Các loại ô tô này đều được cải tiến the hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử h á quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành ph n ô nhiễm trong kh
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRÊNĐỘNG CƠ 4JK1 CỦA HÃNG ISUZU
SVTH: HOÀNG THỊ THÚY NGA 15145099
Khóa : 2015-2019
Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GVHD: Th.S CHÂU QUANG HẢI
Tp.Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 7 năm 2019.
Trang 2CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lậ – – Hạnh phúc
***
Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 07 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1 ên đề tài: Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 4JK1/ISUZU 2 Các số liệu, tài liệu n đ u Cẩm nang sửa chữa ISUZU, ENGINE
4JJ1/4JK1, internet 3 Nội ung th c hiện đề tài
- Nghiên cứu tổng quát về hệ thống cung cấp nhiên liệu Common – rail - Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu của
Trang 3CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lậ – – Hạnh phúc
***
PH NHẬN T CỦA G ÁO V ÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Hoàng Thị Thúy Nga MSSV: 15145099 Họ và tên sinh viên: Lê Thanh Tâm MSSV: 15145141 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô ên đề tài Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 4JK1/ISUZU Họ và tên Giá viên hướng dẫn: Th.S Châu Quang Hải Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2019
Giá viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên)
Trang 4CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lậ – – Hạnh phúc
***
PH NHẬN T CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Hoàng Thị Thúy Nga MSSV: 15145099 Họ và tên sinh viên: Lê Thanh Tâm MSSV: 15145141 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô ên đề tài Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 4JK1/ISUZU Họ và tên Giá viên hản biện: T.S Nguyễn Văn L ng Gi ng Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2019
Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên)
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt N m đ ng đứng trước những cơ hội đ y tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt N m cũng không ng ại lệ Ở nước ta số lượng ô tô hiện đại đ ng được lưu hành ngày một tăng Công nghệ ô tô là một ngành khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh trên phạm vi toàn thế giới, để đá ứng nhu c u trên đã làm ch tốc độ gi tăng số lượng ô tô trên thế giới rất nhanh Các loại ô tô này đều được cải tiến the hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử h á quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành ph n ô nhiễm trong khí xả động cơ Với s phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình t động hó đã đi sâu và các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô tô Nhờ s giúp đỡ củ máy tính để cải thiện quá trình làm việc nh m đạt hiệu quả cao và chống ô nhiễm môi trường, tối ưu h á quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu củ động cơ và ô tô th y đổi rất phức tạ , làm ch người sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuật ngành ô tô ở nước ta còn nhiều lúng túng và sai sót nên c n có những nghiên cứu cụ thể về hệ thống điện tử trên động cơ ô tô.
Vì vậy là một sinh viên của ngành cơ khí động l c sắ r trường, em chọn đề tài: "Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 4JK1/ISUZU" làm đề tài tốt nghiệp của mình Em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi r trường em có thể đóng gó và ngành công nghiệp ô tô củ nước t , để góp ph n vào s phát triển chung của ngành.
Do kiến thức của bản thân còn hạn chế, kinh nghiệm chư nhiều và ít thời gian tiếp xúc về động cơ nên đề tài "Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 4JK1/ISUZU" của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong th y giá hướng dẫn và các th y cô trong bộ môn tận tình chỉ bả thêm để đồ án củ em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến giá viên hướng dẫn Th.s Châu Quang Hải đã chỉ bảo chúng em tận tình, giú chúng em vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình Bên cạnh đó chúng em cảm ơn các th y tr ng kh đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này.
Trang 6TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 4JK1/ISUZU.1 Lý do chọn đề tài.
Trong xu thế hội nhập và phát triển, các hương tiện giao thông vận tải là một ph n không thể thiếu trong cuộc sống c n người Động cơ iesel là một trong những động cơ được sử dụng trên ôtô Nó có những ưu điểm là nhiên liệu diesel rẻ hơn các loại nhiên liệu khác, sinh ra mômen xoắn lớn hơn, hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao hơn uy nhiên trước kia nó lại chỉ thường được sử dụng trên xe tải do gây ra tiếng ồn lớn và ô nhiễm môi trường Hiện nay, những lợi ích mà nó mang lại khi sử dụng như tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn tr ng động cơ.Vì vậy ngày n y động cơ sử dụng nhiện liệu diesel không những được sử dụng trên xe tải mà còn được sử dụng trên các dòng xe cao cấp của Toyota, Merce es và ISUZU
2 Các vấn đề nghiên cứu.
- Nghiên cứu tổng quát về hệ thống cung cấp nhiên liệu Common – rail - Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu - rình ày hương há kiểm tra và chẩn đ án sửa chữa hệ thống Comon – rail
trên động cơ 4JK1.
3 Quá trình thực hiện và kết quả nghiên cứu.Đồ án tốt nghiệp là một quá trình để cho chúng em :
- Rèn luyện kĩ năng tổng hợp, áp dụng các kiến thức về động cơ đã học vào nghiên cứu.
- Rèn luyện kĩ năng tổ chức công việc, tinh th n nghiêm túc trong công việc - Rèn luyện kỹ năng mềm khác như kỹ năng viết tài liệu, trình bày vấn đề kỹ
thuật một cách khoa học, kỹ năng làm việc nhóm
Quá trình thực hiện như sau:
- Tổng hợp, phân tích, chọn lọc những nguồn tài liệu sẵn có ( tiếng Anh và tiếng Việt).
- Ghi chép lại các tài liệu tham khảo, website, ph n mềm để trích dẫn.
- Ngiên cứu và tìm hiểu hương há chẩn đ án và kiểm tr hư hỏng cung cấp nhiên liệu củ động cơ.
- Khi gặp vấn đề khó khăn, chúng em sẽ đề xuất r hương án giải quyết và chứng minh, lí giải lý do chọn hương án đó.
- r đổi và tham khảo ý kiến của th y hướng dẫn về những vấn đề chư chắc chắn hoặc c n hỗ trợ thêm về kiến thức.
Kết quả:
- Hoàn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệ mà giá viên hướng dẫn đã đặt ra - Trình bày và thuyết minh nội ung đồ án tốt nghiệp.
Trang 7MỤC LỤC
TRANG BÌA PHỤ i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii
HI U NH N CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii
HI U NH N CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iv
1.2 TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ 4JK1/ISUZU 3
Chương 2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 5
Trang 83.1TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 26
3.2 CÁC CHI TI T TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 27
3.2.1 Các hệ thống chính 27
3.2.1.1 Bộ xử lí trung tâm (ECM) 27
3.2.1.2 Hệ thống điều khiển bugi xông 34
3.2.1.3 Các chế độ của hệ thống xông máy 35
3.3 CÁC CẢM BI N TÍN HIỆU 36
3.3.1Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAF) 36
3.3.2Cảm biến nhiệt độ không khí nạp (IAT) 37
3.3.3Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (ECT) 39
3.3.4Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (FT) 41
3.3.5Cảm biến áp suất môi trường (BARO) 42
3.4.1Điều khiển lượng phun 50
3.4.2Hệ thống luân hồi khí thải ( EGR) 52
3.4.3V n đường ống nạ V n điều khiển vị trí ướm ga ) 55
3.3.4 Hệ thống tăng á ur ) 57
3.5 CÁC CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN KHÁC 61
3.5.1 Điều khiển tốc độ c m chừng 61
3.5.2 Điều khiển giảm động khi tăng giảm tốc 61
3.5.3 Điều khiển động cơ vận hành êm ịu 62
3.5.4 ác động củ các yếu tố ên ng ài đến lượng hun 62
Chương 4 CHẨN ĐOÁN V KIỂM TRA CÁC CHI TI T TRONG HỆ THỐNG COMMON RAIL 63
4.1CHẨN ĐOÁN HỆ THỐNG COMMON RAIL 63
4.1.1Một số khái niệm 63
4.1.2Chẩn đ án hư hỏng và cách khắc phục 68
4.2.KIỂM TRA CÁC CẢM BI N CHÍNH TRONG HỆ THỐNG 71
4.2.1 Kiểm tra cảm biến vị trí trục khuỷu 72
4.2.2 Kiểm tr cảm iến vị trí trục c m CM ) 74
4.2.3 Kiểm tr cảm iến á suất trên đường ống nạ st ressure sens r) 76
Trang 94.2.4 Kiểm tr cảm iến nhiệt độ khí nạ IA 78
4.2.5 Kiểm tr cảm iến lưu lượng không khí nạ MAF) 80
4.2.6 Kiểm tr cảm iến nhiệt độ nước làm mát EC ) 82
4.2.7 Kiểm tr cảm iến nhiệt độ nhiên liệu F ) 84
4.2.8 Kiểm tr cảm iến á suất nhiên liệu FR ) 85
4.2.9 Kiểm tr cảm iến vị trí àn đạ g A ) 87
Chương 5 K T LU N VÀ KI N NGHỊ 89
5.1K T LU N 89
5.2ĐỀ NGHỊ 89
Trang 10DANH MỤC VI T TẮT TỪ VI T
TẮT
Trang 76Độ mở chính xác của van EGR sẽ được nhận biết bởi một cảm biến vị trí, cảm biến vị
EGR Valve Characteristic
EGR Valve Position (%) Open
Hình 3.33 Sơ đồ đặc tính van EGR.
trí van EGR sẽ gửi tín hiệu về ECM, khi độ mở van lớn thì cảm biến gởi tín hiệu điện áp cao, khi van ở vị trí có độ mở nhỏ cảm biến sẽ gởi về tín hiệu điện áp nhỏ Thông qua các tín hiệu gởi về từ cảm biến, ECM sẽ điều khiển chính xác độ mở van EGR.
3.4.3 Van đường ống nạp ( Van điều khiển vị trí bướm ga )
V n đường ống nạ được bố trí trên đường ống nạp và có những chức năng s u Hạn chế khí nạp ( trong quá trình luân hồi khí xả)
Điều chỉnh lượng không khí nạ và động cơ Đóng đường khí nạ khi động cơ tắt máy.
Trang 771.0ms 0.2ms
ECM điều khiển van đường ống nạp theo các điều kiện hoạt động củ động cơ thông qua một solenoid Solenoid này hoạt động d a trên tín hiệu dạng xung được gởi từ ECM, độ mở củ v n điều khiển ướm ga d the độ rộng củ xung điều khiển, để tăng độ mở của van ECM sẽ tăng độ rộng củ xung điều khiển, ngược lại để giảm độ mở ướm ga ECM giảm độ rộng củ xung điều khiển.
Ví dụ, solenoid nhận tín hiệu và mở ở mức 20% :
Ex Solenoid command duty ratio 20%
Vị trí củ v n đường ống nạ được xác định d a vào một cảm biến vị trí và được gởi về ECM, cảm biến này sẽ gởi tín hiệu điện áp về ECM khi có s th y đổi vị trí của v n, the đó ECM sẽ nhận được tín hiệu điện áp thấp nếu độ mở của van ít hoặc van đóng, và ECM sẽ nhận được tín hiệu điện áp cao nếu góc mở van lớn Khi vặn công tắc máy về vị trí OFF thì ECM điều khiển v n đóng hết mức để không cho không khí
Trang 783.3.4 Hệ thống tăng áp ( Turbo ).
Đối với động cơ nạp khí t nhiên, tr ng quá trình đốt cháy nhiên liệu, khoảng 40% nhiệt lượng sinh ra từ khí xả bị thải vào b u khí quyển một cách lãng phí Bộ tăng á được thiết kế để sử dụng nguồn năng lượng khí xả này nh m làm tăng lượng khí nạ và xy l nh động cơ ộ tăng á có thể làm tối ưu hó nguồn năng lượng từ khí xả đề dẫn động tu in làm qu y máy tăng á thông qu trục dẫn động Máy tăng á sẽ cung cấp khí nạp với áp suất c và xy l nh động cơ làm ch quá trình đốt cháy nhiên liệu được tốt hơn s với động cơ đốt tr ng không có tăng á
Hệ thống tăng á được sử dụng để tăng lượng không khí và xy l nh động cơ, điều này ch hé tăng lượng phun nhiên liệu vào xy lanh, nh m tăng công suất động cơ, tối ưu quá trình cháy.
Hình 3.36 Sơ đồ nguyên lí hệ thống TURBO.
Nhiệt năng và á suất của khí thải được sử dụng để làm quay cánh tua bin (3) qua đó làm qu y cánh tu in 4 thông qu một trục dẫn động, không khí sạch từ bộ lọc khí
(5) sẽ được tăng á và làm mát nhờ bộ làm mát khí nạ 6), s u đó đi và xy l nh th c hiện quá trình cháy D không khí s u khi được tăng á sẽ tăng nhiệt độ, vì vậy sau khi được làm mát, số lượng phân tử khí nhiều hơn tr ng cùng một đơn vị thể tích nên tăng hiệu suất của quá trình cháy.
Trang 79Bộ làm mát khí nạp trung gian ( intercooler)
Khí xả dẫn động tua bin làm máy nén khí nạp hoạt động.
Mật độ khí nạp cấp tới xy l nh tăng lên c n một lượng nhiên liệu tăng tương ứng nh m duy trì tỉ lệ hòa khí c n cho việc đốt cháy hoàn hảo.
Vì mật độ khí nạp cao có chứa nhiều ô xy được cung cấ và xi l nh, đó c n một lượng nhiên liệu cung cấ c hơn s với động cơ không tăng á , kết quả là động cơ phát ra công suất c hơn mà không ảnh hưởng tới hiệu quả củ quá trình đốt cháy nhiên liệu Tuy nhiên, nhiệt độ khí nén c hơn vì chính ộ tăng á hát r nhiệt do hấp thu từ khí xả và quá trình hoạt động nén khí D đó, mật độ khí nạp tối ưu không thể đạt được và việc nén không đạt hiệu quả.
Tỉ lệ khí – nhiên liệu sẽ chênh lệch so với tỷ lệ lý thuyết và nhiệt độ khí nạ tăng cao (sẽ làm tăng lượng NO ) Để tránh hiện tương này và để đạt công suất tối ưu, c n
môt bộ làm mát trung gi n để làm mát khí đã qu tăng á
Van điều khiển tăng áp :
Đối với một động cơ tăng á , để đạt hiệu quả tăng á khí nạ khi động cơ ở tốc độ thấp c n phải được tính đến để chọn tur ch rge r ng khi động cơ đ ng chạy ở tốc độ thấp nên không sinh ra nhiều khí xả, áp suất tăng á thấ , khi lượng khí xả tăng làm tăng tốc độ tua bin và áp suất tăng á uy nhiên á suất cháy c c đại có thể vượt quá giới hạn và làm ảnh hưởng xấu tới động cơ.
Hệ thống xả khí kiểm soát áp suất tăng á qu một đường nhánh củ đường xả Hệ thống này bao gồm một van xả khí lắp phía bên trong vỏ máy tua bin và một thiết bị công tác dẫn động van.
Vỏ tua bin có thiết kế một đường nhánh ch đường đi của khí xả, sẽ được đóng lại bởi một van có hình dạng đĩ để không cho khí thải lọt qua Áp suất tăng á được đư tới từ vỏ máy nén tới thiết bị công tác.
Trang 80V n điều khiển tăng á thuộc loại sử dụng áp thấp chân không, lưu lượng và áp suất khí nạp sẽ được điều chỉnh bởi vị trí củ v n điều khiển tăng á , h ạt động của v n này như s u
Hình 3.37 Hoạt động của các cánh van A Đ ng mở; Đ ng đóng) 1 B u chứa chân không 2 Turbin.
B u chân không trong cụm v n điều khiển tăng á được cung cấp chân không thông qua một ơm chân không rên đường ống chân không từ ơm đến buồng chân không có lắp một v n s len i , v n này được điều khiển bởi ECM.
B u chân không có cấu tạo gồm 2 buồng ngăn cách ởi một tấm màng Một buồng thông với khí trời, buồng còn lại sẽ được cung cấp chân không từ ơm Màng ngăn
Trang 81cách giữa 2 buồng được liên kết với vòng điều chỉnh cánh van của tuốc in tăng á thông qua c n đẩy.
ECM sẽ gửi tín hiệu điều khiển dạng xung có bề rộng xung th y đổi WM) đến v n s len i để điều khiển thời gi n đóng mở van Thời gi n đóng mở v n th y đổi sẽ làm độ chân không trong buồng chân không th y đổi the , độ chân không th y đổi làm màng dịch chuyển theo, từ đó ịch chuyển c n đẩy Chuyển động lên xuống của c n sẽ chuyển thành chuyển động quay củ đĩ điều chỉnh cánh van của tuốc bin.Vị trí của cánh van th y đổi sẽ làm tốc độ tur in th y đổi theo, từ đó mức độ tăng á khí nạp cũng sẽ tăng giảm theo.
Ví dụ : Khi áp suất tăng á đạt đến một mức độ nhất định, van sẽ mở đường khí nhánh để xả khí mà lẽ ra khí này cung cấp cho tua bin
* Nếu áp suất tăng á ở ưới mức cho phép, van sẽ đóng h àn t àn để toàn bộ năng lượng khí xả được cung cấp cho turbin.
* Nếu áp suất tăng á ở trên mức cho phép, nó sẽ thắng được l c ép lò xo của thiết bị công tác và é màng để c n điều khiển làm mở van cho một ph n khí xả thoát ra ngoài the đường nhánh.
Việc giảm lượng khí xả đư tới tua bin sẽ làm giảm tốc độ hoạt động của tua bin và luôn duy trì áp suất ở mức cho phép.
CommandVacuum Butterfly ValveSwirl
Van an toàn :
Hình 3.38 Van an toàn.