MỤC LỤCMỤC LỤC1DANH MỤC BẢNG BIỂU4DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ5DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT7MỞ ĐẦU8CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ101.1.Tổng quan hệ thống nhiên liệu diesel điện tử101.2. Bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả101.2.1.Bơm VE điện tử một piston hướng trục101.2.2. Bơm VE điện tử một piston hướng kính111.2.3. Van điều khiển lượng phun SPV121.2.4. Van điều khiển thời điểm phun TVC141.3. Hệ thống nhiên liệu với bơm vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI và HEUI)161.3.1.Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI161.4. Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI201.4.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI201.4.2. Vòi phun HEUI211.5.Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail231.5.1.Sơ đồ cấu tạo chung231.5.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống231.5.3.Phân loại bơm cao áp của hệ thống24CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL282.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail282.1.1. Nguyên lý hoạt động282.1.2. Cấu tạo292.1.2.1. Bơm thấp áp292.1.2.2 Bơm cao áp.302.1.2.3.Ống phân phối Rail322.1.2.4. Bộ hạn chế áp suất332.1.2.5. Van xả áp (Bộ điều chỉnh áp suất)342.1.2.6.Van điều khiển hút (SCV)342.1.2.7. Vòi phun352.1.2.8. Van điều khiển áp suất nhiên liệu Rail392.1.3. Quy luật cháy trong động cơ Diesel402.1.3.1. Diễn biến và các thông số đặc trưng402.1.3.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy của động cơ diesel422.1.3.3. Cấu trúc của các tia nhiên liệu, quy luật phun nhiên liệu và quy luật tạo HHC432.1.3.4. Góc phun sớm nhiên liệu (φs)432.1.3.6. Tải của động cơ442.1.4. Quá trình phun và điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu Common Rail442.1.4.1. Quá trình phun nhiên liệu442.1.4.2.Quá trình điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu Common Rail462.1.4.3. Phun mồi492.1.4.4. Phun chính51CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM533.1. Các khả năng của băng thử động cơ một xy lanh533.2. Trang thiết bị băng thử533.3. Động cơ thí nghiệm AVL5402533.4. Phanh điện DYNO AMK543.5. Thiết bị đo khối lượng nhiên liệu AVL 733S553.6. Thiết bị đo độ khói Smoke Meter AVL 415S563.7. Thiết bị điều khiển tay ga Throttle actuator (THA100)563.8. Thiết bị đo đa năng AVL 620 INDIESET573.9. Thiết bị điều khiển nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn AVL577.573.10. Thiết bị chụp ảnh buồng cháy VISIOSCOPE 513D573.11. Tủ CEBII583.12. Hệ thống PUMA và EMCON593.13. Phần mềm INCA603.14. Phương pháp thực hiện61CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN644.1 Kết quả thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số điều khiển tới tính năng công suất,tiêu thụ nhiên liệu và phát thải động cơ tại tốc độ 2000 vph644.1.1. Ảnh hưởng áp suất phun tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ tại tốc độ 2000 vp644.1.2. Ảnh hưởng góc phun sớm tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ tại tốc độ 2000 vph70KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI75
MỤC LỤC MỤC LỤC 1 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5 1.1.Tổng quan hệ thống nhiên liệu diesel điện tử 9 1.2. Bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả 9 1.2.1.Bơm VE điện tử một piston hướng trục 9 1.2.2. Bơm VE điện tử một piston hướng kính 10 1.2.3. Van điều khiển lượng phun SPV 11 a) SPV loại thông thường 11 1.2.4. Van điều khiển thời điểm phun TVC 13 1.3. Hệ thống nhiên liệu với bơm- vòi phun kết hợp điều khiển điện tử ( EUI và HEUI) 15 1.3.1.Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI 15 b) Hệ thống dẫn động phun 16 1.4. Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 19 1.4.1. Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 19 1.4.2. Vòi phun HEUI 20 1.5.Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail 22 1.5.1.Sơ đồ cấu tạo chung 22 1.5.2.Nguyên lý hoạt động của hệ thống 22 1.5.3.Phân loại bơm cao áp của hệ thống 23 2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail 27 2.1.1. Nguyên lý hoạt động 27 2.1.2. Cấu tạo 28 2.1.2.1. Bơm thấp áp 28 2.1.2.2 Bơm cao áp 29 2.1.2.3.Ống phân phối Rail 31 2.1.2.4. Bộ hạn chế áp suất 32 2.1.2.6.Van điều khiển hút (SCV) 33 2.1.2.8. Van điều khiển áp suất nhiên liệu Rail 38 1 2.1.3. Quy luật cháy trong động cơ Diesel 39 2.1.3.1. Diễn biến và các thông số đặc trưng 39 2.1.3.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy của động cơ diesel 41 2.1.3.3. Cấu trúc của các tia nhiên liệu, quy luật phun nhiên liệu và quy luật tạo HHC 42 2.1.3.4. Góc phun sớm nhiên liệu (φs) 42 2.1.3.6. Tải của động cơ 43 2.1.4. Quá trình phun và điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu Common Rail 44 2.1.4.1. Quá trình phun nhiên liệu 44 2.1.4.2.Quá trình điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu Common Rail 45 2.1.4.3. Phun mồi 48 2.1.4.4. Phun chính 50 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 52 3.1. Các khả năng của băng thử động cơ một xy lanh 52 3.2. Trang thiết bị băng thử 52 3.3. Động cơ thí nghiệm AVL5402 52 3.4. Phanh điện DYNO AMK 54 3.5. Thiết bị đo khối lượng nhiên liệu AVL 733S 54 3.6. Thiết bị đo độ khói Smoke Meter AVL 415S 55 3.7. Thiết bị điều khiển tay ga Throttle actuator (THA100) 55 3.8. Thiết bị đo đa năng AVL 620 INDIESET 56 3.9. Thiết bị điều khiển nhiệt độ nước làm mát và dầu bôi trơn AVL577 56 3.10. Thiết bị chụp ảnh buồng cháy VISIOSCOPE 513D 56 3.11. Tủ CEB-II 57 3.12. Hệ thống PUMA và EMCON 58 3.13. Phần mềm INCA 59 3.14. Phương pháp thực hiện 60 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63 4.1 Kết quả thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng các thông số điều khiển tới tính năng công suất,tiêu thụ nhiên liệu và phát thải động cơ tại tốc độ 2000 v/ph 63 2 4.1.1. Ảnh hưởng áp suất phun tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ tại tốc độ 2000 v/p 63 4.1.2. Ảnh hưởng góc phun sớm tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của động cơ tại tốc độ 2000 v/ph 69 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 74 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 4.1 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ tải 25% 64 Bảng 4.2 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ tải 50% 66 Bảng 4.3 Bảng kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất phun tại chế độ tải 75% 68 Bảng 4.4 Bảng kết quả đo ảnh hưởng góc phun sớm tại tốc độ 2000(v/ph), 25% tải Error: Refere nce source not found Bảng 4.5 Bảng kết quả đo ảnh hưởng góc phun sớm tại tốc độ 2000(v/ph), 50% tải Error: Refere nce source not found Bảng4.6 Bảng kết quả đo ảnh hưởng góc phun sớm tại tốc độ 2000(v/ph), 75% tải Error: Refere nce source not found 4 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu Ý nghĩa 1 ECU Bộ xử lý trung tâm 2 VE Bơm cao áp chia 3 SPV Van điều khiển lượng phun 5 TCV Van điều khiển thời điểm phun 6 EUI Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI 7 HEUI Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 8 ADC Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 9 COM Cổng nối tiếp để kết nối máy tính và vi xử lý 10 PC Máy tính 11 ge Suất tiêu hao nhiên liệu 12 p Áp suất 13 M Momen 6 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài a. Tính cấp thiêt của đề tài Động cơ đốt trong hiện nay là một trong những nguồn động lực chủ yếu trong các ngành công nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải. Một nhược điểm lớn nhất của động cơ đốt trong là trong khí xả có chứa nhiều chất độc hại đối với sức khỏe của con người và gây ô nhiễm môi trường. Để hạn chế nhược điểm này, các nước trên thế giới đã đưa ra các tiêu chuẩn về khí thải.Muốn đáp ứng được các tiêu chuẩn về khí thải cần có các biện pháp kĩ thuật xử lý khí thải. Các thông số kinh tế kĩ thuật của động cơ diesel phụ thuộc nhiều vào quá trình hình thành hỗn hợp trong xylanh động cơ, trong đó quy luật cung cấp nhiên liệu có ảnh hưởng quyết định nhằm nâng cao chất lượng động cơ đặc biệt là chất lượng khí xả, hệ thống nhiên liệu Common Rail điều khiển điện tử hiện nay đã được xử dụng khá rộng rãi . Hệ thống nhiên liệu Common Rail cung cấp nhiên liệu chính xác điều khiển áp suất phun, thời điểm phun hợp lý ở từng chế độ làm việc của động cơ. Đứng trước vấn đề ô nhiễm môi trường và tiếngồn đặc trưng của động cơ diesel , em đã chọn đề tài “Nghiên cứuảnh hưởng quy luật phun đến hệ thống nhiên liệu Common Rail” để có thể hiểu sâu hơn về vấn đề này. b. Ý nghĩa của đề tài - Đề tài giúp sinh viên củng cố, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành - Thông qua thực nghiệm có thể tìm ra được thông số tốiưuđể nhập vào ECU điều khiển, góp phần cải thiện tính năng kinh tế,kĩ thuật và giảm phát thải độc hại của động cơ Diesel 2. Mục tiêu nghiên cứu, đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu a. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giáảnh hưởng các thông sốđiều khiển trong hệ thống Common Rail đến tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải động cơ Diesel. - Xác định các tham sốđiều khiển của hệ thống nhiên liệu Common Rail sử dụng trên động cơ AVL 5402 để: + Cải thiện đặc tính động cơ + Giảm lượng phát thải độc hại b. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu . - Đối tượng: Ảnh hưởng quy luật phun trong hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail - Khách thể nghiên cứu: Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử 7 Thực nghiệm được tiến hành trên băng thử động cơ tại phòng thí nghiệm động cơ đốt trong - Viện cơ khí động lực- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội. Quá trình thực nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng các thông số điều khiển tới tính năng công suất, tiêu thụ nhiên liệu và phát thải động cơ 3. Những nội dung chính Thuyết minh của đề tài được chia thành những phần như sau: Mở đầu Chương 1: Tổng quan hệ thống Diesel điện tử Chương 2: Hệ thống nhiên liệu Common Rail Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm Chương 4: Kết quả và thảo luận 8 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ 1.1.Tổng quan hệ thống nhiên liệu diesel điện tử ECU phát hiện tình trạng hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến. Căn cứ vào các thông tin này, ECU sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu và thời điểm phun để đạt đến một mức tối ưu bằng cách dẫn đông động cơ bằng cơ cấu chấp hành. Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan của hệ thống Hệ thống EFI – Diesel điều khiển lượng phun, thời điểm phun thông qua ECU điều khiển đạt được những lợi ích tối ưu: - Công suất động cơ cao - Mức tiêu thụ nhiên liệu thấp - Các khí thải thấp - Tiếng ồn thấp - Giảm lượng khí xả đen và trắng 1.2. Bơm VE điện tử điều khiển bằng van xả 1.2.1.Bơm VE điện tử một piston hướng trục a) Cấu tạo: Bơm VE loại này có:Bơm sơ cấp, khớp chữ thập dẫn động cam, vành con lăn, cơ cấu điều khiển phun sớm, van xả áp SPV,van điều khiển phun sớm TCV, cảm biếntốc độ… không có quả ga và piston không có lỗ ngang. Vì vậy để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun thì bơm sử dụng một van xả áp thông với khoang xylanh. 9 Hình 1.2. Cấu trúc của bơm VE loại hướng trục b) Hoạt động: Khi động cơ làm việc thì một bơm sơ cấp loại cánh gạt được bố trí trong bơm VE sẽ hút dầu từ thùng dầu qua lọc và nén trong khoang bơm đến áp suất 2 ÷ 7 (kg/cm2) và gọi là áp suất sơ cấp.Sau đó dầu có áp suất này được đưa tới chờ sẵn tại cửa nạp và khi phần xẻ rãnh của piston trùng với cửa nạp thì dầu được nạp vào khoang xylanh. Khi piston quay lên thì phần không xẻ rãnh ở đầu piston sẽ che lấp cửa nạp, đồng thời lúc này phần lồi của cam đĩa sẽ trèo lên con lăn làm cho piston bị đẩy lên để nén dầu trong khoang xylanh. Dầu trong khoang xylanh bị nén tới gần áp suất phun thì cửa chia dầu trên piston trùng với một đường dẫn ra một vòi phun nào đó. Do vậy, khi dầu trong khoang xylanh đạt tới áp suất phun thì van ngắt dầu mở, dầu theo đường cao áp tới kim phun. Nó sẽ mở kim phun và phun dầu vào buồng cháy động cơ. Lượng dầu phun vào động cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào thời điểm mở van xả áp. Nếu vòi phun đang phun mà van xả áp mở ra thì dầu trong khoang xylanh sẽ thông qua van xả áp về khoang bơm làm mất áp suất phun. 1.2.2. Bơm VE điện tử một piston hướng kính + Cấu tạo: Bơm VE loại này vẫn có một bơm sơ cấp để tạo ra áp suất sơ cấp nạp vào trong khoang bơm. Trục bơm được nối với roto và ở roto bố trí 4 piston hướng kính chịu tác động của các con lăn thông qua đế con lăn, ở giữa là một lỗ khoang dọc tâm, lỗ khoang này thông với cửa nạp dầu và cửa chia dầu. Phía ngoài roto là một vành cam. 10 [...]... chỉnh chính xác nhiên liệu phun vào buồng cháy cả về thời gian, áp suất và lượng nhiên liệu phun mang lại hiệu suất cao cho động cơ Công nghệ phun nhiên liệu truyền thống trước đây phụ thuộc vào tốc độ động cơ, khi tốc độ động cơ tăng thì áp suất phun cũng tăng lên, gây ảnh hưởng đến độ bền của động cơ và làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ Áp suất phun đối với hệ thống nhiên liệu HEUI không phụ... nguồn cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu chảy từ nguồn cung cấp nhiên liệu qua van trụ mở và đi vào rãnh Piston bơmvà làm Piston bơmdi chuyển lên 18 trên. Khi Piston bơm đi đến đỉnh của hành trình khoang Piston bơm chứa đầy nhiên liệu và nhiên liệu chảy vào khoang Piston bơm dừng lại.Đây là quá trình bắt đầu chuẩn bị phun 1.4 Hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI 1.4.1 Khái quát về hệ thống nhiên liệu Diesel HEUI... áp, 10- kim phun, 11- ECU, 12- tín hiệu phun; 13 - tín hiệu đầu vào; 14 - bộ lọc; 15 - thùng nhiên liệu Hình 2.1.Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail + Nguyên lý hoạt động Hệ thống Common Rail là hệ thống phun kiểu tích áp.Một bơm cao áp riêng biệt được đặt trong thân máy tạo ra áp suất liên tục Áp suất này chuyển tới và tích lại trong Rail cung cấp tới các vòi phun theo thứ... 1.3.1 .Hệ thống nhiên liệu Diesel EUI a) Khái quát Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu EUI 1- Thùng dầu; 2- Bầu lọc thô; 3- Bơm chuyển nhiên liệu; 4- Bầu lọc tinh; 5Các vòi phun; 6- ECM; 7- Các cảm biến Mặc dù được giới thiệu vào cuối những năm 80, nhưng hệ thống nhiên liệu EUI đã đạt được những thành tựu nhất định về mặt cấu tạo, nâng cao tính năng làm việc và độ tin cậy EUI còn là tiền đề cho hệ thống nhiên. .. vòi phun là công tắc điện từ 15 b) Hệ thống dẫn động phun Hình 1.9 : Sơ đồ dẫn động hệ thống dẫn động phun của EUI 1- Ê cu điều chỉnh; 2- Cụm cò mổ; 3- Vòi phun; 4- Đũa đẩy; 5- Trục cam Vòi phun tạo ra áp suất nhiên liệu. Lượng nhiên liệu thích hợp được phun vào xi lanh ở những thời điểm chính xác.Môdun điều khiển điện tử ECM (Electronic Control Module) xác định thời điểm phun và lượng nhiên liệu cần phun. Vòi... dẫn nhiên liệu đi vào trong rãnh Piston bơmbị đóng Piston bơm tiếp tục nén nhiên liệu từ rãnh Piston bơm và làm áp suất nhiên liệu tăng lên Khi áp suất nhiên liệu đạt khoảng 34.500kPa (5000 psi), lực của nhiên liệu áp suất cao thắng được lực căng của lò xo.Lực căng này giữ vòi phun ở vị trí đóng.Kim phun di chuyển cùng đế van lên trên và nhiên liệu được phun ra ngoài.Đây là sự bắt đầu phun Kết thúc phun: Sự... chỉnh việc tạo áp ra suất nhiên liệu, thì lượng nhiên liệu đi vào bơm cao áp được điều chỉnh bằng cách thay đổi thời gian mở /đóng của SCV 26 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL 2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail 2.1.1 Nguyên lý hoạt động 1: Bơm cao áp, 2 - đường dầu hồi, 3- bơm thấp áp, 4- van một chiều, 5- cảm biến tốc độ động cơ, 6- ống Rail, 7- cảm biến áp suất... bị hệ thống HEUI sẽ tiết kiệm nhiên liệu hơn và khí xả 19 sạch hơn.Như vậy ứng dụng hệ thống nhiên liệu HEUI vào động cơ cho phép nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ, tiết kiệm nhiện liệu và giảm thiểu các tổn thất cũng như tiếng ồn của động cơ Tuy nhiên, các thiết bị trong hệ thống nhiêu liệu HEUI có độ chính xác rất cao, nhiên liệu bẩn có thể gây mòn, thậm chí phá hỏng các chi tiết trong hệ thống. .. áp Trên hình 2.4 nhiên liệu từ bơm thấp áp được chuyển tới van điều khiển nạp.ECU sẽ điều khiển van đóng mở để cung cấp lượng nhiên liệu cho bơm áp cao làm việc.ECU nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất nhiên liệu trên ống Rail để điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm áp cao.Khi áp suất nhiên liệu trên ống Rail cao ECU sẽ gửi tín hiệu cho van điều khiển nạp để đóng bớt lại, khi áp suất nhiên liệu. .. (trong các hệ thống Diesel điện tử thông thường thì áp suất này từ 10 đến 80 Mpa) ECU điều khiển SCV (van điều khiển nạp) để điều chỉnh áp suất nhiên liệu, điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào bơm áp cao ECU luôn theo dõi áp suất nhiên liệu trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất nhiên liệu và thực hiện điều khiển phản hồi 22 1.5.3.Phân loại bơm cao áp của hệ thống + Bơm cao áp của hệ thống Common Rail gồm . tia nhiên liệu, quy luật phun nhiên liệu và quy luật tạo HHC 42 2.1.3.4. Góc phun sớm nhiên liệu (φs) 42 2.1.3.6. Tải của động cơ 43 2.1.4. Quá trình phun và điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống. thống nhiên liệu Common Rail 44 2.1.4.1. Quá trình phun nhiên liệu 44 2.1.4.2.Quá trình điều khiển phun nhiên liệu của hệ thống nhiên liệu Common Rail 45 2.1.4.3. Phun mồi 48 2.1.4.4. Phun chính. Đối tượng: Ảnh hưởng quy luật phun trong hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail - Khách thể nghiên cứu: Hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điện tử 7 Thực nghiệm được tiến hành trên băng thử