tài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttôtài liệu đồ án ô tô giúp các bạn tham khảo để làm báo cáo dôd án cho kỳ thực tập bảo vệ đồ án sắp tới, kiến thức đc mình tích góp lại từ nhiều các tài liệu khác nhau trên internet cũng như ở nhiều loại sách khác nhau giúp các bạn có thêm kiến thức về hộp số ô ttô
EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP LỜI NÓI ĐẦU Ngày xu hội nhập mở cửa kinh tế Việt Nam với kinh tế nước giới, ngành công nghiệp sản xuất ôtô đứng trước nhiều hội thách thức Đó hội cải tiến phát triển công nghệ cho ngang tầm với nước giới có nhiều thử thách đặt khả nắm bắt tiếp thu công nghệ mới, cải tiến công nghệ cũ lạc hậu Hiện công nghệ ôtô phát triển dựa tiêu chí: tăng cơng suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá trình điều khiển hạn chế mức thấp thành phần nhiễm khí xả động nhằm tạo công nghiệp ôtô phát triển thân thiện với môi trường Với phát triển mạnh mẽ tin học hóa, tự động hóa ngành sản xuất sản phẩm ô tô Nhờ giúp đỡ máy tính để cải thiện q trình làm việc động ôtô nhằm đạt hiệu cao chống ô nhiễm môi trường, tối ưu hố q trình điều khiển dẫn đến kết cấu động ô tô thay đổi phức tạp, làm cho người sử dụng cán công nhân kỹ thuật ngành tơ nước ta cịn nhiều lúng túng sai sót, khó khăn việc nắm bắt cơng nghệ nên cần có nghiên cứu cụ thể hệ thống điện tử động ô tô Là sinh viên ngành động lực trường, em chọn đề tài: "Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.4l" làm đề tài tốt nghiệp Em mong với đề tài em củng cố tốt kiến thức để trường em đóng góp phần vào phát triển ngành công nghiệp ô tô nước nhà Cuối em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn Trần Văn Nam bảo em tận tình, giúp em vượt qua khó khăn vướng mắc hồn thành đồ án Bên cạnh em cảm ơn thầy giáo khoa khí giao thơng tạo điều kiện để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP LÊ QUANG CƯỜNG MỤC LỤC Lời nói đầu Mục lục Lịch sử vấn đề mục đích ý nghĩa đề tài .1 Các phương án thiết kế hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.4l 2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đặc điểm chung hệ thống nhiên liệu động diesel 2.1.1 Hệ thống nhiên liệu động Diesel có nhiệm vụ sau 2.1.2 Yêu cầu hệ thống nhiên liệu động Diesel .3 2.1.3 Đặc điểm hình hành hồ khí động diesel 2.1.3.1 Đặc điểm 2.1.3.2 Những đặc trưng động diesel 2.2 Hệ thống nhiên liệu động Diesel sử dụng bơm cao áp Bosch .4 2.2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel 2.2.2 Cấu tạo bơm cao áp 2.2.2.1 Cấu tạo bơm cao áp thẳng hàng 2.2.2 Cấu tạo bơm cao áp phân phối 2.2.3.Các dạng cấu tạo vòi phun hệ thống nhiên liệu động diesel .8 2.2.4 Bơm chuyển nhiên liệu 2.2.4.1 Loại bơm bánh .9 2.2.4.2 Loại bơm piston 10 2.2.5 Lọc nhiên liệu 11 2.2.5.1 Lọc nhiên liệu thô .11 2.2.5.2 Lọc nhiên liệu tinh 12 2.2.6 Nhược điểm hệ thống nhiên liệu Diesel sử dụng bơm Bosch 13 2.2.6.1 Đặc tính tốc độ bơm cao áp 13 2.2.6.2 Đặc tính phun hệ thống phun nhiên liệu kiểu cũ 14 2.3 Hệ thống nhiên liệu CommonRail Diesel 15 2.3.1.Nguyên lý hoạt động .16 2.3.2 Các chức hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel .19 Các thông số động Duratorq 2.4l .22 Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.4l .23 EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP 4.1 Tính tốn hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.4l 23 4.1.1 Tính tốn nhiệt 23 4.1.1.1 Thông số động 23 4.1.1.2 Các thông số chọn ban đầu 24 4.1.1.3 Thơng số tính tốn 24 4.1.1.4 Những thông số thị 29 4.1.1.5 Các tiêu có ích .30 4.1.1.6 Kiểm nghiệm kích thước xy lanh 31 4.1.2 Vẽ đồ thị công .31 4.1.2.1 Xác định điểm đường nén với số đa biến n1 32 4.1.2.2 Xây đựng đường cong áp suất đường giãn nở 32 4.2 Xác định thông số bơm cao áp .34 4.2.1 Thể tích nhiên liệu cung cấp cho chu trình .34 4.2.2 Đường kính piston bơm cao áp 35 4.3 Xác định thơng số vịi phun 36 4.3.1 Tốc độ phun nhiên liệu lớn chu trình 36 4.3.2 Tổng số tiết diện lưu thông lỗ phun 36 4.3.3 Tiết diện lưu thông lỗ phun .37 4.3.4 Đường kính lổ phun tính toán 37 Thiết kế hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.4l 38 5.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống .38 5.1.1 Những đặc tính hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.4l .39 5.1.2 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.4l 40 5.1.3 Đặc tính hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.4l 40 5.1.4 Ưu điểm hệ thống nhiên liệu 41 5.1.5 Đặc tính phun hệ thống Common Rail 41 5.2 Đặc điểm kết cấu nguyên lý hoạt động cụm chi tiết .43 5.2.1 Thùng nhiên liệu 43 5.2.2 Lọc nhiên liệu 43 5.2.3 Bơm chuyển nhiên liệu 44 5.2.4 Bơm cao áp 45 5.2.4.1 Bơm piston 47 5.2.4.2 Van điều chỉnh áp suất 47 EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP 5.2.5 Ống phân phối 48 5.2.6 Kim phun .50 5.2.7 Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao 52 5.2.8 Van giới hạn áp suất 53 5.3 Thiết kế hệ thống cảm biến điều khiển hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel động Duratorq 2.4l 53 5.3.1 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP) 53 5.3.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) 55 5.3.3 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT) 56 5.3.4 Cảm biến vị trí bàn đạp ga .57 5.3.5 Cảm biến vị trí trục khuỷu (CKP) 59 5.3.6 Cảm biến vị trí trục cam (CMP) 61 5.3.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu 62 5.4 Thiết kế hệ thống điều khiển điện tử 63 5.4.1 Thiết kế hệ thống xử lý thông tin điều khiển hệ thống nhiên liệu động .63 5.4.1.1 Giới thiệu sơ đồ tổng quan chức điều khiển điện tử 63 5.4.1.2 Hệ thống xử lý 65 5.4.1.3 Hệ thống chấp hành 65 5.4.1.4 Bộ xử lí điều khiển góc phun sớm 65 5.4.1.5 Bộ xử lý 66 5.4.1.6 Bộ xử lý tín hiệu vào 66 5.4.1.7 Bộ vi xử lý .67 5.4.1.8 Bộ kiểm tra hệ thống 68 5.4.1.9 Bộ nhớ đầu 68 5.4.1.10 Các chức đầu 69 Chuẩn đoán hư hỏng sửa chữa hệ thống nhiên liệu 69 6.1 Khói đen 69 6.2 Khói trắng 71 6.3 Bơm cao áp bị hỏng 71 6.4 Bộ lọc bị tắc, có nước nhiên liệu 72 6.5 Nhiên liệu rò lỗ vòi phun .72 6.6 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 72 6.6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp 72 6.6.2 Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai 72 6.6.3 Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa 73 6.6.4 Các hư hỏng hệ thống điện tử 73 Kết luận 74 EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Tài liệu tham khảo Lịch sử vấn đề mục đích ý nghĩa đề tài Khí thải động Diesel thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Động diesel hiệu kinh tế động xăng, nhiên cịn hạn chế q trình sử dụng như: Thải khói đen lớn tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu cao tiếng ồn lớn, vận hành không êm dịu… Động Diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý tự cháy Ở gần cuối trình nén, nhiên liệu phun vào buồng cháy động để hình thành hịa khí tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosch phát triển Bơm cao áp (Bơm phun Bosch lắp cho động diesel ôtô thương mại ôtô khách vào năm 1936) Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng cải tiến, với giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà sản xuất động Diesel đề nhiều biện pháp khác kỹ thuật phun tổ chức trình cháy nhằm giới hạn chất ô nhiễm Tập trung vào giải vấn đề: - Tăng tốc độ phun để làm giảm độ bồ hóng tăng tốc hịa trộn nhiên liệu-khơng khí - Tăng áp suất phun, đặc biệt động phun trực tiếp - Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh trình phun để làm giảm HC - Biện pháp hồi lưu phận khí xả (ERG: Exhaust Gas Recirculation ) Hiện nay, nhược điểm hệ thống nhiên liệu Diesel khắc phục cải tiến phận như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, ứng dụng điều khiển tự động nhờ phát triển công nghệ (năm 1986 Bosch đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động diesel ) Đó hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel 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 mơi trường mong đợi Nó tạo nên hướng nghiên cứu cho ngành khí động lực, giao thông,… nước Hiện nay, hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel trang bị dòng xe Transit, Sprinter,…Những dòng xe sản xuất sử dụng thông dụng Việt Nam mang lại hiệu tích cực tính EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP kinh tế khả bảo vệ môi trường Vì lý em chọn đề tài "Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel động Duratorq 2.4l " để làm đề tài tốt nghiệp Các phương án thiết kế hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.4l 2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu đặc điểm chung hệ thống nhiên liệu động diesel 2.1.1 Nhiệm vụ hệ thống nhiên liệu động Diesel Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động hoạt động liên tục khoảng thời gian quy định Lọc nước tạp chất học có lẫn nhiên liệu Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho chu trình ứng với chế độ làm việc quy định động Cung cấp nhiên liệu đồng vào xy lanh theo trình tự làm việc quy định động Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động thời điểm theo quy luật định Phun tơi phân bố nhiên liệu vào thể tích mơi chất buồng cháy, cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước phương hướng tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy cường độ vận động mơi chất buồng cháy Diễn biến chu trình cơng tác động diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình hình hoạt động thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt nhiên liệu dạng đường cong áp suất môi chất công tác q trình cháy biến thiên theo góc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào yếu tố sau: - Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức góc phun sớm) - Biến thiên tốc độ phun (tức quy luật cấp nhiên liệu ) - Chất lượng phun (thể mức phun nhỏ đều) - Sự hồ trộn nhiên liệu với khí nạp buồng cháy Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo dài 2045 độ góc quay trục khuỷu (tức khoảng 0,00330,0075 [s]) Trong khoảng thời gian áp suất nhiên liệu từ 0,150,2 [MN/m2] Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, vòi phun áp suất tăng lên tới chục [MN/m2] Áp suất phun nhiên liệu cao nhằm đảm bảo yêu cầu phun nhỏ EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP đều, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh động với tốc độ cần thiết Áp suất phun nhiên liệu nhỏ cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ nhiên liệu, phụ thuộc vào cấu tạo vòi phun cường độ vận động xốy lốc mơi chất buồng cháy phun nhiên liệu Trên thực tế thường không nhỏ 10[MN/m2] áp suất phun nhiên liệu lớn thường không vượt 4050 [MN/m2], lớn gây khó khăn khơng cần thiết mặt cơng nghệ chế tạo, ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ bơm cao áp vòi phun, mặt chất lượng phun có cải thiện chút 2.1.2 u cầu hệ thống nhiên liệu động Diesel - Bền có độ tin cậy cao - Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ - Dễ dàng thuận tiện việc bảo dưỡng sửa chữa 2.1.3 Đặc điểm hình hành hồ khí động diesel 2.1.3.1 Đặc điểm Có hai đặc điểm sau: - Hồ khí hình thành bên xylanh động với thời gian ngắn; tính theo góc quay trục khuỷu, 1/10 đến 1/20 so với trường hợp máy xăng; nhiên liệu diesel lại khó bay xăng nên phải phun thật tơi hồ trộn khơng gian buồng cháy Vì phải tạo điều kiện để nhiên liệu sấy nóng, bay nhanh hồ trộn với khơng khí buồng cháy nhằm tạo hồ khí, mặt khác phải đảm bảo cho nhiệt độ khơng khí buồng cháy thời gian phun nhiên liệu đủ lớn để hồ khí tự bốc cháy - Q trình hình thành hồ khí q trình bốc cháy nhiên liệu động diesel chồng chéo lên Sau phun nhiên liệu, buồng cháy diễn loạt thay đổi lý hoá nhiên liệu, sau phần nhiên liệu phun vào trước tạo hồ khí, tự bốc cháy, nhiên liệu phun tiếp, cung cấp cho xylanh động Như sau cháy phần, hoà khí tiếp tục hình thành, thành phần hồ khí thay đổi liên tục khơng gian trình 2.1.3.2 Những đặc trưng động diesel Do thời gian hình thành hồ khí bên ngắn, làm cho chất lượng hồ trộn khó đạt tới mức độ đồng đều, động có đặc trưng sau: EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP - Trong trình nén, bên xylanh khơng khí, tăng tỷ số nén ε , qua làm tăng hiệu suất động cơ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi làm tăng nhiệt độ mơi chất giúp hồ khí dễ tự bốc cháy - Đường nạp có khơng khí nén nên khơng cần để ý đến vấn đề sấy nóng, bay nhiên liệu đường nạp máy xăng Có thể dùng đường nạp có kích thước lớn gây cản khơng cần sấy nóng với cấu tạo đơn giản - Có thể dùng hồ khí nhạt buồng cháy (do tính hồ trộn khơng hồ khí) nên sử dụng cách điều chỉnh chất (tức điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình mà khơng điều chỉnh lượng khơng khí) cần thay đổi tải động - Động diezen có mặt bất lợi (do tính chất hồ trộn khơng tạo ) bị hạn chế khả giảm α ( tức sử dụng hết khơng khí thừa buồng cháy để đốt thêm nhiên liệu ) khả nâng cao tốc độ động ( tốc độ cháy hồ khí khơng chậm ) Những hạn chế làm cho cơng suất lít (cơng suất đơn vị) động diesel nhỏ so với động xăng 2.2 Hệ thống nhiên liệu động Diesel sử dụng bơm cao áp Bosch 2.2.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel 13 12 10 11 Hình 2-1 Hệ thống nhiên liệu động diesel 1- Thùng chứa; 2,5,- Ống nhiên liệu thấp áp; 3- Lọc thô; 4- Bơm chuyển; 6Lọc tinh; 7,12,13- Ống nhiên liệu hồi; 9- Bơm cao áp; 10- Ống nhiên liệu cao áp; 11 Vòi phun EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Trên hình 2-1 giới thiệu sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel Bơm chuyển nhiên liệu hút nhiên liệu từ thùng chứa qua bình lọc thơ để cung cấp nhiên liệu qua bầu lọc tinh tới bơm cao áp Ở đây, bơm cao áp tiếp tục đưa nhiên liệu lên vòi phun, với áp suất cao để phun vào buồng cháy hỗn hợp với khơng khí từ bên ngồi qua bình lọc, ống nạp, tạo thành hồ khí tự cháy, khơng khí nén có nhiệt độ cao Hồ khí cháy giãn nở tác dụng vào piston, qua truyền, làm quay trục khuỷu sinh cơng Khí cháy sau làm việc, khỏi xy lanh ống xả ống tiêu âm hệ thống nhiên liệu động xăng Nhiên liệu rò qua khe hở thân kim phun vòi phun tổ bơm theo ống nhiên liệu hồi 7, 12, 13 trở thùng chứa 2.2.2 Cấu tạo bơm cao áp 2.2.2.1 Cấu tạo bơm cao áp thẳng hàng Hình 2-2 Bơm cao áp thẳng hàng 1- Bulơng xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun; 4- Đầu nối ống nhiên liệu vào bơm; 5- Vỏ hạn chế nhiên liệu; 6- Khớp nối trục cam; 7- Đĩa chắn dầu; 8- Trục bơm; 9- Ổ bi; 10- Vỏ điều tốc; 11- Lò xo van cao áp; 12- Van cao áp; 13Xilanh bơm cao áp; 14- Lỗ xả; 15- Piston bơm cao áp; 16- Vít; 17- Ống xoay; 18- Đĩa trên; 19- Lị xo bơm cao áp; 20- Đĩa dưới; 21- Bulơng điều chỉnh; 22- Con đội; 23- Con lăn; 24: Cam EBOOKBKMT.COM - HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Nguyên lý hoạt động: Piston xuống nhờ lực đẩy lò xo 19, van cao áp 12 đóng kín, nhờ độ chân khơng tạo khơng gian phía piston, mở lỗ A, B nhiên liệu nạp đầy vào không gian piston nằm vị trí thấp Piston lên nhờ cam 24, lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua lỗ A, B ngồi; đỉnh piston che kín hai lỗ A, B nhiên liệu khơng gian phía piston 15 tăng áp suất, đẩy mở van cao áp 12, nhiên liệu vào đường cao áp tới vịi phun Q trình cấp nhiên liệu tiếp diễn tới rãnh nghiêng đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc nhiên liệu từ khơng gian phía piston qua rãnh dọc qua lỗ B ngồi khiến áp suất xilanh giảm đột ngột, van cao áp đóng lại Hình 2-2 giới thiệu kết cấu bơm cao áp thẳng hàng 2.2.2.2 Cấu tạo bơm cao áp phân phối Hình 2-3 giới thiệu kết cấu bơm cao áp phân phối Hình 2-3 Bơm cao áp phân phối 1- Bạc xả; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun; 3- Vành cam; 4- Con lăn; 5- Đĩa truyền động; 6- Trục vào; 7- Bánh bơm chuyển; 8- Trục điều tốc; 9- Bánh điều tốc; 10- Quả văn ; 11- Đòn điều chỉnh; 12- Lị xo điều tốc; 13- Màng chân khơng; 14- Ống nối đường nạp; 15- Lò xo màng điều chỉnh chân khơng; 16- Đường ống hồi dầu; 17- Vít điều chỉnh; 18- Đòn áp lực; 19- Van điện từ ; 20- Piston; 21- Van cao áp; 22Đầu nối với vòi phun 10