Nghiên cứu về kim phun trên động cơ diesel phun dầu điện tử đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vii DANH MỤC CÁC HÌNH viii DANH MỤC CÁC BẢNG xx Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.4.1 Trong nước 1.4.2 Ngoài nước 1.5 Nội dung nghiên cứu Chương NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ KIM PHUN COMMON RAIL 2.1 Sơ lược lịch sử đời phát triển 2.1.1 Hệ thống nhiên liệu Common Rail 2.1.2 Kim phun Common Rail hãng 2.1.2.1 BOSCH 2.1.2.2 DENSO 2.1.2.3 DELPHI 2.1.2.4 SIEMENS VDO iii 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động kim phun điện từ 2.2.1 Kim phun điện từ BOSCH 2.2.1.1 BOSCH CRI1 2.2.1.2 BOSCH CRI2.0/2.2 13 2.2.1.3 BOSCH CRI2.1 14 2.2.1.4 BOSCH CRI2.5 16 2.2.1.5 BOSCH CRIN1 19 2.2.1.6 BOSCH CRIN2/CRIN3 22 2.2.1.7 BOSCH CRIN2-L/CRIN3-L 23 2.2.2 Kim phun điện từ DENSO 25 2.2.2.1 DENSO X1 25 2.2.2.2 DENSO X2 28 2.2.2.3 DENSO G2S 29 2.2.2.4 DENSO G3S 33 2.2.2.5 DENSO G4S 34 2.2.3 Kim phun điện từ DELPHI 37 2.2.3.1 DELPHI DFI 1.1 - 1.2 37 2.2.3.2 DELPHI DFI 1.3 - DFI 1.4 41 2.2.3.3 DELPHI DFI 1.5/1.5.2 42 2.2.3.5 DELPHI DFI 2.5 44 2.2.3.6 Họ kim phun DELPHI 45 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động kim phun Piezo 48 2.3.1 Kim phun Piezo BOSCH 48 2.3.2 Kim phun Piezo DENSO 52 2.3.2.1 DENSO G2P 52 iv 2.3.2.2 DENSO G3P 56 2.3.3 Kim phun Piezo DELPHI 57 2.3.4 Kim phun Piezo SIEMENS 60 2.3.4.1 PCR 2.0 DV4 TD (5WS40148-Z 5WS40149-Z) 61 2.3.4.2 PCR 2.0 DW10 TD (5WS40000-Z) 64 2.3.4.3 PCR 2.3 DW10BTED, NGD 3.0, K9K, LYNX, LION V6/V8 66 Chương QUY TRÌNH THÁO LẮP, KIỂM TRA VÀ SỬA CHỮA MỘT SỐ KIM PHUN COMMON RAIL PHỔ BIẾN 68 3.1 Kim phun điện từ hãng 69 3.1.1 Kim phun điện từ BOSCH 69 3.1.1.1 BOSCH CRI 69 3.1.1.2 BOSCH CRIN 91 3.1.2 Kim phun điện từ DENSO 102 3.1.2.1 DENSO X1 102 3.1.2.2 DENSO G2S/G3S 110 3.1.3 Kim phun điện từ DELPHI 121 3.1.3.1 DELPHI DFI 1.1 - 1.5 121 3.2 Kim phun Piezo hãng 126 3.2.1 Kim phun Piezo BOSCH 126 3.2.2 Kim phun Piezo DENSO 136 3.2.2.1 DENSO G2P 136 3.2.2.2 DENSO G3P 142 3.2.3.Kim phun Piezo SIEMENS 142 3.2.3.1 PCR 2.0 DW10 TD (5WS40000-Z) 142 3.2.3.2 PCR 2.0 DV4 TD (5WS40148-Z 5WS40149-Z) 149 v Chương VẬN HÀNH BĂNG THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ SAU SỬA CHỮA 153 4.1 Giới thiệu chung băng thử cho hệ thống nhiên liệu Common Rail 153 4.1.1 Băng thử CR - NT 815 153 4.1.1.1 Thông số kỹ thuật băng thử 153 4.1.1.2 Đặc điểm chức băng thử 154 4.1.2 Băng thử CRDI - 100 154 4.1.2.1 Thông số kỹ thuật băng thử 154 4.1.2.2 Đặc điểm chức băng thử 155 4.1.2.3 Các phận băng thử 155 4.2 Lắp đặt kim phun vận hành băng thử 159 4.2.1 Băng thử CR - NT 815 159 4.2.2 Vận hành băng thử CRDI - 100 169 4.3 Đánh giá kết sau sửa chữa 179 4.3.1 Kim phun điện từ 179 4.3.2 Kim phun Piezo 183 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 184 5.1 Kết luận 184 5.2 Kiến nghị 184 TÀI LIỆU THAM KHẢO 186 vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CRS: Common Rail System: hệ thống Common Rail CRI: Common Rail Injector: kim phun dùng hệ thống Common Rail PCR: Piezo Common Rail vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tiến trình phát triển hệ thống nhiên liệu Common Rail BOSCH Hình 2 Tiến trình phát triển kim phun Common Rail DENSO Hình Tiến trình phát triển kim phun Common Rail DELPHI Hình Cấu tạo bên kim phun BOSCH CRI1 Hình Các chi tiết phía cuộn điện CRI1 lắp vào 10 Hình Sự khác biệt CRI1 loại cũ (bên trái) loại (bên phải) 11 Hình Mơ trạng thái chưa phun (van bi đóng lỗ xả) 12 Hình Mơ trạng thái phun (van bi nhấc lên mở lỗ xả) 12 Hình Cấu tạo bên kim phun BOSCH CRI2.0/2.2 13 Hình 10 Cấu tạo bên kim phun BOSCH CRI2.1 15 Hình 11 Các chi tiết phía cuộn điện CRI2.1 lắp vào 15 Hình 12 Cấu tạo bên kim phun BOSCH CRI2.5 16 Hình 13 Ảnh phóng to cụm van điện từ đế van điều khiển CRI2.5 17 Hình 14 Van điện từ CRI2.5 đóng kín đường xả trạng thái chưa phun 18 Hình 15 Cấu tạo bên kim phun BOSCH CRIN1 19 Hình 16 Các chi tiết phía cuộn điện CRIN1 lắp vào 20 Hình 17 Điểm khác biệt CRIN loại 21 Hình 18 Cấu tạo bên kim phun BOSCH CRIN2/CRIN3 22 Hình 19 Các chi tiết phía cuộn điện CRIN2/CRIN3 lắp vào 23 Hình 20 Cấu tạo bên kim phun BOSCH CRIN2-L/CRIN3-L 24 Hình 21 Các chi tiết phía cuộn điện CRIN2-L/CRIN3-L lắp vào 24 Hình 22 Cấu tạo bên kim phun DENSO X1 25 Hình 23 Mơ hình dạng bên cụm van điện từ cụm pít-tơng van 27 Hình 24 Mơ hoạt động kim phun DENSO X1 giai đoạn: Chưa phun, phun dứt phun 27 Hình 25 Cấu tạo bên kim phun DENSO X2 28 Hình 26 Cấu tạo bên kim phun DENSO G2S (trên ô tô du lịch) 30 Hình 27 Cấu tạo bên kim phun DENSO G2S (trên ô tô tải) 31 viii Hình 28 Mô hoạt động kim phun DENSO G2S giai đoạn: Chưa phun, phun dứt phun 32 Hình 29 Mặt cắt kim phun DENSO G4S 34 Hình 30 Cấu tạo bên kim phun DENSO G4S 34 Hình 31 Hoạt động kim phun DENSO G4S giai đoạn: Chưa phun, phun dứt phun 36 Hình 32 Cấu tạo bên kim phun DELPHI DFI 1.1 - 1.2 38 Hình 33 Mơ bên vỏ chứa van điều khiển kim phun DELPHI DFI 1.1 1.2 39 Hình 34 Mơ hình dạng đường dầu bên đĩa tiếp hợp 40 Hình 35 Hoạt động kim phun DELPHI DFI 40 Hình 36 Sự khác đót kim van kim DFI 1.3 - 1.4 DFI 1.1 - 1.2 42 Hình 37 Sự khác đót kim van kim DFI 1.5 so với mẫu trước 42 Hình 38 Cấu tạo bên kim phun DELPHI DFI 1.5 43 Hình 39 Sự khác bố trí đường dầu DFI 1.5 với mẫu trước 43 Hình 40 Cấu tạo bên kim phun DELPHI DFI 2.5 45 Hình 41 Cải tiến họ kim phun so với kim phun 45 Hình 42 Sự khác vỏ chứa van điều khiển DFI 1.22/1.25 so với mẫu cũ 46 Hình 43 Sự khác biệt DFI 4.22/4.25 so với DFI 1.22/1.25 47 Hình 44 Cấu tạo bên kim phun BOSCH CRI3 49 Hình 45 Mơ hoạt động kim phun BOSCH CRI3 giai đoạn chưa phun 50 Hình 46 Mơ hoạt động kim phun BOSCH CRI3 giai đoạn phun 51 Hình 47 Mơ hoạt động kim phun BOSCH CRI3 giai đoạn dứt phun 52 Hình 48 Cấu tạo bên kim phun DENSO G2P 53 Hình 49 Mô hoạt động kim phun DENSO G2P giai đoạn : Chưa phun, phun dứt phun 55 Hình 50 Cấu tạo bên kim phun DENSO G3P 56 Hình 51 Cảm biến áp suất kim phun DENSO dùng công nghệ i-ART 57 Hình 52 Mơ hoạt động kim phun DENSO G3P giai đoạn: Chưa phun, phun dứt phun 57 ix Hình 53 Cấu tạo bên kim phun DELPHI DFI 58 Hình 54 Cấu tạo truyền động Piezo kim phun SIEMENS 60 Hình 55 Nguyên lý hoạt động lớp gốm Piezo 61 Hình 56 Cấu tạo bên kim phun SIEMENS thuộc PCR 2.0 DV4 TD 61 Hình 57 Mơ hoạt động kim phun SIEMENS thuộc hệ thống PCR 2.0 DV4 TD giai đoạn chưa phun (hình trái) giai đoạn phun (hình phải) 63 Hình 58 Cấu tạo bên kim phun SIEMENS thuộc PCR 2.0 DW10 TD 64 Hình 59 Mơ hoạt động kim phun SIEMENS thuộc hệ thống PCR 2.0 DW10 TD giai đoạn chưa phun (hình trái) giai đoạn phun (hình phải) 65 Hình 60 Cấu tạo bên kim phun SIEMENS thuộc PCR 2.3 66 Hình 61 Mơ hoạt động kim phun SIEMENS thuộc hệ thống PCR 2.3 giai đoạn chưa phun (hình trái) giai đoạn phun (hình phải) 67 Hình Bộ dụng cụ tháo lắp kim phun Common Rail 68 Hình Bộ gá đồng hồ so cho kim phun BOSCH 68 Hình 3 Bộ gá đồng hồ so cho kim phun DENSO đồng hồ so điện tử với đầu đo có chiều dài khác 68 Hình Kính hiển vi dụng cụ doa lỗ tia phun 69 Hình Đồng hồ RLC đo độ tự cảm cuộn điện 69 Hình Gá kim phun nới lỏng đai ốc chụp đót kim 70 Hình Tháo đai ốc cụm đót kim - van kim 70 Hình Các chi tiết thuộc cụm đót kim - van kim sau tháo 70 Hình Thứ tự chi tiết BOSCH CRI1 loại (hình trên) CRI1 loại cũ (hình dưới) 71 Hình 10 Nới lỏng cờ lê (bên trái) tháo hoàn toàn đai ốc (bên phải) 71 Hình 11 Tháo cuộn điện khỏi thân kim phun 72 Hình 12 Tháo vịng đệm khóa 72 Hình 13 Tháo van điện từ (1), lò xo hồi vị van điện từ (2) vòng đệm điều chỉnh khoảng cách lực từ (3) 73 Hình 14 Tháo đai ốc cố định 73 Hình 15 Các chi tiết sau tháo đai ốc 73 x Hình 16 Dùng kẹp để lấy bệ đỡ (1) van bi (2) 74 Hình 17 Tháo nắp chụp bao phủ vịng đệm khóa đầu trục van 74 Hình 18 Nới đầu đẩy dụng cụ chuyên dùng để tháo pít-tơng đế van điều khiển 75 Hình 19 Tháo pít-tơng đế van điều khiển khỏi thân kim phun 75 Hình 20 Phớt giữ áp (1) - vòng đệm đỡ (2) đế van điều khiển (bên trái) kẹt lại thân kim phun (bên phải) 75 Hình 21 Các chi tiết BOSCH CRI1 CRI2.0/2.2 sau tháo xong 76 Hình 22 Hư hỏng cuộn điện (1) cuộn điện tốt (2) 76 Hình 23 Các chi tiết hư hỏng (1) bình thường (2) BOSCH CRI1/2.0/2.2 77 Hình 24 Van điện từ hư hỏng ( 1) bình thường (2) BOSCH CRI2.1 77 Hình 25 Hư hỏng đế van điều khiển 78 Hình 26 Phần ren hư hỏng (1) ren bình thường (2) 78 Hình 27 Thân kim phun hỏng (1) thân kim phun cịn tốt (2) 79 Hình 28 Van kim, pít-tơng điều khiển hư hỏng (1) cịn tốt (2) 79 Hình 29 Lắp vòng đệm đỡ 80 Hình 30 Lắp phớt giữ áp 80 Hình 31 Lắp cụm đế van pít-tơng điều khiển 81 Hình 32 Lắp bệ đỡ van bi 81 Hình 33 Lắp vòng đệm (1), cụm trục van - dẫn hướng (2) đai ốc cố định (3) 81 Hình 34 Lắp đai ốc cố định 82 Hình 35 Lắp lị xo hồi vị (1), van điện từ (2) vịng đệm khóa (3) 82 Hình 36 Minh họa độ nâng van bi 82 Hình 37 Đo độ nâng van bi 83 Hình 38 Đo độ dày vịng đệm điều chỉnh độ nâng van bi 83 Hình 39 Minh họa khoảng cách hành trình CRI2.0/2.2 84 Hình 40 Đặt đồng hồ ấn trục để đo 84 Hình 41 Minh họa khoảng cách lực từ 85 Hình 42 Lắp vịng đệm điều chỉnh khoảng cách lực từ 85 Hình 43 Đặt đồng hồ (1), đo độ nhô cao van điện từ (2) độ sâu mặt cuộn điện (3) 86 xi Hình 44 Đo độ dày vịng đệm điều chỉnh khoảng cách lực từ 86 Hình 45 Lắp nắp chụp đầu trục van với BOSCH CRI2.0/2.2 87 Hình 46 Lắp vòng đệm (1), lò xo (2) lắp cuộn điện vào thân kim phun (3) 87 Hình 47 Siết đai ốc liên kết cuộn điện thân kim phun 87 Hình 48 Đo độ tự cảm cuộn điện 88 Hình 49 Gá kim phun (1), lắp vịng đệm (2) lo xo van kim (3) 88 Hình 50 Lắp ống lót dẫn hướng (1), đệm điều chỉnh độ nâng van kim (2) với BOSCH CRI1 loại phận đẩy (3) với BOSCH CRI1 loại cũ 89 Hình 51 Minh họa độ nâng van kim 89 Hình 52 Đặt đồng hồ (1), đo hành trình van kim BOSCH CRI loại (2) loại cũ (3) 90 Hình 53 Lắp chốt định vị, cụm đót kim - van kim vào thân kim phun 90 Hình 54 Lắp đai ốc chụp đót kim 91 Hình 55 Gá kim phun nới lỏng đai ốc chụp đót kim 91 Hình 56 Tháo đai ốc chụp đót kim cụm đót kim - van kim 92 Hình 57 Tháo chốt định vị ống lót dẫn hướng 92 Hình 58 Lấy miếng đệm điều chỉnh độ nâng van kim (1), lò xo van kim vòng đệm điều chỉnh áp suất mở kim (2) 92 Hình 59 Các chi tiết phía cụm đót kim sau tháo rã CRIN loại cũ (hình trên) loại (hình dưới) 93 Hình 60 Gá kim phun nới lỏng đai ốc cuộn điện CRIN2/CRIN3 93 Hình 61 Tháo đai ốc (1), tháo cuộn điện lò xo nén trục van (2) vòng đệm điều chỉnh lực lò xo (3) CRIN2/CRIN3 93 Hình 62 Lấy vịng đệm điều chỉnh khoảng cách lực từ (1), trục van van điện từ (2)(3) CRIN2/CRIN3 94 Hình 63 Lấy lò xo hồi vị van điện từ, vịng đệm điều chỉnh q hành trình cụm bệ đỡ - van bi CRIN2/CRIN3 94 Hình 64 Nới lỏng đai ốc cố định 95 Hình 65 Tháo đai ốc hoàn toàn 95 Hình 66 Nới đầu đẩy dụng cụ để tháo pít-tơng đế van điều khiển 95 Hình 67 Tháo pít-tơng đế van điều khiển (1) phớt giữ áp - vịng đệm đỡ (2) 96 xii Hình 41 Đổ lượng dầu ống chứa lần kiểm tra trước + Tiếp theo, ta tiến hành kiểm tra chế độ tải trung bình, tải cao phun mồi với thao tác tương tự phần kiểm tra kim phun chế độ áp suất thấp Hình 42 Kiểm tra kim phun chế độ tải trung bình Hình 43 Kiểm tra kim phun chế độ tải cao 174 Hình 44 Kiểm tra kim phun chế độ phun mồi Hình 45 Từ trái sang phải lượng dầu phun lượng dầu hồi chế độ tải trung bình, tải cao phun mồi + Dựa vào kết kiểm tra lượng dầu băng thử, ta thấy lượng dầu hồi nhiều Điều chứng tỏ số chi tiết kim phun có vấn đề như: bị mài mòn, biến dạng, trầy xước hay nứt vỡ dẫn đến khoảng cách kim phun khơng cịn đảm bảo ban đầu Ngồi ra, lượng dầu hồi nhiều gây nhiệt cho kim phun dầu áp cao tạo áp lực chi tiết bên sinh nhiệt, lâu ngày dễ xảy cháy nổ đồng thời làm tiêu hao nhiên liệu + Bên cạnh đó, ta thấy lượng dầu phun chế độ chưa đạt so với yêu cầu Điều làm giảm công suất động lượng phun dẫn đến đạp ga xe chạy khơng bốc, ghì máy… 175 + Vì vậy, ta cần tháo rã chi tiết kim phun để vệ sinh lại, quan sát chi tiết xem chi tiết nên thay, chi tiết cịn sử dụng Sau đó, tiến hành sửa chữa, thay đo kiểm lại khoảng cách trình bày chương lắp lại kiểm tra băng thử để đánh giá kết sau sửa chữa Với kim phun Piezo, ta thực tương tự, khác phần lắp giắc điện đường dầu cho kim phun Bảng 4.2: Lượng phun lượng hồi số loại kim phun BOSCH CRI loại cũ NO 101 (064) 283 (185) 091 279 (092) (186) Pressure (bar) Pulse (µs) Injection quantity (cc) 1350 800 27 ± 800 600 16 ± 250 730 3.5 ± 0.5 800 180 ± 0.5 1350 800 32 ± 800 600 17 ± 250 730 3.5 ± 0.5 800 180 ± 0.5 1350 800 36 ± 800 600 20 ± 250 730 3.5 ± 0.5 800 180 ± 0.5 1350 800 32 ± 800 600 Leakage Quantity Counter (cc) < 20 1000 < 20 3.5 ± 0.5 800 180 ± 0.5 27000, 27010 Porter II, WGT 4A300 (310, 320, 350, 360, 370, 600) Starex, Sorento, Libero 4A000 4A150 4A160 4A170 Santafe, Traget, VGT, Tussan, Sportage, WGT 27900 1000 1000