thiết kế động cơ đốt trong thiết kệ động cơ cơ 2.I TDI với hệ thống phun nhiên liệu common rail Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Dương Minh Thái đã giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành bài
SỰ KHỞI ĐẦU CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL ĐỘNG HỌC
VOLKSWAGEN TIÊN PHONG ĐỘNG CƠ CÔNG NGHỆ DIESEL (2.0I TDI)
Động cơ 2.0I TDI với hệ thống phun dầu common rail là hệ thống phun đầu tiên đến từ Volkswagen đã mở ra thế hệ đầu tiên cho động cơ diesel động học và hiệu quả.
Bằng cách kết hợp thành công và chứng minh động cơ 2.0I TDI với công nghệ common rail, Volkswagen đã thiết lập tiêu chuẩn mới liên quan tới tính năng TDI là đặc trưng tính năng của động học, niềm vui khi lái xe, mang lại niềm kinh tế và độ tin cậy cao. Những TDI nổi bật về chất lượng trong động cơ 2.0I TDI với hệ thống common rail cho động cơ diesel Hệ thống phun dầu nhằm vào thử thách của tương lai về âm thanh, sự thoải mái và xử lý khí thải.
Vai trò chính của Volkswagen, bắt đầu từ năm 1993 với sự ra đời của động cư diesel tăng áp phun nhiên liệu trực tiếp được sử dụng trên ô tô, sau đó họ tiếp tục thành công với động cơ 2.0I TDI. Điều này xác nhận Volkswagen chính là tiên phong cho động cơ công nghệ diesel. Động cơ đã đáp ứng đủ các yêu cầu tiêu chuẩn về khí thải ở mức
5 sẽ có hiệu lực vào cuối năm 2009 và mang lại tiềm năng về tiêu chuẩn khí thải trong tương lai và các công nghệ liên quan.
GIỚI THIỆU SƠ BỘ ĐỘNG CƠ 2.0I TDI
TDI với vòi phun kết hợp Các động cơ tiền nhiệm là một trong những động cơ diesel được chế tạo thường xuyên nhất Nó cũng là động cơ có lĩnh vực sử dụng rộng nhất tại tập đoàn Volkswagen từ xe ô tô tới xe vận chuyển
Vô số các động cơ đã được thiết kế lại để đáp ứng về âm thanh, mức tiêu thụ nhiên liệu và các yêu cầu về khí thải Việc chuyển đổi hệ thống phun nhiên liệu sang công nghệ phun dầu điều khiển điện tử là nhân tố quan trọng quyết định tới chất lượng. Được trang bị bộ lọc hạt động cơ diesel, động cơ đáp ứng tiêu chuẩn khí thải EU 5 được lên kế hoạch vào cuối năm 2009 Do chưa có các yêu cầu pháp lý về điều kiện đăng ký tiêu chuẩn EU5 nên động cơ được phê duyệt với tiêu chuẩn khí thải EU4. Ở một số thị trường, động cơ cũng có sẵn mà không có bộ lọc hạt động cơ diesel Những động cơ đó chỉ đạt tiêu chuẩn về khí thải EU3.
CẤU TẠO, CHỨC NĂNG, MẠCH, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT VÀ CỤM CHI TIẾT ĐỘNG CƠ 2.0I TDI
CÁC ĐẶT TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ 2.0I TDI
Hệ thống phun dầu điều khiển điện tử kết hợp với loại kim phun dầu thế hệ cao
Bộ lọc hạt diesel kết hợp với bầu chuyển đổi xúc tác chuyển đổi oxy hóa ngược.
Ống dẫn khí thải kết hợp với van hướng dẫn điều chỉnh
Van tuần hoàn khí xả điện
Bộ tăng áp có thể điều chỉnh với phản hồi hành trình
Làm mát tuần hoàn khí thải ở nhiệt độ thấp
-Phân loại: động cơ xylanh thẳng hàng 4 xylanh
-Công suất cực đại:103KW trên 4200v/p
-Momen xoắn cực đại: 320Nm trên 1750 tới 2500v/p
-Quản lý động cơ:Bosch EDC 17(Hệ thống phun nhiên liệu common rail)
-Nhiên liệu:Dầu diesel,phù hợp với DIN EN 590
-Làm sạch khí thải:Khí thải tuần hoàn,bộ lọc 590
-Tiêu chuẩn khí thải:EU4.
*Biểu đồ phát triển công suất và momen.
CẤU TẠO CỦA ĐỘNG CƠ 2.0I TDI VÀ CHỨC NĂNG CỦA TỪNG CHI TIẾT VÀ CỤM HỆ THỐNG
*Cấu tạo: Trục khuỷu được rèn để sử dụng cho động cơ 2.0I TDI CR do tải trọng cơ học cao Trục khuỷu này chỉ có 4 đối trọng thay vì 8 đối trọng như trục khuỷu thông thường
*chức năng: làm giảm tải lên các ổ đỡ trục khuỷu.
- giảm bớt tiếng ồn được gây ra bởi sự chuyển động của động cơ
*Cấu tạo: Giống như động cơ 2.0I/125KW TDI với loại vòi phun kết hợp, các pít tông không có túi van.
-Để làm mát khu vực pít tông, các pít tông được trang bị một ống làm mát hình khuyên, trong đó dầu được phun qua vòi phun pít tông Hốc pít tông, nơi nhiên liệu phun vào được xoáy và trộn với không khí, đã được điều chỉnh đến vị trí phản lực của kim phun và có dạng hình học rộng hơn và phẳng hơn so với pít tông trên động cơ kim phun đơn vị. Điều này cho phép hình thành hỗn hợp đồng nhất hơn và giảm sự hình thành bồ hóng.
*chức năng của việc sử dụng 4 đối trọng: làm giảm thể tích của pít tông và cải thiện khả năng tạo xoáy của xy lanh Xoáy đề cập đến dòng chảy tròn chuyển động quanh trục hình trụ thẳng đứng Dòng xoáy có ảnh hưởng thiết yếu đến sự hình thành hỗn hợp.
3 Đầu xi-lanh Đầu xi-lanh của động cơ 2.0I TDI với hệ thống phun dầu common rail là đầu xi-lanh bằng nhôm chảy ngang với hai van nạp và van xả trên mỗi xi-lanh
*Cấu tạo:Miếng đệm đầu xi-lanh có 4 lớp
*Chức năng: có hai chức năng đặc biệt giúp cả thiện khả năng bịt kín của buồng đốt.
Nút chặn buồng đốt định hình theo chiều dọc
“Hỗ trợ vùng phía sau”
Kim phun-Các kim phun được bảo đảm trong đầu xi-lanh với miếng kẹp Chúng có thể được gỡ bỏ thông qua nắp nhỏ đầu xi-lanh.
5 cụm hệ thống ổ trục cam
*Cấu tạo: Phần rộng hơn của bánh răng đẩy (bánh răng đẩy cố định) được kết nối với trục cam xả Con đội nằm ở mặt trước Phần hẹp của bánh răng thúc đẩy (bánh răng thúc đẩy di động) có chuyển động hướng tâm và hướng trục Hốc của con đội nằm ở mặt sau của nó Đầu phun
*Chức năng: Các trục cam nạp và xả được liên kết với nhau thông qua bánh răng thẳng với sụ bù tích hợp của phản ứng dữ dội Trong trường hợp này, bánh răng thúc đẩy trục cam nạp được dẫn động bởi bánh răng thúc đẩy trục cam nạp được dẫn động bởi bánh răng thúc đẩy trục cam xả Sự bù cho phản ứng dữ dội đảm bảo rằng các trục cam được hoạt động với ít tiếng ồn.
6 Cụm ống thông hơi trong đầu xi-lanh
*Cấu tạo và vị trí đặt: Nếu có bất kì rò rỉ nào trong khu vực miếng đệm đồng, không khí có thể thoát qua một cổng Cổng thông hơi nằm trong đầu xi-lanh phía trên ống xả.
*Chức năng: ngăn chặn quá áp từ quá trình đốt cháy thoát buồng thông qua thông gió hộp trục khuỷu hệ thống phía máy nén của bộ tăng áp và xảy ra bất kì vấn đề gì. ống thông gió
7 Cụm ống nạp có nắp xoáy
*Có các cánh đảo gió biến đổi ở ống dẫn khí thải. Độ xoáy của khí nạp được điều chỉnh thông qua vị trí của cánh đảo gió tùy thuộc vào tốc độ động cơ và trọng tải. Đầu phun
Vòng đệm làm kín buồng đốt Ống thông gió
8 cụm chi tiết Cánh đảo gió
*Cấu tạo: Ống nạp nắp động cơV157 Ống nạp
*Chức năng: Các cánh đảo gió được đóng lại khi động cơ chạy không tải và ở tốc độ thấp Điều này gây ra mức độ xoáy cao, dẫn đến sự hình thành hỗn hợp tốt.
-Ở chế độ lái, cánh đảo gió liên tục được điều chỉnh tương ứng với tải trọng và tốc độ động cơ Điều này tạo ra chuyển động không khí tối ưu trong buồn đốt cho tất cả các khoảng vận hành. Ở tốc độ động cơ xấp xỉ cao hơn 3000v/p, các cánh xoáy mở hoàn toàn Lưu lượng không khí tăng lên nhờ làm đầy buồng đốt.
* Lưu ý: Các cánh đảo gió chỉ mở khi động cơ hoạt động, ở chế độ tự bảo vệ và đầy đủ van tiết lưu.
9 nút chặn buồng đốt định hình theo chiều dọc
-Cấu tạo như hình bên dưới gồm 4 lớp:
- Nút chặn buồng đốt được dùng để chặn mép lỗ xi-lanh Nó được định hình theo chiều dọc Điều này có nghĩa là biên dạng của cạnh dọc theo buồng đốt có chiều cao khác nhau.
Sự định hình đặc biệt này đạt được sự phân bố đồng đều của lực siết chặt các buồng đốt -giúp làm giảm cong vênh lỗ xi-lanh và khe hở bịt kín của các dao động.
-Rear land support: Rear land support là hỗ trợ xung quanh hai bên ngoài xi-lanh miếng đệm đầu xi-lanh Vùng phía sau hỗ trợ cho phép phân phối đồng đều của lực thắt chặt tại các khu vực này.Kết quả là độ lệch đầu xi-lanh và sự biến dạng của các xi-lanh ngoài được giảm
10 cụm chi tiết phụ trợ ổ điã
Các bộ phận phụ trợ của máy phát điện và máy nén điều hòa được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua một bộ truyền đai hình chữ V Bề mặt định hình của đai chữ V có phủ lớp sợi quang
-Có cấu tạo như hình dưới:
MẠCH ĐIỀU KHIỂN, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MỘT SỐ CỤM CHI TIẾT, VÀ CÁC DỤNG CỤ ĐẶC BIỆT
CỤM CHI TIẾT, VÀ CÁC DỤNG CỤ ĐẶC BIỆT.
Hệ thống quản lý động cơ sử dụng cho động cơ 2.0l TDI với hệ thống phun common rail là điều khiển diesel điện tử EDC 17 của Bosch.
Hệ thống quản lý động cơ EDC 17 là sự phát triển tiếp theo của EDC 16 Sự khác biệt so với EDC 16 là tăng hiệu suất và dung lượng bộ nhớ lớn hơn.
Ngoài ra, nó cho phép tích hợp các chức năng điều khiển cho các công nghệ trong tương lai.
Các đơn vị điều khiển trong cụm dữ liệu mạng nối tiếp
Sơ đồ thể hiện sự tích hợp của bộ điều khiển động cơ trong cấu trúc cụm dữ liệu nối tiếp của xe Thông tin được truyền giữa các thiết bị điều khiển thông qua cụm dữ liệu mạng nối tiếp.
J104 Bộ điều khiển ABS J527 Bộ điều khiển điện tử cột lái
J217 Bộ điều khiển hộp số tự động J533 Giao diện chẩn đoán cụm dữ liệu J234 Bộ điều khiển túi khí J623 Bộ điều khiển động cơ
J285 Bộ điều khiển có hiển thị trong miếng chèn bảng điều khiển
2 Nguyên lý làm việc của một số cụm hệ thống.
-Các van được bố trí trên cao theo phương thẳng đứng Hai trục cam phía trên được kết nối thông qua các răng của bánh răng thẳng có tích hợp phản ứng dữ dội Chúng được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua đai răng và bánh trục cam của trục cam xả Các van được kích hoạt bằng các ngón tay lắc con lăn có ma sát nhỏ với các bộ phận bù khe hở van thủy lực
2.2 Cụm hệ thống ổ trục cam.
-Cả hai bộ phận bánh răng thúc đẩy được đẩy dọc trục với nhau thông qua lực lò xo màng tác dụng Khi chúng xảy ra, chúng đồng thời được gây ra để quay qua các con đội
Chuyển động quay này làm lệch răng của cả hai bộ phận bánh răng thúc đẩy và do đó bù cho phản ứng dữ dội giữa khí nạp và khí xả của bánh răng trục cam
2.3 Cụm chi tiết cánh đảo gió.
- Các cánh đảo gió được di chuyển bởi nắp đường ống nạp động cơ thông qua một thanh đẩy Để làm được điều này, động cơ định vị được kích hoạt bởi bộ điều khiển động cơ Ống dẫn khí nạp chiết áp ống nắp gập G336 được tích hợp trong ống dẫn khí nạp ống nắp gập V157 Nó được hoạt động bởi bộ điều khiển động cơ để phản hồi về hiện tại vị trí của các cánh xoay.
-Mô-đun trục cân bằng được dẫn động bởi trục khuỷu thông qua truyền động bánh răng.
Bơm dầu hai tâm được tích hợp vào mô-đun trục cân bằng.
2.5Hệ thống thông khí cate.
- Các khí chưa được đốt cháy và khí thải thoát ra từ buồng đốt lọt vào khoang cacte chứa dầu qua khe hở giữa pít tông và thành xi lanh từ buồng trục khuỷu và trục cam Điều này được tích hợp trong nắp đầu xi-lanh Các giot dầu lớn hơn tách ra trên các bức tường trong buồng lắng đọng và thu thập trên sàn của nó Các lỗ trong buồng lắm cho phép dầu nhỏ giọt vào đầu xi-lanh.
-Việc tách tốt được thực hiện bởi một thiết bị phân tách lốc xoáy bao gồm tổng cộng bốn lốc xoáy Tùy thuộc vào mức độ chênh lệch áp suất giữa đường ống nạp và cacte, hai hoặc bốn lốc được kích hoạt bằng van sậy làm từ thép lò xo.
Không khí được thiết lập trong một chuyển động quay tròn theo hình dạng của các cơn lốc xoáy Do lực ly tâm xảy ra, dầu được quay vào tường của dải phân cách Các giọt dầu tách ra trên thành lốc xoáy và được thu lại trong một buồng thu thập.
Buồng thu thập chứa lượng dầu tối đa có thể xảy ra khi đổ đầy bình nhiên liệu của xe.
-Bơm dầu hai tâm tạo ra áp suất dầu cần thiết cho động cơ Nó được tích hợp vào trục cân bằng mô-đun và được dẫn động qua trục cân bằng II.
Van áp suất như là một van an toàn Nó giúp ngăn chặn các động cơ bị hư hại do dầu, ví dụ, ở nhiệt độ bên ngoài thấp và tốc độ động cơ cao.
Van điều chỉnh áp suất dầu điều chỉnh áp suất dầu động cơ Nó mở ra ngay khi áp suất dầu đạt đến giá trị tối đa.
Van ngắn mạch xảy ra nếu bộ lọc dầu bị tắc và do đó đảm bảo động cơ được bôi trơn.
2.7 Kim phu sử dụng trong hệ thống phun dầu common rail
-Trong trường hợp này, các kim phun được điều khiển thông qua một piezo bộ truyền động Tốc độ chuyển động của một bộ truyền động áp điện là nhanh hơn khoảng 4 lần so với một van điện từ.
+Thời gian chuyển mạch rất ngắn của các kim phun được điều khiển bnagừ áp điện cho phép điều khiển linh hoạt và chính xác các giai đoạn phn và lượng phun Do đó, quy trình phun có thể được điều chỉnh cho phù hợp với các yêu cầu vận hành liên quan của động cơ Tối da năm lần tiêm một phần được thực hiện cho mỗi quy trình tiêm.
2.8 Bơm nhiên liệu bổ sung V393.
- Bơm nhiên liệu bổ sung được kích hoạt bởi bộ điều khiển động cơ thông qua role và tăng áp suất của nhiên liệu được cung cấp bởi bơm nhiên liệu điện trong bình nhiên liệu đến xấp xỉ 5 bar Điều này đảm bảo rằng các bơm cao áp được cung cấp nhiên liệu trong tất cả các điều kiện hoạt động.
Chuyển động đi xuống của pít tông làm tăng thể tích của buồng nén Điều này tạo ra một chênh lệch áp suất giữa nhiên liệu trong bơm cao áp và buồng nén van hút mở ra và nhiên liệu chảy vào buồng nén