DATN hệ thống nạp thải trên ô tô

Thông tin tài liệu

đò án nạp thải ô tô ự phát triển của nền công nghiệp ô tô ở mỗi quốc là một trong những điều kiện cơ bản để đánh giá tình hình phát triển của đất nước đó. Tại Việt Nam chúng ta đây là một ngành mới bắt đầu phát triển trong những năm gần đây, tuy nhiên nó diễn ra rất mạnh mẽ và đòi hỏi những kiến thức của hầu hết các ngành khoa học. Đối với mỗi sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn thuần là một bài kiểm tra cuối khóa học mà nó còn là sự tổng hợp và khái quát lại tất cả những kiến thức đã học, từ những kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành. Em nhận được đề tài tốt nghiệp là: “Khảo sát hệ thống nạp – thải động cơ FP trên xe Ford Laser 1.8L”.Đây là một trong những đề tài rất thú vị, không những nó có vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp hòa khí tốt nhất cho mỗi chế độ hoạt động của động cơ, mà còn xử lý khí xả trước khi đưa ra môi trường, đây là một vấn đề cấp bách vì hiện nay tình hình ô nhiễm bầu không khí phần lớn do khí xả động cơ ô tô gây ra. Bên cạnh đó, với đề tài này em củng hiểu biết thêm về những bộ phận, những hệ thống, quá trình cấp không khí, nhiên liệu, củng như xử lý khí thải … của động cơ FP được lắp trên xe Ford Laser 1.8L.

Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển của nền công nghiệp ô tô ở mỗi quốc là những điều kiện để đánh giá tình hình phát triển của đất nước đó Tại Việt Nam chúng ta là ngành mới bắt đầu phát triển những năm gần đây, nhiên nó diễn rất mạnh mẽ và đòi hỏi những kiến thức của hầu hết ngành khoa học Đối với mỗi sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn thuần là bài kiểm tra cuối khóa học mà nó còn là sự tổng hợp và khái quát lại tất những kiến thức đã học, từ những kiến thức sở đến kiến thức chuyên ngành Em nhận được đề tài tốt nghiệp là: “Khảo sát hệ thống nạp – thải động FP xe Ford Laser 1.8L” Đây là những đề tài rất thú vị, không những nó có vai trò rất quan trọng việc cung cấp hòa khí tốt nhất cho mỗi chế độ hoạt động của động cơ, mà còn xử lý khí xả trước đưa môi trường, là vấn đề cấp bách vì tình hình ô nhiễm bầu không khí phần lớn khí xả động ô tô gây Bên cạnh đó, với đề tài này em củng hiểu biết thêm về những phận, những hệ thống, trình cấp không khí, nhiên liệu, củng xử lý khí thải … của động FP được lắp xe Ford Laser 1.8L Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy cô giáo môn bảo để đồ án của em được hoàn thiện Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn KS NGUYỄN QUANG TRUNG, thầy cô giáo khoa Cơ Khí Giao Thông tất bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này Đà nẵng ngày tháng năm 2010 Sinh viên thực NGUYỄN VĂN TIẾN TRÌNH Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L MỤC LỤC Tổng quan về hệ thống nạp thải động đốt 1.1 Tổng quan về trình nạp thải động đốt 1.1.1 Hệ thống nạp thải động xăng 1.1.2 Hệ thống nạp thải động diezen 1.2 Phương án bố trí đường nạp thải động đốt 11 1.2.1 Phương án bố trí đường nạp và đường thải nắp máy động xăng 11 1.2.2 Phương án bố trí đường nạp và đường thải nắp máy động diezen 12 1.3 Các hệ thống phụ trợ trình nạp thải động đốt 12 1.4 Đặc điểm trình nạp thải động đốt 13 1.4.1 Quá trình nạp 14 1.4.2 Quá trình thải 17 Giới thiệu chung về xeFord Laser 1.8L và động FP 19 2.1 Giới thiệu chung về xe Ford Laser 1.8L 19 2.1.1 Thông số kỹ thuật xe Ford Laser 1.8L .19 2.1.2 Giới thiệu hệ thống xe Ford Laser 1.8L 21 2.2 Giới thiệu chung về động FP .25 2.2.1 Thân máy – nắp máy 26 2.2.2 Piston– truyền – trục khuỷu .28 2.2.3 Cơ cấu phân phối khí 30 2.2.4 Hệ thống nhiên liệu 31 2.2.5 Hệ thống kiểm soát khí xả 33 2.2.6 Hệ thống làm mát 35 2.2.7 Hệ thống bôi trơn .36 2.2.8 Hệ thống đánh lửa 36 2.2.9 Hệ thống khởi động 37 Khảo sát hệ thống nạp- thải động FP 38 3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp thải động FP 38 3.2 Kết cấu nắp máy và phương án bố trí đường nạp thải động FP 40 3.3 Kết cấu và nguyên lý cụm chi tiết đường nạp động FP 40 3.3.1 Bộ lọc không khí 41 3.3.2 Cụm bướm ga 42 3.3.3 Bộ góp nạp 45 3.3.4 Các cảm biến lắp đường nạp của động FP 45 3.4 Kết cấu và nguyên lý cụm chi tiết đường thải động FP 50 3.4.1 Bộ góp thải 51 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L 3.4.2 Bộ xúc tác ba chức kết hợp hệ thống điều khiển hồi tiếp nhiên liệu 52 3.4.3 Bộ giảm âm 59 3.5 Các hệ thống phụ trợ cho trình nạp thải của động FP 61 3.5.1 Hệ thống hồi lưu khí thải 62 3.5.2 Hệ thống thông cac-te 65 3.5.3 Hệ thống kiểm soát sự bay nhiên liệu (EVAP) 67 Tính tốn chu trình cơng tác, xác định kích thước của đường nạp-thải 70 4.1 Các số liệu ban đầu 70 4.2 Các thông số chọn 71 4.3 Tính toán chu trình công tác 72 4.3.1 Quá trình nạp 72 4.3.2 Quá trình nén .73 4.3.3 Quá trình cháy 74 4.3.4 Quá trình giãn nở 76 4.3.5 Tính toán thông số của chu trình công tác 78 4.3.6 Tính tốn thơng số có ích 78 4.4 Xác định kích thước của tiết diện lưu thông .81 4.5 Tính toán bầu lọc không khí 85 Kiểm tra, bảo dưỡng cụm chi tiết hệ thống nạp thải động FP 87 5.1 Những hư hỏng của động liên quan đến đường nạp thải 87 5.2 Kiểm tra hệ thống kiểm soát khí thải 89 5.2.1 Kiểm tra hệ thống thông cạc te 89 5.2.2 Kiểm tra hệ thống kiểm soát sự thải xăng 89 5.2.3 Kiểm tra hệ thống hồi lưu khí thải .90 5.2.4 Kiểm tra cảm biến 90 KẾT LUẬN 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Tổng quan về hệ thống nạp thải động đốt 1.1 Tổng quan về q trình nạp thải đợng đớt Hệ thống nạp thải có nhiệm vụ đưa hỗn hợp không khí- nhiên liệu vào buồng cháy để thực trình cháy của động cơ, đồng thời đưa sản phẩm cháy từ b̀ng cháy ngoài Hệ thống nạp thải phải đảm bảo cung cấp đủ lượng hỗn hợp có thành phần hoà khí thích hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ, thải sản phẩm cháy ngoài trình thải, cho hiệu suất động là lớn nhất và giảm ô nhiễm môi trường, giảm tiếng ồn 1.1.1 Hệ thống nạp thải động xăng Hình1-1 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải 1-Bộ lọc không khí; 2-Cổ họng gió; 3- Bộ góp nạp; 4-Bộ góp thải; 5-Bộ xử lý khí thải; 6-Bộ giảm âm Khơng khí được hút vào xylanh động qua lọc không khí đến cổ họng gió, ở động dùng chế hòa thì hòa khí được hình thành nhờ độ chân không họng, từ không khí đến góp nạp và vào buồng đốt Sau hòa khí được đốt cháy, khí thải được dẫn vào đường ống thải tới góp thải vào xúc tác ba chức khí thải độc hại được khử thành chất vô hại rồi theo ống dẫn khí thải qua giảm âm ngoài mơi trường Mỡi cụm chi tiết hệ thống nạp thải đều có vai trò quang trọng việc đưa lượng không khí cần thiết vào buồng đốt động và dẫn lượng khí thải đã xỷ lý ngoài môi trường Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L 1.1.1.1 Đường nạp động xăng dùng chế hòa khí Hình 1-2 Sơ đồ đường nạp động xăng dùng chế hòa khí 1-Bướm ga; 2-Đường ống nhiên liệu; 3-Van kim; 4-Buồng phao; 5-Phao; 6-Ziclơ; 7-Đường ống nạp; 8-Vòi phun; 9-Họng; Khơng khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng (9) của chế hoà khí, họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân không không khí qua họng Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi có độ chân không nhỏ nhất Vòi phun (8) được đặt tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí qua họng vào động Để chế hoà khí làm việc chính xác thì nhiên liệu buồng phao luôn ở mức cố định vì vậy buồng phao có đặt phao (5) Nếu mức nhiên liệu buồng phao hạ xuống thì phao (5) hạ theo, van kim (3) rời khỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống (2) vào buồng phao Phía sau họng còn có bướm ga (1) dùng để điều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động 1.1.1.2 Đường nạp động phun xăng điện tử Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc, tín hiệu lưu lượng nhiệt độ khí nạp Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L được truyền về PCM thông qua cảm biến MAF, từ đó PCM sẽ tính toán và định lượng phun cho phù hợp, sau đó dòng khí nạp tới cổ họng gió Đây là thiết bị kiểm sốt lượng khơng khí cho động dùng chế hòa khí và phun nhiên liệu Lượng không khí vào động được điều tiết bởi độ mở của bướm ga Hình 1-3 Sơ đồ đường nạp động phun xăng điện tử 1-Bộ lọc khí; 2-Cảm biến MAF; 3-Bướm ga; 4-Cổ họng gió; 5-Cảm biến vị trí bướm ga; 6-Đường ống nạp Trước góc mở bướm ga được điều khiển học thông qua cấu khí nối từ bàn đạp ga đến bướm ga, điều này đã được thay thế hệ thống điều khiển điện tử đại Dòng khí nạp từ cổ gió vào góp nạp sau đó phân nhánh vào xylanh động PCM ECU Caïc tên hiãû u khạc Hình 1-4 Cổ họng gió 1- Bướm ga; 2- Cổ họng gió; 3-Cảm biến vị trí bướm ga; 4-Mơtơ điều khiển bướm ga; 5-Cảm biến vị trí bàn đạp ga Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Ở động đại ngày hình dạng đường ống nạp đã được thiết kế cải tiến nhằm lợi dụng lực quán tính lưu động của dòng khí nạp để nạp thêm, những vật liệu mới nhựa tổng hợp, sợi cacbon cho phép tạo dáng đường nạp có hệ số cản nhỏ, kích thước gọn nhẹ mà độ cách nhiệt cao vật liệu kim loại Hình 1-5 Bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc 1- Đường ống nạp; 2- Buồng tích áp Nguyên lý làm việc của góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc là dựa vào hình dạng thiết kế đặc biệt dạng xoắn ốc của đường nạp để tạo hiệu ứng lưu động dòng khí nạp Từ đó làm tăng lượng khí nạp thêm vào xylanh động ở kỳ nạp Ngoài số góp nạp còn có đường nạp được phân khúc- động chạy ở tốc độ thấp, đường nạp dài; động chạy ở tốc độ cao, đường nạp ngắn nhờ sự đóng mở của van biến thiên đường nạp Hình 1-6 Bộ góp nạp có đường nạp biến thiên a) Van biến biến thiên đường nạp đóng; b) Van biến biến thiên đường nạp mở - Buồng tích áp; - Van biến thiên đường nạp Nguyên lý làm việc của góp nạp có chiều dài đường nạp biến thiên Khi tốc độ động nhỏ, van biến thiên đường nạp đóng Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác động của đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp dài, với tác dụng của lực quán tính khí nạp, lượng không khí nạp được tăng lên,mômen Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L xoắn của động tăng lên ở vòng quay từ thấp đến trung bình Khi tốc độ động lớn, van biến thiên đường nạp mở Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp ngắn (như hình-a) Lực quán tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cao nên cổ nạp ngắn lại làm tăng lượng khí nạp vào xilanh và mô-men xoắn của động tăng lên theo ở tốc độ cao 1.1.1.3 Đường thải động xăng PCM ECU Hình 1-7 Sơ đồ đường thải động xăng 1- Đường ống thải; 2- Cảm biến oxy ;3- Bộ xúc tác chức 4- Cảm biến oxy phụ; 5- Bộ giảm âm Đường ống thải của động có nhiệm vụ đưa khí cháy từ buồng cháy ngoài môi trường qua đó tạo điều kiện cho việc nạp đầy môi chất mới vào xilanh động Bên cạnh đó đường ống thải của động cần đảm bảo cho việc khí xả ngoài mơi trường ít gây nhiễm mơi trường Trên đường thải của động xăng dùng chế hòa khí không được trang bị lọc khí thải thành phần (TWC) và cảm biến oxy, ở động phun xăng điện tử mới trang bị TWC, vì nó có thể hoạt động có hiệu kèm với hệ thống thông tin phản hồi về hỗn hợp không khí-nhiên liệu cách theo dõi lượng oxy khí thải bởi cảm biến oxy đặt đường ống thải Ở số xe đời mới có trang bị cảm biến oxy, cảm biến oxy chính dùng để xác định nồng độ oxy khí thải, gửi tín hiệu điện về PCM xử lý để định lượng nhiên liệu phun thích hợp Các hư hỏng của lọc khí thải có thể phát cách so sánh tín hiệu của hai cảm biến oxy chính và phụ Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L 1.1.2 Hệ thống nạp thải động diezen Hình 1-8 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải động diezen 1-Bộ lọc khơng khí ; 2-Đường ống nạp; 3-Đường ống thải; 4-Bộ xúc tác; 5-Bộ giảm âm 1.1.2.1 Đường nạp động diezen Hình 1-9 Sơ đồ đường nạp động diezel có sưỡi khơng khí 1-Bộ sưỡi khơng khí; 2-Ống góp nạp; 3-Đường ống nạp Không khí được hút vào xylanh động qua lọc không khí rồi đến ống góp nạp, đối với nước có khí hậu lạnh động có hệ thống sưỡi ấm không khí được trước vào xylanh động dây điện trở đặt ống góp nạp, bugi sưỡi buồng đốt động cơ, điều này giúp máy dễ nổ khởi động lạnh Còn đối với động diezen sử dụng ở nước có khí hậu nóng thì không có sưỡi không khí Ở động cummunrai, là động diezen đại nên đường nạp còn có cảm biến để đo lưu lượng nhiệt độ khí nạp (MAF), và có máy nén tăng áp 1.1.2.2 Đường thải động diezen Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Hình 1-10 Sơ đồ đường thải động diezel 1- Đường ống thải ;2- Ống góp thải; 3-Bộ giảm âm Hỗn hợp nhiên liệu sau cháy được dẫn khỏi xylanh động bỡi nhánh ống thải, vào ống góp thải tới giảm âm rồi thải ngoài môi trường 1.1.2.3 Đường nạp thải động diezen tăng áp Hình 1-11 Sơ đồ nạp thải động diezen tăng áp 1-Động cơ; 2-Mạch giảm tải; 3-Van điều tiết; 4-Máy nén ; 5-Bầu lọc khơng khí; 6-Bộ làm mát trung gian;7- Khoang khí nạp Ở động diezen, tận dụng dụng lượng của dòng khí thải, đường ống thải có bố trí tuabin tăng áp để tăng áp dòng khí nạp Dòng khí thải vào bánh tuabin truyền động làm quay trục dẫn động bánh nén, khí nạp được tăng áp vào đường ống nạp động Áp suất tăng áp khí nạp phụ thuộc vào tốc độ động (tốc độ dòng khí thải hay tốc độ quay của bánh tuabin ) Với mục đích ổn định tốc độ quay của bánh tuabin khoảng hoạt động tối ưu theo số vòng quay của động đường nạp có bố trí mạch giảm tải Mạch giảm tải làm việc nhờ van điều tiết thông qua đường khí phản hồi và cụm xi lanh Khi áp suất tăng van mở phần khí thải không qua bánh tuabin, thực giảm tốc độ cho bánh nén khí nạp, hạn chế sự gia tăng mức của áp suất khí nạp 10 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Tuỳ theo động và tỷ số S/D, loại buồng cháy tra giá trị a, b a = 0,024; b = 0,0053 Vậy: p m = 0,024 + 0,0053.17 + 0,11 − 0,0847 = 0,2 [MN/m2] - Áp suất có ích trung bình pe [MN/m2] p e = p i − p m = 1,18 - 0,2 = 0,98 [MN/m2] (4-33) - Hiệu suất giớiη m : ηm = pe 0,98 = = 0,827 p i 1,1844 (4-34) - Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e [g/kw.h] ge = g i 188,93 = = 228,45[g/kw.h] η 0,827 (4-35) - Hiêu suất có ích η e η e = η m η i =0,827 0,4331= 0,358 - (4-36) Thể tích công tác của động Vh [dm3] Vh = N e 30.τ 90.30.4 = = 4592[dm3] p e i.n 0,98.4.6000 (4-37) - Kiểm nghiệm đường kính xi lanh Dt [dm] Dt = 4.Vh π S = 4.0,4592 = 0,8296 [dm] 3,14.0,85 (4-38) Sai lệch: ∆D = Dt − D = 82,96 − 83 = 0,04 ≤ 0,1[mm] Bảng 4-3 Các thơng số tính tốn nhiệt Stt Tên thông số Ký hiệu Thứ nguyên Kết quả QUÁ TRÌNH NẠP Nhiệt độ không khí trước xupap nạp Tk K 298 Hệ số nạp ηv 0,8066 Hệ số khí sót γr 0,0557 79 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Nhiệt độ cuối trình nạp Ta K 340,837 QUÁ TRÌNH NÉN Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của m Cvkk kJ/kmol.độ 20,4303 kJ/kmol.độ 24,246 kJ/kmol.độ 20,6282 không khí Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản m Cv′′ vật cháy Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của m Cv′ hỗn hợp công tác Chỉ số nén đa biến trung bình n1 1,358 Áp suất cuối trình nén pc MN/m2 1,7053 10 Nhiệt độ cuối trình nén Tc 751,422 K QUÁ TRÌNH CHÁY 11 Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy M0 Kmolkk/kgnl 0,5238 hoàn toàn 1kg nhiên liệu 12 Số mol khí nạp mới M1 Kmol/kgnl 0,5238 13 Số mol sản vật cháy M2 Kmol/kgnl 0,5517 14 Hệ số biến đổi phần tử lý thuyết β0 1,0533 15 Hệ số biến đổi phần tử thực tế β 1,0505 16 Hệ số biến đổi phần tử Z βz 1,046 17 Tổn thất nhiệt cháy không hoàn toàn ΔQH 18 Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz K 1977,05 19 Áp suất cực đại của chu trình lý thuyết pz MN/m2 4,6932 QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ 20 Tỷ số giản nở sớm ρ 21 Tỷ số giản nở sau δ 9,1 22 Nhiệt độ cuối trình giản nở Tb K 1247,54 87 23 Áp suất cuối trình giản nở Pb 24 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 MN/m2 0,3254 1,2085 80 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L 25 Nhiệt độ khí sót Tr K 869,06 THÔNG SỐ CHỈ THỊ 26 Áp suất thị trung bình lý thuyết P 'i MN/m2 1,2236 27 Áp suất thị trung bình thực tế pi MN/m2 1,18 28 Hiệu suất thị ηi 29 Suất tiêu hao nhiên liệu thị gi kg/kw.h 188,93 0,4331 CHỈ TIÊU CÓ ÍCH 30 Áp suất tổn thất giới trung bình pm MN/m2 0,2 31 Áp suất có ích trung bình pe MN/m2 0,98 32 Hiệu suất giới ηm 33 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge 34 Hiệu suất có ích ηe 0,827 kg/kw.h 228,45 0,358 4.4 Xác định kích thước của tiết diện lưu thơng Tiết diện lưu thông của xupáp ảnh hưởng đến chất lượng nạp thải của động Vì vậy thiết kế cần tăng đường kính xupáp càng lớn càng tốt bị hạn chế bởi đường kính xilanh, Diện tích mặt nấm xupáp của động thường chiếm khoảng 25 ÷ 40% diện tích đỉnh pittông, vậy động xăng dùng buồng cháy bán cầu chõm cầu, xupáp bố trí nghiêng hai bên nên diện tích xupáp lớn đến 35% diện tích đỉnh pittông Ở động FP dùng nhiều xupáp cho xilanh (4 xupáp) thì diện tích này mới tăng được 60% so với diện tích đỉnh pittông Diện tích xupáp nạp thường lớn diện tích xupáp thải khoảng 10 ÷ 15% và thường 15 ÷ 35% diện tích đỉnh pittơng Khi tính tốn tiết diện lưu thơng của xupáp phải dựa vào giả thiết lưu động ổn định của dòng khí qua họng đế xupáp Ta coi dòng khí nạp thải có tốc độ bình quân và tốc độ của pittông không đổi Căn cứ vào điều kiện lưu động ổn định và liên tục của dòng khí, ta có: v k i f k γ k = v p F p γ p (4-39) Trong đó: v k - Tốc độ trung bình của dòng khí qua họng đế xupáp (m/s) 81 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L f k - Tiết diện lưu thông của họng đế xupáp (cm2) fk = π d h2 d h - Đường kính họng đế xupáp i - Số xupáp γ k và γ p - mật độ của dòng khí ở họng xupáp và ở xilanh, xem γ k = γ p v p - Tốc độ bình quân của pittông Từ công thức (4-39) ta có: vk = Với v p F p f k i = 4.v p F p (4-40) i.π d h2 S n 85.6000.10 −3 vp = = = 17 (m/s) 30 30 Và F p = π D π 8,3 = = 54,08 (cm2) 4 S – Hành trình pittông S = 85 (mm) n – Số vòng quay trục khuỷu n = 6000 (vòng/phút) D – Đường kính xilanh D = 83 (mm) Từ (4-40) ta rút tốc độ bình quân của dòng khí qua họng đế xupáp vk = v p D (4-41) i.d h2 Đường kính họng đế xupáp: dh = v p D (4-42) v k i Tốc độ bình quân của dòng khí thải thường lớn dòng khí nạp khoảng 20 ÷ 25% Do đó xupáp thải làm nhỏ xupáp nạp Vì vậy mặt nấm của xupáp thải có độ cứng vững lớn, khó biến dạng và diện tích chịu nhiệt nhỏ Tiết diện lưu thông fkx qua xupáp (tiết diện vành khăn) được xác định theo công thức: π h ' f kx = (d h + d ) Với: d1 = dh + 2.e ; h’ = h.cos α ; (4-43) e = h’.sin α Thay vào (4-43) ta được: 82 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L fkx = π h.(dh.cos α + h.sin α cos2 α ) (4-44) dh h 45° h' dh d1 Hình 4.1 Tiết diện lưu thông qua xupáp Rõ ràng fkx phụ thuộc vào α và h, α càng nhỏ tiết diện lưu thông càng lớn Hành trình h càng lớn fkx càng lớn Tuy vậy hành trình h bị hạn chế bởi tiết diện của họng đế xupáp, tiết diện lưu thông không thể lớn tiết diện họng đế xupáp Khi α = 00 , thì fkx = π d n h ≤ π d h2 và hành trình xupáp hmax = dh /4 Khi α = 450 thì hành trình xupáp phải lớn mới có thể đạt được điều kiện tiết diện lưu thông tiết diện họng đế xupáp Cụ thể: hmax = 0,31.dh Trong động ngày nay, hành trình xupáp nằm phạm vi: h = (0,18 ÷ 0,3)dh * Tiết diện lưu thơng qua xupáp nạp: Theo thực nghiệm và tính toán nhiệt tốc độ của dòng khí nạp được chọn: vkn = (40 ÷ 115) (m/s) chọn vkn = 65 (m/s) Số xupáp nạp i = Từ (4-42) suy đường kính họng nạp: dhn = 17.83 = 30 (mm) 65.2 83 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Chọn h = 0,25.dhn = 0,25.30 = 7,5 (mm) Góc côn của nấm xupáp nạp: α = 300 Từ (4-44) ta có: fkx = π 7,5.(30.cos300 + 7,5.sin300.cos2300) = 678,08 (mm2) Kiểm nghiệm lại tiết diện lưu thông thực của xupáp nạp theo (4-40) vkn = vp Fp i f kx = 17 54,08 = 67,8 (m/s) 2.678,08.10 −2 vkn < (70 ÷ 90) (m/s) Vậy vkn thỏa mãn điều kiện * Tiết diện lưu thông qua xupáp thải: Theo thực nghiệm và tính toán nhiệt tốc độ của dòng khí thải được chọn: vkt = (1,2 ÷ 1,5).vkn = 1,235.65 = 80,275 (m/s) Số xupáp thải i = Từ (4-42) suy đường kính họng thải: 17.83 = 27 (mm) 80,275.2 dht = Chọn h = 0,289.dht = 0,289.27 = 7,8 (mm) Góc côn của nấm xupáp thải: α = 450 Từ (4-44) ta có: fkx = π 7,8.(27.cos450 + 7,8.sin450.cos2450) = 535,14 (mm2) Kiểm nghiệm lại tiết diện lưu thông thực của xupáp thải theo (4-40) vkt = vp Fp i f kx = 17 54,08 = 85,9 (m/s) 2.535,14.10 −2 vkt < (70 ÷ 90) (m/s) Vậy vkt thỏa mãn điều kiện Vậy tiết diện lưu thông xupap nạp và xupap thải là: Xupap nạp: α = 300  fkx = 6,7808 (cm2) Xupap thải: α = 450  fkx = 5, 3514 (cm2) 4.5 Tính tốn bầu lọc khơng khí Bụi lẫn không khí vào động sẽ làm tăng mức độ mài mòn mặt ma sát, cần cho từ 30 ÷ 40g bụi vào động sẽ làm cho chi tiết của nhóm piston bị mòn hỏng hoàn toàn thời gian ngắn 84 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Hầu hết bụi vào động là bụi chứa không khí, hàm lượng bụi phụ thuộc vào môi trường làm việc của động Động FP của xe Ford Laser 1.8L được lắp bầu lọc không khí nhằm lọc không khí trước đưa vào động Bầu lọc của động FP là loại lọc thấm, không khí vào bầu lọc và được dẫn qua lưới lọc rồi vào động Lưới lọc giấy 200 52 280 Hình 4.2 Kết cấu tấm lưới lọc Như vậy tấm lưới lọc là hình hộp chữ nhật với chiều cao lõi lọc là 52mm Tiết diện tiếp để xúc với không khí cần lọc là hình chữ nhật với chiều dài 280mm, chiều rộng là 200mm lõi lọc được làm giấy và được gấp thành nhiều nếp gấp với mỗi bước gấp theo chu kỳ là 5mm Cần xác định lượng không khí qua bầu lọc: Q = q.F [m3/h] (4.45) đó: q- Hệ số tải trọng không khí riêng [m/h] F- Diện tích bề mặt làm việc của lõi lọc (m2) Theo kinh nghiệm, hệ số q có giá trị sau: + Đối với ô tô : q = 100 ÷ 180 [m/h] Chu vi của lõi lọc được tính theo công thức : V = 2.a.b (m) (4.46) đó: V- chu vi lõi lọc [m] a- chiều rộng lõi lọc, a = 200 mm b- Chiều dài của lõi lọc, b = 280 mm Vậy : V = 2.0,2.0,28 = 0,112 [m] [m] Số nếp gấp: 85 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L n= V 0,112 = = 22,4 t 0,005 (4.47) đó: n- số nếp gấp của lõi lọc t- bước gấp (m) Diện tích nếp gấp: Fnếp gấp = B.H [m2] = 0,2 0,052 = 0,0104 (4.48) [m2] đó: B- bề rộng trung bình nếp gấp, được xác định từ việc đo đạc bề rộng của nếp gấp giấy H = 200mm H- chiều cao lõi lọc, H =52 mm Ta có diện tích lõi lọc: F = Fnếp gấp n = 0,0104.22,4 = 0,23296 Vậy Q = 0,23296.125 = 29,12 [m2] (4.49) [m3/h] (Chọn hệ số tải trọng không khí riêng q = 125 (m/h) Lưu lượng khí nạp cung cấp cho động theo yêu cầu ở chế độ công suất cực đại (Qđc): ne 90.10 −3 Qđc = η v Vh i = 0,8066.4,592 .4 = 0,6667 2 (m3/h) (4.50) Kết luận: So sánh kết tính kiểm nghiệm lưu lượng không khí qua bầu lọc (Q) và lưu lượng không khí yêu cầu nạp vào động (Q đc), thấy Q > Qđc, nghĩa là bầu lọc có thể cung cấp lượng không khí cần thiết cho động ở mọi chế độ làm việc Kiểm tra, bảo dưỡng cụm chi tiết hệ thống nạp thải động FP 5.1 Những hư hỏng của động liên quan đến đường nạp thải Các hư hỏng liên quan đến đường nạp – thải của động đều ảnh hưởng ít nhiều đến trình hoạt động của động cơ, nó có thể gây những ảnh hưởng không tốt và lâu dài đến tuổi thọ của động Động FP là loại động phun xăng điện tử, mọi chế độ hoạt động đều được điều khiển bởi PCM Trên đường nạp - thải của động FP gồm phận như: Lọc gió, cụm van không tải, góp nạp, góp 86 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L thải, xúc tác ba chức năng, tiêu âm và cảm biến Những hư hỏng ở phận này đều gây ảnh hưởng không tốt cho động a) Bộ lọc không khí * Hiện tượng: - Bộ lọc khí bị tắc nghẽn, lưu lượng không khí cấp vào góp nạp dẫn đến tình trạng hỗn hợp đậm, hao xăng, có khói đen, máy yếu, mau mòn - Bộ lọc không khí bị thủng, khả lọc bụi bẩn kém, dẫn đến bụi lọt vào buồng cháy gây mòn xylanh, piston, xecmăng * Khi vệ sinh lọc khí cần chú ý: Nếu bẩn nhẹ có thể dùng khí nén để xịt bụi Nếu bẩn nặng có dính dầu thì tiến hành theo bước sau: + Rửa nước + Ngâm thuốc tẩy khoảng 15 phút + Lấy xịt nước với áp lực không 40psi cho đến + Lấy gió nén thổi thật khô * Khi thay mới phải thực theo đúng qui định + Thay mới đúng loại + Xem tài liệu hướng dẫn trước tháo lắp b) Cụm bướm ga - Cụm bướm ga là phận quan trọng của đường nạp động Trên đó có lắp mô tơ bướm ga để đóng và mở bướm ga và là xo hồi vị để trả bướm ga về vị trí cố định động không hoạt động hoạt động ở chế độ không tải - Khi mô tơ bướm ga này hư hỏng thì không mở được bướm ga làm cho cảm biến vị trí bướm ga nhận tín hiệu ở chế độ không tải, và động hoạt động ở chế độ không tải - Khi lò xo hồi vị bị yếu hỏng có thể gây nên tình trạng đóng không kín bướm ga giảm tải vậy cảm biến vị trí bướm ga xác nhận mức độ làm việc của động vị trí bướm ga và PCM điều khiển phun nhiên liệu nhiều so với chế độ hoạt động thực tế 87 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Thực tế thì hư hỏng xảy ở cụm bướm ga đả nêu ở rất hiếm xảy ra, củng cần chú ý hư hỏng vị trí này c) Hư hỏng cảm biến đường nạp – thải Khi động hoạt động thì liên quan hầu hết đến tất cảm biến, trừ cảm biến oxy (nhiệm vụ cảm biến oxy, xác định mức tiêu hao nhiên liệu và thành phần khí xả) Khi hư hỏng cảm biến nào đó đều ảnh hưởng không tốt tới động - Cảm biến vị trí bướm ga bị hư hỏng  động hoạt động ở chế độ không tải - Cảm biến áp suất khí nạp bị hư hỏng  động hoạt động ở chế độ mặc định - Cảm biến lưu lượng khí nạp bị hư hỏng  động hoạt động ở chế độ mặc định.\ d) Bộ xúc tác ba chức * Hiện tượng + Máy bị nóng mức + Máy yếu + Lực phản tăng lên + Lượng khí độc hại gia tăng * Bảo dưỡng cách thay mới * Cách kiểm tra: + Sử dụng máy phân tích khí thải chất để kiểm tra + Cho máy chạy cầm chừng, đợi xúc tác nóng lên + Đo lượng khí O2 và CO2 ở cuối đường ống thải Nếu lượng O2 xấp xỉ 5% trở lên và lượng CO2 ≤ 0,5% thì xúc tác còn hoạt động tốt với điều kiện hệ thống khác hoàn hảo e) Đường ống thải và giảm âm Hơi nước có mặt ống thải nhiệt độ lớn là nguyên nhân chủ yếu khiến đường ống thải bị rỉ và ăn mòn Nước hệ thống sản phẩm phụ của trình cháy và chuyển đổi dùng xúc tác, ngoài thời tiết là nguyên nhân làm đọng nước đường ống thải mưa lớn, đường ngập nước Bộ phận giảm rất dễ bị rỉ và cần thay thế Khi xe ồn lên rõ, đặc biệt những lúc tăng ga, tốt nhất nên kiểm tra và thay thế 5.2 Kiểm tra hệ thớng kiểm sốt khí thải 88 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L 5.2.1 Kiểm tra hệ thống thông cạc te - Kiểm tra hệ thống : Tháo ống thông khỏi van PCV Sau đó tháo van PCV khỏi nắp Lắp lại van PCV vào ống thông rồi khởi động và cho hoạt động cầm chừng Dùng ngón tay bịt miệng van PCV và kiểm tra xem có cảm nhận được lực hút chân không của đường ống nạp hay không Nếu không , vệ sinh van PCV thay mới - Kiểm tra van PCV : Xỏ que nhỏ vào van PCV, rồi đẩy que tới lui kiểm tra sự dịch chuyển của piston bên Nếu piston không chuyển động thì van PCV đã bị nghẹt, phải vệ sinh thay van mới 5.2.2 Kiểm tra hệ thống kiểm soát sự thải xăng - Kiểm tra hệ thống : Chọn điều kiện để kiểm tra nhiệt độ nước làm mát đạt từ 80 C trở lên Tháo đường ống chân không rồi gắn đầu của bơm chân không vào Sau đó khởi động động và quan sát , tốc độ động tăng lên thì áp suất chân không tăng tương ứng theo Nếu áp suất chân không không có gì thay đổi thì đường ống cần phải làm - Kiểm tra van điện từ điều khiển thoát nhiên liệu : Tháo ống chân không khỏi van xả điện từ Gắn bơm chân không vào đầu nối (A) của van điện từ Kiểm tra độ kín chân không, cắm điện áp trực tiếp từ ắc quy cho van điện từ điều khiển thoát nhiên liệu và không có điện Tiếp đó đo điện trở cực của van điện từ Giá trị tiêu chuẩn : 30 ÷ 34 Ω ở nhiệt độ môi trường 200 C ) 5.2.3 Kiểm tra hệ thống hồi lưu khí thải - Kiểm tra van EGR : + Kiểm tra âm hoạt động : Kiểm tra âm hoạt động của mô tơ bước có phát từ van EGR bật công tắc sang ON ( chưa khởi động máy ) hay không Nếu không nghe thấy gì, kiểm tra mạch điều khiển của mô tơ bước + Kiểm tra điện trở cuộn dây : Tháo van EGR khỏi hệ thống Đo điện trở giữa cực số và cực số cực số của đầu nối điện van EGR (Giá trị tiêu chuẩn : 20 ÷ 24 Ω ở 200 C ) Tiếp tục đo điện trở giữa cực số và cực số số cực số của 89 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L đầu nối điện van EGR Giá trị tiêu chuẩn: 20 ÷ 24 Ω ở 20 C ) Sau đó dùng miếng đệm, lắp van EGR vào cách xiết chặt bu lông theo lực xiết qui định + Kiểm tra hoạt động của van : Tháo van EGR khỏi hệ thống Gắn dụng cụ chuyên dùng vào đầu nối van EGR Nối cực dương ắc qui vào cực số Nối đầu cực và cực vào cực âm của ắc qui để kiểm tra mô tơ có rung không để biết mô tơ hoạt động Tiếp đó nối cực dương ắc qui vào cực 5, và cực âm nối với cực và cực để kiểm tra độ rung của động để biết động có hoạt động không Trong trình kiểm tra, nếu thấy rung chứng tỏ mô tơ bước hoạt động bình thường Sau kiểm tra xong, dùng miếng đệm mới, lắp van lại và xiết chặt bu lông với lực xiết tiêu chuẩn - Vệ sinh van EGR : Tháo van EGR và kiểm tra xem nó có bị tắc nghẽn muội than không Có thể dùng bàn chải nhỏ để vệ sinh van nếu cần Sau đó lắp van trở lại và xiết bu lông với lực xiết tiêu chuẩn 5.2.4 Kiểm tra cảm biến + Kiểm tra cảm biến lưu lượng - Điều kiện kiểm tra: Nhiệt độ nước làm mát động cơ: 85 C ÷ 950 C , đèn , quạt gió và thiết bị phụ ở chế độ OFF - Tháo và kiểm tra giắc cắm của cảm biến Bật công tắc nguồn rồi đo điện áp giữa cực và nối đất Giá trị tiêu chuẩn là 0,2 V thấp Nếu kết không đạt giá trị tiêu chuẩn thì kiểm tra giắc cắm của rơ le điều khiển, sửa chữa thay thế nếu cần thiết Nếu kết bình thường thì chuyển sang bước tiếp theo: đo điện trở giữa cực và nối đất của giắc cắm cảm biến Giá trị tiêu chuẩn là Ω Nếu kết không bình thường thì kiểm tra giắc cắm C – 113 của PCM và đường dây nối giữa cực của cảm biến với cực 96 của PCM, sửa chữa thay thế cá phận đó Nếu kết bình thường thì chuyển sang bước tiếp theo - Đo lưu lượng khí nạp ở chế độ hoạt động của động Ở chế độ không tải giá trị tiêu chuẩn là ÷ (gm/s), ở tốc độ 2500 (v/ph) là 6,5 ÷ 12 (gm/s) Nếu kết không đúng thì chứng tỏ cảm biến đã bị hư, phải thay thế + Kiểm tra cảm biến nhiệt độ khí nạp 90 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L - Ngắt giắc cắm nối cảm biến nhiệt độ khí nạp với PCM Đo điện trở cảm biến ở nhiệt độ - 200 C, 00 C, 200 C, 400 C, 600 C và 800 C xem có đạt giá trị tiêu chuẩn hay không Sau đó tháo cảm biến và đo điện trở làm nóng cảm biến máy sấy tóc Ở điều kiện bình thường thì nhiệt độ tăng điện trở sẽ giảm Nếu giá trị điện trở khác với giá trị tiêu chuẩn hay điện trở không thay đổi thì phải thay thế cảm biến Nếu kết bình thường thì lắp cảm biến trở lại với lực xiết tiêu chuẩn: 1,8 ± 0,6 Nm Giá trị điện trở tiêu chuẩn cho ở bảng dưới Nhiệt độ - 20 C 00 C 200 C 400 C 600 C 800 C Giá trị điện trở 13÷17 kΩ 5,3÷6,7 kΩ 2,3 – 3,0 kΩ 1,0 – 1,5 kΩ 0,56 – 0,76 kΩ 0,30 – 0,45 kΩ + Kiểm tra cảm biến oxy - Ngắt giắc nối cảm biến và nối dụng cụ chuyên dùng vào Lưu ý cần đảm bảo thong mạch giữa cực và cực của cảm biến , nếu thay cảm biến Tiếp đó làm nóng động cho đến nhiệt độ nước làm mát ≥ 80 C Cho động chạy ở tốc độ 4500 v/ph vòng phút nhiều và đo điện áp đầu của cảm biến rồi so sánh với giá trị tiêu chuẩn (0,6 – 1,0 V) Nếu không đạt giá trị tiêu chuẩn chứng tỏ cảm biến oxy đã hỏng, phải thay thế KẾT LUẬN Sau thời gian 15 tuần nỗ lực tìm hiểu và nghiên cứu, với sự giúp đỡ tận tình của thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn NGUYỄN QUANG TRUNG, đến em đã hoàn thành nhiệm vụ khảo sát đề tài tốt nghiệp được giao Qua đề tài đã giúp em hiểu thêm về tính và kết cấu của hệ thống nạp thải động tầm quan trọng của trình nạp, thải đối với hoạt động của động Tuy nhiên trình nghiên cứu, thời gian và khả hiểu biết còn hạn chế nên trình khảo sát không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự lượng thứ và đóng góp ý kiến bổ sung của thầy cô giáo 91 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Cơ Khí Giao Thông- Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo NGUYỄN QUANG TRUNG, đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này TÀI LIỆU THAM KHẢO Laser engine (tài liệu xưởng động lực, trường ĐHBK ĐN) Tài liệu về chương trình đào tạo của Ford Tổng quan về hệ thống kiểm soát khí thải Nguyễn Tất Tiến.“Nguyên lý động đốt trong” NXB giáo dục, 2000 Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính tốn động đốt trong” Hà Nội: NXB Đại học trung học chuyên nghiệp, 1979 Bùi Văn Ga “Ơ tơ nhiễm môi trường”.Đại học Bách khoa Đà Nẵng Võ Chí chính, “Chương 13: Lọc bụi và tiêu âm” Đại học Bách Khoa Đà Nẵng 92 Khảo sát hệ thống nạp-thải động FP xe Ford Laser 1.8L http://www.oto-hui.com/ http://www.autoshop 101.com 93 ...Khảo sát hệ thống nạp- thải động FP xe Ford Laser 1.8L MỤC LỤC Tô ng quan về hệ thống nạp thải động đốt 1.1 Tô ng quan về trình nạp thải động đốt 1.1.1 Hệ thống nạp thải động... sát hệ thống nạp- thải động FP xe Ford Laser 1.8L Tô ng quan về hệ thống nạp thải ô ng ô t 1.1 Tởng quan về q trình nạp thải đợng ô t Hệ thống nạp thải có nhiệm vụ đưa hỗn hợp không... Để tránh ô nhiễm môi trường và giữ cacte nên động có bố trí hệ thống thông cạc te kín + Hệ thống điều khiển hồi lưu khí thải Hệ thống hồi lưu khí thải ( EGR ) là hệ thống dùng

Ngày đăng: 22/05/2018, 22:33

Xem thêm: DATN hệ thống nạp thải trên ô tô, Hình 3-24. Kết cấu cảm biến oxy

DATN hệ thống nạp thải trên ô tô

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Mục lục

b) Các đăng.

Hình 3-24. Kết cấu cảm biến oxy

4.3.Tính toán các chu trình công tác

KẾT LUẬN

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan