Động cơ xăng xe Mercedes V6 sản xuất năm 1996 Động cơ xăng hay động cơ Otto (lấy theo tên của Nikolaus Otto) là một dạng động cơ đốt trong, thông thường được sử dụng cho ô tô, máy bay, các máy móc di động nhỏ như máy xén cỏ hay xe máy cũng như làm động cơ cho các loại thuyền và tàu nhỏ. Nhiên liệu của các động cơ xăng là xăng. Phổ biến nhất của động cơ xăng là động cơ bốn thì. Việc đốt cháy nhiên liệu được diễn ra trong buồng đốt bởi một hệ thống đánh lửa được tắt mở theo chu kỳ. Nơi đánh lửa là bugi có điện áp cao. Động cơ hai thì cũng được sử dụng trong các ứng dụng nhỏ hơn, nhẹ hơn, và rẻ tiền hơn nhưng nó không hiệu quả trong việc sử dụng nhiên liệu. Động cơ Wankel cũng sử dụng xăng làm nhiên liệu. Nó khác với động cơ bốn thì hay động cơ hai thì ở chỗ nó không có pittông mà sử dụng rôto. Một trong những thành phần của các động cơ xăng cũ là bộ chế hòa khí (hay còn gọi là piratơ), nó trộn xăng lẫn với không khí. Trong các động cơ xăng sau này, nó đã được thay bằng việc phun nhiên liệu.
Bộ mơn Động đốt – Viện Cơ khí Động lực Trường ĐHBK Hà Nội -***** Bài giảng: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU VÀ TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Người dạy: TS KHỔNG VŨ QUẢNG Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Đối tượng môn học: Sinh viên chuyên ngành Động đốt – năm thứ 4, sau học mơn ngun lý động đốt Mục đích môn học: Trang bị kiến thức cấu tạo, nguyên lý hoạt động, kiểm tra điều chỉnh, mơ hình tính hệ thống nhiên liệu điều tốc động xăng động diesel Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Vai trò HTNL động cơ: • Để đc làm việc êm tốc độ tăng áp suất (∆p/∆ϕ)min, tăng tính kinh tế tăng tính hiệu nhiên liệu (h2 cháy) cung cấp cho đc phải đảm bảo cháy lúc cháy hồn tồn • Ne thể lượng nhiên liệu cung cấp đc diesel đc xăng tính theo lượng hỗn hợp • Tính kinh tế ηe tăng (ge giảm) nói nên khả chuyển nhiên liệu thành cơng có ích (ηe-xăng = 33÷20 ge = 260÷ 380 g/kW.h; e-diesel = 43ữ30 ge = 200ữ 285 g/kW.h) HTNL đóng vai trò quan trọng đc có cháy lúc, hết, êm hay không HTNL Vì vậy, cần phải nghiên cứu HTNL để đảm bảo yêu cầu • Tự động điều chỉnh tốc độ đc: để đảm bảo cho đc làm việc ổn định tốc độ định tải thay đổi Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Chỉ 15% lượng dùng để quay bánh xe 100% 21% 15% Theo hãng Ford Conventional ICE Vehicle Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT - ĐC xăng (λ nằm khoảng từ 0,6 đến 1,2), hỗn hợp khí hình thành từ bên ngồi xylanh (trừ động phun xăng trực tiếp) Do vậy, điều chỉnh tải trọng phải dùng phương pháp điều chỉnh lượng hỗn hợp cung cấp bướm tiết lưu hay gọi bướm ga đường nạp - ĐC diesel (λ rộng từ 1,2÷10), hỗn hợp hình thành từ bên xylanh, nên hỗn hợp diesel không đồng nhất, nên để điều chỉnh tải, người ta dùng phương pháp điều chỉnh chất – thay đổi thành phần khí hỗn hợp cách thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Nội dung môn học HTNLĐC ĐCXăng Xăng HTNL HTNLĐC ĐCDiesel Diesel HTNL TĐĐCTĐĐC TĐĐC TĐĐC Khái Kháiquát quátvề vềtạo tạohỗn hỗn hợptrong trongĐC ĐCxăng xăng hợp HTNL HTNLĐC ĐCxăng xăng dungCHK CHK dung Bộ BộCHK CHK Bộ BộCHK CHKhiện hiệnđại đại Cấu Cấutạo, tạo,thiết thiếtkế kếbộ CHK CHK Các Cáccụm cụmkhác kháccủa HTNLdùng dùngCHK CHK HTNL HTNL HTNLĐC ĐCphun phun xăng(phun (phunxăng xăng xăng nhiềuđiểm điểmđiều điều nhiều khiểnbằng bằngcơ cơkhí khí khiển hoặcđiều điềukhiển khiểnbằng điệntử, tử,phun phunxăng xăng điện đơnđiểm) điểm) đơn Nhiệm Nhiệmvụ, vụ,sơ sơđồ đồhệ hệ thống thống Bơm Bơmcao caoáp áp(bơm (bơm dãy,bơm bơmphân phânphối) phối) dãy, Vòi Vòiphun phun Một Mộtsố sốloại loạivòi vòi phunvà vàbơm bơmcao caốp áp phun khác khác Vòi Vòiphun phunbơm bơmP-T P-T Các Cáccụm cụmkhác kháccủa HTNL HTNL HTNL HTNLCommon Common Rail Rail Tính Tínhổn ổnđịnh địnhtrong trongchế chếđộ độ làmviệc việccủa củaĐCĐT ĐCĐT làm Điều Điềukiện kiệncần cầnlắp lắpĐT ĐTtrên ĐCĐT ĐCĐT Phân Phânloại loại ĐT ĐTcơ cơkhí khítrực trựctiếp tiếp ĐT ĐTgián giántiếp tiếp Đặc Đặctính tínhtĩnh tĩnhcủa củaphần phầntử tử cảmbiến biếnbộ bộĐT ĐT cảm Các Cácthông thôngsố sốđánh đánhgiá giá trạngthái tháitĩnh tĩnhcủa củabộ bộĐT ĐT trạng Tính Tínhtốn tốntĩnh tĩnhhọc họccủa củabộ bộĐT ĐTcơ cơkhí khí Động Độnghọc họccủa củabộ bộĐT ĐTcơ khítrực trựctiếp tiếp khí Hệ Hệthống thốngtự tựđộng độngđiều điều chỉnhtốc tốcđộ độđộng độngcơ chỉnh Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Tài liệu: Giáotrình trìnhchính: chính: 1.1.Giáo Hệthống thốngnhiên nhiênliệu liệuvà vàtự tựđộng độngđiều điềuchỉnh chỉnhtốc tốcđộ độđộng độngcơ cơđốt đốt Hệ trong,Nguyễn NguyễnTất TấtTiến, Tiến,Vũ VũThị ThịLạt Lạt trong, Tàiliệu liệutham thamkhảo: khảo: 2.2.Tài Nguyênlý lýđộng độngcơ, cơ,Nguyễn NguyễnTất TấtTiến, Tiến,Nhà Nhàxuất xuấtbản bảnGiáo Giáodục, dục,Hà Hà Nguyên Nội2000 2000 Nội Kếtcấu cấuvà vàtính tínhtốn tốnđộng độngcơ cơđốt đốttrong trong(tập (tậpIII), III),Nguyễn NguyễnĐức ĐứcPhú, Phú, Kết NguyễnTất TấtTiến Tiến Nguyễn Hệthống thốngphun phunxăng xăngđiện điệntử tửdùng dùngtrên trênxe xedu dulịch, lịch,Hoàng HoàngXuân Xuân Hệ Quốc,Nhà Nhàxuất xuấtbản bảnKhoa Khoahọc họckỹ kỹthuật thuật Quốc, Cácbài bàibáo báotrong trongnước nướcvà vàquốc quốctếtế Các Sáchtiếng tiếnganh anh Sách Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Nhiệm vụ sinh viên: - Dự lớp đầy đử (đúng giờ, muộn có truyền thống coi bị vắng) - Đọc tài liệu Đánh giá kết học tập: - Ý thức học tập (thời gian lên lớp) 10% - Kiểm tra kỳ 20% - Bài tập báo cáo 10% - Kiểm tra cuối kỳ 60% Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG 1.1 Khái quát tạo hỗn hợp động xăng 1.1.1 Yêu cầu h2 p2 tạo h2 động xăng - Chất lượng trình cháy, c/s, h/s động phụ thuộc nhiều vào trình tạo hỗn hợp - Có thành phần hỗn hợp λ phải phù hợp với chế độ làm việc động (λ: hệ số dư lượng khơng khí (α); λ = GKK-tt/Gnl*L0 - Hỗn hợp phải đồng xylanh đồng xylanh - Để đáp ứng yêu cầu động xăng có phương pháp hình thành hỗn hợp sau: ĐC xăng dùng CHK, loại phun xăng đường nạp hình thành hỗn hợp bên ngồi ĐC phun xăng trực tiếp tạo hỗn hợp bên (GDI) - Các phương pháp có thiết bị biện pháp cụ thể đảm bảo chất lượng hỗn hợp Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT 5) Cơ cấu hạn chế s vũng quay ca ng c Khi đc làm việc, xảy trờng hợp lý sức cản bên giảm đột ngột (ví dụ gẫy trục truyền công suất chân vịt tàu thuỷ nhô lên khỏi mặt nớc sóng to ) Ngời vận hành đc trờng hợp nh cha phản ứng kịp để đóng bớt bớm ga nên đc chạy không tải với tốc độ vòng quay lớn, làm tăng mài mòn làm h hỏng chi tiết chuyển động lực tính lớn Để tự động giảm tốc độ vòng quay trờng hợp bộmột chếgiá hoà khí đđó ợc lúc bớm ga mở to, Khinày, n tăng vợtsố trị trang cấu dòng bị không khí hạn vàochế đc n với n cao nên có động lớn tác dụng lên mặt vát bớm ga thắng sức căng lò xo Bớm ga đợc đóng bớt nên n giảm Trong thực tế có cấu hạn chế n làm việc sở tín hiệu độ chân không hay điện từ H thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT 6) Cơ cấu hiệu chỉnh BCHK theo độ cao Khi động làm việc độ cao lớn so với mực nớc biển, mật độ không khí giảm dẫn đến lợng không khí thực tế giảm hỗn hợp đậm lên Tuy nhiên, lợng không khí nạp giảm dẫn đến giảm công suất động đồng thời làm tăng độc hại khí thải Để khắc phục tợng trên, vài chế hoà khí đợc trang bị cấu hiƯu chØnh theo ®é cao Tiết diện thông qua gíc lơ đợc ®iỊu chØnh qua ba r« mÐt th«ng qua kim Khi lên cao, áp suất khí trời giảm, ba rô mét giãn nở đẩy kim bên trái đóng bớt gíc lơ 2, giảm l u lợng nhiên liệu cách tơng ứng với độ giảm lợng không khí nạp H thng nhiờn liu v t ng điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT 1.4 Cấu tạo, thiết kế BCHK 1.4.1 Buồng hỗn hợp Là phận quan trong, không gian đặt bướm ga BCHK - Kích thước buồng hỗn hợp (db) kích thước mà người ta dựa vào để chọn BCHK lắp cho động db định lượng hỗn hợp khơng khí nhiên liệu vào động Chọn db chọn CHK lắp cho động phải xuất phát từ vtb hỗn hợp qua buồng hỗn hợp vh i.n.η v ψ vtb = (m / s) τ π d b 750 ψ: hệ số quét buồng cháy τ: số kỳ Theo kinh nghiệm sử dụng, động đạt tiêu kinh tế thì: vtb = 40÷ 60 m/s (4 xylanh, buồng hỗn hợp) vtb = 20÷ 30 m/s (1 đến xylanh) Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT db Tính tốn sơ bộ: db: d b = an Chú ý: n Vh 1000 an: hệ số dao động dòng chảy phụ thuộc vào số xy lanh i an 24,2 17,1 14,15 13 12,85 11,9 Khi lựa chọn tính vtb đảm bảo kết tốt với điều kiện ta lựa chọn tỷ số fh/fb Vì tỷ số mà lớn làm tăng tổn thất CHK gây ảnh hưởng tới khả phục hồi áp suất tĩnh sau họng Còn tỷ số nhỏ q làm xăng khó bay áp suất tĩnh sau họng lớnvà chất lượng làm việc hệ thống không tải phụ tải nhỏ trung bình fh/fb = 0,4÷ 0,5 (ơtơ) động cỡ nhỏ Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT - Chiều dài lb: đàm bảo không gian đặt bướm ga, cố gắng giảm lb, lb = (0,8÷ 1,3)db - Cấu tạo: buồng hỗn hợp đúc liền với thân BCHK, phần lớn đúc thành cụm riêng, lắp với thân thường có cánh tản nhiệt 1.4.2 Họng - Kích thước họng phải đảm bảo cho để xăng lưu thông tốt (∆ph) - Đồng thời sức cản không lớn Để đảm bảo điều kiện ấy, thường dùng nhiều họng (họng nhỏ phải có fh-min để đủ đặt vòi phun) (2÷ họng) họng: dh = (0,6÷ 0,8) db họng: dhn = (0,6÷ 0,8)db dht = (0,2÷ 0,3)db Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT họng: dhn = (1÷ 1,2)db dhg = (0,4÷ 0,5)db dht = (0,2÷ 0,3)db - Kết cấu họng: Đối với họng BCHK thường dùng dạng ống phun Lavan: có hình dạng khí động học tốt nhất, làm chỏ khả chuyển thành áp suất tĩnh sau hng tt nht (àh = 0,94ữ 0,99) - Cú thể đúc liền đúc rời với thân (xem bổ sung - trang 36 SGK) 1.4.3 Zích lơ vòi phun -Kích thước hình dáng: phải đảm bảo quan hệ độ ổn định lượng nhiên liẹu qua zíchlơ với áp suất chênh lệch trước sau zíchlơ -Kết cấu: zích lơ dạng nút chế tạo liền với vòi phun (ta xác định kích thước, đo lưu lượng) Nếu l/d ≈ 1÷ 1,2 không cần kiểm tra lại 1.4.4 Phao buồng phao -Đảm bảo độ chênh 5÷ mm -Vật liệu: đồng nhựa -Buồng phao, bầu xăng: thường đúc liền với thân CHK Kết cấu xem bổ sung thêm SGK trang 38 39) Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT 1.5 BCHK đại 1.5.1 BCHK động giải tốc độ lớn Đảm bảo phân phối nhiên liệu lượng chất đến xylanh bchk có buồng hỗn hợp – BCHK K88 – SGK trang 30 Còn động có giải tốc độ lớn người ta dùng nhóm bồng hỗn hợp Khi tốc nhỏ phụ tải nhỏ nhóm bng hỗn hợp làm việc, khí tốc độ cao phụ tải lớn nhóm thứ bắt đầu làm việc, tức nhóm làm việc song song Hình 33 trang 45 giới thiệu sơ đồ bchk giải tốc độ cao (gồm buồng hỗn hợp khác nhau) Buồng có họng đầy dủ hệ thống khác Buồng có họng có hệ thống phun hệ thống chuyển tiếp (hệ thống không tải buồng hỗn hợp) Chú ý: đếm cấu điều khiển bướm ga buồng chuyển tiếp từ buồng đến buồng Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT 1.5.2 BCHK đại - Có thêm van điện từ để điều chỉnh lượng khơng khí đảm bảo hỗn hợp phù hợp với điều kiện làm việc động cơ, van điện từ điều khiển từ xa (ECU) nhận đwocj tín hiệu từ hệ thống cảm biến Hệ thống khởi động Vẫn dùng bướm gió, việc mở bướm gió điều khiển tự động nhờ nguồnn hiệt khí thải, nước làm mát điện - Điều khiển nhiệt độ khí thải, nước làm mát: lò xo lưỡng kim ln kéo bướm gió đóng lại, khởi động nhiệt độ tăng làm nóng lò xo, lò xo giãn nở, bướm gió từ từ mở, mở to., mở hồn tồn - Điều khiển điện có tầng điện trở, tầng làm việc máy chưa nóng (lò xo lưỡng kim giãn nở nhỏ - bướm ga mở ít) Tầng làm việc máy nóng (khi máy nóng, lò xo lưỡng kim giãn nở nhiều bướm gió mở hồn tồn - Điều khiển khí thải kết hợp điện: khởi động lò xo giản nở ít, bướm gió mở ít, máy nóng nhiều cơng tắc cảm ứng nhiệt đóng mạch dòng điện làm lò xo nóng lên giãn nở nhiều bướm ga mở to Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Hệ thống không tải Vẫn làm việc sở hệ thống khơng tải chung, có phận tự động điều chỉnh riêng phù hợp Có chế độ không tải: không tải nhanh, không tải cưỡng không tải chuẩn -Không tải nhanh (nđc = 2300÷ 3000 v/ph) mục đích nhanh đạt tới nhiệt độ u cầu (để chạy nóng máy -Khơng tải chuẩn (nđc = 750÷ 900 v/ph) -Khơng tải cưỡng Không tải cưỡng - Khi nhả ga đạp phanh, bướm ga đóng lại nhanh, làm ∆pg tăng, nhiên liệu hệ thống khơng tải lớn, qn tính hệ thống làm việc làm cho hỗn hợp q đậm động làm việc khơng ổn định, chết máy, khí thải nhiều chất độc hại Hệ thống điều chỉnh điện tử hệ thống không tải quan trọng Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT Hệ thống làm đậm Hệ thống tăng tốc 1.6 Các cụm khác HTNL -Thùng nhiên liệu -Bơm chuyển -Lọc nhiên liệu -Lọc khơng khí Hệ thống nhiên liệu tự động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT BCHK điều khiển điện tử 10 11 15 12 17 16 18 19 13 14 20 1: bím ga, 2: c¶m biÕn tốc độ mở bớm ga, 3: cần đẩy, 4: cÊu ®iỊu chØnh ®é më b ím ga kiĨu ®iƯn từ - chân không, 5: cấu điều khiển đóng më bím khëi ®éng, 6: b ím khëi ®éng (bím gió), 7: cần đẩy, 8: kim điều chỉnh tiết diện thông qua gíc lơ không khí không tải, 9: cảm biến nhiệt độ động cơ, 10: tín hiệu nhiệt độ ®éng c¬, 11: tÝn hiƯu tèc ®é më bím ga, 12: tín hiệu vị trí màng đàn hồi ®iỊu chØnh ®é më bím ga kiĨu ®iƯn tõ - chân không (hay góc mở bớm ga), 13: tín hiệu tốc độ vòng quay động cơ, 14: tín hiệu từ cảm biến xác định (xem hình 10-5), 15: tín hiệu liu điều chỉnh độchnh mởtc bớm ga,ĐT 16: tÝn hiƯu ®iỊu chØnh ®é më bím giã, 17: Hệ thốngra nhiên tự động điều độ C Giảm ge khí thải nh cải thiện chất lợng làm việc động chế độ làm việc, ngời ta trang bị phận điện tử cho BCHK BCHK đợc gọi BCHK điện tử (Ecotronic hãng Bosch- Pierburg) Về bản, BCHK điện tử gồm BCHK thông thờng, điều khiển điện tử 20 cÊu ®iỊu khiĨn ®Ĩ thay ®ỉi ®é më bím ga cấu điều khiển để thay ®ỉi ®é më bím giã Bé ®iỊu khiĨn ®iƯn tử 20 gồm có phận nh đầu nhËn tÝn hiƯu 19, bé vi xư lý trung t©m 18 đầu phát tín hiệu 17 Tín hiệu vào đợc tiếp nhận xử lý Sau đó, điều khiển phát tín hiệu để điều khiển cấu chấp hành nhằm tạo thành phần khí hỗn hợp tối u cho chế độ làm việc động Trong cÊu ®iỊu chØnh ®é më bím ga kiĨu ®iƯn tõ - chân không 4, vị trí màng đàn hồi đợc xác định cân lực tác dụng lên màng độ chân không sau bớm ga lực phục hồi lò xo Độ chân không không gian phía màng đợc điều chỉnh nhờ hai nam châm điện điều chỉnh van Nhờ H thống nhiên liệu tự động th«ng điều chỉnh tốc Ccần T đẩy 3, màng xác định độ mở - Khi động khởi động, điều khiển đóng bớm gió mở bớm ga góc độ phù hợp Hệ thống hệ thống không tải làm việc cho hỗn hợp đậm để khởiđộng giống nh chế hoà khí thông thờng (xem 5.1.2.3) - Chế độ tăng tốc đợc thực nh sau Tõ tÝn hiƯu më ®ét ngét b ím ga 11, điều khiển điện tử thị cho cấu đóng mở nhanh bớm gió Do hỗn hợp đậm lên đột ngột đáp ứng cho động tăng tốc - Khi động chạy không tải, điều khiển điện tử giữ cho tốc độ vòng quay không tải nkt = const Khi vị trí bớm ga b ớm khởi ®éng ®Ịu bé ®iỊu khiĨn ®iƯn tư qut ®Þnh Ngoài ra, cần điều khiển - cấu điều khiển dẫn động- tác động lên kim hiệu chỉnh đóng bớt gíc lơ không khí hệ thống không tải, hỗn hợp đợc làm đậm Do thành phần hỗn hợp đ ợc điều chỉnh tự động phù hợp với chế độ không tải nên nkt nhỏ, tiết kiệm nhiên liệu Cũng mà động không bị chết máy trờng hợp sau: động từ không tải chuyển chế độ có tải gài số hệ thống tiêu thụ vào động (ví dụ hệ thống điều hoà nhiệt độ ô tô); hay động chạy có tải chuyển chạy không tải nên nhiệt độ động giảm dần làm tăng độ nhớt dầu bôi trơn dẫn đến ma sát tăng - Chế ®é kÐo, vÝ dơ nh « t« xng dèc, ngời lái bỏ chân ga nên H thng v t động tốc độ ®iỊu ĐC ĐT khiĨn Khi ®ã, bím ga sÏ më ë mét bímnhiên galiệu chØ dođiều c¬chỉnh cÊu ... ĐCxăng xăng dungCHK CHK dung Bộ B CHK CHK Bộ B CHK CHKhiện hiệnđại đại Cấu Cấutạo, tạo,thiết thiếtkế kếbộ CHK CHK Các Cáccụm cụmkhác kháccủa HTNLdùng dùngCHK CHK HTNL HTNL HTNLĐC... c) Đặc tính BCHK đơn giản - Thành phần hỗn hợp thể qua λ, thay đổi theo chế độ làm việc đc Để đánh giá hoạt động BCHK thay đổi chế độ làm việc đc cần phải tới đặc tính BCHK Kể BCHK đơn giản cũgn... động điều chỉnh tốc độ ĐC ĐT c) Kết cấu đường ống nạp CHK - Đường ống nạp phải thoát đảm bảo đường ống từ CHK vào xylanh phải tương đương - CHK buồng hỗn hợp cấp cho nhiều xylanh không đảm bảo