cải tiến hệ thống nạp trên động cơ đốt trong

cải tiến hệ thống nạp trên động cơ đốt trong cải tiến hệ thống nạp trên động cơ đốt trong tăng áp, tvis, acis, etcsi, vvti, cải tiến hệ thống nạp trên động cơ đốt trong cải tiến hệ thống nạp trên động cơ đốt trong tăng áp, tvis, acis, etcsi, vvti,cải tiến hệ thống nạp trên động cơ đốt trong cải tiến hệ thống nạp trên động cơ đốt trong tăng áp, tvis, acis, etcsi, vvti

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : CHUYÊN ĐỀ VỀ CẢI TIẾN HỆ THỐNG NẠP TRÊN ĐỘNG CƠ SVTH: HUỲNH ĐOÀN ĐĂNG KHOA MSSV: 11145224 NGUYỄN NGỌC THẠCH MSSV: 11145116 Khoá học: 2011 - 2015 Ngành: Công nghệ và kỹ thuật ô tô GVHD: TS. LÝ VĨNH ĐẠT T.p Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN ĐỘNG CƠ *** NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: CHUYÊN ĐỀ VỀ CẢI TIẾN HỆ THỐNG NẠP TRÊN ĐỘNG CƠ Sinh viên thực hiện: 1. HUỲNH ĐOÀN ĐĂNG KHOA MSSV: 11145224 2. NGUYỄN NGỌC THẠCH MSSV: 11145116 I. NỘI DUNG - Nghiên cứu các cải tiến hệ thống nạp trên động cơ. - Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các phương pháp cải tiến - Phân tích các ưu và nhược điểm của các hệ thống cải tiến II. TÀI LIỆU THAM KHẢO: - Các bài báo cáo khoa học, bài viết của các nhà nghiên cứu. - Các trang web về kỹ thuật ô tô. III. TRÌNH BÀY: - 01 đĩa CD - 01 tập thuyết minh - Powerpoint báo cáo IV. THỜI GIAN THỰC HIỆN: - Ngày bắt đầu: 20/04/2015 - Ngày hoàn thành: 31/07/2015 - Ngày bảo vệ : 08/08/2015 BỘ MÔN ĐỘNG CƠ Tp.HCM, ngày 31 tháng 7 năm 2015 Giáo viên hướng dẫn GV.TS. Lý Vĩnh Đạt 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.HCM, Ngày … Tháng …… Năm 2015 Giáo viên hướng dẫn 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP.HCM, Ngày … Tháng …… Năm 2015 Giáo viên phản biện 4 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, ô tô đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển của mỗi quốc gia. Nó giải quyết hàng loạt các nhu cầu về vận chuyển con người cũng như hàng hóa đang diễn ra liên tục. Xã hội càng phát triển nhu cầu về chất lượng ô tô của con người càng tăng lên. Ô tô được yêu cầu có chất lượng cao hơn, công suất cao hơn, độ an toàn cao hơn… Tuy nhiên gắn với yêu cầu trên là các hệ quả xấu mang theo như ô nhiễm môi trường, can kiệt các nguồn nguyên nhiên liệu. Để giải quyết các hệ quả nêu trên hàng loạt các giải pháp được các kỹ sư, nhà thiết kế nghiên cứu và ứng dụng trên ô tô. Hãng Volvo Truck chế tạo và sử dụng hệ thống phin lọc (CRT) là bộ lọc khí thải lắp trong ống bô xả của động cơ, hãng Bosch chế tạo ra bộ lọc muội than bằng cách tăng nhiệt độ của các hạt muội than đến khi nó tự bốc cháy thành các chất ích độc hại hơn, …. Các biện pháp trên cải thiện được chất lượng khí thải ra nhưng lại tạo ra áp lực cản trở trong đường ống xả làm giảm công suất và hiệu suất làm việc của động cơ. Do đó, các hãng xe như TOYOTA, HONDA, BMW, NISSAN, … đã phát triển công nghệ mới cải tiến cho hệ thống nạp gồm hệ thống điều khiển xú páp biến thiên, xú páp điện từ, hay các hệ thống thay đổi đường đi, chiều dài hiệu dụng dòng khí nạp, tăng áp khí nạp, turbo tăng áp Các công nghệ này không những giảm thiểu các chất độc hại thải ra môi trường như CO, HC, NOx, … mà còn làm tăng công suất và hiệu suất làm việc của động cơ. Cùng với sự hội nhập với nền kinh tế thế giới, với chủ trương công nghiệp hóa hiện đại hóa, ngành công nghiệp ô tô nước ta đang phát triển mạnh và sẽ trở thành ngành mũi nhọn trong những năm tới. Việc sở hữu ô tô để phục vụ cho nhu cầu vận chuyển không còn là quá xa vời với người Việt. Do đó, số lượng ô tô của nước ta ngày càng tăng, ngành công nghiệp ô tô phát triển nhanh hơn. Các dòng xe hiện nay hầu hết đều được trang bị các công nghệ tiên tiến, trong đó công nghệ cải tiến hệ thống nạp là phần không thể thiếu. Nhưng một số hệ thống chưa được biệt nhiều ở nước ta, gây khó khăn cho việc bảo dưỡng và sửa chữa ô tô. Vì vậy đề tài “Chuyên đề về cải tiến hên thống nạp trên động cơ” sẽ giúp cho các kỹ sư tiếp cận được với công nghệ mới để thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa ô tô trong nước mà không cần phải phụ thuộc vào các chuyên gia nước ngoài. Đồng thời qua đề tài này cũng xây dựng một cơ sở lý thuyết để tạo điều kiện cho việc nghiên cứu và phát triển công nghệ sau này ở trong nước. 5 LỜI CÁM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, gia đình và bạn bè. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. LÝ VĨNH ĐẠT, giảng viên trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật T.p Hồ Chí Minh, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình làm đồ án. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giảng viên trong trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật T.p Hồ Chí Minh nói chung, các thầy cô trong khoa Cơ Khí Động Lực nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Tuy nhiên do kiến thức, khả năng còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy chúng em rất mong nhận được sự cảm thông cũng như những ý kiến đóng góp cho bản đồ án tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn! T.p Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015 Sinh viên thực hiện Huỳnh Đoàn Đăng Khoa Nguyễn Ngọc Thạch 6 MỤC LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - A/F (Air/Fuel): tỷ lệ không khí – nhiên liệu. - ACIS (Acoustic Control Induction System): Hệ thống nạp khí với chiều dài hiệu dụng thay đổi. - ĐCD: Điểm chết dưới - ĐCT: Điểm chết trên - DME (Digital Motor Electronics): Bộ điều khiển điện tử của động cơ hãng BMW. - DOHC (Double Over Head Cam): Động cơ có hai trục cam đặt trên nắp máy. - ECM (Electronic control Module): Mô đun điều khiển điện tử. - ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử. - EIVC (Early intake valve closing): Xú páp nạp đóng sớm. - EMVA (Electro-Mechanical Valve Actuator): Bộ chấp hành xú páp điện từ. - ETC (Electronic Control Transmission): Bộ điều khiển truyền động điện tử. - ETCS-i (Electronic Throttle Control System-intelligence): Bướm ga điện tử thông minh. - EXlink (Extended Expansion Linkage Engine): Động cơ “tăng giãn”. - i-VTEC (intelligent Variable valve Timing and lift Electronic Control): Hệ thống điều khiển xú páp biến thiên thông minh điều khiển điện tử. - LIVO (Late Intake Valve Opening): Xú páp nạp mở trễ. - MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system): Hệ thống điều khiển xú páp biến thiên của Mitsubishi. - OHV (Over Head Valve): Động cơ trục cam nằm trên nắp máy. - PCM (Powertrain control Module): Mô đun điều khiển truyền lực của hãng Ford. - SCV (Swirl Control Valve): Van điều khiển sự xoáy của khí nạp. - SOHC (Single Over Head Cam): Động cơ có một trục cam đặt trên nắp máy. - STCS (Swirl Tumble Swirl Control System): Hệ thống tạo xoáy lốc dòng khí nạp. 7 - TRAC (Traction Control): Điều khiển lực kéo. - T-VIS (Toyota variable induction system): Hệ thống nạp biến thiên của Toyota. - VANOS (Variable Nockenwellensteuerung): Hệ thống điều khiển xú páp biến thiên của BMW - VSC (Vehicle Stability Control): Điều khiển ổn định xe. - VTEC (Variable valve Timing and lift Electronic Control): Hệ thống điều khiển xú páp biến thiên bằng điện tử của Honda. - VTEC-E (Variable valve Timing and lift Electronic Control – Economy): Hệ thống điều khiển xú páp biến thiên của Honda. - VVT (Variable Valve Timing): Điều khiển xú páp biến thiên. - VVT-I (Variable Valve Timing intelligent): Điều khiển xú páp biến thiên thông minh. - VVT-iE (Variable Valve Timing intelligent by Electric motor): Điều khiển xú páp biến thiên bằng mô tơ điện. - VVT-iW (Variable Valve Timing - intelligent Wide): Điều khiển xú páp biến thiên thông minh mở rộng. - VVTL-I (Variable Valve Timing and Lift intelligent system): Điều khiển hành trình và thời điểm xú páp thông minh. 8 DANH MỤC HÌNH 9 Chuyên đề về cải tiến hệ thống nạp trên động cơ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1. Đặt vấn đề Ngày nay với nền công nghiệp hiện đại phát triển ồ ạt thì lượng khí thải xả ra môi trường vượt đến mức cảnh báo và lượng nhiên liệu thiên nhiên đang cạn kiệt dần. Nền công nghiêp ô tô là một trong những nhành công nghiệp được chú trọng và phát triển mạnh hiện nay. Do đó, việc sản xuất ô tô cần phải đảm bảo những yêu cầu khắc khe về khí thải để tránh ô nhiễm môi trường, tiết kiệm được nhiên liệu thiên nhiên. Để đáp ứng những yêu cầu phát triển trên các nhà thiết kế, nhà chế tạo ô tô đã nghiên cứu và đưa ra các giải pháp nhằm tạo ra chiếc ô tô giảm lượng khí thải độc hại, tiết kiệm nhiên liệu. Bên cạnh đó công suất động cơ cũng phải được cải thiện. Như chúng ta đã biết hiện nay động cơ đốt trong được ứng dụng rộng rãi trên ô tô, các động cơ tĩnh tại. Động cơ đốt trong là loại động cơ nhiệt, chất lượng của động cơ được đánh giá bởi thông số đặt trưng là hiệu suất nhiệt của động cơ η t . Động cơ đạt được hiệu suất nhiệt càng cao thì tính hiệu quả của động cơ càng tốt. Hình 1.1. Đồ thị PV của chu trình lý tưởng và chu trình thực tế trên đông cơ đốt trong. [17] Dựa vào đồ thị hình 1.1 ta có thể thấy hiệu suất của chu trình thực tế thấp hơn nhiều so với chu trình lý tưởng. Theo tính toán động cơ với tỉ số nén ε = 9-10, hoạt động ở chế SVTH: Huỳnh Đoàn Đăng Khoa Nguyễn Ngọc Thạch 10 [...]... 33 Chuyên đề về cải tiến hệ thống nạp trên động cơ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.4.3 Ưu nhược điểm  Ưu điểm: - Hệ thống VTEC của Honda là đầu mốc quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển động cơ đốt trong vì nó đã góp phần giải quyết thành công một vấn đề đã được đặt ra từ lâu, vấn đề về hiệu suất hoạt động của động cơ Hệ thống VTEC ra đời không chỉ giúp tăng hiệu suất của động cơ đốt trong mà còn mang... như cải tiến hệ thống nạp, hệ thống đánh lửa, hệ thống phun nhiên liệu, hệ thống lưu hồi khí thải EGR Hình 1.2 Các giải pháp cải thiện hiệu suất động cơ ở chế độ tải thấp [1] Ngoài ra dựa vào các đặc tính riêng của từng hệ thống, chúng có thể kết hợp với nhau để tạo ra phương án tối ưu cho động cơ Ví dụ: Hệ thống điều khiển xú páp biến thiên kết hợp với hệ thống tăng áp tạo thành chu trình Miller - Hệ. .. với các xe không trang bị hệ thống Hiện nay, VVT-i được áp dụng rộng rãi trên các mẫu xe hạng trung của Toyota, đặc biệt với thiết kế động cơ bốn xy lanh cỡ vừa và nhỏ SVTH: Huỳnh Đoàn Đăng Khoa Nguyễn Ngọc Thạch 22 Chuyên đề về cải tiến hệ thống nạp trên động cơ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3.5 Các phiên bản cải tiến a VVTL-i Hệ thống VVTL-i dựa trên hệ thống VVT-i và áp dụng một cơ cấu chuyển đổi vấu cam để... những cải tiến hệ thống nạp trên động cơ - Nhiệm vụ là nghiên cứu các cải tiến hệ thống nạp thông qua các tài liệu liên quan, đọc hiểu để nắm vững được cấu tạo, nguyên lý hoạt động từ đó phân tích ưu nhược điểm Sau đó tổng hợp lại thành hệ thống để làm tài liệu thuận lợi cho việc sửa chữa cũng như nghiên cứu phát triển sau này 1.3 Phạm vi nghiên cứu - Trong đồ án này chúng em tập trung nghiên cứu cơ sở... ngược lại Sư khác biệt này sẽ là cơ chế điều chỉnh thời điểm đóng mở Ưu điểm của hệ thống là tăng độ chính xác của việc điều chỉnh tốc độ động cơ ở tốc độ thấp và nhiệt độ thấp [3] 2.4 VTEC của Honda SVTH: Huỳnh Đoàn Đăng Khoa Nguyễn Ngọc Thạch 27 Chuyên đề về cải tiến hệ thống nạp trên động cơ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.4.1 Cấu tạo Hệ thống VTEC nhằm cải thiện hiệu suất động cơ ở tốc độ thấp và cao bằng cách... hiệu suất động cơ khi tốc độ xe tăng lên • Hình 2.19 Các hệ thống VTEC Qua nhiều năm phát triển, các động cơ của Honda đã sử dụng qua năm loại hệ thống VTEC khác nhau gồm: (1) VTEC có một trục cam đặt trên gọi là SOHC; (2) VTEC-E tiết SVTH: Huỳnh Đoàn Đăng Khoa Nguyễn Ngọc Thạch 28 Chuyên đề về cải tiến hệ thống nạp trên động cơ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP kiệm nhiên liệu; (3) VTEC có hai trục cam đặt trên DOHC;... Một trong những biện pháp mà hầu hết các kỹ sư đều chọn đó là cải tiến hệ thống nạp của động cơ vì lượng khí nạp và thời điểm phân phối khí có ảnh hưởng rất lớn đến công suất động cơ cũng như tiêu hao nhiên liệu, chất lượng khí xả Hệ thống điều khiển xú páp biến thiên VVT-i là một hệ thống được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất cũng như thành công nhất trên ô tô Các hãng không ngừng cho ra đời hệ thống. .. xả hoạt động một cách độc lập (còn trên VVT-i thì chỉ có một VVT Controller điều khiển trục cam nạp) SVTH: Huỳnh Đoàn Đăng Khoa Nguyễn Ngọc Thạch 26 Chuyên đề về cải tiến hệ thống nạp trên động cơ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.17 Sự khác nhau giữa hệ thống dual VVT-i và VVT-i  Ưu điểm: - Động cơ dễ dàng đạt mô men xoắn cực đại ở tốc độ thấp, ổn định tốc độ - động cơ hơn Cải thiện tính kinh tế nhiên liệu... chu trình Miller - Hệ thống điều khiển xú páp biến thiên kết hợp thay đổi tỉ số nén tạo thành chu trình Otto-Atkinson Do thời gian có hạn chế trong đồ án này chúng em chỉ tập trung nghiên cứu về những cải tiến trên hệ thống nạp - SVTH: Huỳnh Đoàn Đăng Khoa Nguyễn Ngọc Thạch 11 Chuyên đề về cải tiến hệ thống nạp trên động cơ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ - Mục tiêu trong đồ án này là tìm... cam nạp và xả có các vấu cam với 2 hành trình khác nhau cho từng xy lanh, và ECU động cơ chuyển những vấu cam này thành vấu cam hoạt động bằng áp suất dầu SVTH: Huỳnh Đoàn Đăng Khoa Nguyễn Ngọc Thạch 24 Chuyên đề về cải tiến hệ thống nạp trên động cơ • ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tốc độ thấp và trung bình (tốc độ động cơ dưới 6000 vòng/phút): Hình 2.14 Công tắc áp suất dầu “OFF” Như trong hình minh họa ở trên,