Kiểm tra và điều chỉnh Xupap động cơ Diesel bằng đồng hồ so

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc www.baoduongcokhi.com

Động cơ Diesel, hay còn được gọi là động cơ nén cháy (compression-ignition) hoặc động cơ CI, được đặt theo tên của Rudolf Diesel. Nó là một loại động cơ đốt trong, trong đó nhiên liệu được đánh lửa bằng nhiệt độ cao của không khí trong xi lanh do quá trình nén cơ học (nén đoạn nhiệt). Điều này khác với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hoặc động cơ ga (sử dụng nhiên liệu khí) sử dụng bộ đánh lửa để châm ngòi đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-không khí.

Động cơ diesel hoạt động bằng cách chỉ nén không khí, tạo ra nhiệt độ bên trong xi lanh cao đến mức khiến cho nhiên liệu diesel phun vào tự bốc cháy. Do nhiên liệu được phun vào ngay trước khi đốt, nó được phân tán không đồng đều, gọi là hỗn hợp nhiên liệu-không khí không đồng nhất. Điều khiển mô-men xoắn của động cơ diesel thường được thực hiện bằng cách điều chỉnh tỷ lệ nhiên liệu-không khí, thay vì điều tiết lượng khí nạp vào. Việc thay đổi lượng nhiên liệu được phun và tỷ lệ nhiên liệu-không khí thường được áp dụng để điều khiển mô-men xoắn và tỷ lệ nhiên liệu-không khí thường cao trong động cơ diesel.

Chu kỳ của động cơ diesel

Kỳ nạp: Hút không khí vào xylanh

Pit-tông sẽ chuyển động từ Điểm chết trên (DCT) xuống Điểm chết dưới (DCD), tương ứng với trục khuỷu quay một góc từ 0-180 độ.

Thể tích trong xylanh tăng lên, áp suất giảm từ từ cho đến khi nhỏ hơn áp suất khí quyển.

Xupap nạp dưới tác động của cơ cấu phân phối khí sẽ mở ra (trong khi đó, xupap xả vẫn đóng).

Do áp suất bên trong xilanh động cơ nhỏ hơn áp suất bên ngoài nên không khí vẫn được nạp vào xylanh.

Kỳ nén: Nén không khí đạt áp suất & nhiệt độ cao

Pit-tong chuyển từ ĐCD đến ĐCT, tương ứng với trục khuỷu quay 1 góc 180 – 360 độ.

Xupap nạp & Xupap xả đã được đóng lại, không khí trong xilanh cũng nén. Thể tích trong xilanh giảm & áp suất bắt đầu tăng dần lên.

Khi pit-tong cách DCT tương ứng góc quay trục khuỷu khoảng 15-30 độ thì vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào dưới dạng sương mù, trộn đều với không khí nén, tạo thành hỗn hợp đốt & tự bốc cháy dưới áp suất & nhiệt độ cao.

Kỳ sinh công: Sinh năng lượng

Nhiên liệu phun vào buồng đốt, trộn với không khí được nén ở áp suất & nhiệt độ cao tự bốc cháy. Hỗn hợp cháy giãn nở sinh công cho động cơ.

Kỳ xả: Xả khí thải ra ngoài

Pit-tong chuyển động từ DCD đến DCT, tương ứng với trục khuỷu quay 540 – 720 độ. Ở quá trình này, xupap nạp vẫn đóng nhưng xupap xả mở ra, Pit-tong đẩy khí đã làm việc ra ngoài.

Các định nghĩa

Trước khi đi vào cách điều chỉnh, chúng ta đi tìm hiểu các thuật ngữ sẽ sử dụng:

Hiệu chuẩn Xupap (calibration): Quy trình được sử dụng trong động cơ đốt trong và nhằm đảm bảo rằng van động cơ đóng hoàn toàn khi đạt đến mức giãn nở nhiệt của vật liệu. Phép đo này được xác định bởi nhà sản xuất thiết bị và phải được kiểm tra định kỳ. Đây là một nhiệm vụ theo yêu cầu của chương trình bảo trì và được thực hiện sau mỗi số giờ hoạt động nhất định hoặc trong trường hợp tháo rời các bộ phận liên quan.

Phương pháp phổ biến nhất được sử dụng trên động cơ đốt trong là điều chỉnh bằng vít – đai ốc khóa (screw-locknut).

Các Xupap nắp xy lanh động cơ diesel (Diesel engine head valves): Các bộ phận cơ khí cho phép không khí đi vào buồng đốt (van hút) và các khí sinh ra từ quá trình đốt cháy (van xả) thoát ra ngoài.

Điểm chết trên – TDC: Từ viết tắt bằng tiếng Anh, Top Dead Center, và đề cập đến thời điểm quay của trục khuỷu (Crankshaft) và cụm pít-tông-thanh truyền (Connecting rod) của nó, trong đó chuyển động tịnh tiến của nó đạt đến điểm cao nhất và thay đổi hướng.

Điểm chết dưới – BDC (Bottom Dead Center): Điểm chết dưới, là vị trí đối diện với điểm chết trên và là thời điểm mà pít-tông động cơ đi đến phần thấp nhất của hành trình trong xi-lanh để bắt đầu chuyển động đi lên (về phía điểm chết trên).

Nắp xy lanh (Head): Bộ phận cấu thành phần trên của động cơ và quyết định một trong những giới hạn hình thành nên buồng đốt. Nó được tạo thành từ các van, cò mổ, kim phun nhiên liệu và ống dẫn bôi trơn, trong số những thứ khác.

Chu kỳ làm việc của động cơ Diesel (Diesel Engine Cycle): Chu kỳ làm việc của động cơ đốt trong hiện nay thường hoạt động với nguyên lý chu kỳ tuần hoàn với 4 bước làm việc là: Hút, nén, nổ và xả.

Đồng bộ động cơ (Engine synchronization): Là trạng thái do nhà sản xuất xác định và quy định hoạt động chính xác của nó. Nó phải luôn được giữ nguyên như ban đầu để các công việc liên quan không bị sai sót.

Nói thêm:

Engine synchronization là quá trình đồng bộ hoá các bộ phận chính của động cơ để đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định của động cơ. Điều này bao gồm đồng bộ hoá thời gian nổ của động cơ, đánh lửa và phun nhiên liệu. Khi các bộ phận trong động cơ không được đồng bộ hóa đúng cách, động cơ có thể hoạt động kém hiệu quả, tiêu thụ nhiên liệu cao hơn và có thể gây ra các vấn đề khác.

Trong quá trình đồng bộ hóa động cơ, các bộ phận chính của động cơ như piston, van, trục khuỷu và trục cam sẽ được đồng bộ hóa để đảm bảo chúng hoạt động cùng một thời điểm và tương thích với các bộ phận khác. Việc đồng bộ hoá thời gian nổ, đánh lửa và phun nhiên liệu cũng được thực hiện để đảm bảo rằng các quá trình này xảy ra đúng thời điểm và trong một thứ tự nhất định để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu.

Việc đồng bộ hoá động cơ là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định của động cơ, đặc biệt là đối với các động cơ lớn và các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như trong các ứng dụng công nghiệp hoặc động cơ phản lực.

Trục cam (Camshaft): là một bộ phận quan trọng trong động cơ đốt trong, nó nằm trong thân động cơ và có tác dụng điều khiển mở/đóng xupap trên động cơ. Trục cam được thiết kế với các vấu cam có hình dạng và kích thước khác nhau, phù hợp với từng loại xupap trên động cơ. Khi trục cam quay, các vấu cam sẽ đẩy các cò mổ, từ đó tác động lên van và mở hoặc đóng chúng tùy thuộc vào vị trí cam. Trục cam thường được điều khiển bằng dây đai hoặc xích truyền động từ bộ phận quay của động cơ và thường được đặt ở trên đầu động cơ (overhead camshaft) hoặc ở đáy động cơ (in-block camshaft) tùy thuộc vào loại động cơ.

Ký hiệu xi lanh: Theo tiêu chuẩn ISO 1204 và DIN 6265, ký hiệu xi lanh bắt đầu từ phía truyền động. Trong động cơ chữ V, các xi-lanh ở phía bên trái, nhìn từ đầu truyền động, được gọi là A1, A2, v.v., và các xi-lanh ở khối bên phải, B1, B2, v.v.

Chiều quay của động cơ: Nó có thể là cùng chiều kim đồng hồ CW hoặc ngược chiều kim đồng hồ CCW.

Đánh Dấu bánh đà (Flywheel marks hoặc timing marks): Đây là những dấu được tạo trên bánh đà của động cơ để giúp xác định điểm chết trên cho mỗi xi lanh.

Flywheel marks thường được sử dụng để đồng bộ hoá thời gian nổ của động cơ với đánh lửa và phun nhiên liệu. Khi điều chỉnh độ nổ của động cơ, cần phải xác định vị trí của trục khuỷu tại các điểm quan trọng trên chu kỳ động cơ, bao gồm điểm đề và điểm nổ. Flywheel marks giúp xác định vị trí chính xác của trục khuỷu trong quá trình này.

Thường thì trên bánh đà có các đánh dấu để xác định các điểm quan trọng trong chu kỳ động cơ, các đánh dấu này được vẽ hoặc đánh số để dễ dàng nhận ra và sử dụng. Việc sử dụng flywheel marks là rất quan trọng trong việc điều chỉnh độ nổ của động cơ để đảm bảo hoạt động ổn định và tối ưu.

Trình tự đốt cháy (Firing order): Thứ tự xác định chu kỳ cháy trong mỗi xi lanh của động cơ. Nó đáp ứng các đặc điểm thiết kế của động cơ và được ghi trong hướng dẫn sử dụng của mỗi nhà sản xuất.

Trình tự đốt cháy (Firing order) là thứ tự mà các xi lanh trong động cơ đốt trong hoạt động, nó được xác định bởi vị trí của bộ phận phân phối, ví dụ như trục cam. Thứ tự này quyết định thời điểm các xi lanh phải đốt nhiên liệu và khí oxy trong động cơ. Trình tự đốt cháy được thể hiện dưới dạng một chuỗi số, trong đó mỗi số đại diện cho một xi lanh trong động cơ. Thông thường, các động cơ đốt trong có trình tự đốt cháy khác nhau tùy thuộc vào số lượng và vị trí của các xi lanh trong động cơ.

Khe hở Xupap là gì?

Khe hở của Xupap “C” đề cập đến khoảng cách giữa đỉnh của đuôi van Xupap/thanh chữ T và cò mổ tác động khi van đóng. Khe hở C giúp đủ khoảng cách cho van đóng kín và giãn nở do nhiệt khi làm việc.

Khe hở này cần được điều chỉnh định kỳ ở hầu hết các động cơ đốt trong để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy của động cơ.

Khe hở van có thể không chính xác do một số yếu tố, chẳng hạn như hao mòn, giãn nở nhiệt hoặc lắp đặt không đúng cách.

Nếu khe hở này quá nhỏ:

Van mở sớm, đóng trễ và van có thể không đóng hoàn toàn, điều này có thể dẫn đến hiệu suất động cơ kém, áp suất kỳ nén thấp, cháy xupap xả và tiếng ồn động cơ quá mức, nhiệt độ khói xả tăng, turbocharger sẽ nhanh bám muội, tiêu hao nhiên liệu tăng.

Nếu khe hở này quá lớn:

Van mở trễ đóng sớm, và van có thể không mở hoàn toàn, có tiếng gõ khi làm việc, ít năng lượng nhiệt khói thải cấp cho turbocharger. Cần dừng ngay động cơ để kiểm tra.

Điều chỉnh độ hở của xupap liên quan đến việc thiết lập độ hở theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất bằng cách điều chỉnh vị trí của cơ cấu đẩy xupap hoặc cò mổ. Điều này thường được thực hiện trong các khoảng thời gian bảo dưỡng động cơ định kỳ, chẳng hạn như trong quá trình điều chỉnh hoặc ở các khoảng thời gian cụ thể do nhà sản xuất khuyến nghị. Khe hở xupap được điều chỉnh phù hợp giúp đảm bảo động cơ hoạt động hiệu quả, giảm khí thải và tăng tuổi thọ động cơ.

Quy trình kiểm tra điều chỉnh

Theo thông số kỹ thuật của sách hướng dẫn sử dụng động cơ diesel, quy trình tương ứng được mô tả trong sách hướng dẫn bảo dưỡng OEM (Nhà sản xuất thiết bị gốc) tương ứng của động cơ. Trong một số trường hợp, việc sử dụng một số công cụ cụ thể cho từng nhà sản xuất sẽ được khuyến nghị, để kiểm tra hiệu chuẩn van Xupap. Ngoài ra, tài liệu tham khảo sẽ cung cấp giá trị của khe hở xupap phải được duy trì.

Như có thể thấy trong hình dưới đây và tương ứng với một ví dụ thực tế, một giá trị cụ thể được xác định, giá trị này phải đạt được với độ chính xác cao nhất có thể.

Ví dụ về giá trị độ hở của Xupap hút 0,4mm vag Xupap xả là 0,8mm.

Phương pháp điều chỉnh Xupap bằng thước nhét

Xem Video Hướng dẫn chi tiết dưới đây có dùng đồng hồ so

Quy trình điều chỉnh khe hở đuôi/đầu van Xupap “C”, động cơ 6 xy lanh Daihatsu bố trí kiểu thẳng hàng. Trình tự cháy xylanh 1-2-4-6-5-3

(1) Ngừng động cơ và làm nguội. Khe hở được kiểm tra khi pittong ở điểm chết trên (TDC), xi lanh ở cuối kỳ nổ, ngay trước khi bắt đầu phun nhiên liệu, đồng thời Xupap nạp và Xupap xả ở vị trí đóng.

Có 3 cách để xác định vị trí này: Xem đánh dấu trên bánh đà và kiểm tra từ cam van nhiên liệu (đỉnh vấu cam chỉ nên cách cần đẩy van bơm nhiên liệu vài độ) hoặc dùng tay lắc thanh đẩy (push rod) phải tự do (cả hai van xupap sẽ ở vị trí đóng khi kết thúc hành trình nén).

Ở vị trí TDC của xy lanh số 6 trên bánh đà, lúc đó có 2 xy lanh 1 và 6 đều ở TDC nhưng phải kiểm tra xy lanh nào đang ở cuối kỳ nén. Khi kiểm tra cam van xupap nhiên liệu xylanh 1 thì đỉnh vấu cam đã đi ra khỏi cần đẩy van nhiên liệu. Vì vậy sẽ tiến hành kiểm tra xylanh số 6.

(2) Nới lỏng đai ốc khóa (locknut) của vít điều chỉnh để vặn vít đưa khe hở ở vị trí A và B về 0 (không có khe hở, tức sát mặt). Có thể dùng đồng hồ so để kiểm tra để chắc chắn mặt đã sát (như ảnh)

(3) Điều chỉnh khe hở C theo giá trị NSX cho (ví dụ 0.6mm). Dùng 1 thước nhét hay miếng đệm có bề dày đúng 0.6mm vào khe C, tháo đai ốc khóa C để vặn vít điều chỉnh đạt khe hở C như NSX cho. Dùng cờ lê giữ đầu lục giác đai ốc khóa của vít điều chỉnh và siết chặt đai ốc khóa, khi vặn đai ốc chú ý sao cho vít không bị trượt và xoay, di chuyển thước nhét sao cho di chuyển không quá chặt mà cũng không quá lỏng. Ở bước này bạn nên dùng đồng hồ so để kiểm tra nhằm đảm bảo chính xác và nhanh hơn nếu chỉ dùng thước nhét.