương khi phun ra khỏi kim phun. Những hạt nhiên liệu phun ra khỏi kim phun còn lớn sẽ cháy chậm hơi, nên hiệu suất động cơ sẽ giảm xuống . Tuy nhiên, nếu độ nhờn quá thấp, dầu diesel không thể làm trơn các bộ phận vận chuyển bên trong bơm cao áp cũng như kim phun. Do đó có thể làm hư hỏng các bộ phận này.
* Chỉ số cetane
Chỉ số cetane là biểu hiện sự cháy dễ dàng cho nhiên liệu diesel. Chỉ số cetane cao thì nhiên liệu được đốt cháy mau và mồi lửa dễ dàng ở nhiệt độ tương đối thấp. Nhiên liệu diesel với chỉ số cetane thấp cần một thời gian lâu hơn để mồi cho cháy, tạo ra sự cháy quá dễ làm nhiên liệu tích tụ trong xy lanh. Khi sự cháy xảy ra, tất cả nhiên liệu bị đốc cháy tức thời, áp suất tăng lên nhanh chóng tạo ra sự kích nổ. Trường hợp này tương tự như sự kích nổ trong động cơ xăng. Nhiên liệu có chỉ số cetane cao cháy ngay khi được phun vào trong xy lanh nên không bị tích tụ lại. Vì thế áp suất tăng lên êm hơn va không tạo ra sự kích nổ.
1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ diesel .
1.2.1 Công dụng .
Hệ thống phun nhiên liệu trên động cơ diesel, khi phân phối nhiên liệu vào phòng nổ phải đáp ứng các điều kiện sau :
* Định lượng nhiên liệu : Số lượng nhiên liệu phun vào các xy lanh động cơ phải đồng nhất và chính xác để tạo ra công suất đều nhau giữa các xy lanh giúp động cơ vận chuyển ổn định và êm dịu
* Thời điểm phun : Muốn nhiên liệu được đốt cháy trọn vẹn và động cơ đạt công suất tối đa thì nhiên liệu phun vào xy lanh phải đúng thời điểm cần thiết. Nếu phun nhiên liệu vào phòng đốt quá sớm nhằm lúc không khí chưa nén đủ nóng, sự cháy sẽ xảy ra chậm trễ, nhiên liệu cháy không hoàn toàn, động cơ mất công suất và hao nhiên liệu, gây ô nhiễm môi trường và động cơ nóng hơn bình thường. Ngược lại, nếu nhiên liệu phun vào xy lanh quá trễ, sự nổ dãn của nhiên liệu không đạt được áp suất tối đa, sự cháy có thể kéo dài qua thì thoát và làm hao nhiên liệu ,gây ô nhiễm môi trường.
* Thời gian và nhiên liệu phun ra : Lượng nhiên liệu phun ra cũng quan trọng như phun nhiên liệu đúng thời điểm. Nếu thời điểm bắt đầu phun đúng nhưng lượng nhiên liệu phun ra quá nhanh cũng tạo ra kết quả như việc phun nhiên liệu quá sớm và ngược lại .
* Phun sương : nhiên liệu phải được tán nhiễn như sương thích hợp với từng loại phòng đốt. Mức độ tán nhiễn phụ thuộc vào cấu tạo phòng đốt.
* Phân tán nhiên liệu : Nhiên liệu phun ra phải phân tán khắp phòng đốt để trộn đều với không khí nóng. Như vậy nhiên liệu mới bốc cháy nhanh và trọn vẹn. Nhờ đó động cơ đạt công suất tối đa, ít hao nhiên liệu và không gây ô nhiễm môi trường
1.3 Thành phần cấu tạo của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel . (H 2-2-2)
1.3.1 Thùng chứa nhiên liệu : Làm bằng kim loại hoặc chất dẻo với dung lượng tùy theo công suất động cơ. Bên trong thùng có các tấm ngăn để nhiên liệu bớt dao động khi xe di chuyển. Nắp đậy thùng chứa có lỗ thông hơi. Ống hút nhiên liệu thường đặt cao hơn đáy thùng khoảng 3cm. Đáy thùng là phần lắng cặn và nước, có nút xả. Nếu thúng đặt thấp hơn động cơ, tại bình lọc sơ cấp phải có van vhặn không cho nhiên liệu tụt về thúnh chứa khi động cơ ngưng vận hành.
1.3.2 Lọc nhiên liệu :
* Lọc sơ cấp :Thông thướng, trên động cơ diesel nhiên liệu phải qua 3 lần lọc: lọc sơ cấp, thứ cấp và nơi kim phun.
Bình lọc sơ cấp đặt giữa thùng nhiên liệu và bơm tiếp vận. Lõi bộ lọc thường làm bằng lưới thau có lỗ thưa khoảng 0,1mm.
*Lọc thứ cấp :
Lõi thường làm bằng giấy xốp xếp thành nhiều lớp để tăng diện tích tiếp xúc. Có loại làm bàng vải hay nỉ, có loại làm bằng sợi quấn quanh ống đục lỗ. Lõi bình lọc thứ cấp có 2 loại :
- Loại rửa sạch được và có thể dùng lại.(H.2-4A)
- Loại phải thay mới sau khi hết thời gian sử dụng.
1.3.3 Bơm tiếp vận : Có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng chứa đưa đến bình lọc thứ cấp để vào bơm cao áp, có 2 loại :
* Bơm tiếp vận bằng màng (H.2-5): Nguyên lý kết cấu và vận hành giống như bơm tiếp vận xăng trong hệ thống nhiên liệu động cơ xăng.
* Bơm tiếp vận loại piston (H.2-6): thường gắn bên hông bơm cao áp, vận chuyển nhờ trục cam bơm cao áp. Đặc điểm của loại này là piston tự điều chỉnh khoảng chạy của nó và bơm có tác dụng cả 2 mặt.
Vận hành: Khi cam bơm không đội cần đẩy, lò xo 7 đẩy piston 11 xuống hút nhiên liệu từ lỗ 9 vào. trong khi piston đi xuống, nó bơm nhiên liệu trong phòng 3 qua mạch 4 ra lỗ thoát 5. khi cam đội cây đẩy 13, piston đi lên, van hút8 đóng lại, nhiên liệu bị đẩy qua van thoát 6, một phần thoát qua lỗ 5 đến lọc thứ cấp, phần còn lại đ xuống phòng 3 bên dưới piston. khi piston đi xuống do lò xo hoàn lực ở trong piston, van 8 mở ra, van 6 đóng lại, tạo ra áp suất nơi lỗ thoát 5 đẩy nhiên liệu đến lọc thứ cấp.
Trường hợp nhiên liệu trong bình lọc thứ cấp đã đầy và bơm cao áp cũng chứa đầy nhiên liệu, áp suất ở phòng 3 tăng lên đẩy piston lên nằm giửa khoảng chạy, cây đẩy 13 vẫn di chuyển lên xuống nhưng không tác động vào piston 11, lúc này bơm ngưng hoạt động.
1.3.4 Bơm chuyển vận : Một số bơm cao áp có trang bị thêm một bơm chuyển vận, thường là loại bơm van cánh như trên bơm cao áp loại phân phối Roosa Master. Bơm này có công dụng tăng áp suất vận chuyển nhiên liệu trong bơm cao áp.
1.3.5 Bơm cao áp: Đây là bộ phận chính trong hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel, nó thực hiện các chức năng :
- Ấn định lưu lượng nhiên liệu.
- Tạo áp suất cao để nhiên liệu có thể phun sương vào phòng đốt nhờ kim phun.
- Bơm nhiên liệu vào phòng đốt đùng thời điểm,đúng định lượng cấn thiết theo yêu cầu vận chuyển của động cơ.
[FONT="] - Cung cấp nhiên liệu đến các kim phun đồng đều nhau theo đúng thứ tự thì nổ của động cơ.[/FONT]
1.3.6 Kim phun nhiên liệu: Động cơ có bao nhiêu xy lanh thì có bây nhiêu kim phun. Công dụng của kim phun là:
- Giới hạn áp suất phun nhiện liệu do bơm cao áp cung cấp đến.
- Dưới áp suất của bơm cao áp, phun một lượng nhiện liệu vào phòng đốt đúng thời điểm cần thiết.
- Tán nhuyễn nhiên liệu thành sương và phân phối lượng nhiên liệu này thật đều trong phòng đốt giúp nhiên liệu được cháy trọn vẹn.
1.3.7 Các ống dẫn nhiên liệu : Các ống dẫn hạ áp đưa nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm tiếp vận qua bình lọc sơ cấp và thứ cấp để đến bơm cao áp. Ống dẫn dầ về tiếp nhận dầu dư từ bình lọc thứ cấp và các kim phun để đưa về thùng chứa. Ống dẫn nhiên liệu cao á dẫn nhiên liệu với áp suất cao từ bơm cao áp đến các kim phun nhiên liệu.
Động cơ diesel sử dụng nhiên liệu là dầu diesel. Đây là một loại dầu nhẹ được chưng cất từ dầu thô lấy ở mỏ dầu, với các công nghệ tương tự như chưng cất dầu thô để lấy được xăng. Dầu này phải hội đủ các đặc tính về độ nhờn, tính dễ bay hơi và chỉ số cetane để trở thành nhiên liệu cho động cơ diesel gọi là dầu diesel.
* Tính dễ bay hơi : Đây là sự đo lường về độ dễ bay hơi của một chất lỏng. Chẳng hạn xăng là một chất lỏng dễ bay hơi, ta nói nó có độ bay hơi cao.Nhiên liệu diesel có tính bay hơi thấp. Nó sôi ở nhiệt độ 700o F ( 371o C) Nhiên liệu diesel sử dụng trên xe hơi được chia làm hai loại : dầu diesel số 1 và số 2. Dầu diesel số 1 có độ bay hơi cao hơn, được sử dụng tại những nơi có nhiệt độ thật thấp. Dầu diesel số 2 là loại nhiên liệu thông dụng cho hầu hết các động cơ diesel sử dụng trên xe hơi ở mọi điều kiện vận hành.
* Độ nhờn : Đây là đặc tính chống lại sự lưu chuyển của chất lỏng. Độ nhờn cáng thấp, chất lỏng cáng lưu chuyển dễ dàng. Dầu diesel phải có độ nhờn tương đối thấp vì nó phải lưu chuyển trong các đường ống và phải phun sương vào các xy lanh của động cơ. Dầu có độ nhờn cao không thể tạo thành sương khi phun ra khỏi kim phun. Những hạt nhiên liệu phun ra khỏi kim phun còn lớn sẽ cháy chậm hơi, nên hiệu suất động cơ sẽ giảm xuống . Tuy nhiên, nếu độ nhờn quá thấp, dầu diesel không thể làm trơn các bộ phận vận chuyển bên trong bơm cao áp cũng như kim phun. Do đó có thể làm hư hỏng các bộ phận này.
* Chỉ số cetane
Chỉ số cetane là biểu hiện sự cháy dễ dàng cho nhiên liệu diesel. Chỉ số cetane cao thì nhiên liệu được đốt cháy mau và mồi lửa dễ dàng ở nhiệt độ tương đối thấp. Nhiên liệu diesel với chỉ số cetane thấp cần một thời gian lâu hơn để mồi cho cháy, tạo ra sự cháy quá dễ làm nhiên liệu tích tụ trong xy lanh. Khi sự cháy xảy ra, tất cả nhiên liệu bị đốc cháy tức thời, áp suất tăng lên nhanh chóng tạo ra sự kích nổ. Trường hợp này tương tự như sự kích nổ trong động cơ xăng. Nhiên liệu có chỉ số cetane cao cháy ngay khi được phun vào trong xy lanh nên không bị tích tụ lại. Vì thế áp suất tăng lên êm hơn va không tạo ra sự kích nổ.
1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ diesel .
1.2.1 Công dụng .
Hệ thống phun nhiên liệu trên động cơ diesel, khi phân phối nhiên liệu vào phòng nổ phải đáp ứng các điều kiện sau :
* Định lượng nhiên liệu : Số lượng nhiên liệu phun vào các xy lanh động cơ phải đồng nhất và chính xác để tạo ra công suất đều nhau giữa các xy lanh giúp động cơ vận chuyển ổn định và êm dịu
* Thời điểm phun : Muốn nhiên liệu được đốt cháy trọn vẹn và động cơ đạt công suất tối đa thì nhiên liệu phun vào xy lanh phải đúng thời điểm cần thiết. Nếu phun nhiên liệu vào phòng đốt quá sớm nhằm lúc không khí chưa nén đủ nóng, sự cháy sẽ xảy ra chậm trễ, nhiên liệu cháy không hoàn toàn, động cơ mất công suất và hao nhiên liệu, gây ô nhiễm môi trường và động cơ nóng hơn bình thường. Ngược lại, nếu nhiên liệu phun vào xy lanh quá trễ, sự nổ dãn của nhiên liệu không đạt được áp suất tối đa, sự cháy có thể kéo dài qua thì thoát và làm hao nhiên liệu ,gây ô nhiễm môi trường.
* Thời gian và nhiên liệu phun ra : Lượng nhiên liệu phun ra cũng quan trọng như phun nhiên liệu đúng thời điểm. Nếu thời điểm bắt đầu phun đúng nhưng lượng nhiên liệu phun ra quá nhanh cũng tạo ra kết quả như việc phun nhiên liệu quá sớm và ngược lại .
* Phun sương : nhiên liệu phải được tán nhiễn như sương thích hợp với từng loại phòng đốt. Mức độ tán nhiễn phụ thuộc vào cấu tạo phòng đốt.
* Phân tán nhiên liệu : Nhiên liệu phun ra phải phân tán khắp phòng đốt để trộn đều với không khí nóng. Như vậy nhiên liệu mới bốc cháy nhanh và trọn vẹn. Nhờ đó động cơ đạt công suất tối đa, ít hao nhiên liệu và không gây ô nhiễm môi trường
1.3 Thành phần cấu tạo của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel . (H 2-2-2)
1.3.1 Thùng chứa nhiên liệu : Làm bằng kim loại hoặc chất dẻo với dung lượng tùy theo công suất động cơ. Bên trong thùng có các tấm ngăn để nhiên liệu bớt dao động khi xe di chuyển. Nắp đậy thùng chứa có lỗ thông hơi. Ống hút nhiên liệu thường đặt cao hơn đáy thùng khoảng 3cm. Đáy thùng là phần lắng cặn và nước, có nút xả. Nếu thúng đặt thấp hơn động cơ, tại bình lọc sơ cấp phải có van vhặn không cho nhiên liệu tụt về thúnh chứa khi động cơ ngưng vận hành.
1.3.2 Lọc nhiên liệu :
* Lọc sơ cấp :Thông thướng, trên động cơ diesel nhiên liệu phải qua 3 lần lọc: lọc sơ cấp, thứ cấp và nơi kim phun.
Bình lọc sơ cấp đặt giữa thùng nhiên liệu và bơm tiếp vận. Lõi bộ lọc thường làm bằng lưới thau có lỗ thưa khoảng 0,1mm.
*Lọc thứ cấp :
Lõi thường làm bằng giấy xốp xếp thành nhiều lớp để tăng diện tích tiếp xúc. Có loại làm bàng vải hay nỉ, có loại làm bằng sợi quấn quanh ống đục lỗ. Lõi bình lọc thứ cấp có 2 loại :
- Loại rửa sạch được và có thể dùng lại.(H.2-4A)
- Loại phải thay mới sau khi hết thời gian sử dụng.
1.3.3 Bơm tiếp vận : Có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ thùng chứa đưa đến bình lọc thứ cấp để vào bơm cao áp, có 2 loại :
* Bơm tiếp vận bằng màng (H.2-5): Nguyên lý kết cấu và vận hành giống như bơm tiếp vận xăng trong hệ thống nhiên liệu động cơ xăng.
* Bơm tiếp vận loại piston (H.2-6): thường gắn bên hông bơm cao áp, vận chuyển nhờ trục cam bơm cao áp. Đặc điểm của loại này là piston tự điều chỉnh khoảng chạy của nó và bơm có tác dụng cả 2 mặt.
Vận hành: Khi cam bơm không đội cần đẩy, lò xo 7 đẩy piston 11 xuống hút nhiên liệu từ lỗ 9 vào. trong khi piston đi xuống, nó bơm nhiên liệu trong phòng 3 qua mạch 4 ra lỗ thoát 5. khi cam đội cây đẩy 13, piston đi lên, van hút8 đóng lại, nhiên liệu bị đẩy qua van thoát 6, một phần thoát qua lỗ 5 đến lọc thứ cấp, phần còn lại đ xuống phòng 3 bên dưới piston. khi piston đi xuống do lò xo hoàn lực ở trong piston, van 8 mở ra, van 6 đóng lại, tạo ra áp suất nơi lỗ thoát 5 đẩy nhiên liệu đến lọc thứ cấp.
Trường hợp nhiên liệu trong bình lọc thứ cấp đã đầy và bơm cao áp cũng chứa đầy nhiên liệu, áp suất ở phòng 3 tăng lên đẩy piston lên nằm giửa khoảng chạy, cây đẩy 13 vẫn di chuyển lên xuống nhưng không tác động vào piston 11, lúc này bơm ngưng hoạt động.
1.3.4 Bơm chuyển vận : Một số bơm cao áp có trang bị thêm một bơm chuyển vận, thường là loại bơm van cánh như trên bơm cao áp loại phân phối Roosa Master. Bơm này có công dụng tăng áp suất vận chuyển nhiên liệu trong bơm cao áp.
1.3.5 Bơm cao áp: Đây là bộ phận chính trong hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel, nó thực hiện các chức năng :
- Ấn định lưu lượng nhiên liệu.
- Tạo áp suất cao để nhiên liệu có thể phun sương vào phòng đốt nhờ kim phun.
- Bơm nhiên liệu vào phòng đốt đùng thời điểm,đúng định lượng cấn thiết theo yêu cầu vận chuyển của động cơ.
[FONT="] - Cung cấp nhiên liệu đến các kim phun đồng đều nhau theo đúng thứ tự thì nổ của động cơ.[/FONT]
1.3.6 Kim phun nhiên liệu: Động cơ có bao nhiêu xy lanh thì có bây nhiêu kim phun. Công dụng của kim phun là:
- Giới hạn áp suất phun nhiện liệu do bơm cao áp cung cấp đến.
- Dưới áp suất của bơm cao áp, phun một lượng nhiện liệu vào phòng đốt đúng thời điểm cần thiết.
- Tán nhuyễn nhiên liệu thành sương và phân phối lượng nhiên liệu này thật đều trong phòng đốt giúp nhiên liệu được cháy trọn vẹn.
1.3.7 Các ống dẫn nhiên liệu : Các ống dẫn hạ áp đưa nhiên liệu từ thùng chứa đến bơm tiếp vận qua bình lọc sơ cấp và thứ cấp để đến bơm cao áp. Ống dẫn dầ về tiếp nhận dầu dư từ bình lọc thứ cấp và các kim phun để đưa về thùng chứa. Ống dẫn nhiên liệu cao á dẫn nhiên liệu với áp suất cao từ bơm cao áp đến các kim phun nhiên liệu.
