Giáo trình Động cơ đốt trong 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
----------***----------
BÀI GIẢNG
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1
(Bậc CĐ ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí)
(Đào tạo tín chỉ: 02 tín chỉ)
Biên soạn: Nguyễn Ngọc Thiện
Nguyễn Văn Trúc
Quảng Ngãi, 2015
Động cơ đốt trong 1
2
LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong là môn học nêu lên nguyên lý hoạt động của động cơ đốt
trong kiểu piston, đồng thời trình bày cấu tạo, công dụng, nguyên lý hoạt động của
các cơ cấu và hệ thống trong động cơ đốt trong. Là cơ sở để cho các sinh viên
không chuyên ngành có cơ hội học tập và nghiên cứu về lĩnh vực động cơ khi cần
thiết.
Phần lý thuyết được viết dựa vào quá trình giảng dạy môn động cơ trong nhiều
năm và dựa trên nền tảng của các bậc thầy đi trước như Trần Văn Tế, Nguyễn Tất
Tiến. Từ đó nhóm biên soạn cũng cố và hoàn thiện bài giảng theo thực tế tại trường
mình đang dạy cho nhóm ngành cơ khí không chuyên.
Bài giảng trình bày các phần chủ yếu sau:
Sơ lược về lịch sử phát triển động cơ đốt trong, các thông số kỹ thuật cơ bản
mà sinh viên phải hiểu được.
Trình bày nguyên lý làm việc của động cơ 2 kỳ, 4 kỳ dùng nhiên liệu lỏng. So
sánh ưu nhược điểm để sinh viên đánh giá được tính ưu việt của mỗi loại động cơ,
từ đó mà ứng dụng vào thực tế sản xuất cho hiệu quả.
Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc của các cơ cấu, hệ thống trong động cơ,
giúp cho sinh viên nghiên cứu trong quá trình chế tạo được tối ưu hóa.
Tài liệu tham khảo cho môn học này:
[1] Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, 2009.
[2] Lê Viết Lượng, Lý thuyết động cơ Diesel, NXB Giáo dục, 2000.
[3] Nguyễn Tất Tiến, Trần Văn Tế, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong,
NXB Giáo dục, 1996.
Quá trình biên soạn không tránh những thiếu sót, mong nhận được sự góp ý
của bạn đọc.
Mọi góp ý xin gởi về:
Nguyễn Ngọc Thiện - Khoa kỹ thuật công nghệ - Trường ĐH Phạm Văn Đồng
- TP Quảng Ngãi.
E-mail:nnthienpdu@gmail.com.
Động cơ đốt trong 1
3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................................2
MỤC LỤC .................................................................................................................................3
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .................................................5
1.1. Lịch sử phát triển động cơ ................................................................................................5
1.2. Phân loại động cơ đốt trong..............................................................................................5
1.3. Các thuật ngữ và định nghĩa cơ bản................................................................................6
 Câu hỏi ôn tập chương 1 .........................................................................................................9
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ........................10
2.1. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ......................................................................10
2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ ....................................................................13
2.3. So sánh động cơ diesel và động cơ xăng ..........................................................................15
2.4. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 2 kỳ......................................................................15
2.5. Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 2 kỳ ....................................................................16
2.6. So sánh động cơ 2 kỳ và động cơ 4 kỳ .............................................................................18
2.7. Thứ tự làm việc của động cơ nhiều xy lanh ....................................................................18
2.8. Nhiên liệu lỏng dùng trong động cơ đốt trong................................................................19
Câu hỏi ôn tập chương 2 ..........................................................................................................21
CHƯƠNG 3: CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN...............................................22
3.1. Các chi tiết phần động.......................................................................................................22
3.2. Các chi tiết phần tĩnh ........................................................................................................32
Câu hỏi ôn tập chương 3 .........................................................................................................38
CHƯƠNG 4: CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ............................................................................40
4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu .........................................................................................40
4.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc ................................................................................41
4.3. Các chi tiết của cơ cấu phân phối khí ..............................................................................44
4.4. Pha phân phối khí..............................................................................................................50
Câu hỏi ôn tập chương 4 ..........................................................................................................51
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG LÀM MÁT ..................................................................................53
5.1. Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu............................................................................................53
5.2. Kết cấu hệ thống làm mát băng gió .................................................................................54
Động cơ đốt trong 1
4
5.3. Kết cấu hệ thống làm mát băng nước..............................................................................55
Câu hỏi ôn tập chương 5 ..........................................................................................................62
CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG BÔI TRƠN..................................................................................63
6.1. Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu............................................................................................63
6.2. Các loại hệ thống bôi trơn.................................................................................................64
6.3. Kết cấu một số bộ phận chính ..........................................................................................68
Câu hỏi ôn tập chương 6 ..........................................................................................................75
CHƯƠNG 7: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU..............................................................................76
7.1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng....................................................................76
7.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel ..................................................................90
Câu hỏi ôn tập chương 7 ..........................................................................................................105
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................107
Động cơ đốt trong 1
5
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Mục tiêu:
Giúp sinh viên có một cái nhìn cơ bản về lịch sử phát triển động cơ đốt trong.
Phân loại được động cơ đốt trong theo các tiêu chí khác nhau.
Nắm được các thuật ngữ và định nghĩa cơ bản.
1.1. Lịch sử phát triển động cơ
1.1.1. Lịch sử phát triển động cơ đốt trong trên thế giới
Năm 1860 động cơ đốt trong lần đầu tiên ra đời do Lenoir phát minh.
Năm 1877 phát minh của Ôttô và Lăngghen về động cơ đốt trong 4 kỳ chạy
bằng khí thiên nhiên.
Năm 1885 Gottlieb Daimler phát minh ra động cơ xăng với xy lanh thẳng
đứng. và sử dụng bộ chế hòa khí, đã khai sinh và thúc đẩy ngành công nghiệp chế
tạo ô tô.
Năm 1892 nhà bác học người Đức Rudolph Diesel đã nghiên cứu và chế tạo
thành công động cơ phun dầu và được đặt tên là động cơ Diesel.
Năm 1903 Máy bay do anh em Wright (Mỹ) chế tạo trang bị động cơ phun
xăng.
1.1.2. Lịch sử phát triển động cơ đốt trong ở Việt Nam
Đối với Việt Nam chúng ta chỉ tiếp cận công nghệ và sử dụng. Đặc biệt chỉ
xây dựng các cơ sở bảo dưỡng- sửa chữa.
Sau cách mạng tháng tám số động cơ và xe máy sử dụng ở nước ta tăng nhanh.
Lần đầu tiên ở nước ta vào năm 1960 nhà máy cơ khí Trần Hưng Đạo Hà Nội
bắt đầu sản xuất động cơ Diesel.
Năm 1988 nước ta có nhà máy lắp ráp ô tô Mê Kông.
Hiện nay chúng ta có nhiều nhà máy lắp ráp ô tô như: Ô tô Trường Hải, Vĩnh
Phúc
1.2. Phân loại động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong có thể phân loại dựa vào:
Số lượng xy lanh:
Động cơ 1 xy lanh.
Động cơ nhiều xy lanh.
Động cơ đốt trong 1
6
Cách bố trí xy lanh:
Động cơ thẳng hàng 1 dãy.
Động cơ trên 2 dãy đối nghịch nhau.
Động cơ hình chữ V.
Động cơ hình chữ W.
Cách bố trí xupap:
Cơ cấu xupap đặt.
Cơ cấu xupap treo.
Phương pháp làm mát:
Động cơ làm mát bằng gió.
Động cơ làm mát bằng nước.
Động cơ làm mát bằng dung dịch.
Động cơ làm mát hỗn hợp.
Số kỳ:
Động cơ 2 kỳ (2 thì).
Động cơ 4 kỳ (4 thì).
Loại nhiên liệu sử dụng:
Động cơ dùng nhiên liệu dầu diesel.
Động cơ dùng nhiên liệu xăng.
Động cơ dùng nhiên liệu khí gas.
Phương pháp nạp khí vào xy lanh:
Động cơ tăng áp.
Động Cơ không tăng áp.
1.3. Các thuật ngữ và định nghĩa cơ bản
1.3.1. Điểm chết trên (ĐCT)
ĐCT là điểm chết mà tại đó piston ở cách tâm trục khuỷu một khoảng xa nhất.
1.3.2. Điểm chết dưới (ĐCD)
ĐCD là điểm chết mà tại đó piston ở cách tâm trục khuỷu một khoảng gần
nhất
1.3.3. Hành trình của pison
Động cơ đốt trong 1
7
Là khoảng chạy của piston trong lòng xy lanh từ ĐCD đến ĐCT (như hình
1.1.b). Ký hiệu là S, S= 2r, r: bán kính quay trục khuỷu.
1.3.4. Dung tích công tác của xy lanh
Là dung tích do piston tạo nên khi nó chuyển động từ ĐCD đến ĐCT. Nếu gọi
đường kính của xy lanh là D thì dung tích công tác của xy lanh ( ký hiệu là Vh và)
được tính như sau :
Vh = π x D2 x S / 4 (lít)
Với D: (dm)
 S: (dm)
a b
Hình 1.1: Sơ đồ động cơ đốt trong
Hình a: Piston ở điểm chết trên (ĐCT)
Hình b: Piston ở điểm chết dưới (ĐCD).
1.3.5. Dung tích buồng nén
Động cơ đốt trong 1
8
Là dung tích được tạo nên bởi nắp máy và đỉnh piston khi piston ở ĐCT. Được
ký hiệu là Vc (hình 1.1.a)
1.3.6. Dung tích toàn phần
Ký hiệu: Va
Chính bằng tổng của dung tích công tác và dung tích buồng cháy:
Va = Vh + Vc
1.3.7. Dung tích công tác của động cơ
Đối với các động cơ có nhiều xy lanh, là tích số của dung tích một xy lanh, với
số xy lanh thứ i.
Ký hiệu là Vhi = Vh .i (dm3 ) (i là số xy lanh của động cơ)
1.3.8. Tỉ số nén
Là tỉ số của dung tích toàn phần với dung tích buồng nén.
Ký hiệu là:  = 1a h c h
c c c
V V V V
V V V
Động cơ xăng (có dùng bộ chế hòa khí) có tỉ số nén từ 510.
Động cơ Diesel có tỉ số nén từ 1522.
1.3.9. Chu trình công tác
Trong động cơ đốt trong việc biến nhiệt năng thành cơ năng xảy ra nhờ hàng
loạt quá trình diễn ra tuần tự: nạp đầy không khí sạch (hoặc hỗn hợp) vào xy lanh,
nén không khí hoặc hỗn hợp trong xy lanh, bắt lửa và đốt cháy nhiên liệu, trong đó
khí cháy được giãn nở và sinh công, tiếp theo là quá trình xả sản phẩm cháy ra
ngoài. Tổng hợp các quá trình tuần tự nói trên gọi là chu trình công tác của động cơ.
1.3.10. Kỳ
Là hành trình của piston đi từ ĐCD đến ĐCT; trong thời gian đó, trong xy
lanh động cơ xảy ra một hoặc vài quá trình của chu trình công tác.
Nếu chu trình công tác hoàn thành trong thời gian bốn hành trình của piston,
có nghĩa là chu trình công tác hoàn thành sau hai vòng quay của trục khuỷu, thì
động cơ đó gọi là động cơ bốn kỳ.
Nếu động cơ hoàn thành một chu trình công tác chỉ tốn hai hành trình tức là
tương ứng với một vòng quay trục khuỷu, thì động cơ đó gọi là động cơ 2 kỳ.
Động cơ đốt trong 1
9
CÂU HỎI ÔN TẬP
Câu 1. Nêu sơ lược về lịch sử phát triển của động cơ đốt trong qua các giai đoạn?
Câu 2. Phân loại động cơ đốt trong theo các tiêu chí khác nhau?
Câu 3: Nêu những khái niệm và định nghĩa cơ bản dùng trong động cơ đốt trong?
Câu 4: Tại sao tỉ số nén của động cơ xăng thường thấp hơn tỉ số nén của động cơ
diesel?
Động cơ đốt trong 1
10
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Mục tiêu:
Sinh viên vẽ được sơ đồ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của động cơ
xăng, động cơ diesel 4 kỳ.
Sinh viên vẽ được sơ đồ cấu tạo và trình bày nguyên lý làm việc của động cơ
xăng, động cơ diesel 2 kỳ.
Phân tích, so sánh được động cơ diesel và động cơ xăng, động cơ 2 kỳ và
động cơ 4 kỳ.
Biết được thứ tự làm việc của động cơ nhiều xy lanh.
2.1. Nguyên lý làm việc của động cơ xăng 4 kỳ
2.1.1. Kỳ nạp
Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo của động cơ xăng 4 kỳ
1. Các te dưới; 2. Trục khuỷu; 3. Thân máy; 4. Hỗn hợp nhiên liệu; 5. Bề mặt lắp
ghép giữa thân máy và nắp máy; 6. Xuppap hút; 7. Bugi; 8. Xuppap thải; 9.
piston; 10. Thanh truyền; 11. Bề mặt lắp ghép giữa các te dưới và thân máy.
Động cơ đốt trong 1
11
Nhờ nguồn năng lượng bên ngoài, ví dụ như động cơ điện (bộ khởi động
điện), trục khuỷu của động cơ xăng được đưa vào chuyển động quay và piston bắt
đầu di chuyển từ ĐCT ĐCD, như hình vẽ.
Trong trường hợp này, thể tích không gian phía trên đỉnh piston tăng lên và do
đó áp suất trong xy lanh bị sụt xuống đến khoảng nhỏ hơn 1at. Cùng với sự chuyển
dời của piston xuống dưới, xupap nạp mở ra và hút hỗn hợp hòa khí vào trong xy
lanh động cơ. Cuối quá trình nạp nhiệt độ và áp suất trong xy lanh:
p (0,075  0,09) Mpa = ( 0,75  0,9) at.
t = (75  120)0C.
2.1.2. Kỳ nén
Thời kỳ này piston đi từ ĐCD lên ĐCT cả hai xupap đều đóng lúc này thể tích
trong xy lanh giảm dần, hổn hợp hòa khí bị nén đến nhiệt độ và áp suất cao, như
hình vẽ.
Hình 2.2
Cuối thời kỳ nén nhiệt độ và áp suất trong xy lanh:
p (10  15) at.
t = (350  400)0C.
2.1.3. Kỳ giãn nở sinh công
Cuối quá trình nén khi piston gần tới ĐCT bugi bật tia lửa điện, đốt cháy hỗn
hợp hòa khí trong xy lanh động cơ trong thời gian rất nhanh (khoảng 0,0025
0,02)s, lúc này do piston chưa kịp chuyển động xuống ĐCD hai xupap vẫn đóng kín
Động cơ đốt trong 1
12
làm cho áp suất và nhiệt độ tăng rất nhanh toàn bộ quá trình cháy được coi như là
đẳng tích, như hình vẽ 2.3.
Kết thúc quá trình cháy nhiệt độ và áp suất trong xy lanh:
p (35  50) at.
t = (2200  2500)0C.
Với áp suất nhiệt độ cao như vậy khí cháy sẻ đẩy piston chuyển động từ ĐCT
xuống ĐCD và thực hiện quá trình giản nở sinh công thông qua thanh truyền làm
cho trục khuỷu quay đây là thời kỳ duy nhất để sinh công cho động cơ. Do piston đi
xuống thể tích trong xy lanh tăng làm cho áp suất và nhiệt độ của khí cháy giảm dần
trong quá trình giãn nở.
Kỳ cháy giãn nở:
p (3  5) at.
t = (1500  1800)0C.
Hình 2.3
2.1.4. Kỳ thải
Thời kỳ này piston đi từ ĐCD lên ĐCT xuppap xả mở, xupap nạp đóng do thể
tích xy lanh giảm nên khí cháy được đẩy theo cửa xả ra ngoài, nhiệt độ và áp suất
trong xy lanh giảm hẳn xuống, quá trình thải cũng được coi như gần là đẳng áp.
Như hình vẽ 2.4.
Cuối kỳ xả:
Động cơ đốt trong 1
13
p (1,1  1,2) at.
t = (700  800)0C.
Hình 2.4
2.2. Nguyên lý làm việc của động cơ diesel 4 kỳ
Chu trình làm việc của động cơ diesel 4 kỳ cũng được thực hiện 4 giai đoạn
như sau :
2.2.1. Kỳ nạp:
Thời kỳ này piston chuyển động từ ĐCT xuống ĐCD xupap nạp mở, xupap xả
đóng lại thể tích trong xy lanh tăng, áp suất ... rí của bàn đạp nạp.
Các bộ phận cảm biến về tình hình không nạp có chức năng ghi nhận áp suất
luồng không khí nạp từ bơm tăng áp, ghi nhận nhiệt độ luồng không khí nạp.
Máy phát điện xoay chiều cũng tham gia cung cấp tín hiệu về vận tốc quay.
Tốc độ kế của xe cung cấp thông tin về vận tốc cụ thể của xe.
Thông tin về vị trí bàn dạp ly hợp được chỉ định do một công tắc.
Công tắc đèn stop cung cấp thông tin về vị trí bàn đạp thắng.
3. Xử lý các thông tin thu được (Operating-data processing):
Bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm ECU thu nhận tất cả thông tin tất cả thông
tin cần thiết nói trên. Căn cứ theo vị trí bàn đạp gia tốc, căn cứ vận tốc thực tế của
động cơ, vào một loạt các đại lượng điều chỉnh máy vi tính phối hợp với bộ nhớ,
phân tích, so sánh các thông tin nhận được với dữ liệu lưu trữ trong bộ nhớ. Cuối
Động cơ đốt trong 1
96
cùng ECU quyết định điều khiển thanh răng để bơm đi một lượng nhiên liệu tối ưu
cho chế độ đang làm việc của động cơ.
4. Cơ cấu tắt máy (Shutoff device):
Muốn tắt động cơ Diesel, người ta phải ngắt mạch nhiên liệu bơm nhiên liệu
lên các kim phun. Thông thường trên bơm cao áp PE, có trang bị cơ cấu tắt máy dẫn
động bằng cơ khí, bằng hơi và bằng từ, cơ cấu này sẽ kéo thanh răng về vị trí stop.
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 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 nhiên liệu
được cháy hoàn toàn hơn.
Hệ thống gồm các bộ phận sau:
Bộ phận cảm biến: Gồm các biến tốc độ, tải trọng áp suất khí nạp, cảm biến
LambdaCác cảm biến này còn nhiệm vụ ghi nhận các hoạt động của động cơ để
cung cấp thông tin cho khối thiết bị điều khiển trung tâm (CPU).
Bộ điều khiển trung tâm (CPU): Đây là bộ phận còn nhiệm vụ tiếp nhận thông
tin do các cảm biến cung cấp. Các tín hiệu được đưa đến từ các cảm biến sẽ được
chuyển đổi thành các tín hiệu số. Bộ phận xử lý phối hợp nhờ các bộ phân tích so
sánh các thông tin nhận được với các dữ liệu lưu trữ sẵn trong bộ nhớ. Từ đó bộ
điều khiển trung tâm sẽ cho ra tín hiệu làm nhiệm vụ điều khiển các cơ cấu phân
chấp hành.
Bộ phận chấp hành: Còn nhiệm vụ thực hiện lệnh điều khiển, chỉ huy việc
định lượng, thời điểm phun nhiên liệu, cũng như chỉ huy 1 số cơ cấu và thiết bị khác
như luân hồi khí xả, ngừng hoạt động một số xylanh, hiệu chỉnh hỗn hợp cháy khi
động cơ làm việc ở tốc độ caoNhằm đảm bảo sự làm việc tối ưu của động cơ.
So sánh góc phun nhiên liệu thực tế với góc phun nhiên liệu sớm quy định còn
sẵn trong bộ nhớ. Cuối cùng CPU sẽ đưa dòng điện đến xôlênoy điều khiển từ dịch
Động cơ đốt trong 1
97
chuyển sao cho điểm bắt đầu phun nhiên liệu thực tế giống điểm bắt đầu phun quy
định.
Ưu điểm: Làm việc ổn định và tin cậy
Nhược điểm: Giá thành cao, cồng kềnh, phức tạp
Phạm vi ứng dụng: Hiện nay được sử dụng phổ biến trên các động cơ hiện đại.
Hình 7.16: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu với bơm cao áp PE
trang bị hệ thống điện tử.
7.2.3. Kết cấu một số bộ phận chính
7.2.3.1. Bơm cao áp.
a. Chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu:
Vị trí trục
khuỷu
Tốc độ
động cơ
Áp suất nạp
khôn khí
Nhiệt độ
động cơ
Cảm biến
khác
Xô lê noy điều khiển
thanh răng
Bộ phận kiểm soát vị trí
thanh răng
Xô lê noy điều khiển
từ
Bộ phận kiểm soát điểm
bắt đầu nhiên liệu
Kim phun với bộ cảm biến tác động van kim
BỘ PHẬN CẢM BIẾN
Điểm khởi
phun thực tế
Vị trí thực tế
của thanh răngBƠM CAO ÁP PE
THẾ HỆ MỚI
BỘ ĐIỀU KHIỂN
TRUNG TÂM CPU
Cung cấp thông tin
Động cơ đốt trong 1
98
Chức năng, nhiệm vụ: bơm nhiên liệu với áp suất cao vào trong khoang cao áp
Yêu cầu: nhiên liệu phải được bơm đúng lượng cần cung cấp, đúng thời điểm,
và hình dán tia phun phù hợp.
b. Điều kiện làm việc:
Làm việc trong môi trường áp suất nhiên liệu cao, thay đổi thường xuyên và
có chu kì.
Chịu lực nén cao.
Hình 7.17: Bơm cao áp
1. Thanh răng ; 2. Vành răng; 3. Đầu
nối ống; 4. Lò xo; 5. Van cao áp; 6.
Đế van; 7. Xy lanh; 8. Gờ xả nhiên
liệu ; 9, 11. Vít; 10. Piston ;12. Ống
xoay; 13. Đĩa trên ;14. Lò xo bơm
cao áp; 15. Đĩa dưới ;16. Bulông điều
chỉnh ; 17. Con đội; 18. Con lăn ; 19.
Cam.
c. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
Để hiểu rõ nguyên lý làm việc của bơm PF, ta chia ra ba giai đoạn: Nạp nhiên
liệu, khởi sự bơm và dứt bơm.
Nạp nhiên liệu: hình 7.18.b.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 trên vào xy lanh bơm
Bắt đầu bơm: hình 7.18.b.IV,V cam đội piston lên, đến lúc mặt phẳng trên
piston đóng kín hai lỗ dầu a, b, áp suất trong xy lanh tăng. Van thoát dầu cao áp mở,
piston tiếp tục đi lên bơm nhiên liệu đến vòi phun vào buồng đốt.
Động cơ đốt trong 1
99
Kết thúc bơm: hình 7.18.b.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 quang xy lanh. áp suất trong bơm giảm
xuống ngay và cao áp đóng tức thời.
Hình 7.18: Hoạt động của bơm cao áp
a. Piston ở điểm cận trên; b. Nạp nhiên liệu vào khoang bơm;
c. Piston ở điểm cận dưới; d. Bắt đầu bơm hình học;
e. Kết thúc bơm hình học; f. Kết thúc chu trình công tác
Hình 7.19: Cặp piston-xy lanh của BCA
 7.2.3.2. Vòi phun.
Cấu tạo vòi phun: gồm hai chi tiết chính xác là xy lanh kim phun 17 và kim
phun 3, khe hở trong phần dẫn hướng của hai chi tiết này khoảng 23m. Mặt côn
tựa 2 của kim tỳ lên đế van trong thân kim phun và đóng kín đường thông tới các lỗ
phun. Các lỗ phun còn đường kính 0,34mm phân bố đều quanh chu vi đầu vòi phun.
Động cơ đốt trong 1
100
Đường tâm các lỗ phun và đường tâm đầu vòi phun tạo thành góc 750. Êcu
tròng 4 dùng để bắt chặt đầu vòi phun lên thân.
Hình 7.20: Vòi phun
.
.
Nguyên lý làm việc :
Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc 14, qua các đường 16
trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt côn tựa của van kim. Lực do áp
suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích hình vành khăn của van kim
chống lại lực ép của lò xo. Khi lực của áp suất nhiên liệu lớn hơn lực ép của lò xo
thì van kim bị đẩy bật lên mở đường thông cho nhiên liệu tới lỗ phun. Áp suất nhiên
liệu làm cho van kim bắt đầu bật mở được gọi là áp suất bắt đầu phun nhiên liệu p.
Đối với Vòi phun kín tiêu chuẩn p = 15 25MN/m2. Trong quá trình phun, áp
suất nhiên liệu còn thể tới 50  80MN/m2, trong một vài trường hợp còn thể cao
hơn nữa.
Muốn giảm bớt nhiên liệu rò rỉ qua khe hở phần dẫn hướng của kim phun, đôi
khi trên kim phun còn còn rãnh hình vành khăn. Hành trình nâng kim phun được
xác định bởi khe hở giữa mặt trên của kim với mặt phẳng dưới của thân vòi phun.
Khe hở này thường vào khoảng 0,3  0,5mm.
7.2.3.3. Bơm thấp áp
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:
1. Lỗ phun; 2. Mặt côn tựa của
kim; 3,19. Kim phun; 4. Êcu
tròng; 5, 16. Đường dẫn nhiên
liệu; 6. Đũa đẩy; 7. Đĩa lò xo;
8. Lò xo ; 9. Cốc; 10. Vít điều
chỉnh; 11. Bulông; 12. Vị trí
nối với đường dẫn nhiên liệu;
13. chụp ; 14. Lọc lưới; 15.
Thân vòi phun; 17. Thân kim
phun.
Động cơ đốt trong 1
101
Khi trục trục cam (10) của BCA quay đến vị trí thấp, thì piston (8) sẽ được lò
xo hồi vị (7) đẩy xuống không gian phía dưới. Lúc này do độ chân không tạo ra ở
phía trên nên van tăng áp (2) đóng lại, van nạp (6) mở ra. Nhiên liệu từ thùng chứa
được hút vào khoảng không gian phía trên piston qua van nạp (6). Đồng thời khi
piston chuyên động xuống phía dưới, không gian phía dưới hẹp lại và nhiên liệu
được nén vào đường dầu (3) đến bình lọc tinh. Như vậy piston (7) đóng vai trò
quyết định trong việc bơm nhiên liệu. Khi trục piston quay đến vị trí cao, làm đẩy
con đội (9), dẫn đến đẩy piston (8) đi lên, làm không gian phía trên hẹp lại, áp suất
nhiên liệu tăng lên, làm cho van(2) mở ra và van (6) đóng lại, dẫn nhiên liệu đến
đường lọc tinh (3).
7.2.3.4. Bình lọc nhiên liệu
a. Bình lọc thô.
Bộ phận chính của lọc là lõi lọc 2 hình phễu nằm trong cốc 1. Nhiên liệu đi
vào bình lọc thô theo đường ống 6, do thay đổi đột ngột hướng chuyển động, nhiên
liệu sạch qua lưới lọc lên rãnh trong ống nối ở giữa. Còn các cặn cơ học văng ra, rơi
xuống đáy cóc. Để cặn này không xáo trộn ở trong cốc lọc trên đáy cốc có làm một
cánh làm lắng 7 hình phễu.
 Hình 7.21: Bơm thấp áp
1. Thân bơm; 2. Van tăng áp; 3.
Đường dẫn dầu đến bình lọc tinh;
4. Đường thoát nhiên liệu; 5.
Đường nạp nhiên liệu; 6. Van nạp
nhiên liệu; 7. Lò xo piston; 8.
Piston, 9. Con đội, 10. Trục lệch
tâm, 11.Cán piston
Động cơ đốt trong 1
102
Chăm sóc bình lọc thô, người ta thường kỳ xả cặn và rửa bình lọc. Xả cặn sau
50 giờ làm việc động cơ. Rửa bình lọc sau 960 giờ. Tháo lưới lọc. Rửa cẩn thận cốc
lọc 1, cánh làm lắng 7 và lưới lọc 2. Rửa lưới lọc trong nhiên liệu diesel đến khi hết
cặn bẩn.
b. Bình lọc tinh.
Bình lọc có hai cốc 5. Bên trong mỗi cốc lại có một phần tử lọc 9. Phần tử lọc
gồm có một ống các tông với nhiều lỗ bên để cho nhiên liệu đi qua, có hai nắp cứng
ở hai đầu và bên trong là một hộp giấy lọc đặc biệt chế tạo theo kiểu đèn xếp, hai
cốc lọc có chung một nắp. Trong nắp có van ba ngả 19, cho phép rửa cóc không cần
tháo. Hai cốc làm việc song song. Khi van ba ngả để ở vị trí làm việc nhiên liệu đi
từ bơm thấp, qua van ba ngả đồng thời vào cả hai cốc, qua hộp giấy lọc để đi vào
bơm cao áp. Hình 7.23: Bầu lọc tinh
1. Lỗ xả cặn; 2, 3, 11, 16. Bulông.
4. Van bi; 5 Cốc; 6. Lò xo.
7. Đĩa vòng bịt dầu; 8. Vòng bịt dầu.
9. Lõi lọc; 10, 12, 23. Đệm.
13, 14. Đai ốc; 15. Vít cấy.
17. Ống lót; 18. Bích cúa van.
19. Nút ren của van.
20, 22. Vòng phớt.
21. Vòng hãm.
Hình 7.22: Lọc thô nhiên liệu.
1. Cốc
2. Lõi lọc và lưới lọc
3. Vòng ép
4. Thân bầu lọc
5. Đường nhiên liệu vào
6. Đường nhiên liệu ra
7. Cánh làm lắng
8. Nút xả cặn
Động cơ đốt trong 1
103
Nguyên tắc làm việc: nhiên liệu sẽ trực tiếp thấm từ từ theo hướng từ ngoài
vào trong qua lưới lọc, cấn cặn sẽ được giữ lại ở lưới lọc.
7.2.3.5. Bộ điều tốc
Cấu tạo: hình vẽ 7.24
Nguyên lý hoạt động:
Bộ điều tốc thuộc loại ly tâm, mọi chế độ. Trục điều tốc 3 quay nhờ bánh răng
truyền động 5 với bánh răng trên trục bơm cao áp. Khi trục 3 quay, quả văng 7 văng
ra, chân của nó đẩy bạc trượt 17 và nỉa 13, kéo thanh kéo 9 và do đó kéo tay thước
bơm cao áp về phía giảm hay tăng cung cấp nhiên liệu, đó là điểm bắt đầu tác động
bộ điều tốc.
Nghĩa là: khi kéo thước nhiên liệu ra xa thì nhiên liệu sẽ được tăng lên, và khi
thước nhiên liệu kéo về gần thì giảm lượng nhiên liệu.
Hình 7.24: Bộ điều tốc .
1. Vít giới hạn; 2. Tay đòn; 3. Trục bộ điều tốc; 4. Ổ lăn tựa; 5. Bánh răng truyền
động; 6. Ổ bi; 7. Quả văng; 8. Chạc chữ thập; 9. Thanh kéo; 10. Trục miếng vát
nghiêng; 11. Miếng vát nghiêng; 12. Vít mổ cò; 13. Nỉa; 14. Lò xo ngoài; 15. Lò xo
trong; 16; Trục quả văng;17. Bạc trượt; 18. Bulông giới hạn; 19.Lò xo kép; 20.
Vành tựa.
7.2.3.6. Van điều áp.
Động cơ đốt trong 1
104
Hình 7.25: Van điều áp.
1. Lỗ trên; 8. Lỗ giữa; 2. Lò xo; 9. Lỗ thoát; 3. Lò xo điều áp; 10. Rắcco; 4. Xy
lanh; 11. Lưới lọc nylon; 5. Piston; 12. Bu lông; 6. Lò xo mồi; 13. Chén chặn; 7. Lỗ
nạp; 14. Đệm kín cao su.
Van điều áp gắn trong nắp đậy của bơm chuyển của bơm cao áp cụm gồm có:
Xy lanh (4) chứa piston (5). Lò xo mồi (6) luôn luôn nâng piston (5) đi lên. Bên trên
piston có lò xo điều áp (3), trên van điều áp có rắcco (10) nhận nhiên liệu nạp vào
từ bầu lọc thứ cấp. Rắcco này vặn ren vào vỏ van điều áp, ấn lên lò xo (2) và chén
chặn (13) để giữ chặt xy lanh (4). Bầu lọc nhiên liệu bằng lưới nylon dày (10) bao
ngoài lò xo (2) và phần xy lanh (4) để lọc nhiên liệu lần cuối cùng.
Bên hông van điều áp có 2 lỗ: Lỗ thoát (9) thông với mạch vào của bơm
chuyển vận, lỗ nạp (7) thông với mạch thoát của bơm chuyển vận, chốt định vị (12)
dùng định vị vòng lệch tâm của bơm chuyển vận.
Van điều áp đảm trách 2 việc:
 Cho nhiên liệu lưu thông để xả gió.
Duy trì áp suất nhiên liệu chuyển vận cố định cần thiết khi động cơ hoạt động.
Hoạt động của van điều áp gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn ngừng: Giai đoạn động cơ ngừng, bơm tay của bơm chuyển đứng
yên. Piston (5) xuống sát đáy xy lanh (4), được lò xo mồi (6) đỡ lên đóng kín lỗ (7)
chặn không cho nhiên liệu trong bơm tụt về thùng chứa.
Giai đoạn bơm tay xả gió: Để xả gió trong toàn bộ hệ thống, ta tác động cần
Động cơ đốt trong 1
105
bơm tay của bơm chuyển nhiên liệu chui vào rắcco (11) qua lớp lưới lọc cuối cùng
chui vào lỗ trên (1) nơi xy lanh (4) ấn piston (5) mở lỗ (7) để nhiên liệu vào đầu dầu
gió.
Giai đoạn động cơ vận hành: Lúc này trục cam bơm cao áp quay, bơm chuyển
vận đẩy nhiên liệu vào lỗ (7) của bộ điều áp chui xuống mặt dưới piston (5) và nâng
piston này lên. Nếu vận tốc trục cam tăng, áp suất chuyển vận của nhiên liệu vượt
mức ấn định, piston (5) sẽ bị nâng lên cao hơn, ép lò xo điều áp (3) và mở lỗ (8) nơi
xylanh (4) cho nhiên liệu về lỗ trên (9) trở lại mạch nạp của bơm tiếp vận, áp suất
chuyển vận giảm ngay. Nếu ngược lại piston (5) đi xuống, đậy ít hơn hoặc ít hẳn.
Sự di chuyển của piston đều do áp suất nhiên liệu, phụ thuộc vào tốc độ của động
cơ.
CÂU HỎI ÔN TẬP
Câu 1: Nêu chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ
xăng?
Câu 2: Vẽ sơ đồ cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp
nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí?
Câu 3: Hệ thống cung cấp nhiên liệu phun xăng có những đặc điểm gì? Trình bày
ưu, nhược điểm so với hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí?
Câu 4: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của các chi tiết chính
trong hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng ( Bình xăng, bơm xăng, bộ lọc, bộ
chế hòa khí, Vòi phun, bộ điều hòa áp suất)
Câu 5: Nêu chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ
diesel?
Câu 6: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống cung
cấp nhiên liệu dùng bơm cao áp-Vòi phun liên hợp trong động cơ diesel?
Câu 7: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống cung
cấp nhiên liệu dùng bơm cao áp phân phối trong động cơ diesel? Hệ thống này có
ưu, nhược điểm gì so với hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bơm cao áp-Vòi phun
liên hợp?
Câu 8: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của hệ thống cung
cấp nhiên liệu trang bị bơm cao áp PE điều khiển bằng điện tử trong động cơ diesel?
Động cơ đốt trong 1
106
Câu 9: Nêu đặc điểm cấu tạo và trình bày nguyên lý hoạt động của các chi tiết chính
trong hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel ( bơm cao áp, vòi phun, bơm thấp
áp, bộ lọc, bộ diều tốc, van điều áp)?
Động cơ đốt trong 1
107
TÀI LIỆU THAM KHẢO
 [1] Nguyễn Tất Tiến, Nguyên lý động cơ đốt trong, NXB Giáo dục, 2009.
[2] Lê Viết Lượng, Lý thuyết động cơ Diesel, NXB Giáo dục, 2000.
[3] Nguyễn Tất Tiến, Trần Văn Tế, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong,
NXB Giáo dục, 1996.