Đề tài tính toán hệ thống nhiên liệu nội dung Đề tài tính toán hệ thống nhiên liệu xăng

Đặc tính lý tưởng của bộ chế hoà khí Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ rằng, phải cung cấp hòa khí sao cho phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ, các chế độ này gọi là đặc tính lý

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH

KHOA CƠ KHÍ

BÁO CÁO CHUYÊN MÔN

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

NỘI DUNG ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

NAM ĐỊNH – 2023-2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NAM ĐỊNH

KHOA CƠ KHÍ

BÁO CÁO CHUYÊN MÔN

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

NỘI DUNG ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

NAM ĐỊNH – NĂM 2023-2024

LỜI NÓI ĐẦU

Xăng (gasoline) là một loại nhiên liệu có dạng lỏng, dễ cháy có nguồn gốc từ dầu mỏ Xăng được sử dụng chủ yếu làm nhiên liệu cho hầu hết các động cơ đốt trong Tên “xăng” bắt nguồn từ tiếng Pháp “essence” nên trước đây xăng còn được gọi là

Ét-xăng Đây là một hỗn hợp khá phức tạp gồm các chất hữu cơ Xăng khi kết hợp với oxi sẽ cháy tạo ra hoạt động của động cơ đốt trong

Xăng là một loại nhiên liệu hóa thạch được sử dụng rộng rãi

trong thế giới ngày nay Nó là thành phần chính của nhiên liệu xăng dầu, được sử dụng trong ô tô, xe máy, máy bay và nhiều loại phươngtiện khác Xăng cũng là một nguồn năng lượng quan trọng trong sảnxuất điện và các ngành công nghiệp khác

Lịch sử của xăng bắt đầu từ những năm 1800, khi các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu về các loại nhiên liệu thay thế cho than đá

và gỗ Năm 1876, Nikolaus August Otto đã phát minh ra động cơ đốttrong bốn thì, sử dụng xăng làm nhiên liệu Động cơ của Otto nhanh chóng được cải tiến và trở nên phổ biến trong các ứng dụng vận tải Năm 1885, Karl Benz đã phát minh ra chiếc ô tô chạy bằng xăng đầutiên Chiếc xe này được gọi là Benz Patent Motorwagen, và nó có động cơ đốt trong bốn thì Năm 1892, Henry Ford đã thành lập công

ty Ford Motor Company Ford đã phát triển một phương pháp sản xuất ô tô hàng loạt, và điều này đã giúp làm cho ô tô trở nên rẻ hơn

và dễ tiếp cận hơn Sự phổ biến của ô tô đã dẫn đến nhu cầu ngày càng tăng về xăng

Trong thế kỷ 20, xăng đã trở thành nhiên liệu vận chuyển chính trên thế giới Điều này là do xăng có nhiều ưu điểm so với các loại nhiên liệu khác, chẳng hạn như dầu mỏ và khí đốt Xăng có năng lượng cao, dễ vận chuyển và có sẵn ở nhiều nơi trên thế giới

Tuy nhiên, xăng cũng có một số nhược điểm Nó là một loại nhiênliệu hóa thạch, có nghĩa là nó không tái tạo và có thể gây ô nhiễm

môi trường Trong những năm gần đây, có sự gia tăng quan tâm đến các nguồn nhiên liệu thay thế cho xăng, chẳng hạn như điện và nhiên liệu sinh học

Lịch sử nhiên liệu xăng vẫn đang tiếp tục phát triển Trong tương lai, có thể xăng sẽ không còn là nhiên liệu vận chuyển chính, nhưng

nó sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế thế giới

MỤC LỤC

I TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG

KIỂU CHẾ HOÀ KHÍ 3

1 Cấu tạo và chức năng của một số bộ phận chính 3

2 Đặc tính lý tưởng của bộ chế hoà khí 3

3 Xác định kích thước ống khuyếch tán, đường kính buồng hỗn hợp 5

3.1 Ống khuyếch tán (họng) 5

3.2 Đường kính buồng hỗn hợp 7

II TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG 10

2 Tính toán lượng nhiên liệu phun 10

3 Tính toán thời gian phun 11

4 Kết luận 13

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

I TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG KIỂU CHẾ HOÀ KHÍ

1 Cấu tạo và chức năng của một số bộ phận chính

Hầu hết các chi tiết bộ chế hòa khí dùng kim loại màu để tránh rỉ

Thân bộ chế hòa khí: Hợp kim kẽm với thành phần 0,6 ÷

học tốt hơn, giá

thành chế tạo thấp hơn (khoảng 2 ÷ 2,5 lần so với đồng thanh) Ngoài ra người ta còn

dùng chất dẻo làm họng và vài chi tiết của bộ chế hòa khí

Các gíc-lơ, thân van kim, pittông thường làm bằng đồng thanhΛC59

Bướm gió và bướm ga làm bằng các lá đồng thanh Λ63

Thân buồng hỗn hợp đúc bằng gang xám C 18-36 hoặc C 21-14

2 Đặc tính lý tưởng của bộ chế hoà khí

Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ rằng, phải cung cấp hòa khí sao cho phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ, các chế độ này gọi là đặc tính lý tưởng của bộ chế hòa khí Đặc tính này được xây dựng với số vòng quay không đổi, do đó độ chân không ở ống khuếch tán chỉ phụ thuộc vào độ mở bướm ga hay tải trọng của động cơ

Đặc tính của bộ chế hoà khí là hàm số thể hiện mối quan hệ

số đặc trưng cho lưu lượng của hoà khí được bộ chế hoà khí chuẩn bị

và cấp cho động cơ

Đặc tính của bộ chế hoà khí dùng để đánh giá sự hoạt động của

bộ chế hoà khí khi chế độ làm việc của động cơ thay đổi

α= G k

G nl L0

L0 – lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu

(kg/kg nhiên liệu)

khí phải rất đậm (a = 0,4 – 0,8) do tỷ lệ khí sót trong hòa khí lớn và nhiệt độ trong động cơ thấp nên điều kiện bay hơi, hòa trộn và cháy kém

Từ chế độ tải nhỏ đến chế độ tải lớn (giai đoạn b-c), bướm ga mở lớn dần, tải trọng tăng, những điều kiện trên được cải thiện nên bộ chế hòa khí phải cung cấp hòa khí loãng dần (a = 1,07 – 1,15) để động cơ làm việc tiết kiệm nhất, tức là có suất tiêu hao nhiên liệu

nhau như sau:

- Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải, muốn động cơ làm việc ổnđịnh

Hình 1 Đặc tính lý tưởng của bộ chế hoà

khí trên ô tô

Ống khuyếch tán được thiết kế như một đoạn ống, có tiết diện thuhẹp ở giữa Khi không khí đi qua ống khuyếch tán, tốc độ của dòngkhông khí sẽ tăng lên, làm giảm áp suất của dòng không khí Điều nàytạo ra một lực hút, hút nhiên liệu từ buồng phao qua ống phun vàodòng không khí.

Ống khuyếch tán của bộ chế hoà khí cần đảm bảo tạo được độ chân không cần thiết cho lưu động của xăng đồng thời không gây sức cản lớn đối với sự chuyển động của không khí Độ chân không ở ống khuyếch tán ảnh hưởng lớn đến kích thước của hạt nhiên liệu khiphun, tốc độ bốc hơi của nhiên liệu và do đó ảnh hưởng đến mức đồng đều về thành phần của khí hỗn hợp trong các xylanh của động cơ

Đường kính họng được quyết định bởi lưu lượng không khí qua họng và tốc độ thực tế không khí qua họng trong giới hạn theo thực nghiệm

Lưu lượng không khí qua họng:

G k =η v V h n i

120ρ k ; (kg/s)

của trục khuỷu càng thấp và số xylanh càng ít.

Trong các bộ chế hoà khí hiện nay để giảm bớt độ chân không ở

không tải sao cho hệ thống này không những hoạt động ở chế độ ít tải mà còn hoạt động cả ở các chế độ phụ tải trung bình

Đường kính các họng thường được xác định theo số liệu sau:

d t =(0 ,2÷ 0 ,3).d

d g =(0 , 4 ÷ 0 ,5).d

d t =(0 ,2÷ 0 ,3).d

trong

Dựa theo đặc điểm về cấu tạo người ta chia các họng thành hai loại: loại không đổi tiết diện lưu thông và loại thay đổi thiết diện lưu thông Trong các bộ chế hoà khí không đổi tiết diện lưu thông của họng thường có từ một đến ba họng (hai họng hoặc ba họng)

Trường hợp có nhiều họng thì có thể làm tăng độ chân không từ họng trong mà sức cản của chế hoà khí vẫn giữ nguyên không tăng.Họng của bộ chế hoà khí hiện nay hầu hết đều làm thành một cụm chi tiết rời, bề mặt họng được gia công đạt độ chính xác cao Cũng có trường hợp họng được đút liền với thân của bộ chế hoà khí, trước khi lắp thường chỉ làm sạch bề mặt họng vì vậy khi lắp phải làm thêm nhiều động tác phụ mà vẫn rất khó đảm bảo cho đặc tính của các bộ chế hoà khí có cùng một dạng trong cùng một loạt sản xuất

3.2 Đường kính buồng hỗn hợp

Đường kính buồng hỗn hợp là kích thước cơ bản quan trọng của bộchế hoà khí Người ta dựa vào đường kính này để chọn bộ chế hoà khílắp trên động cơ

Bản thân khái niệm về buồng hỗn hợp chỉ mang tính chất giảthuyết vì trên thực tế nó chỉ đảm đương một phần nhỏ nhiệm vụ trongquá trình hình thành khí hỗn hợp Thực tế buồng hỗn hợp chỉ là khônggian đặt bướm ga của bộ chế hòa khí

Khi lựa chọn bộ chế hòa khí lắp lên động cơ, người ta đều xuất phát

từ điều kiện đảm bảo cho tốc độ trung bình của môi chất đi qua buồng

theo công thức sau:

v tb=V h n i η φ

τ π d2.750 ; (m/s)

i - số xylanh dùng chung một buồng hỗn hợp

n - số vòng quay của động cơ, khi chạy ở công suất thiết

d - đường kính của buồng hỗn hợp (cm)

Kinh nghiệm sử dụng các bộ phận chế hòa khí cho thấy: động cơ sẽ

trường hợp bốn xylanh có chung một buồng hồn hợp Còn đối vớitrường hợp buồng hỗn hợp chỉ ăn thông với một hay hai xylanh của

buồng hỗn hợp chỉ chiếm một phần tư hay một nữa thời gian của chutrình

Vì vậy nếu hai xylanh của động cơ bốn kỳ có chung một buồng hỗnhợp thì

Có thể dùng công thức sao để tính đường kính của buồng hỗn hợp:

d =a n√V h i n

1000

hợp

Số

xylanh

Hệ số a n 24,2 17,1 14,15 13 12,85 11,9

chọn chỉ có thể đảm bảo kết quả tốt nếu lựa chọn chính xác tỷ số giữa

Hình 2.Sơ đồ tiết diện của gic-lơ chính

Gic-lơ có thể đặt ở bất kỳ điểm nào trên đường từ buồng phao đếnmiệng ra của vòi phun chính Miệng ra của vòi phun chính đặt cao hơn

tránh xăng tràn ra ngoài

Đường kính gic-lơ chính được xác định với công thức:

d g=√ 4 G nlc

π V nl ρ nl ; (m)

của dòng chảy qua gic-lơ thì tốc độ thực tế của dòng xăng qua gic-lơxác định như sau:

W d =φ d W dt =φ d √2.∆ p h −g ∆ hρ nl

ρ nl ; (m/s)

xác định được lưu lượng của xăng qua gic-lơ:

G nl =W d α d f d ρ nl =μ d f d √2.(∆ p h −g ∆ hρ nl) ρ nl

nghiệm

lệch áp suất trước và sau gic-lơ hoàn toàn xác định được tiết diện củagic-lơ (f d)

II TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG

Trong hệ thống phun xăng, dùng vòi phun để phun xăng vàoxylanh ngay phía sau xupap nạp vào các nhánh ống nạp hoặc vàođường nạp chung ở phía trước bướm ga, để cấp hoà khí có thành phần

phù hợp với phụ tải và tốc độ vào xylanh động cơ trước kì nén và đánhlửa.

1 Cấu tạo và chức năng một số bộ phận chính

Hệ thống phun xăng điện tử có sử dụng một hệ thống thông minh

đã được lập trình sẵn để điều chỉnh quá trình phun xăng vào trongđộng cơ phù hợp với từng chế độ tải trọng của động cơ

Cảm biến: Cảm nhận sự thay đổi về các thông số của động cơ(nhiệt độ, số vòng quay,…) nó biến thành tín hiệu điện xung gửi vềECU

Bộ điều khiển ECU: Nhận tín hiệu từ cảm biến để điều khiển vòiphun sao cho hoà khí có tỉ lệ phù hợp với các chế độ làm việc của độngcơ

Bộ điều chỉnh áp suất: Giữ áp suất xăng trong vòi phun được ổnđịnh

Vòi phun: Ở dạng van và được điều khiển bằng tín hiệu từ ECUđộng cơ

Bộ điều áp: có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất nhiên liệu vào vòi phun

và duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu cũng như cách thứcduy trì ở van một chiều của bơm nhiên liệu

Bộ giảm rung: Dùng một màng ngăn để hấp thụ một lượng nhỏxung của áp suất nhiên liệu sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ néncủa bơm nhiên liệu

2 Tính toán lượng nhiên liệu phun

Lượng nhiên liệu được lấy từ bình nhiên liệu bằng bơm nhiên liệu

và được phun dưới áp suất bởi vòi phun Áp suất nhiên liệu trongđường ống nhiên liệu được điều chỉnh để duy trì việc phun nhiên liệu

ổn định bằng bộ điều áp và bộ giảm rung

Lượng nhiên liệu mỗi xylanh của động cơ phụ thuộc vào lượngkhông khí được cung cấp và nó được kiểm soát bởi thời gian phun

Trong đó: m a- khối lượng không khí

L st =14 ,66

n - tốc độ của động cơ

Z - số xylanh của động cơ

Trên thực tế lượng nhiên liệu phủn ra m không những tỷ lệ với thờigian mở kim ti mà còn lệ thuộc vào độ chênh lệch áp suất trên kim và

kim là áp suất buồng cháy

m f ≈ ρ nl A e √2.∆ P

ρ nl .t i

Thời gian phun ở một chế độ hoạt động nào đó của động cơ:

3 Tính toán thời gian phun

Yếu tố quan trọng trong việc điều kiển phun xăng là phải xác địnhkhối lượng không khí vào xylanh, từ đó tính toán được lượng xăng

tương ứng để có tỷ lệ hòa khí thích hợp nhất cho từng chế độ làm việccủa động cơ.

Trong quá trình động cơ làm việc, đối với hệ thống phun xăng D Jetronic (sử dụng cảm biến áp suất trên đường ống nạp) lưu lượngkhông khí nạp được xác định bằng khối lượng của nó đi qua bướm gabởi các cảm biến Nếu có một động cơ 4 kỳ, số xylanh là Z thì khốilượng không khí đi vào mỗi xylanh sẽ là:

-R mc=R m.120

n Z

n - tốc độ động cơ

Z - số xylanh của động cơ

Lượng nhiên liệu cần phun vào một xylanh trong mỗi chu trìnhcông tác là:

m f c= R m c

( A / F ) d

t b=m f c

R i

Như vậy, lượng xăng phun vào xylanh ở hệ thống phụn xăng dựavào tín hiệu về tốc độ động cơ n và lưu lượng khí nạp để tính ra thời

accu sẽ làm tăng quán tính đóng mở kim phun)

Thời gian phun thực tế để điều khiển kim phun theo công thức sau:

t i =t b +t m +t s

t m - thời gian phun hiệu chỉnh dựa vào tốc độ động cơ, nhiệt

độ nước làm mát và nhiệt độ khí nạp

4 Kết luận

Sau một thời gian làm việc tập trung dưới sự hướng dẫn của giảng

viên TS Trần Thanh Tâm đến nay báo cáo chuyên môn của nhóm

em đã hoàn thành đúng thời gian đảm bảo các nhiệm vụ được đượcgiao Qua quá trình làm báo cáo đã giúp chúng em làm quen với nhữngcông việc cụ thể của người người kỹ sư trong tương lai, phương pháplàm việc độc lập, sáng tạo, khoa học, đồng thời báo cáo này đã giúpbản thân chúng em cũng cố thêm các kiến thức đã được học cũng nhưhọc hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm Trong quá trình thựchiện bản báo cáo này cũng còn tồn tại những thiết sót về cách trìnhbày bố cục hay những thiết sót trong trình bày một chi tiết sao cho hợp

lý Cùng với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình trực tiếp của thầy giáo nênnhững thiếu sót trên đã được khắc phục để bản báo cáo chuyên môn

về tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng được hoànthiện hơn Trong quá trình thực hiện bản báo cáo này mặc dù đã cốgắng tìm tòi học hỏi, trao đổi cùng bạn bè Song với lượng kiến thứccòn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên bản báo cáochuyên môn của chúng em chắc còn nhiều thiếu sót về cách trình bàycũng như lượng kiến thức được trình bày trong bản báo cáo chưa hẳn

đã đầy đủ và chính xác Cuối cùng nhóm em xin cám ơn thầy giáo

TS.Trần Thanh Tâm đã tận tình hướng dẫn cho nhóm em hoàn thành

báo cáo chuyên môn này Nhóm em xin chân thành cảm ơn

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ, “STUDOCU,” 2021 [Trực tuyến].Available: https://www.studocu.com/en-gb/document/truong-dai-hoc-can-tho/quan-ly-san-xuat-cong-nghiep/chuong-6-tinh-toan-he-thong-nhien-lieu-dong-co-xang/53590332

[2]TIẾN LỢI, “OTO-HUI,” 04 04 2022 [Trực tuyến] Available:https://news.oto-hui.com/tim-hieu-ve-duong-dac-tinh-ly-tuong-cua-bo-che-hoa-khi-tren-o-to/

[3]ThS NGUYỄN VĂN TRẠNG, ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2, TRƯỜNG ĐẠIHỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

[4]PGS.TS Phạm Minh Tuấn, Giáo trình động cơ đốt trong, NHÀ XUẤTBẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI 2006