Nghiên cứu, khảo sát động cơ 4jh1 trên xe isuzu dmax

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, KHẢO SÁT ĐỘNG CƠ 4JH1 TRÊN XE ISUZU DMAX NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S KIM NGỌC DUY Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Trung Kiên 1811250352 18DOTB2 Khưu Cát Tường 1811251847 18DOTB2 Nguyễn Trường Huy 1811251682 18DOTB2 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/ 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x DANH MỤC HÌNH ẢNH xii LỜI NÓI ĐẦU Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu giới 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Phạm vi nghiên cứu 1.7 Các kết đạt đề tài 1.8 Kết cấu đề tài Chương v TỔNG QUAN CHUNG 2.1 Lịch sử hình thành động Isuzu 2.2 Giới thiệu chung xe ISUZU Dmax 2.3 Khái quát động 4JH1-T3.0 2.4 Các thông số kỹ thuật 11 Chương 15 PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN ĐỘNG CƠ ISUZU DMAX 15 3.1 Kết cấu nhóm chi tiết cố định chuyển động 15 3.1.1 Các chi tiết cố định: Nắp động cơ, thân động cơ, gioăng động 15 3.1.2 Các chi tiết chuyển động: Piston, truyền, trục khuỷu 18 3.2 Cơ cấu phân phối khí 24 3.2.1 Bộ truyền động xu páp 24 3.2.2 Xu páp lò xo xu páp 25 3.2.3 Bộ bánh điều phối 26 3.2.4 Bánh trung gian B 27 3.3 Hệ thống bôi trơn 28 3.3.1 Bơm nhớt 30 3.3.2 Lọc nhớt mát nhớt 31 3.3.3 Vòi phun nhớt làm mát piston 33 3.3.4 Công tắc áp suất nhớt 33 3.4 Hệ thống làm mát 35 3.4.1 Đồng hồ báo nhiệt độ nước làm mát động 36 vi 3.4.2 Két nước 37 3.4.3 Bơm nước 38 3.4.4 Van nhiệt 38 3.4.5 Quạt làm mát lý hợp quạt 39 3.4.6 Dây đai dẫn động 41 3.5 Hệ thống nạp, thải khí 42 3.5.1 Ống nạp 42 3.5.2 Ống thải 43 3.5.3 Turbo tăng áp 44 3.6 Hệ thống tuần hồn khí thải 49 3.6.1 Hệ thống điều khiển EGR 49 3.6.2 Bộ làm mát EGR 50 Chương 51 HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 51 4.1 Hệ thống cảm biến tín hiệu đầu vào 51 4.1.1 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) 51 4.1.2 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT) 53 4.1.3 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (FT) 55 4.1.4 Cảm biến áp suất khí (BARO) 57 4.1.5 Cảm biến áp suất tăng áp 58 4.1.6 Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) 60 4.1.7 Cảm biến vị trí trục cam (CMP) 61 vii 4.1.8 Cảm biến vị trí bàn đạp ga (APP) 62 4.1.9 Núm điều chỉnh tốc độ cầm chừng 63 4.1.10 Cảm biến tốc độ xe (VSS) 64 5.1.11 Cảm biến áp suất nhiên liệu ống rail (FRP) 65 4.1.12 Cảm biến vị trí bướm gió 67 4.1.13 Cảm biến áp suất chân không 68 4.2 ECM điều khiển động 70 4.3 Cơ cấu chấp hành hệ thống điều khiển động 75 4.3.1 Điều khiển phun nhiên liệu 75 4.3.2 Điều khiển xông buồng đốt 77 4.3.3 Điều khiển van EGR 79 Chương 82 KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 4JH1-T3.0 82 5.1 Phân tích kết cấu hệ thống nhiên liệu 82 5.1.1 Khái quát hệ thống nhiên liệu commonrail 82 5.1.2 Bơm cao áp, ống rail, kim phun 84 5.1.3 Đường nhiên liệu phía áp suất thấp 92 5.2 Giới thiệu phần mềm Simcenter 93 5.2.1 Chức phần mềm Simcenter 94 5.2.2 Ứng dụng Simcenter Amesim 94 5.3 Xây dựng mơ hình mơ hệ thống nhiên liệu động 4JH1 – T3.0 phần mềm Simcenter Amesim 99 5.3.1 Xây dựng mơ hình 99 viii 5.3.2 Gán thông số kết cấu nhà sản xuất 106 5.3.3 Kết mô 110 Chương 117 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 117 6.1 Kết luận 117 6.2 Hướng phát triển 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT DIỄN GIẢI DEMO Thử nghiệm VAMA Hiệp hội nhà sản xuất ô tô Việt Nam PPM Phần triệu NSR Bộ xử lí oxit nitơ DPNR Bộ giảm lượng NOx bụi cho động Diesel EGR Luân hồi khí thải IAT Cảm biến nhiệt độ khí nạp MAF Cảm biến lưu lượng khí nạp ECT Cảm biến nhiệt độ nước làm mát FT Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu BARO Cảm biến áp suất khí CKP Cảm biến vị trí trục khuỷu CMP Cảm biến vị trí trục cam APP Cảm biến vị trí bàn đạp ga PTO Cảm biến ga x VSS Cảm biến tốc độ xe FRP Cảm biến áp suất nhiên liệu ống rail ECM Hệ thống điều khiển động DOC Bộ xúc tác khí xả TDC Điểm chết PWM Điều chỉnh độ rộng xung CAN Mạng điều khiển cục DC Motor điện chiều Twv Van hai chiều xi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Xe isuzu dmax Hình 2.2: Động ISUZU 4JH1 10 Hình 3.1: Nắp động .15 Hình 3.2: Gioăng động 16 Hình 3.3: Thân động .17 Hình 3.4: Piston 18 Hình 3.5: Các xéc măng 19 Hình 3.6: Vùng đệm rãnh xéc măng khí thứ 20 Hình 3.7: Thanh truyền 20 Hình 3.8: Trục khuỷu .21 Hình 3.9: Phớt dầu trục khuỷu phía trước 23 Hình 3.10: Kết cấu phớt dầu trục khuỷu phía sau 23 Hình 3.11: Puly trục khuỷu 24 Hình 3.12: Bộ truyền động xu páp 24 Hình 3.13: Xu páp nạp xu páp xả 25 Hình 3.14: Lị xo xu páp 25 Hình 3.15: Góc đóng mở xu páp .25 Hình 3.16: Bộ bánh điều phối 26 Hình 3.17: Các bánh kéo 28 Hình 3.18: Sơ đồ mạch dầu bơi trơn .29 Hình 3.19: Bơm nhớt 30 Hình 3.20: Lọc nhớt làm mát nhớt 32 Hình 3.21: Đường nhớt 32 Hình 3.22: Vòi phun nhớt .33 Hình 3.23: Cơng tắc áp suất nhớt .34 xii Hình 3.24: Mạch làm mát 35 Hình 3.25: Két nước làm mát 37 Hình 3.26: Bơm nước .38 Hình 3.27: Van nhiệt .39 Hình 3.28: Quạt làm mát ly hợp quạt 40 Hình 3.29: Dây đai dẫn động 41 Hình 3.30: Ống nạp 43 Hình 3.31: Ống thải 43 Hình 3.32: Turbo 44 Hình 3.33: Đường khí qua turbo 45 Hình 3.34: Hệ thống điều khiển van khí thải turbo 47 Hình 3.35: Sơ đồ hệ thống điều khiển van khí thải Turbo .47 Hình 3.36: Kết cấu solenoid điều khiển van khí thải .48 Hình 3.37: Hệ thống điều khiển EGR 49 Hình 3.38: Bộ làm mát EGR 50 Hình 4.1: Các tín hiệu đầu vào 51 Hình 4.2: Cảm biến nhiệt độ khí nạp .51 Hình 4.3: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ khí nạp 52 Hình 4.4: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát .53 Hình 4.5: Đường đặc tính nhiệt độ nước làm mát 54 Hình 4.6: Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu ( FT ) 55 Hình 4.7: Đường đặc tính nhiệt độ nhiên liệu 56 Hình 4.8: Cảm biến áp suất khí nằm ECM 57 Hình 4.9: Cảm biến áp suất tăng áp 58 Hình 4.10: Đường đặc tính áp suất tăng áp 58 Hình 4.11: Vị trí lắp cảm biến vị trí trục khuỷu .60 Hình 4.12: Bộ rotor cảm biến 60 Hình 4.13: Cảm biến vị trí trục cam 61 xiii 5.3.3 Kết mơ Sau hồn thành liên kết mơ hình thơng số cần thiết, ta tiến hành mô với điều kiện sau: - Động hoạt động vận tốc tối đa 2900 vòng/ phút tương đương với 17400 độ/ giây - Bướm ga mở 100% - Van EGR mở 20% Kết sau: Hình 5.25: Đồ thị áp suất khí thể xylanh 110 Từ đồ thị áp suất khí thể, tiến hành cộng đồ thi ta đồ thị cơng P-v: Hình 5.26: Đồ thị cơng P-v Hình 5.27: Đồ thị lực tác dụng lên đỉnh pít tơng Hình 5.28: Hành trình xu páp nạp, xả 111 Hình 5.29: Lưu lượng nhiên liệu phun a) Thay đổi thời điểm phun Bảng 18: Thơng số thay đổi góc phun sớm góc phun Ta tiến hành thí nghiệm thay đổi thông số đầu vào thời điểm phun kim phun trường hợp nêu bảng 18 để so sánh kết áp suất khí thể xy lanh động 4JH1 thay đổi 112 Hình 5.30: Kết áp suất xy lanh thay đổi thời điểm phun Quan sát đồ thị áp suất khí thể xy lanh hình 5.30 ta thấy: việc thay đổi thời điểm phun định áp suất khí thể cực đại đạt trình cháy động Khi tăng thời gian phun sớm lên, áp suất khí thể cực đại q trình cháy tăng Góc phun sớm lớn thời gian phun sớm Do nhiên liệu phun sớm lúc tạo sức mạnh lớn để đẩy piston xuống, thực hành trình sinh cơng với áp lực khí cháy tối đa Nếu phun nhiên liệu sớm trình cháy đẩy ngược piston, hạn chế khả sinh công Nếu phun nhiên liệu sớm (phun muộn) khơng tận dụng áp lực khí cháy, q trình cháy khơng triệt để vừa gây tăng tiêu thụ nhiên liệu trình cháy khơng triệt để, gây nhiễm lớn b) Thay đổi áp suất vòi phun Khi ta tiến hành tăng dần áp suất vòi phun từ 1000 bar lên 1200 bar giữ nguyên thông số khác, kết áp suất khí thể cực đại q trình cháy động tăng lên 113 Hình 5.31: Kết áp suất xy lanh thay đổi áp suất phun nhiên liệu Diễn biến áp suất đường ống cao áp hệ thống nhiên liệu động Diesel phụ thuộc vào bơm cao áp ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc tia phun nhiên liệu, dẫn đến thay đổi trình hình thành hỗn hợp cháy, làm ảnh hưởng đến công suất động Do vậy, xác định mức giảm áp suất đường ống cao áp để kịp thời sửa chữa, bảo dưỡng hệ thống phun nhiên liệu, đặc biệt bơm áp giúp nâng cao hiệu suất làm việc ngăn ngừa cố xảy động diesel c) Thay đổi đường kính lỗ phun Khi giữ nguyên thơng số đầu vào thay đổi đường kính lỗ tia phun (dlp) tương ứng với giá trị: 0,08 - 0,09 - 0,10 - 0,12 - 0,14 - 0,16 (mm) Kết khảo sát tốc độ vòng quay 2900 vòng/ phút, với dlp khác cho thấy chênh lệch rõ ràng độ lớn thời điểm mà áp suất khí thể cực đại tương ứng với thơng số dlp Hình 5.32 Qua phân tích kết ta đánh giá hiệu trình cháy nhiên liệu, diễn biến q trình thay đổi áp suất khí thể giá trị áp suất cực đại xy lanh từ xác định điều kiện làm việc tối ưu cho động 114 Khi dlp nhỏ lớn, giá trị áp suất khí thể cực đại thấp, thời điểm áp suất khí thể đạt cực đại sớm muộn, ảnh hưởng xấu tới chất lượng làm việc động Khi dlp = 0,12mm giá trị áp suất cực đại lớn thời điểm phù hợp tiêu chẩn làm việc động (6°÷10° sau ĐCT), sau lần phun sớm, áp suất tăng nhẹ không bị giảm trước đạt giá trị cực đại Hình 5.33 Hình 5.32a Áp suất xy lanh với dlp = Hình 5.32d Áp suất xy lanh với dlp = 0,08 mm 0,12 mm Hình 5.32b Áp suất xy lanh với dlp = Hình 5.32e Áp suất xy lanh với dlp = 0,09 mm 0,14 mm 115 Hình 5.32c Áp suất xy lanh với dlp = Hình 5.32f Áp suất xy lanh với dlp = 0,10 mm 0,16 mm Hình 5.32: Áp suất xy lanh Hình 5.33: Biến thiên áp suất tương ứng với giá trị dlp KẾT LUẬN Thông qua việc ứng dụng công cụ mô phần mềm Simcenter Amesim, ta kiểm nghiệm cách tương đối xác tiêu kinh tế, hiệu chu trình cơng tác làm việc động ô tô điều kiện hạn chế sở vật chất trang thiết bị phục vụ cho tính tốn, thu thập kết Các thông số thay đổi không dừng lại thời điểm phun, áp suất vòi phun mà thay đổi nhiều thông số khác thay đổi thông số lúc Kết tính tốn cho phép nhanh chóng xây dựng đồ thị cơng thị chu trình cơng tác động 4JH1 – T3.0 để làm sở cho việc tính tốn, mơ động lực học, tính tốn sức bền chi tiết phần mềm Simcenter Amesim trình bày chương 116 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau thời gian tích cực nghiên cứu, tìm hiểu qua tài liệu kiến thức thực tế, đến chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu, khảo sát động 4JH1-T3.0 xe ISUZU Dmax” bao gồm đầy đủ nội dung đề cương, nhiệm vụ đồ án u cầu giáo viên hướng dẫn Tính tốn kiểm nghiệm bền chi tiết máy giúp có phương pháp khai thác, sử dụng tốt cho ngành ô tơ Ngồi kiến thức học trường lớp, cần phải học công nghệ để đáp ứng yêu cầu việc làm ngày cao thời đại công nghệ 4.0 Phần mềm Simcenter Amesim giúp tối ưu thời gian tính tốn, thiết kế, mơ phỏng, kiểm nghiệm bền chi tiết sát với điều kiện hoạt động thực tế Nghiên cứu, hoàn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp, giúp chúng em nâng cao kiến thức chuyên môn, sử dụng thành thạo phần mềm, hình thành tác phong làm việc, khả tư giải vấn đề làm cở tảng cho mặt công tác sau Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn thầy cô giáo viện kỹ thuật, đặc biệt thầy Th.s Kim Ngọc Duy trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình, giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án tốt nghiệp tiến độ bảo đảm chất lượng 6.2 Hướng phát triển - Vì khảo sát phần mềm nên tính thực tế chưa cao, nên áp dụng vào thực tế kết khảo sát để tối ưu hóa ưu điểm động common rail - Tăng áp suất hệ thống nhiên liệu commonrail đến mức cao để phun thời điểm Mọi chế độ làm việc động lúc thấp tốc 117 mà áp suất phun không thay đổi Với áp suất cao, nhiên liệu phun tơi nên q trình cháy - Hệ thống cịn ứng dụng điều khiển điện tử cho động cơ, lắp thêm hồi lưu khí xả (EGR) tăng áp góp phần cải thiện tính động Trong phải kể đến vịi phun Common Rail, thực phun lưu áp suất cao - Hệ thống Common Rail Diesel đời góp phần cải thiện nhiều cho tính động tính kinh tế nhiên liệu mà lâu người sử dụng nhà bảo vệ môi trường mong đợi 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Văn Dũng, Đinh Tấn Ngọc, Nghiên cứu ảnh hưởng kim phun đến công suất động Diesel, Tạp chí khoa học Giáo dục kỹ thuật số 57 – 2020 Hà Quang Minh, Nguyễn Hoàng Vũ, Phun nhiên liệu điều khiển điện tử động đốt trong, HVKTQS 2010 Đỗ Kiến Quốc, Nguyễn Thị Hiền Lương, Sức bền vật liệu, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh 2002 TS Vy Hữu Thành, Th.S Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn đồ án môn học động đốt trong, HVKTQS 1999 Phạm Đình Thọ, Nghiên cứu trình phun nhiên liệu động Diesel 2006 Lê Văn Uyển, Trịnh Chất, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam 2017 https://123docz.net//document/4886727-do-an-he-thong-nhien-lieu-dong-codiesel.htm 119 120 121 122 123 124 ... HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN ĐỘNG CƠ ISUZU DMAX 3.1 Kết cấu nhóm chi tiết cố định chuyển động 3.1.1 Các chi tiết cố định: Nắp động cơ, thân động cơ, gioăng động 3.1.1.1 Nắp động Nắp máy động có nhiệm vụ... 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN ĐỘNG CƠ ISUZU DMAX Chương 4: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Chương 5: KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 4JH1- T3.0 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT... chung xe ISUZU Dmax 2.3 Khái quát động 4JH1- T3.0 2.4 Các thông số kỹ thuật 11 Chương 15 PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN ĐỘNG CƠ ISUZU DMAX