(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ DIESEL một xylanh phun trực tiếp

LỜI CẢM TẠ Trong trình học tập Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh làm luận văn tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Trước hết xin cảm ơn cha mẹ, vợ thành viên gia đình tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập Tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Thái Bá Cần Hiệu trưởng Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh cho phép học tập thực luận văn thạc só chương trình đào tạo cao học nhà trường Tôi xin gửi lời cảm ơn đến phòng Quản lý khoa học-Quan hệ quốc tế-Sau đại học, Quý thầy cô khoa Cơ khí Động lực phòng ban khác Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh giúp đỡ suốt trình học tập trường Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Quý thầy cô Khoa Cơ khí Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải III tạo điều kiện cho hoàn thành khóa học Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Hữu Hường, Phó Khoa kỹ thuật giao thông PGS.TS Phạm Xuân Mai, Trưởng Khoa kỹ thuật giao thông Trường Đại Học Bách KhoaThành phố Hồ Chí Minh nhận hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian làm đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám Đốc Công Ty Máy Nông Nghiệp Miền Nam giúp đỡ công tác thu thập tài liệu phục vụ cho đề tài nghiên cứu Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn đến bạn đồng nghiệp Bộ môn ôtô- Máy động lực Trường Đại Học Bách KhoaThành phố Hồ Chí Minh anh em lớp cao học 2002-2004 Tp.HCM ngày 30 tháng 08 năm 2004 Học viên thực KS Phạm Đình Thọ MỤC LỤC Trang Lời cảm tạ Tóm tắt Summary Chương I : TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài nước…… 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu…………………………………………………………………… 1.3 Ý nghóa khoa học tính thực tiễn đề tài…………………………………………… 1.4 Phương pháp tiếp cận nghiên cứu……………………………………………………………… 1 2 Chương II : NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL 2.1 Lý thuyết trình phun nhiên liệu động Diesel ……………… 2.1.1 Sự cung cấp nhiên liệu bơm cao áp………………………………………………… 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10 2.1.11 2.1.12 Điều chỉnh trình cấp nhiên liệu bơm cao áp………… Điều chỉnh hỗn hợp cấp bơm cao áp……………………………………………… Quá trình phun nhiên liệu vòi phun………………………………………………… Quá trình tạo hỗn hợp thô…………………………………………………………………………… Độ đồng hạt nhiên liệu……………………………………………………………… Đánh giá chất lượng phun nhiên liệu…………………………………………………… Sự lưu động dòng nhiên liệu qua lỗ phun…………………………………… Sự hình thành chùm tia nhiên liệu khỏi lỗ phun…………………… Quá trình bay nhiên liệu……………………………………………………………………… Sự bay hạt lơ lửng phun nhiên liệu vào xylanh…… Quá trình bay hạt nhiên liệu phun thể tích chùm tia nhiên liệu ………………………………………………………………………………………………………… 2.1.13 Phương pháp hòa trộn hỗn hơp buồng đốt………………………………… 2.1.14 Ảnh hưởng độ nhớt nhiên liệu Diesel………………………………… 2.1.15 Ảnh hưởng tốc độ lưu động đến dòng nhiên liệu qua lỗ phun 2.1.16 Ảnh hưởng môi trường không khí xylanh………………………… 2.2 Một vài kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diesel… 2.2.1 Kết cấu bơm cao áp……………………………………………………………………………… 2.2.2 Kết cấu vòi phun……………………………………………………………………………………… Chương III: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP 3 6 9 10 11 12 12 13 15 15 15 16 16 17 NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL MỘT XYLANH VIKYNO RV 125 3.1 Đặc điểm kết cấu động VIKYNO RV-125…………………………………………… 3.1.1 Thân máy…………………………………………………………………………………………………………… 3.1.2 Nắp quy-lát……………………………………………………………………………………………………… 3.1.3 Cơ cấu xupáp…………………………………………………………………………………………………… 3.1.4 Khối xylanh ống lót xylanh………………………………………………………………… 3.1.5 Trục khuỷu………………………………………………………………………………………………………… 3.1.6 Piston xéc măng………………………………………………………………………………………… 3.1.7 Trục cam …………………………………………………………………………………………………………… 3.1.8 Bánh đà……………………………………………………………………………………………………………… 3.2 Kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu động VIKYNO RV-125 3.2.1 Hệ thống nhiên liệu……………………………………………………………………………………… 3.2.2 Bơm cao áp………………………………………………………………………………………………………… 3.2.3 Vòi phun……………………………………………………………………………………………………………… 3.2.4 Bình lọc nhiên liệu………………………………………………………………………………………… 19 20 20 21 22 23 23 24 25 26 26 26 27 28 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL MỘT XYLANH PHUN TRỰC TIẾP 4.1 Vai trò mô thiết kết tính toán động đốt trong……… 4.2 Giới thiệu phần mềm HYDSIM……………………………………………………………………… 4.3 Cơ sở lý thuyết phần mềm mô HYDSIM……………………………… 4.3.1 Biên khí………………………………………………………………………………………………………… 4.3.2 Biên thủy học……………………………………………………………………………………………… 4.3.3 Biên dạng cam………………………………………………………………………………………………… 4.3.4 Thể tích không đổi………………………………………………………………………………………… 4.3.5 Ống d’Alembert……………………………………………………………………………………………… 4.3.6 Bơm ống……………………………………………………………………………………………………………… 4.3.7 Cổng đường ống………………………………………………………………………………… 4.3.8 Van thể tích không đổi…………………………………………………………………………………… 4.3.9 Mô hình lỗ phun mở rộng…………………………………………………………………………… 4.4 Phân tích chi tiết kết cấu hệ thống nhiên liệu động VIKYNO RV-125…………………………………………………………………………………………………… 4.4.1 4.4.2 4.4.3 30 30 31 31 32 32 35 36 39 40 42 44 48 Thông số hình học cam nhên liệu……………………………………………………… 48 Xây dựng đường đặc tính quan hệ chiều cao nâng theo thời gian……………………………………………………………………………………………………………………… 49 Thông số kết cấu bơm cao áp……………………………………………………………… 49 4.4.4 Mô hình bơm cao áp phần mềm HYDSIM…………………………… 49 4.4.5 Thông số kết cấu kim phun dùng để mô phỏng…………………………… 50 4.4.6 Mô hình vòi phun phần mềm HYDSIM………………………………… 51 4.4.7 Mô hình hệ thống nhiên liệu……………………………………………………………………… 51 4.5 Phân tích kết mô hệ thống nhiên liệu động VIKYNO RV-125…………………………………………………………………………………………………… 52 4.5.1 Phân tích giá trị áp suất toàn hệ thống……………………………………………… 52 4.5.2 Phân tích giá trị áp suất buồng bơm…………………………………………………… 53 4.5.3 Phân tích giá trị áp suất vòi phun……………………………………………………… 51 4.5.4 Phân tích giá trị áp suất lưu lượng diễn biến trình đưa nhiên liệu vào buồng đốt…………………………………………………………………… 54 4.5.5 Phân tích giá trị piston bơm…………………………………………………………… 55 4.5.6 Phân tích giá trị lưu lượng rãnh xiên………………………………………… 56 4.5.7 Phân tích giá trị lưu lượng buồng bơm……………………………………… 57 4.5.8 Phân tích giá trị lưu lượng van triệt áp……………………………………………… 57 4.5.9 Phân tích giá trị buồng cấp đến kim phun……………………………………… 58 4.5.10 Phân tích giá trị vị trí buồng vào vòi phun……………………… 58 4.5.11 Phân tích giá trị lưu lượng vị trí buồng nâng kim………………………… 59 4.5.12 Phân tích giá trị vị trí đầu vòi phun…………………………………………………… 59 4.6 Kết luận chung đánh giá kết mô hệ thống……………… 61 Chương V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 5.2 Kết luận……………………………………………………………………………………………………………………… Hướng phát triển đề tài……………………………………………………………………………………… Phụ lục……………………………………………………………………………………………………………………… Tài liệu tham khảo ……………………………………………………………………………………………… 63 65 67 70 Luận văn tốt nghiệp cao học CHƯƠNG I Khóa 2002-2004 TỔNG QUAN 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Đã từ lâu giới nói chung đất nước ta nói riêng, nhu cầu phát triển loại máy động lực ngày cao, yêu cầu kỹ thuật ngày đa dạng Các loại máy động lực sử dụng chủ yếu lónh vực công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải,v.v Động Diesel loại máy động lực ưa chuộng nông nghiệp Vì công suất loại động lớn động xăng, giá thành nhiên liệu tương đối thấp Chính yếu tố mà động Diesel ngày gần gũi đời sống nông thôn đối tượng chọn làm nguồn động lực phục vụ cho họ công giới hóa nông nghiệp nước ta Nơi sử dụng động Diesel cỡ nhỏ nhiều nước ta đồng Bắc Bộ đồng Nam Bộ, dùng làm nguồn động lực để thay cho sức người như: cày xới, gặt đập, bơm nước, v.v… Mặt khác làm nguồn động lực phục vụ sinh hoạt, chế biến nông sản phương tiện vận chuyển hàng hóa Ở vùng cao nguyên loại động dùng nhiều lónh vực khác như: phun thuốc trừ sâu, máy xay xát, xe công nông, v.v… Nhìn chung loại động Diesel xylanh công suất nhỏ thường sử dụng rộng rải vùng nông thôn nước ta tính kinh tế cao, động, công suất thích ứng giá thành phù hợp với người sử dụng Ngày nay, với đời hệ thống cung cấp nhiên liệu làm cho động Diesel có tính chất ưu việt gần giống động xăng như: suất tiêu hao nhiên liệu thấp, giảm ô nhiễm môi trường, v.v… Từ tính mà giới tập trung nghiên cứu ứng dụng hệ thống lên động Diesel tónh Do hoàn cảnh lịch sử qui định môi trường nước ta lỏng lẻo, nên việc ứng dụng hệ thống nhiên liệu vào động Diesel tónh hạn chế, chưa triển khai mà sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu cũ (kiểu khí) Điều phần làm hạn chế mức độ xuất loại động Việt Nam 1.2 ĐỐI TƯNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Hiện quy mô nhà sản suất động nước ta hạn chế, chủ yếu sản xuất loại động Diesel cỡ nhỏ xylanh phục vụ nông GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 nghiệp Vì chọn đối tượng nghiên cứu loại động Diesel xylanh hiệu VIKYNO RV-125 Công Ty Máy Nông Nghiệp Miền Nam sản xuất 1.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Mục đích đề tài mô kiểm nghiệm khuyết điểm tồn hệ thống cung cấp nhiên liệu động VIKYNO RV-125 Việt Nam sản xuất, để làm sở cho việc đánh giá lại tính kỹ thuật động VIKYNO RV-125 có Từ nâng cấp, cải thiện động ngày hoàn thiện đáp ứng với yêu cầu kỹ thuật mong muốn 1.4 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ NGHIÊN CỨU Để đáp ứng phần yêu cầu thực tế, trình làm đề tài đề hai phương pháp tiếp cận để giải vấn đề cách hoàn chỉnh  Tiếp cận với thực tế thiết kế, chế tạo hệ thống nhiên liệu động VIKYNO RV-125 có Công Ty Máy Nông Nghiệp Miền Nam Đây sở liệu đầu vào hệ thống giá trị để so sánh với kết đầu mô hình nghiên cứu  Mô hệ thống phần mềm HYDSIM, với mục đích đánh giá lại toàn chức hoạt động hệ thống, để từ nhược điểm tồn hệ thống vạch phương hướng nghiên cứu hoàn thiện hệ thống nhiên liệu cho động VIKYNO RV-125 Việt Nam sản xuất GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học CHƯƠNG II Khóa 2002-2004 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL 2.1 LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL Quá trình hòa trộn hỗn hợp lòng xylanh trình rối loạn không khí có áp nhiên liệu có động lớn dạng sương thời gian ngắn từ 1,6 đến 60 µs Quá trình cháy thông số trình cháy phụ thuộc nhiều vào chất lượng thời gian chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu Chất lượng thời gian trình cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt động định hiệu suất, tính kinh tế mức độ ô nhiễm môi trường động Diesel Để trình cung cấp nhiên liệu cho động Diesel đạt hiệu cao hệ thống nhiên liệu phải thỏa mãn thông số sau:  Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình phải đảm bảo tính đồng tất xylanh ứng với chế độ làm việc động  Chất lượng vận tốc hạt nhiên liệu vào buồng đốt phải tương đối đồng trình cháy diễn nhanh chóng mong muốn  Thời gian bắt đầu phun kết thúc phun phải đảm bảo theo chế độ tải trọng động 2.1.1 Sự cung cấp nhiên liệu bơm cao áp Hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel dùng để cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt dạng sương, áp suất cao, kịp thời, lúc phù hợp với chế độ làm việc động Khi nhiên liệu điền đầy vào khoảng không gian phía đỉnh piston bịt kín đường nhiên liệu vào xylanh trình nén bắt đầu Lúc trình tăng áp nhiên liệu diễn thắng lực cản lò xo van triệt áp van triệt áp mở, nhiên liệu điền đầy vào khoang chứa bơm cao áp để đến vòi phun Thùng nhiên liệu Lọc Bơm tiếp vận Bơm cao áp Đường ống cao áp Vòi phun Đường hồi dầu rò rỉ Van hồi dầu Vít xả không khí GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 Van triệt áp Buồng bơm Lỗ cấp dầu Piston bơm Thanh ga Hình 2-1: Bơm cao áp Khi rãnh xiên piston bơm trùng với lỗ cấp nhiên liệu xylanh bơm cao áp trình bơm nhiên liệu không nữa, chênh lệch áp suất phía van triệt áp làm cho van triệt áp đóng lại đột ngột, kết thúc trình cung cấp nhiên liệu bơm cao áp Nhờ phía van triệt áp chu trình tồn áp suất dư cao áp, làm tăng độ đồng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình làm việc a b c Hình 2-2: Pha cấp nhiên liệu bơm cao áp a: Điều chỉnh thời điểm bắt đầu cấp b: Thời điểm kết thúc cấp c: Hỗn hợp a ha: Hành trình có ích piston cb: Vận tốc piston bơm BĐC: Góc ứng với thời điểm bắt đầu cấp a, a1, a2, a3: Thời điểm bắt đầu cấp BĐC: Bắt đầu cấp KTC: kết thúc cấp : Góc cấp nhiên liệu bơm KTC: Góc ứng với thời điểm bắt đầu cấp b, b1, b2, b3: Thời điểm kết thúc cấp b 2.1.2 Điều chỉnh trình cấp nhiên liệu bơm cao áp Việc điều chỉnh thời điểm bắt đầu cấp nhiên liệu bơm cao áp tác động đến góc phun sớm Khi thời điểm bắt đầu cấp nhiên liệu trễ phạm vi GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 cho phép áp suất cháy cực đại (pz ) chu trình tăng lên, suất tiêu hao nhiên liệu giảm xuống pz =  pe (2.1) Trong đó:  : Hệ số tăng áp suất pe : Áp suất môi trường xylanh thời điểm phun nhiên liệu (bar) a: Thời điểm bắt đầu nâng piston b: Thời điểm kết thúc nâng piston ha: Hành trình có ích piston hmax: Hành trình nâng tối đa BĐC: Bắt đầu cấp KTC: Kết thúc cấp : Góc quay trục cam c: Vận tốc piston bơm c : Góc cấp nhiên liệu Hình 2-3: Hành trình vận tốc piston bơm cao áp Còn việc điều chỉnh thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu làm cho chất lượng phun cải thiện ổn định động làm việc chế độ tốc độ ổn định Nhưng giá trị vòng quay khác tính kinh tế thấp Van chống hồi ngược Van ngắt Van hút Vành tiết lưu Tay đòn Cam lệch tâm Cam truyền động Con lăn Con đội 10.Tay đòn 11.Cam lệch tâm 12.Vít điều chỉnh 13.Piston bơm 14.Cơ cấu tự điều chỉnh a: Cơ cấu truyền động b: Hành trình, tốc độ piston HB: Ứng với hành trình bé HBT: Ứng với hành trình trung bình a b HTH: Ứng với hành trình toàn Hình 2-4: Bơm nhiên liệu điều chỉnh kết thúc phun hrl: Hành trình xả nhiên liệu a: Cơ cấu truyền động bơm cao áp GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường b: Hành trình tốc độ piston HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 2.1.3 Điều chỉnh hỗn hợp cấp bơm cao áp Bơm cao áp điều chỉnh hỗn hợp loại bơm hoàn thiện Hệ thống điều chỉnh phối hợp thời điểm cấp nhiên liệu nhằm bảo đảm chế độ hoạt động động Điều chỉnh thời điểm kết thúc cấp điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho động chu trình Phương pháp phối hợp bảo đảm cho động hoạt động với suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất, hoạt động dãy tải trọng rộng Thân bơm Van ngắt Van hút Bộ điều tốc Cần điều khiển Vấu cam Đối trọng Đối trọng ĐCT: Điểm chết Hình 2-5: Sự thay đổi hành trình piston bơm cao áp 2.1.4 Quá trình phun nhiên liệu vòi phun Hai loại vòi phun sử dụng phổ biến động Diesel là:  Vòi phun đót kín lỗ tia kín  Vòi phun đót kín lỗ tia hơ.û Phương trình mô tả vòi phun: Gnl2  nl p2 – pz = 2 c f c  (2-2) Trong đó: p2 : Áp suất nhiên liệu trước lỗ phun (Pa) pz : Áp suất môi chất công tác buồng đốt (Pa) Gnl : Lưu lượng nhiên liệu cấp cho vòi phun (m3/s) nl : Khối lượng riêng nhiên liệu (kg/m3) c : Hệ số lưu lượng thông qua lỗ phun fc : Diện tích lưu thông qua lỗ phun (m2) Đối với loại vòi phun này, ta phải xét đến độ chênh lệch áp suất trước sau mặt côn kim loã phun Gnl2  nl py – p2 = 21 f1  GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường (2-3) HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 4.5.7 Phân tích giá trị lưu lượng buồng bơm Hình 4-26: Diễn biến lưu lượng buồng bơm Từ phân tích vận tốc gia tốc piston bơm có vận tốc cực đại chuyển động lên cực đại 0,4(m/s) gia tốc cực đại bơm 52500(m/s2)theo hình 4-20 không theo quy luật lý thuyết mong muốn, ảnh hưởng không tương tác đến đường tăng trưởng lưu lượng lưu lượng cấp bơm hoàn toàn tuân thủ theo quy luật mong muốn 4.5.8 Phân tích giá trị lưu lượng van triệt áp Hình 4-27: Lưu lượng qua van triệt áp Phân tích giá trị hoạt động đóng mở để đẩy nhiên liệu tới buồng kim khoảng mở van 0,008125(s) khoảng đóng mở bị tụt giảm đột ngột độ mở mặt côn đủ lớn tăng trường áp suất buồng bơm chưa đủ lớn so với áp suất tồn buồng làm trì hoãn khoảng tăng trưởng áp suất cấp qua kim, nhược điểm hoạt động van triệt áp, mà khó khắc phục, mà phải chấp nhận khoảng trì hoãn lưu lượng GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 57 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 tăng lực nén lò xo ép phía mặt côn làm ảnh hưởng tới áp suất buồng bơm 4.5.9 Phân tích giá trị buồng cấp đến vòi phun Hình 4-28: Tổng lượng nhiên liệu cấp cho buồng nâng kim  Kết luận Từ phân tích đặc tính hoạt động bơm cao áp thấy bơm cao áp động VIKYNO RV-125 hoạt động tương đối tốt bị ảnh hưởng lớn gia tốc vận tốc, hệ số cứng vững vật liệu chế tạo piston bơm tốt làm cho thông số cấp bơm bảo đảm yêu cầu cần thiết lưu lượng cấp kim 4.5.10 Phân tích giá trị vị trí buồng vào vòi phun Hình 4-29: Lưu lượng thể tích phân phối GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 58 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 4.5.11 Phân tích giá trị lưu lượng vị trí buồng nâng kim Hình 4-30: Diễn biến lưu lượng thể tích nâng kim Theo đặc tính hoạt động buồng nâng lïng nhiên liệu nâng kim tương tác vào trạng thái đầu để nâng đót kim đót kim nâng lên lượng cấp tham gia vào luồng nhiên liệu cấp vào xylanh nhằm giảm trạng thái tương tác để đót kim đóng lại trình thoát lỗ tia đót kim đóng đột ngột làm cho lượng nhiên liệu phần nhỏ tồn bên thoát theo đường dầu hồi So sai lệch nhỏ theo đồ thị điều cho thấy kim phun hệ thống nhiên liệu hoạt động hiệu 4.5.12 Phân tích giá trị vị trí đầu vòi phun Hình 4-31: Diễn biến lưu lượng miệng vòi phun GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 59 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 Hình 4-32: Vận tốc gia tốc chốt kim Hình 4-33: Lực tác động dầu có áp theo chiều thuận lực lò xo tác dụng lên kim GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 60 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 Lưu lượng cấp vòi phun dao động vị trí nâng ban đầu bị ảnh hưởng lưu truyền lưu lượng từ bơm tới, tốc độ 2200(v/p) trạng thái ban đầu kim hoạt động không hiệu có tượng đọng hạt trước trình phun Từ ảnh hưởng ban đầu làm cho vận tốc nâng kim bị giảm độ nâng trình nâng tối đa Độ nâng kim hoạt động không hiệu bị chận lại trình chuyển động lên Lực tác động tổng cộng lên chốt kim bị bót thắt trình tương tác Từ đồ thị biểu diễn trình nâng kim cho thấy động hoạt động chế độ 2200(v/p), mức độ phun tơi chùm nhiên thoát khỏi lỗ tia có 01 đoạn bị thay đổi, tổn thất làm cho tiêu hao nhiện liệu Vì xác định vận tốc vận tốc hoạt động động cần phải loại bỏ đoạn tổn thất để nâng cao giá trị hoạt động trình cung cấp nhiên liệu vào buồng đốt nâng cao tuổi bền cho vòi phun  Kết luận Ở chế độ hoạt động 2200(v/p) trình cung cấp nhiên liệu vòi phun hoạt động không hiệu quả, phát sinh tổn thất trạng thái ban đầu, cần phải cải tiến lại trình nâng kim vòi phun nhằm mục đích triệt tiêu khoảng biến động trình cung cấp nhiên liệu vòi phun 4.6 Kết luận chung đánh giá kết mô hệ thống Từ kết hoạt động hệ thống nhiên liệu động VIKYNO RV-125 ta thấy hệ thống hoạt động tương đối tốt, thể tích hoạt động với tài liệu cung cấp nhà sản xuất, so với loại động xylanh Trung Quốc loại động có suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ (lượng nhiên liệu tối đa cung cấp cho chu trình theo giá trị mô 30(mm3) Hệ thống nhiên liệu sử dụng cho động VIKYNO RV-125 tương đối phù hợp Tuy nhiên, để động VIKYNO RV-125 hoạt động chế độ 2200(v/p) tốt cần phải cải tạo lại biên dạng cam, loại bỏ vùng giá trị tăng trưởng đột ngột hình 4-31 hệ thống nhiên liệu động hoạt động tốt GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 61 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 Vùng tăng trưởng đột ngột 6.99(260°) 7(280°) 7(300°) 6.64(240°) 5.88(220°) R29 6.06(320°) 4.82(200°) R1 1.89(340°) R25 5 Þ1 3.6(180°) Þ4 0.00(0°) 0.00(20°) 2.4(160°) 0.00(40°) 1.35(140°) 0.00(60°) 0.56(120°) t 0.04(100°) 0.00(80°) Hình 4-34 : Biên dạng cam nhiên liệu động RV-125 Do thời gian thực đề tài có hạn kiến thức phần mềm mô chưa sâu Chính thế, đề tài dừng lại mức độ mô tìm đặc tính hoạt động hệ thống nhiên liệu Từ đặc tính thấy quy luật hệ thống nhiên liệu động VIKYNO RV-125 nhược điểm tồn chưa tối ưu biên dạng cam tốc độ tối đa 2200 (v/p), cần phải cải tạo lại biên dạng cam động Trong suốt trình tiếp cận mô hệ thống nhiên liệu động VIKYNO RV-125 cho thấy việc sử dụng phần mềm mô để nghiên cứu, thiết kế hệ thống nhiên liệu nói chung nghiên cứu thiết kế động nói riêng xu hướng cần thiết Bỡi vì, việc tính toán phần mềm mô mang lại nhiều lợi ích như: - Hiệu kinh tế mang lại từ phép tính cao, xác kinh tế Nếu việc tính toán mà thực thực nghiệm đòi hỏi thời gian lâu tốn - Thực mô cho phép co giản mô hình áp đặt chúng theo nhiều giá trị ràng buộc để dự đoán trước nghiệm mà điều kiện thực tế không cho phép GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 62 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học CHƯƠNG V Khóa 2002-2004 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 5.1 KẾT LUẬN Trong suốt trình thực đề tài, nhờ giúp đỡ tận tình Quý thầy bạn đồng nghiệp Phòng Thí Nghiệm động đốt Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho có hội tiếp cận sử dụng phần mềm mô HYDSIM Công Ty AVL Cộng Hòa Áo sản xuất để giải vấn đề đề tài HYDSIM phần mềm mô phỏng, tính toán động lực học hệ thống thủy lực mạnh, ứng dụng mô trình phun nhiên liệu động Diesel động xăng Sau phân tích, tính toán, HYDSIM cho kết dạng đường đặc tính đặc trưng cho phần tử hệ thống nhiên liệu Với phân tích dựa sở lý thuyết hệ thống nhiên liệu sở lý thuyết xây dựng phần mềm cho phép tìm tất ưu nhược điểm toàn hệ thống nhiên liệu nghiên cứu Từ đó, tối ưu lại toàn hệ thống phương pháp áp đặt thông số đầu vào hay điều kiện thử phần tử hoạt động hệ thống nhằm tính toán lại tìm thông số cho hệ thống Lúc này, so sánh kết mô với thông số đầu vào phần tử hay điều kiện thử khác nhau, nhằm mục đích lựa chọn xác kết mong muốn với thời gian hiệu kinh tế tốt Ưu điểm phần mềm là: - - - - Cách tính toán nhanh, rút ngắn thời gian nghiên cứu, thực khối lượng lớn công việc với kết xác mà cách thông thường giải Bằng cách thay đổi khoảng thời gian cung cấp nhiên liệu ta biết xác thời điểm phun nhiên liệu vào động cơ, tính chất phun tốt hay xấu, đặc biệt biết thời điểm phun rớt, từ tìm cách hoàn thiện phần tử liên kết hệ thống nhiên liệu Nghiên cứu chuyển đổi phận cung cấp nhiên liệu với nhau, cải tiến hệ thống cho phù hợp với điều kiện phát triển Việt Nam, nâng cao tính kinh tế cho động sử dùng hệ thống nhiên liệu dạng phun trực tiếp Dữ liệu gốc trình nghiên cứu phần mềm HYDSIM chuyển đổi để truyền qua phần mềm khác BOOST, CRUISE, MATHLAB,v.v… nhằm hoàn thiện trình thiết kế động GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 63 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 Nhược điểm phần mềm là: - - Để mô hệ thống nhiên liệu phần mềm đòi hỏi phải có thông số kết cấu chi tiết, hệ số đàn hồi độ cứng vật liệu chế tạo chi tiết, thông số đòi hỏi phải có phương tiện thí nghiệm đo đạc xác, hồ sơ thiết kế hãng cung cấp Phần mềm đòi hỏi đối tượng sử dụng phải có kiến thức chuyên ngành động Ôtô máy vi tính có khả sử dụng tốt hiệu Trong trình thực đề tài, chọn loại động xylanh dùng phổ biến nông nghiệp định hướng nghiên cứu Qua tìm hiểu tiếp cận Công Ty Máy Nông Nghiệp Miền Nam (VIKYNO), biết Công Ty sản xuất nhiều loại động xylanh như: VIKYNO RV-70, RV-105, RV-125, RV-195, KND5B, D9, hồ sơ thiết kế chủ yếu dựa hồ sơ chuyển giao công nghệ Hãng KUBOTA Nhật Bản Từ phân tích bàn bạc với phòng nghiên cứu thiết kế Công Ty định chọn loại động VIKYNO RV-125 làm tảng nghiên cứu cho Động VIKYNO RV-125 loại động xylanh phun trực tiếp, nét đặc trưng loại động tiết kiệm nhiên liệu, khó khởi động.Với nghiên cứu cải tiến công suất trước nghiên cứu buồng đốt kiểu , thiết kế cửa hút hình xoắn ốc để tạo nên xoáy lốc lớn, thúc đẩy hòa trộn hỗn hợp nhiên liệu không khí tốt Với nghiên cứu động cải thiện đáng kể công suất suất tiêu hao nhiên liệu Thế nhưng, trạng động nhược điểm thời gian gia tốc tốc độ tối đa 2200(v/p) không hiệu Chính yếu tố sở cho đề tài Với mục đích nghiên cứu hệ thống nhiên liệu động VIKYNO RV-125 nhằm tìm vấn đề tồn hệ thống nhiên liệu để đề phương hướng cho nghiên cứu tiếp theo, làm cho động ngày hoàn thiện Trong suốt thời gian thực đề tài với nhiều lần chạy kiểm chứng đạt kết phân tích mục 4.4 Ở mức tốc độ 2200 (v/p) trình tăng trưởng áp suất bơm cao áp không ổn định (có vùng tăng trưởng đột ngột), làm khả tăng tốc động bị hạn chế, nguyên nhân phát sinh trình cải tiến công suất phương pháp nâng cao tốc độ động Do cam nhiên liệu hữu dùng loại cam lồi tốc độ cao sinh va đập làm gián đoạn trình tăng trưởng áp suất bơm, ảnh hưởng đến toàn áp suất hệ thống, làm giảm khả tăng tốc động Để hệ thống cung cấp nhiên liệu động VIKYNO RV-125 hoàn thiện theo cần giải vấn đề sau đây: GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 64 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004  Theo hướng không phá vỡ kết cấu: - Nghiên cứu tối ưu hóa biên dạng cam nhiên liệu động VIKYNO RV-125 - Nghiên cứu thay đổi áp suất phun nhiên liệu, nâng cao hiệu suất nhiệt hiệu kinh tế cho động - Nghiên cứu tối ưu hóa buồng tăng áp bơm nhiên liệu nhằm nâng cao hiệu suất bơm  Theo hướng phá vỡ kết cấu nhằm đáp ứng với xu hướng nghiên cứu động Diesel - Nghiên cứu thay đổi hệ thống nhiên liệu áp suất thấ p hệ thống nhiên liệu áp suất cao, để nâng cao hiệu suất động - Nghiên cứu thay đổi quy luật cung cấp nhiên liệu động Diesel kiểu lần phun quy luật cung cấp nhiên liệu kiểu nhiều lần phun chu kỳ - Nghiên cứu nâng cao áp suất phun kết hợp với quy luật cung cấp nhiên liệu nhiều lần phun chu kỳ theo xu hướng tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao công suất động 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Sau thực mô hệ thống cung cấp nhiên liệu động VIKYNO RV-125 phần mềm HYDSIM phòng kỹ thuật mô Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, sở lý thuyết tính toán hệ thống nhiên liệu động Diesel tìm ưu, nhược điểm hệ thống Đây đặc tính làm tảng cho đề tài nghiên cứu Do thời gian thực đề tài kiến thức tiếp cận lý thuyết mô hạn chế nên sâu vào phân tích cải tiến hệ thống Để hệ thống cung cấp nhiên liệu động VIKYNO RV-125 hoàn thiện theo cần phải lựa chọn, giải vấn đề sau đây: - Nghiên cứu tối ưu hóa biên dạng cam nhiên liệu động VIKYNO RV-125 - Nghiên cứu thay đổi áp suất phun nhiên liệu, nâng cao hiệu suất nhiệt hiệu kinh tế cho động - Nghiên cứu tối ưu hóa buồng tăng áp bơm nhiên liệu, nâng cao hiệu suất bơm giảm tượng va đập - Nghiên cứu thay đổi hệ thống nhiên liệu áp suất thấp hệ thống nhiên liệu áp suất cao, để nâng cao hiệu suất cho động - Nghiên cứu thay đổi quy luật cung cấp nhiên liệu động Diesel kiểu lần phun quy luật cung cấp nhiên liệu kiểu nhiều lần phun chu kỳ GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 65 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 Nghiên cứu nâng cao áp suất phun kết hợp với quy luật cung cấp nhiên liệu nhiều lần phun chu kỳ theo xu hướng tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, nâng cao công suất động Từ vấn đề nêu hy vọng đề tài nghiên cứu lấy đề tài làm sở để tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện hệ thống nhiên liệu cho loại động - GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 66 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khóa 2002-2004 Tài liệu tham khảo Vũ Ngọc Tước “Mô hình hoá mô máy tính” NXB Giáo dục năm 2001 Nguyễn Tất Tiến “ Nguyên lý Động đốt trong” NXB giáo dục năm 2001 Lê Viết Lượng “ Lý thuyết Động Diesel” NXB Giáo dục năm 2000 Bùi Hải Triều-Hàn Trung Dũng-Đặng Tiến Hòa-Nông Văn Vìn “ ÔtôMáy Kéo” NXB khoa học Kỹ thuật năm 2001 AVL “Hydsim reference manual V:4.1” 1999 J.Warnats-U.Maas-R.W.Diddle “Combustion” Springer-Verlag Berlin 1996 T.Uzkan “ Fuel injection and combustion” The internal combustion engine division,ASME 1990 Anton Beer “Diesel fuel injection” Robert Bosch Gmbh 1994 Rolf Reit-Roger Krieger “Diesel fuel injection and sprays” Society of automative engineers, Inc 1998 GVHD: TS.Nguyễn Hữu Hường 67 HVTH: Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khoá 2002-2004 PHỤ LỤC Bảng thông số chi tiết hệ thống nhiên liệu động RV-125 Stt Tên phần tử Piston bơm Rãnh xiên Thể tích tăng áp Van áp 10 triệt Thể tích dầu có áp Ống dẫn dầu Thể tích dầu có áp Thông số chi tiết phần tử Biên dạng cam Khối lượng di chuyển Đường kính Lực culông Áp suất buồng bơm Áp lực lò xo Hệ số đàn hồi lò xo Hệ số giảm chấn Đường kính lỗ nạp Số lỗ Hành trình chạy không Hành trình có ích Góc nghiêng thứ Góc nghiêng thứ hai Bề rộng rãnh cấp dầu Diện tích đỉnh Thể tích ban đầu Áp suất Khối lượng di chuyển Áp suất mở van Lực nâng cực đại Đường kính mặt tựa Lực culông Hệ số giảm chấm nhiên liệu Hệ số lưu lượng Hệ số đàn hồi lò xo Hệ số giảm chấn Thể tích ban đầu Áp suất Chiều dài đường ống Đường kính thủy lực Thể tích ban đầu Áp suất Ống dẫn Chiều dài đường ống Đường kính thủy lực dầu Thể tích ban đầu Thể tích GVHD: TS Nguyễn Hữu Hường 67 Giá trò 60 7,5 20 1,5 420 50 10 4,4 1,6 31 31 2,5 3,2 1050 0,01 120 0,8 Đơn vi mm Ghi Hình 4.31 g mm N bar N N/m Ns/mm mm mm mm Độ Độ mm mm2 mm3 bar g bar mm mm Ns/mm 2,8 6,225 0,05 600 0,01 370 1,6 75 0,01 N/m Ns/mm mm3 bar mm mm mm3 Bar 86,16 120 mm mm mm3 HVTH: KS Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khoá 2002-2004 Dầu 11 12 13 Áp suất Khối lượng di chuyển Lực nâng cực đại Chốt kim Lực culông phun Đường kính phần dẫn hướng Đường kính phần chứa mặt tựa Hệ số đàn hồi lò xo Hệ số giảm chấn Số lỗ phun Đường kính lỗ phun Hệ số ảnh hưởng tích cực Hệ số ảnh hưởng lỗ phun Đầu vòi Đường kính chốt phun Góc côn đầu chốt Đường kính bọng dầu Góc côn đỉnh chốt Laminar flow Buồng cháy Áp suất buồng cháy GVHD: TS Nguyễn Hữu Hường 68 100 3,29 0,4 4,1 3,29 bar g mm 800000 0,8 0,29 0,74 0,64 2,5 65 1,12 95 5000 80 N/mm Ns/mm mm mm mm mm độ mm độ bar HVTH: KS Phạm Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học Khoá 2002-2004 Dầu Diesel (DO) sản xuất theo tiêu chuẩn GB252-94 – Yêu cầu kỹ thuật HẠNG MỤC LOẠI ƯU 10 -0 Trị số lưu huỳnh, gl/100g max -20 LOẠI -35 -50 10 -10 -20 LOẠI HP QUY CÁCH -35 -50 10 -10 -20 -35 -50 PHƯƠNG PHÁP THỬ - - SH/T 0234 3,5 3,5 - GB/T 6540 Tính ổn định ôxy hoá, tổng tạp chất không tan, mg/100TL max - 2,0 - SH/T 0175 Nhựa thực tế, mg/100ml max - - 70 GB/T 509 Hàm lượng lưu huỳnh, % max 0,20 0,50 0,01 GB/T 380 Hàm lượng Mercaptan, % max 0,01 0,01 - GB/T 1792 Có vết Có vết Có vết BB/T 26 5 10 GB/T 258 Độ màu max Nước, % TT Độn axít, mgKOH/100ml max Cặn 10%, % max 0,3 0,3 10 Thành phần tro, % max 0,01 0,01 0,02 GB/T 508 1 GB/T 5096 12 Axit, bazơ tan nước Không có Không có Không có GB/T 259 13 Tạp chất học Không có Không có Không có GB/T 511 11 Ăn mòn đồng 50C/3h max 14 Độ nhớt 20C, mm /s 3,0-8,0 2,5-8,0 1,8-7,0 3,0-8,0 0.4 2,5-8,0 1,8-7,0 0.3 3,0-8,0 2,5-8,0 GB/T 268 1,8-7,0 GB/T 256 15 Điểm đông đặc, C max 10 -10 -20 -35 -50 10 -10 -20 -35 -50 10 -10 -20 -35 -50 GB/T 510 16 Điểm băng, C max 12 -5 -14 -29 -44 12 -5 -14 -29 -44 12 -5 -14 -29 -44 GB/T 0248 17 Điểm bắt cháy cốc kín,C 18 Trị số hydrocachua 19 Thành phần cất: max -%50 nhiệt độ bay hơi, C -%90 nhiệt độ bay hơi, C -%95 nhiệt độ bay hơi, C 20 Tỷ trọng 20C, g/cm3 GVHD: TS Nguyễn Hữu Hường 65 60 45 65 60 45 65 60 45 45 45 300 355 365 Theo baùo caùo 300 355 365 Theo baùo caùo 300 355 365 Theo báo cáo 69 HVTH: KS Phạm Đình Thọ 45 GB/T 261 GB/T 386 GB/T 6536 GB/T1884-85 S K L 0 ... Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học CHƯƠNG II Khóa 2002-2004 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL 2.1 LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL Quá trình hòa... Đình Thọ Luận văn tốt nghiệp cao học CHƯƠNG IV: Khóa 2002-2004 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL MỘT XYLANH – PHUN TRỰC TIẾP 4.1 VAI TRÒ CỦA MÔ PHỎNG TRONG THIẾT... nghiên cứu? ??…………………………………………………………… 1 2 Chương II : NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL 2.1 Lý thuyết trình phun nhiên liệu động Diesel ……………… 2.1.1 Sự cung cấp nhiên liệu