Giáo trình Hệ thống nhiên liệu trên ô tô

Chương 3 1 Mục lục Danh mục hình 3 Lời nói đầu 5 Chương 1 Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng 6 1 1 Khái quát về tạo hỗn hợp trong động cơ xăng 6 1 1 1 Yêu cầu đối với hỗn hợp 6 1 1 2 Những yếu tố ảnh hư.

Mục lục Danh mục hình Lời nói đầu Chương Hệ thống nhiên liệu động xăng 1.1 Khái quát tạo hỗn hợp động xăng 1.1.1 Yêu cầu hỗn hợp 1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo hỗn hợp 1.2 Hệ thống nhiên liệu động xăng dùng chế hịa khí 1.3 Bộ chế hịa khí 1.3.1 Đặc tính chế hịa khí đơn giản 1.3.2 Đặc tính lý tưởng chế hịa khí đơn gian 10 1.3.3 Hệ thống phun 12 1.3.4 Các hệ thống phụ khác 15 1.3.5 Bộ chế hịa khí đại 22 1.4 Hệ thống phun xăng 26 1.4.1 Khái niệm chung hệ thống phun xăng 26 1.4.2 Hệ thống phun xăng khí K-Jetronic 27 1.4.3 Hệ thống phun xăng điện tử L-Jetronic 36 1.5 So sánh hệ thống phun xăng hệ thống dùng chế hồ khí 38 1.5.1 Ưu điểm 38 1.5.2 Nhược điểm 39 Chương Cung cấp nhiên liệu động diesel 41 2.1 Khái niệm chung 41 2.1.1 Nhiệm vụ yêu cầu hiên thống nhiên liệu 41 2.1.2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel 42 2.2 Bơm cao áp 43 2.2.1 Bơm Bosch 43 2.2.2 Bơm phân phối 48 2.3 Vòi phun 54 2.3.1 Nguyên lý làm việc 54 2.3.2 Đặc tính vịi phun 56 2.4 Bơm thấp áp kiểu piston 59 2.5 Hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử (EFI diesel) 60 2.5.1 Khái niệm chung 60 2.5.2 Hệ thống nhiên liệu EFI-diesel thông thường 61 2.5.3 Hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử lập trình (PEEC) 62 2.5.4 Hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử 3406E Catepilar 64 2.5.5 Hệ thống phun nhiên liệu điện tử thuỷ lực HEUI 66 2.5.6 Hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử Common Rail 71 Chương Tự động điều chỉnh tốc độ động 76 3.1 Tính cần thiết phải lắp điều tốc cho động 76 3.2 Các loại điều tốc 77 3.3 Bộ điều chỉnh tự động góc phun sớm 83 Tài liệu tham khảo 84 Danh mục hình Hình 1.1 Hệ thống nhiên liệu kiểu cưỡng động xăng tơ dùng chế hồ khí Hình 1.2 Sơ đồ chế hồ khí đơn giản Hình 1.3 Đặc tính chế hồ khí đơn giản 11 Hình 1.4 Các đặc tính điều chỉnh thành phần hồ khí 12 Hình 1.5 Đặc tính chế hồ khí lý tưởng 13 Hình 1.6 Hệ thống giảm độ chân khơng sau gíclơ 14 Hình 1.7 Hệ thống gíclơ bổ xung 15 Hình 1.8 Hệ thống điều chỉnh độ chân không họng 15 Hình 1.9 Hệ thống thay đổi tiết diện gíclơ kết hợp với hệ thống khơng tải 16 Hình 1.10 Hệ thống khơng tải 16 Hình 1.11 Hệ thống làm đậm khí 18 Hình 1.12 Hệ thống làm đậm chân không 19 Hình 1.13 Hệ thống khởi động 20 Hình 1.14 Hệ thống tăng tốc 22 Hình 1.15 Cơ cấu hạn chế tốc độ vòng quanh 22 Hình 1.16 Cơ cấu hiệu chỉnh chế hồ khí theo độ cao 23 Hình 1.17 Chế hịa khí có hai khơng gian hỗn hợp giống hoạt động 23 Hình 1.18 Phân nhánh đường nạp lắp chế hịa khí có hai khơng gian hỗn hợp giống hoạt động 23 Hình 1.19 Tình hình nạp xylanh động dùng chế hịa khí có hai không gian hoạt động 24 Hình 1.20 Bộ chế hịa khí có hai khơng gian hỗn hợp, khác cấu tạo nhiệm vụ 25 Hình 1.21 Phân nhánh đường nạp động xylanh dùng không gian hịa khí (gồm cặp khác cấu tạo nhiệm vụ thực hiện) 25 Hình 1.22 Bộ chế hồ khí điều khiển điện tử 27 Hình 1.23 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng K – Jetronic 30 Hình 1.24 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng khí nhiều điểm BOSCH K – JETRONIC 31 Hình 1.25 Hoạt động van trượt xylanh định lượng 32 Hình 1.26 Áp suất tác dụng lên đỉnh piston (Áp suất điều khiển) 33 Hình 1.27 Hoạt động chênh lệch áp suất 33 Hình 1.28 Bộ điều chỉnh áp lực theo nhiệt độ động 34 Hình 1.29 Mạch điện cơng tắc nhiệt – thời gian điều khiển vịi phun khởi động lạnh 29 Hình 1.30 Hình dạng phễu có độ dốc thay đổi 37 Hình 1.31 Sơ đồ hệ thống phun xăng L – Jtronic 39 Hình 1.32 Vịi phun 39 Hình 1.33 Vòi phun khởi động lạnh 40 Hình 2.1 Hệ thống nhiên liệu diesel 43 Hình 2.2 Bơm Bosch 45 Hình 2.3 Đồ thị thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình 46 Hình 2.4 Hình dạng xẻ rãnh piston bơm cao áp 47 Hình 2.5 Đặc tính theo mức nhiên liệu cung cấp đặc tính tốc độ bơm cao áp 47 Hình 2.6 Bơm VE 49 Hình 2.7 Mặt cắt bơm phân phối động IVESCO 50 Hình 2.8 Sơ đồ đường nhiên liệu bơm VE 51 Hình 2.9 Cơ cấu điều khiển nhiên liệu bơm VE 52 Hình 2.10 Điều tốc kỳ khởi động 53 Hình 2.11 Điều tốc kỳ không tải tăng tốc 53 Hình 2.12 Điều tốc kỳ chạy tốc độ 54 Hình 2.13 Bộ điều chỉnh tự động góc phun sớm 54 Hình 2.14 Vịi phun 56 Hình 2.15 Đặc tính vịi phun hở 57 Hình 2.16 Đặc tính vịi phun kín tiêu chuẩn 58 Hình 2.17 Bơm thấp áp kiểu piston 60 Hình 2.18 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel điếu khiển điện tử EFI 62 Hình 2.19 Sơ đồ hệ thống EFI-diesel thông thường 63 Hình 2.20 Kết cấu hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử lập trình PEEC 64 Hình 2.21 Sơ đồ hệ thống điều khiển điện tử lập trình PEEC 64 Hình 2.22 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử 3406E xe Catepilar 65 Hình 2.23 Kết cấu tổ bơm – vòi phun điều khiển điện tử 66 Hình 2.24 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển HEUI 67 Hình 2.25 Sơ đồ kết cấu hệ thống HEU I68 Hình 2.26 Chu kỳ nạp bơm HEUI 68 Hình 2.27 Kỳ phun bơm HEUI 69 Hình 2.28 Sự thay đổi áp suất phun theo tốc độ động vòi phun HEUI 69 Hình 2.29 Kết cấu vịi phun HEUI 70 Hình 2.30 Sơ đồ cấu tạo hệ thống nhiên liệu Common rail 72 Hình 2.31 Quá trình phun nhiên liệu lần vòi phun Common Rail 73 Hình 2.32 Sự tăng áp xy lanh động ứng với chu trình phun kép 73 Hình 2.33 Sơ cấu tạo bơm cao áp 74 Hình 2.34 Sơ đồ cấu tạo vòi phun 75 Hình 3.1 Đặc tính động máy công tác 76 Hinh 3.2 Tính cần thiết đặt điều tốc động 77 Hình 3.3 Cơ cấu điều tốc kiểu Watt 77 Hình 3.4 Đặc tính động với loại điều tốc 79 Hình 3.5 Bộ điều tốc chế độ 80 Hình 3.6 Điều tốc đa chế độ 81 Lời nói đầu Giáo trình đƣợc biên soạn theo đề cƣơng môn học “Hệ thống nhiên liệu động đốt trong” Khoa Cơng nghệ Ơ tơ, trƣờng Đại học Công nghiệp Hà Nội với thời lƣợng tín tín hệ quy Giáo trình chủ yếu đƣợc dùng làm tài liệu học tập nghiên cứu sinh viên chuyên ngành động cơ, tơ ngồi dùng làm tài liệu tham khảo cán kỹ thuật có liên quan Khi biên soạn giáo trình, tác giả cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến mơn học phù hợp với đối tƣợng sử dụng nhƣ cố gắng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề thực tế thƣờng gặp sản xuất, đời sống nhằm nâng cao tính thực tiễn giáo trình Giáo trình giới thiệu cách có hệ thống vấn đề hệ thống nhiên liệu động xăng, diesel tự động điều chỉnh tốc độ động dùng thiết bị động lực: Ơ tơ, máy kéo, tàu thủy, máy nông lâm… Mặc dù cố gắng nhƣng chắn không tránh khỏi khiếm khuyết Rất mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp ngƣời sử dụng để lần tái sau đƣợc hoàn chỉnh Mọi đóng góp xin gửi Tổ Chuyên ngành, khoa Công nghệ ô tô, trƣờng Đại học Công nghiệp Hà nội Chương Hệ thống nhiên liệu động xăng 1.1 Khái quát tạo hỗn hợp động xăng Chất lƣợng q trình cháy, cơng suất hiệu suất động phụ thuộc nhiều trình tạo hỗn hợp 1.1.1 Yêu cầu hỗn hợp - Có thành phần phù hợp với chế độ làm việc động - Hỗn hợp phải đồng xilanh có thành phần nhƣ xilanh (động nhiều xilanh) Để hỗn hợp đảm bảo yêu cầu động xăng hình thành hỗn hợp nhƣ: - Hỗn hợp bên gồm hệ thống nhiên liệu động xăng dùng chế hịa khí, hệ thống nhiên liệu phun xăng đƣờng ống nạp (đơn điểm đa điểm) - Hỗn hợp bên trong: Nhiên liệu đƣợc phun trực tiếp vào xilanh đông Mỗi phƣơng pháp hình thành hỗn hợp có thiết bị biện pháp cụ thể để đảm bảo chất lƣợng hỗn hợp 1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến trình tạo hỗn hợp - Thời gian tạo hỗn hợp: Thời gian dài tạo hỗn hợp - Nhiệt độ môi trƣờng động cơ: Nhiệt độ cao, bay hòa trộn với cƣờng độ mạnh chất lƣợng hỗn hợp tốt Vì động xăng phải có biện pháp sấy nóng, nhiên sấy nóng đủ để nhiên liệu bay hơi, sấy q nóng lƣợng khí nạp giảm cơng suất động giảm theo - Kết cấu đƣờng ống nạp, buồng cháy… ảnh hƣởng tới chất lƣợng hỗn hợp đồng xilanh đồng xilanh - Thành phần, tính chất nhiên liệu: Nhiên liệu có nhiều thành phần chƣng cất nhẹ, dễ bay tạo hỗn hợp đồng đều, hàm lƣợng cao 1.2 Hệ thống nhiên liệu động xăng dùng chế hịa khí Hệ thống nhiên liệu có nhiệm vụ chuẩn bị cung cấp hỗn hợp khí cháy gồm khơng khí xăng (gọi tắt hồ khí ) cho động đảm bảo số lƣợng thành phần (hệ số dƣ lƣợng khơng khí ) phù hợp với chế độ làm việc động Dựa vào phƣơng pháp cấp nhiên liệu cho chế hồ khí, ngƣời ta chia hệ thống thành hai loại: loại cƣỡng loại tự chảy Hình 1.1 Hệ thống nhiên liệu kiểu cưEỡng động xăng tơ dùng chế hồ khí 1- ống nạp xăng; 2- phễu có nút bịt; 3- ống thông ; - thùng xăng; 5- thước đo; - van ; - ống dẫn xăng; - lọc xăng; - bơm chuyển xăng; 10 - lọc lắng; 11 - bình lọc khơng khí; 12 - bình tiêu âm; 13 - chế hồ khí;14 - hạn chế tốc độ cực đại; 16 - cảm biến mức xăng;17 - nút xả xăng; 18 - miệng hút Ở hệ thống nhiên liệu tự chảy, thùng xăng thƣờng đặt cao chế hồ khí khoảng 300  500mm nên nhờ trọng lƣợng thân xăng tự chảy từ thùng xăng chứa qua bình lọc vào chế hồ khí, khơng cần bơm chuyển xăng Đối với động tĩnh tại, động lắp máy kéo xe máy… thƣờng sử dụng hệ thống nhiên liệu tự chảy Hệ thống nhiên liệu cƣỡng dùng tơ (hình 1.1) thùng xăng đặt thấp chế hồ khí 13 nên phải dùng bơm chuyển xăng 9, hút xăng từ thùng 4, qua lƣới lọc 18, ống dẫn 7, lọc thơ vào bơm để bơm qua bình lọc lắng 10 vào ché hồ khí 13 Đối với động lắp ô tô máy kéo chủ yếu sử dụng hệ thống nhiên liệu cƣỡng Bộ chế hoà khí làm nhiệm vụ chuẩn bị cung cấp hồ khí cho động cơ, cụm chi tiết quan trọng hệ thống, chế hồ khí thƣờng dùng có nguồn gốc từ chế hồ khí đơn giản 1.3 Bộ chế hịa khí 1.3.1 Đặc tính chế hịa khí đơn giản 1.3.1.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý hoạt động Bộ chế hồ khí đơn giản (hình 1.2) cịn đƣợc gọi chế hồ khí vịi phun giclơ gồm có: buồng phao 6, giclơ 4, vịi phun 1, họng 2, khơng gian hồ trộn bƣớm ga Nguyên lý hoạt động: xăng từ thùng chứa, tự chảy nhờ bơm xăng qua ống vào buồng phao Nếu mức xăng buồng phao hạ thấp, phao xuống mở đƣờng thông qua van kim cho nhiên liệu vào buồng phao với áp suất khí trời p0 Khơng khí từ trời qua miệng vào qua họng chế hồ khí làm tăng tốc độ giảm áp suất họng ph Nhờ chênh áp ph = p0 - ph xăng vào từ buồng phao đƣợc hút qua vòi phun vào họng Khi khỏi vịi phun xăng đƣợc khơng khí qua họng xé tơi hồ trộn dịng khơng khí qua họng Khơng gian hồ trộn) phần xăng đƣợc bay hồ trộn với khơng khí vào động phụ thuộc độ mở Hình 1.2 Sơ đồ chế hồ khí đơn giản - vòi phun; - họng; - bướm ga; - fíclơ; - phao xăng; - buồng phao; - van kim; - ống xăng; - lỗ thơng; I – Xăng; II – khơng khí ; III – hồ khí bƣớm ga Vì bƣớm ga cấu điều khiển hoạt động động Các hạt xăng chƣa kịp bay hết khơng gian hồ trộn bị theo dịng chảy, tiếp tục bay hồ trộn khơng khí suốt đƣờng nạp xi lanh động cơ, suốt hành trình hút nén xi lanh 1.3.1.2 Đặc tính chế hịa khí đơn giản Đặc tính chế hồ khí quan hệ hệ số dƣ lƣợng khơng khí  với thông số đặc trƣng cho lƣợng hỗn hợp nạp vào động (lƣu lƣợng khơng khí Gk, độ chân khơng ph họng khuếch tán, cơng suất có ích động Ne) Ta có :   Gk Gnl L0 (1.1) Gk, Gnl – lƣu lƣợng khơng khí nhiên liệu L0 – lƣợng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu (kg kk/kg nl) Xét quan hệ  = f(ph) Để có đƣợc quan hệ trên, trƣớc hết cần tìm quan hệ Gk, Gnl theo ph Sau tính tốn với chế hồ khí đơn giản có: G k   h f h 2p h  k , kg/s (1.2) G nl   d f d 2(p h  h.g. nl ) nl , kg/s (1.3) ph - độ chân không họng khuếch tán, ph = p0 - ph h – khoảng cách từ mức xăng buồng phao đến miệng vòi phun (h = 58mm) g – gia tốc trọng trƣờng k, nl – mật độ khơng khí, mật độ nhiên liệu h, d – hệ số bóp dịng họng khuếch tán gíclơ nhiên liệu fh, fd – tiết diện thơng qua hình học họng khuếch tán gíclơ Thay biểu thức (1.2) (1.3) vào (1.1) tìm đặc tính chế hồ khí đơn giản dƣới dạng sau: α đó: fh L0 f d fh μh L0 f d μ d ρ0 Δp h ρ nl Δp h  g h.ρ nl (1.4) ρ0 =const ρ nl h p h  d p h  g.h. nl - biến số phụ thuộc ph Do đó, hệ số dƣ lƣợng khơng khí  hồ khí chế hồ khí đậm dần lên) tăng độ chân khơng họng tăng lƣu lƣợng khơng khí qua họng (hình 1.3) Trên thực tế, mật độ khơng khí giảm dần tăng ph nl hầu nhƣ khơng thay đổi, lý làm cho hồ khí đậm dần tăng ph Hình 1.3 Đặc tính chế hồ khí đơn giản Qua đồ thị nhận thấy, ph tăng hệ số dƣ lƣợng khơng khí  giảm, nghĩa hỗn hợp đậm dần, đặc tính khơng thoả mãn yêu cầu sử dụng động Nếu điều chỉnh chế hồ khí có hỗn hợp cần thiết chế độ tải lớn chế độ tải nhỏ trung bình hỗn hợp q lỗng ngƣợc lại điều chỉnh hỗn hợp cần thiết cho chế độ tải nhỏ trung bình chế độ tải lớn hỗn hợp đậm 1.3.2 Đặc tính lý tưởng chế hịa khí Với chế hồ khí lý tƣởng cần đảm bảo cho hồ khí có thành phần tối ƣu theo điều kiện hoạt động động Quy luật thay đổi thành phần tối ƣu hồ khí đƣợc xác định qua đặc tính điều chỉnh thành phần hồ khí, thể biến thiên tiêu kinh tế kỹ thuật động theo hệ số dƣ lƣợng khơng khí  giữ khơng đổi tốc độ động vị trí bƣớm ga (hình 1.4) Tung độ đồ thị đặc tính điều chỉnh công suất tiêu hao nhiên liệu ge (theo % gemin) cơng suất có ích Ne (theo % Nemax đƣợc xác định thực nghiệm tốc độ định mở hết bƣớm ga) Các đƣờng I – I’ kết khảo nghiệm mở 100% bƣớm ga; đƣờng II – II’ III – III’… tƣơng ứng với vị trí bƣớm ga nhỏ dần cịn hồnh độ đồ thị  Qua đồ thị thấy : với n = const, vị trí bƣớm ga giá trị  tƣơng ứng với công suất cực đại (các điểm 1,2,3) nhỏ so với điểm có suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ (các điểm 5, 6, đƣờng I’, II’, III’… 8,9,10 đƣờng I, II, III…) Ở vị trí bƣớm ga điểm đạt cơng suất cực đại có 