Tối ưu áp suất phun và thời điểm phun ủa hệ thống nhiên liệu ommon rail sử dụng trên động ơ avl 5402

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HOÀNG QUANG TUỆ TỐI ƯU ÁP SUẤT PHUN VÀ THỜI ĐIỂM PHUN CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ AVL-5402 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - Năm 2014 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131940951000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HOÀNG QUANG TUỆ TỐI ƯU ÁP SUẤT PHUN VÀ THỜI ĐIỂM PHUN CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ AVL-5402 Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS KHỔNG VŨ QUẢNG Hà Nội - Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu Các thông tin, số liệu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng, cụ thể Kết nghiên cứu luận văn đắn, trung thực chưa có cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2014 Học viên thực Hoàng Quang Tuệ i LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS TS Khổng Vũ Quảng, người tận tình hướng dẫn em suốt trình thực luận văn Em xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy giáo Bộ mơn động đốt trong, Phịng thí nghiệm Động đốt trong, Viện Cơ khí Động lực, Viện Đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ em thời gian làm luận văn Em xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy giáo phản biện Hội đồng chấm luận văn đọc, có ý kiến q báu để em hồn thành luận văn cách tốt có định hướng tương lai Em xin cảm ơn ban giám hiệu Trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, Trường Cao đẳng nghề LICOGI toàn thể bạn đồng nghiệp gia đình tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành luận văn Hà Nội, ngày 25 tháng 03 năm 2014 Học viên thực Hoàng Quang Tuệ ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .4 1.1 Xu hướng phát triển hệ thống điều khiển điện tử hệ thống nhiên liệu động đốt 1.1.1 Quá trình hình thành phát triển hệ thống nhiên liêu điều khiển .4 1.1.2 Các hệ thống nhiên liệu điều khiển điện tử .5 1.1.3 Hệ thống nhiên liệu Common rail 17 1.2 Xu hướng sử dụng hệ thống nhiên liệu Common rail 26 1.2.1 Trên giới .26 1.2.2 Tại Việt Nam 27 1.3 Các tham số điều khiển hệ thống nhiên liệu Common rail 28 1.3.1 Mức độ ảnh hưởng tham số hệ thống nhiên liệu diesel .28 1.3.2 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu Common rail .29 Kết luận chương .31 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT PHUN VÀ GÓC PHUN SỚM .32 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính làm việc động 32 2.1.1 Quá trình cháy động diesel 32 2.1.2 Những nhân tố ảnh hưởng .34 2.2 Cơ sở lý thuyết tối ưu áp suất phun góc phun sớm 36 2.2.1 Quá trình phun nhiên liệu 36 2.2.2 Điều khiển phun nhiên liệu hệ thống nhiên liệu Common rail 37 iii 2.2.3 Điều khiển phun động AVL-5402 41 2.2.4 Cơ sở để xác định tốn tối ưu góc phun sớm áp suất phun 44 2.2.5 Bài toán xác định tối ưu góc phun sớm áp suất phun 47 2.3 Cách thức thực 48 Kết luận chương .48 Chương THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT PHUN VÀ GÓC PHUN SỚM 49 3.1 Mục đích phạm vi thực nghiệm 49 3.2 Nội dung thực nghiệm 49 3.3 Đối tượng thực nghiệm 49 3.4 Thiết bị thực nghiệm 50 3.4.1 Giới thiệu băng thử nghiệm động .50 3.4.2 Các hệ thống đo phụ trợ băng thử 52 3.5 Các bước thực nghiệm 56 Kết luận chương 57 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 58 4.1 Xác định áp suất phun 58 4.1.1 Tại chế độ tải 25 % 58 4.1.2 Tại chế độ tải 50 % 59 4.1.3 Tại chế độ tải 75 % 61 4.2 Xác định góc phun sớm 63 4.2.1 Tại chế độ tải 25 % 63 4.2.2 Tại chế độ tải 50 % 65 4.2.3 Tại chế độ tải 75 % 67 Kết luận chương 68 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT PC Máy tính CB Cảm biến ADC Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số COM Cổng nối tiếp để kết nối máy tính vi xử lý λ Hệ số dư lượng khơng khí ge Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kW.h) Ne Công suất động (kW) M Mômen (Nm) P Áp suất (bar) PTN ĐCĐT Phịng thí nghiệm động đốt VCKĐL Viện Cơ khí động lực SCTB Băng thử động CR Hệ thống nhiên liệu Common rail v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng mốc thời gian phát triển hệ thống nhiên liệu Common rail 27 Bảng 2.1 Bảng giải thích thơng số vào điều khiển trình phun nhiên liệu động AVL-5402 43 Bảng 3.1 Bảng thông số động AVL-5402 50 Bảng 4.1 Bảng kết thí nghiệm xác định áp suất phun chế độ tải 25% 59 Bảng 4.2 Bảng kết thí nghiệm xác định áp suất phun chế độ tải 50% 61 Bảng 4.3 Bảng kết thí nghiệm xác định áp suất phun chế độ tải 75% 63 Bảng 4.4 Bảng kết thí nghiệm xác định góc phun sớm chế độ tải 25% 65 Bảng 4.5 Bảng kết thí nghiệm xác định góc phun sớm chế độ tải 50% 66 Bảng 4.6 Bảng kết thí nghiệm xác định góc phun sớm chế độ tải 75% 68 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bơm dãy PE điều khiển điện tử Hình 1.2 Bơm cao áp VE hướng trục điều khiển điện tử cấu điều ga điện từ Hình 1.3 Hoạt động van TCV (làm sớm thời điểm phun) 10 Hình 1.4 Cấu trúc bơm VE điều khiển điện tử van xả áp - máy bơm piston hướng trục 11 Hình 1.5 Vị trí van SPV bơn VE điền khiển điện tử 11 Hình 1.6 Cấu trúc bơm VE điều khiển điện tử van xả áp - máy bơm piston hướng kính 12 Hình 1.7 Hoạt động van TCV bơm VE điều khiển điện tử - máy bơm hướng kính 12 Hình 1.8 Sơ đồ điều khiển bơm VE điện tử loại dùng van xả áp 13 Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI 13 Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu HEUI 14 Hình 1.11 Sơ đồ giới thiệu chung hệ thống nhiên liệu Common rail 15 Hình 1.12 So sánh lượng phun phun giai đoạn phun hai giai đoạn 16 Hình 1.13 So sánh tiếng ồn phun giai đoạn phun hai giai đoạn 17 Hình 1.14 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common rail 17 Hình 1.15 Bình tích áp (ống rail) 18 Hình 1.16 Bơm thấp áp 18 Hình 1.17 Bơm cao áp 19 Hình 1.18 Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm cao áp 19 Hình 1.19 Chu kỳ hoạt động bơm cao áp 20 Hình 1.20 Vị trí lắp cảm biến tốc độ 21 Hình 1.21 Cảm biến áp suất ống rail 21 Hình 1.22 Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 22 Hình 1.23 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 22 Hình 1.24 Van điều khiển áp suất ống rail 23 vii Hình 1.25 Van điều chỉnh áp suất nhiên liệu 23 Hình 1.26 Cấu tạo vịi phun 24 Hình 1.27 Ảnh hưởng tham số điều chỉnh tới tính kinh tế kỹ thuật động 28 Hình 2.1 Quá trình cháy động diesel 33 Hình 2.2 Đồ thị thể áp suất phun có phun mồi 36 Hình 2.3 Sơ đồ điều khiển trình phun 42 Hình 2.4 Ảnh hưởng góc phun sớm đến Ne, G nl, ge n 45 Hình 2.5 Ảnh hưởng áp suất phun đến Ne,Gnl, ge 46 Hình 3.1 Mặt cắt ngang động AVL-5402 49 Hình 3.2 Sơ đồ băng thử động xylanh SCTB 51 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý đo AVL Fuel balance 733s 52 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý làm việc AVL 577 53 Hình 3.5 Thiết bị điều chỉnh tay ga THA100 hộp tín hiệu 54 Hình 3.6 Thiết bị Dismoke 4000 55 Hình 3.7 Thiết bị đo độ khói Smoke Meter AVL 415 55 Hình 4.1 Đồ thị xác định áp suất phun tới công suất, suất tiêu hao nhiên liệu chế độ tải 25% 58 Hình 4.2 Đồ thị xác định áp suất phun tới CO, HC, CO2 chế độ tải 25% 58 Hình 4.3 Đồ thị xác định áp suất phun tới NOx, Smoke chế độ tải 25% 59 Hình 4.4 Đồ thị xác định áp suất phun tới công suất, suất tiêu hao nhiên liệu chế độ tải 50% 60 Hình 4.5 Đồ thị xác định áp suất phun tới CO, HC, CO2 chế độ tải 50% 60 Hình 4.6 Đồ thị xác định áp suất phun tới NOx, Smoke chế độ tải 50% 61 Hình 4.7 Đồ thị xác định áp suất phun tới công suất, suất tiêu hao nhiên liệu chế độ tải 75% 62 Hình 4.8 Đồ thị xác định áp suất phun tới CO, HC, CO2 chế độ tải 75% 62 Hình 4.9 Đồ thị xác định áp suất phun tới NOx, Smoke chế độ tải 75% 63 viii