Vì vậy là một học viên ngành ô tô chúng em quyết định chon đề tài “Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail của động cơ diesel 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace ” làm đề tài đồ án
lOMoARcPSD|39270902 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU COMMON RAIL ĐỘNG CƠ 2KD-FTV TRÊN XE TOYOTA HIACE Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Trung Kiên Tiêu Xuân Linh Sinh viên thực hiện : 2018605412 O4 – K13 Mã sinh viên : Lớp : Hà Nội – 2021 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 1 MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH 3 DANH MỤC BẢNG 5 LỜI NÓI ĐẦU 6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL TRÊN Ô TÔ 8 1.1 Khái quát chung về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 8 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển động cơ diesel 8 1.1.2 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel 9 1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common rail 10 1.2.1 Cấu tạo 10 1.2.2 Nguyên lý 11 CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ 2KD-FTV TRÊN XE TOYOTA HIACE 13 2.1 Giới thiệu về xe Toyota Hiace 13 2.2 Giới thiệu động cơ 2KD-FTV 14 2.3 Kết cấu hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ 2KD-FTV 16 2.4 Các thành phần chính 18 2.4.1 Bơm cao áp 18 2.4.2 Bầu lọc nhiên liệu 22 2.4.3 Van SCV (Suction Control Valve) 24 2.4.4 Ống phân phối 26 2.4.5 Van giới hạn áp suất 27 2.4.6 Bơm chuyển nhiên liệu 28 2.4.7 Kim phun 29 2.5 Các cảm biến 32 2.5.1 Cảm biến vị trí bướm ga 33 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 2 2.5.2 Cảm biến vị tri bàn đạp ga 34 2.5.3 Cảm biến trục cam 36 2.5.4 Cảm biến vị trí trục khuỷu 36 2.5.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 37 2.5.6 Cảm biến lưu lượng khí nạp 38 2.5.7 Cảm biến áp suất nhiên liệu 38 2.5.8 Cảm biên tốc độ xe 40 2.6 Bộ điều khiển (ECU) 40 2.6.1 Cấu tạo của bộ điều khiển điện tử 41 2.6.2 EDU (Electronic Driver Unit) 42 2.7 Các quá trình điều khiển phun nhiên liệu 42 2.7.1 Xác định lượng phun 42 2.7.2 Xác định thời điểm phun 44 CHƯƠNG 3: BẢO DƯỠNG VÀ CHUẨN ĐOÁN HƯ HỎNG HỆ THỐNG COMMON RAIL TRÊN XE HIACE 45 3.1 Các điểm lưu ý trong khi bảo dưỡng sửa chữa 45 3.2 Các dạng hư hỏng thường gặp 47 3.2.1 Các hư hỏng bơm cao áp 47 3.2.2 Các hư hỏng của vòi phun 47 3.2.3 Các hưu hỏng của bộ lọc nhiên liệu 47 3.2.4 Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu 48 3.2.5 Các hư hỏng hệ thống điện và cảm biến 48 3.3 Phương pháp chuẩn đoán 48 3.3.1 Mô tả hệ thống chẩn đoán 48 3.3.2 Các khái niệm trong chẩn đoán 49 3.4 Chuẩn đoán theo trạng thái của động cơ 51 KẾT LUẬN 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo hệ thống Common rail 10 Hình 2 1 Xe Toyota Hiace 2014 13 Hình 2 2 Động cơ 2KD-FTV 14 Hình 2 3 Mặt cắt động cơ 2KD-FTV 15 Hình 2 4 Động cơ 2KD-FTV và hệ thống cung cấp nhiên liệu 16 Hình 2 5 Kết cấu hệ thống Common rail 16 Hình 2 6 Điều chỉnh của Common rail 17 Hình 2 7 Các thành phần chính của hệ thống cung cấp nhiên liệu 18 Hình 2 8 Cấu tạo bơm cao áp HP-3 19 Hình 2 9 Đường đi của nhiên liệu 19 Hình 2 10 Bơm cao áp HP-0 20 Hình 2 11 Bơm cao áp HP-2 20 Hình 2 12 Bơm cao áp HP-3 21 Hình 2 13 Bơm cao áp HP-4 21 Hình 2 14 Nguyên lý hoạt động của bơm HP-3 22 Hình 2 15 Cấu tạo các bộ lọc nhiên liệu 23 Hình 2 16 Sơ đồ điều khiển van SCV 24 Hình 2 17 Van SCV ON 25 Hình 2 18 Van SCV OFF 25 Hình 2 19 Ống phân phối 26 Hình 2 20 Van giới hạn áp suất 27 Hình 2 21 Bơm chuyển nhiên liệu 28 Hình 2 22 Kim phun 30 Hình 2 23 Kết cấu các cảm biến và bộ điều khiển 32 Hình 2 24 Vị trí cảm biến bướm ga 33 Hình 2 25 Sơ đồ cảm biến bướm ga 33 Hình 2 26 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 34 Hình 2 27 Sơ đồ cảm biến vị trí bàn đạp ga 35 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 4 Hình 2 28 Cảm biến vị trí trục cam 36 Hình 2 29 Cảm biến trục khuỷa và tín hiệu 36 Hình 2 30 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 37 Hình 2 31 Cảm biến lưu lượng khí nạp 38 Hình 2 32 Cảm biến ấp suất nhiên liệu 38 Hình 2 33 Sơ đồ cảm biến áp suất nhiên liệu 39 Hình 2 34 Tín hiệu cảm biến tôc độ xe 40 Hình 2 35 Sơ đồ hệ thống điều khiển động cơ 40 Hình 2 36 Sơ đồ khối các hệ thống trong ECU với Bộ xử lý 41 Hình 2 37 Sơ đồ tính toán lượng phun cơ bản 42 Hình 2 38 Sơ đồ tính toán lượng phun tối đa 43 Hình 2 39 Sơ đồ xác định thời điểm phun 44 Hình 3 1 Mạch cảnh báo có nước trong nhiên liệu 46 Hình 3 2 Mạch cảnh báo nghẽn lọc nhiên liệu 46 Hình 3 3 Vị trí nối má y IT-II 48 Hình 3 4 Giắc DLC3 49 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 5 DANH MỤC BẢNG Bảng 2 1 Thông số kỹ thuật xe Toyota Hiace 2014 13 Bảng 2 2 Thông số động cơ 2KD-FTV 14 Bảng 3 1 Những lưu ý khi sửa chữa 45 Bảng 3 2 Chân giắc GLC3 50 Bảng 3 3 Bảng chuẩn đoán động cơ không tải, không êm, bị rung 51 Bảng 3 4 Bảng chuẩn đoán động cơ có tiếng lạch cạch 52 Bảng 3 5 Bảng chuẩn đoán động cơ bị yếu, bị ỳ 53 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 6 LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ ô tô là một ngành khoa học kỹ thuật phát triển nhanh chóng trên toàn cầu Sự tiến bộ trong thiết kế, vật liệu và kỹ thuật sản xuất đã góp phần tạo ra những chiếc xe ô tô hiện đại với đầy đủ tiện nghi, tính an toàn cao, và đáp ứng được các yêu cầu về tiêu chuẩn môi trường Trong xu thế phát triển ấy, nhiều hệ thống và trang thiết bị trên ô tô ngày nay được điều khiển bằng điện tử, đặc biệt là các hệ thống an toàn như hệ thống phanh, hệ thống điều khiển ổn định ô tô… Trong bối cảnh đó khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Động cơ diesel hiệu quả kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên nó vẫn còn những hạn chế trong quá trình sử dụng như: Thải khói đen khá lớn khi tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu còn cao và tiếng ồn lớn Trải qua các thời kỳ HTNL Diesel không ngừng được cải tiến, với các giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu.Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn các chất ô nhiễm Vì vậy để đảm bảo đạt tiêu chuẩn về ô nhiểm môi trường, về tính năng hoạt động, các cải tiến liên quan đến động cơ cũng không kém phần quan trọng, đó là các hệ thống điều khiển động cơ bằng điện tử cho động cơ diesel đang được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới Vì vậy là một học viên ngành ô tô chúng em quyết định chon đề tài “Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu common rail của động cơ diesel 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace ” làm đề tài đồ án chuyên ngành của mình Rất mong với đề tài này chúng em sẽ củng cố thêm được kiến thức của mình, sau này ra đơn vị công tác có thể nắm vững thêm kiến thức chuyên môn, góp phần vào sự phát triển chung của ngành Công Nghệ Ô Tô của đất nước ta Bên cạnh đó em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo: ThS Nguyễn Trung Kiên, người đã trực tiếp hướng dẫn em tận tình chu đáo trong quá trình Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 7 hoàn thiện bài tập lớn này Ngoài ra em xin cảm ơn tất cả các thầy giáo trong khoa đã tạo điều kiện giúp chúng em hoàn thành tốt nội dung đồ án này Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 8 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL TRÊN Ô TÔ 1.1 Khái quát chung về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển động cơ diesel Động cơ Diesel phát triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý Tự cháy Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosch phát triển Bơm cao áp (Bơm phun Bosch lắp cho động cơ diesel ôtô thương mại và ôtô khách vào năm 1936) Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến, với các giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn các chất ô nhiễm Các biện pháp chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề: - Tăng tốc độ phun để làm giảm nồng độ P.M do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu - không khí - Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp - Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm Hidrocacbon - Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả (ERG: Exhaust Gas Recirculation) Hiện nay, các nhược điểm của HTNL Diesel đã được khắc phục bằng cải tiến các bộ phận như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ (năm 1986 Bosch đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động cơ diesel) Đó là Hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 9 1.1.2 Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel 1.1.2.1 Nhiệm vụ - Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một thời gian nhất định mà không cần cấp thêm nhiên liệu vào, lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu, giúp nhiên liệu luân chuyển dễ dàng trong hệ thống - Cung cấp nhiên liệu cho động cơ: Đảm bảo tốt các yêu cầu sau + Lượng nhiên liệu cấp cho mỗi chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc của động cơ + Phun nhiên liệu vào đúng xylanh thời điểm, đúng quy luật + Đối với động cơ nhiều xylanh thì lượng nhiên liêu phun vào các xylanh phải đồng đều trong một chu trình công tác - Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng buồng cháy, cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất trong buồng cháy để hoà khí được hình thành nhanh và đều 1.1.2.2 Yêu cầu Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Hoạt động ổn định, có độ tin cậy và tuổi thọ cao - Dễ dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa - Dễ chế tạo, giá thành hạ Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com)