Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì phương tiện giao thông cũng phát triển không ngừng kéo theo đó là vấn đề ô nhiễm môi trường mà những phương tiện này thải ra ngày càng trầm trọng, thậm chí ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người. Bên cạnh đó sự gia tăng giá đột biến của giá xăng dầu và tiêu chuẩn của khí thải của động cơ ôtô ngày càng khắt khe buộc các nhà khoa học trên thế giới không ngừng nghiên cứu tìm ra biện pháp nhằm tiết kiệm nhiên liệu kèm theo giảm khí thải ở động cơ đốt trong. nghành công nghiệp ôtô đã cho ra đời rất nhiều loại ôtô với các tinh năng và công dụng khác nhau. Nhiều giảm pháp được đưa ra, một trong những giải pháp được xem là thành công nhất hiện nay (áp dụng cho động cơ sử dụng nhiên liệu xăng) đó là cho ra đời động cơ GDI (hỗn hợp được tạo bên trong buồng đốt của động cơ, với sự nạp và cháy phân lớp) với hệ thống phun xăng trực tiếp. Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI ra đời là một trong những giải pháp cho vấn đề nói trên. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, điện tử và tin học đã giúp nghành công nghiệp ôtô thiết kế chế tạo thành công các hệ thống phun xăng trực tiếp GDI có kết cấu nhỏ gọn, độ chính xác cao, an toàn, hiệu quả, vì vậy đã nâng cao được công suất động cơ, giảm được ô nhiễm môi trường. Với mục đính củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống nhiên liệu trên ô tô. Em đã đựơc giao thực hiện luận văn tốt nghiệp với đề tài :“KHAI THÁC HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI” . Với sự hướng dẫn của 2 thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú và thầy giáo Lê Xuân Đồng Đề tài bao gồm những nội dung chính sau: Chương I : Lịch sử phát triển hệ thống nhiên liệu động cơ xăng. Chương II : Các hệ thống nhiên liệu động cơ xăng. Chương III: Hệ thống phun xăng điện tử trực tiếp GDI.
Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Ngày với phát triển xã hội phương tiện giao thơng phát triển khơng ngừng kéo theo vấn đề nhiễm môi trường mà phương tiện thải ngày trầm trọng, chí ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người Bên cạnh gia tăng giá đột biến giá xăng dầu tiêu chuẩn khí thải động ơtơ ngày khắt khe buộc nhà khoa học giới không ngừng nghiên cứu tìm biện pháp nhằm tiết kiệm nhiên liệu kèm theo giảm khí thải động đốt nghành công nghiệp ôtô cho đời nhiều loại ôtô với tinh công dụng khác Nhiều giảm pháp đưa ra, giải pháp xem thành công (áp dụng cho động sử dụng nhiên liệu xăng) cho đời động GDI (hỗn hợp tạo bên buồng đốt động cơ, với nạp cháy phân lớp) với hệ thống phun xăng trực tiếp Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI đời giải pháp cho vấn đề nói Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, điện tử tin học giúp nghành công nghiệp ôtô thiết kế chế tạo thành công hệ thống phun xăng trực tiếp GDI có kết cấu nhỏ gọn, độ xác cao, an tồn, hiệu quả, nâng cao công suất động cơ, giảm ô nhiễm môi trường Với mục đính củng cố mở rộng kiến thức chuyên môn, đồng thời làm quen với công tác nghiên cứu khoa học góp phần nâng cao hiệu sử dụng hệ thống nhiên liệu ô tô Em đựơc giao thực luận văn tốt nghiệp với đề tài :“KHAI THÁC HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI” Với hướng dẫn thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú thầy giáo Lê Xuân Đồng Đề tài bao gồm nội dung sau: Chương I : Lịch sử phát triển hệ thống nhiên liệu động xăng Chương II : Các hệ thống nhiên liệu động xăng Chương III: Hệ thống phun xăng điện tử trực tiếp GDI Sau thời gian thực hiện, với cố gắng thân với giúp đỡ dẫn thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú thầy giáo Lê Xuân Đồng đến đề tài em hoàn thành Mặc dù cố gắng kiến thức Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp thời gian hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để luận văn em hoàn thiện Qua em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Tú, thầy giáo Lê Xuân Đồng tồn thể thầy mơn động lực với tất bạn giúp đỡ em trình thực đề tài Vinh, ngày 20 tháng 02 năm 2012 Sinh viên thực Trần Văn Tuyên Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ƠTƠ - K2B Khoa Cơ Khí Đợng Lực Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG I LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG Động đốt loại động sử dụng lực đẩy nhiên liệu cháy nổ để đẩy Pittông bên xi – lanh, chuyển động tịnh tiến Pittông làm quay trục sau làm bánh xe chuyển động nhờ xích tải trục chuyển động Các loại nhiên liệu phổ biến cho ôtô xăng điezen Về lịch sử phát triển động xăng có số mốc đáng ý : -Vào năm 1860, Lenoir gắn động đốt sử dụng nhiên liệu xăng chế hòa khí đơn giản (đã cải tiến từ động Jean Joseph, Kỹ Sư người Bỉ xin cấp sáng chế xe động đốt tác động kép, đánh lửa điện sử dụng nhiên liệu khí than năm 1860) vào xe coòng ba bánh thực thành cơng chuyến mang tính lịch sử với qng đường 50 dặm ! - 1862: Kỹ Sư người Pháp ông Alphonse Beau De Rochas đệ đơn cấp sáng chế động bốn kỳ số 52593 ngày 16 tháng 01 năm 1862 (nhưng không sản xuất) - 1864: Siegfried Marcus, Kỹ Sư người Áo chế tạo loại động xi-lanh với chế hòa khí thơ sơ sau gắn lên xe ngựa vận hành thành công quãng đường đá dài 500 foot! (152,4m) Vài năm sau đó, Marcus thiết kế xe vận hành với tốc độ 10dặm/giờ số sử gia cho xe sử dụng động xăng giới - 1876: Nikolas August Otto phát minh thành công cấp sáng chế động bốn kỳ hai loại động thường gọi “Chu kỳ Otto”và sau thành công với động ông đưa vào sử dụng cho xe Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp gắn máy Cống hiến Otto lịch sử phát triển sử dụng rộng rãi tận ngày cho tất xe chạy nhiên liệu lỏng Nikolas August Otto (sinh 10 tháng năm 1832 Holzhausen an der Haide, Nassau - 26 tháng năm 1891 Cologne) nhà phát minh người Đức, ông người phát minh Động đốt đốt cháy trực tiếp nhiên liệu cách hiệu buồng Piston Dù trước có vài loại động đốt phát minh (ví dụ Étienne Lenoir), nhiên loại động khơng dựa bốn chu kỳ quay riêng biệt Lý thuyết bốn chu kỳ quay hình thành vào khoảng giai đoạn có đời phát minh Otto, ông người áp dụng thành công vào thực tế - 1885:Vào năm 1885, Gottleib Daimler với đối tác Wilhl Mayback cải tiến động đốt Otto đệ đơn cấp sáng chế cho phát kiến nguyên mẫu động xăng Gottlieb Daimler phát minh loại động coi nguyên mẫu động xăng với xi-lanh thẳng đứng sử dụng chế hòa khí (cấp năm 1889) Daimler lần chế tạo xe hai bánh gắn động có tên “Reitwagen”, năm sau loại động ông chế tạo ôtô bánh giới Daimler Otto có mối liên kết khăng khít với nhau, Daimler làm việc vị trí giám đốc kỹ thuật cho nhà máy Deutz Gasmotorenfabrik Nicolas Otto đồng sở hữu vào năm 1872 Động Daimler – Maybach đời 1885 nhỏ, nhẹ, chạy nhanh, dùng chế hòa khí bơm xăng xi-lanh thẳng đứng Kích cỡ, tốc độ hiệu suất loại động tạo nên cách mạng thiết kế xe Vào ngày 08 tháng 03 năm 1886, Daimler lắp loại động vào khung xe ngựa qua phát kiến xem thiết kế xe ôtô bánh ông coi nhà thiết kế loại động đốt có tính hữu dụng Vào năm 1889, Daimler phát minh động đốt kỳ có van hình nấm xi – lanh hình chữ V Cũng giống động Otto đời 1876, loại động Daimler đặt tảng cho động ôtô đại ngày Cũng vào năm 1889, Daimler Mayback chế tạo xe ôtô từ số không, họ Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp không cải tiến từ xe cũ trước họ làm Chiếc Daimler có hộp số tốc độ với tốc độ tối đa 10dặm/giờ Năm 1890, Daimler thành lập Daimler Motoren – Gesllschft để sản xuất mẫu xe theo thiết kế ông Mười năm sau đó, Wilhelm Mayback thiết kế xe Mercedes - Vào cuối kỷ 19 kỹ sư người pháp ông Stévaan nghĩ cách phân phối nhiên liệu dùng máy nén khí Sau thời gian người Đức cho phun nhiên liệu vào buồng đốt, việc không đạt hiệu cao nên không thực - Đến năm 1887 người mỹ có đóng góp to lớn việc khai triển hệ thống phun xăng vào sản xuất, áp dụng động tĩnh - Đầu kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun xăng động tỉnh (nhiên liệu dùng động máy dầu hoả nên hay bị kích nổ hiệu suất thấp), với đóng góp đưa cơng nghệ chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu máy bay Đức Từ trở đi, hệ thống phun xăng áp dụng tơ Đức thay dần động sử dụng chế hồ khí Hãng BOSCH áp dụng hệ thống phun xăng ô tô hai cách cung cấp nhiên liệu với áp lực cao sử dụng phương pháp phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt nên giá thành chế tạo cao hiệu lại thấp với kỹ thuật ứng dụng chiến thứ II Việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống phun xăng bị gián đoạn khoảng thời gian dài chiến tranh, đến 1962 người Pháp phát triển ô tô Peugeot 404 Họ điều khiển phân phối nhiên liệu khí nên hiệu khơng cao công nghệ chưa đáp ứng tốt Đến năm 1966 hãng BOSCH thành công việc chế tạo hệ thống phun xăng khí Trong hệ thống nhiên liệu phun liên tục vào trước xupáp nạp nên có tên K-Jetronic(Kkonstant-liên tục, Jetronic-phun) K-jetronic đưa vào sản xuất ứng dụng xe Hãng Mercedes số xe khác, tảng cho việc phát triển hệ thống phun xăng hệ sau Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ƠTƠ - K2B Khoa Cơ Khí Đợng Lực Đờ án tốt nghiệp - Vào năm 1981 hệ thống K-jetronic cải tiến thành hệ thống KEJetronic sản xuất hàng loạt vào năm1984 trang bị xe hãng Mescedes - Dù thành công lớn ứng dụng hệ thống K-Jetronic KEJetronic tơ, kiểu có khuyết điểm bão dưỡng sữa chữa khó giá thành chế tạo cao Vì kỹ sư không ngừng nghiên cứu đưa loại khác Mono-jetronic, L-Jetronic, Motronic Đến năm 1984 người Nhật mua quyền hãng BOSCH ứng dụng hệ thống phun xăng L-Jetronic D-jetronic xe hãng Toyota gọi EFI (Electronic Fuel Injection) Đến năm 1987 hãng Nissan dùng L-Jetronic thay cho chế hồ khí xe Nissan sunny Song song với việc phát triển hệ thống phun xăng, hệ thống điều khiển đánh lửa theo chương trình ESA (Electronic Spane Advance) sử dụng vào năm đầu thập kỹ 80 loại tích hợp, tức điều khiển phun xăng đánh lửa Hãng BOSCH đặt tên Motronic - Vào năm 1955, Mercedes – Benz ứng dụng phun xăng trực tiếp vào buồng cháy động cylinder (Mercedes – Benz 300SL) với thiết bị bơm tạo áp suất phun Bosch Tuy nhiên, việc ứng dụng bị quên lãng vào thời điểm thiết bị điện tử chưa phát triển ứng dụng nhiều cho động ôtô, nên việc điều khiển phun nhiên liệu động tuý khí, việc tạo hỗn hợp phân lớp cho động chưa nghiên cứu ngày Vì vậy, so với q trình tạo hỗn hợp ngồi động trình tạo hỗn hợp buồng đốt không khả quan kết cấu giá thành cao nhiều - Mãi đến năm 1996, với tiến khoa học kỹ thuật điện tử, động xăng ứng dụng phun nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt Mitsubishi Motors đưa trở lại thị trường Nhật với tên GDI (Gasoline direct injection), xuất châu Âu vào năm 1998 Mitsubishi áp dụng kỹ thuật sản xuất 400.000 động cho dòng xe chỗ đến trước năm 1999 Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp - Tiếp theo sau, hàng loạt hãng tiếng PSA Peugeot Citron, Daimler Chrysler (với cho phép Mitsubishi) áp dụng kỹ thuật cho dòng động vào khoảng năm 2000 – 2001 Volkswagen/Audi cho mắt động GDI vào năm 2001 tên gọi FSI (Fuel Stratified Injection) BMW không chịu thua cho đời động GDI V12 - Các nhà sản xuất xe hàng đầu General Motors áp dụng kỹ thuật GDI cho động đời dòng xe vào năm 2002 Và sau Toyota phải từ bỏ việc tạo hỗn hợp động để chuyển sang tạo hỗn hợp buồng đốt mắt thị trường với động 2GR – FSE V6 vào đầu năm 2006 Xu hướng phát triển nhà sản xuất ô tô nghiên cứu hoàn thiện trình hình thành hỗn hợp cháy để đạt cháy kiệt, tăng tính kinh tế nhiên liệu giảm hàm lượng độc hại khí xả thải môi trường Công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) giải pháp Bộ chế hòa khí trở nên lạc hậu Vào năm 70 kỷ trước, việc hình thành hỗn hợp khí động xăng thực nhờ chế hồ khí, động Diesel thực nhờ bơm cao áp vòi phun kiểu Bosch Đến nay, thời chế hồ khí ngự trị qua từ lâu, hệ phun xăng điện tử kiẻu cũ (phun xăng điểm) lùi vào dĩ vãng Kiểu phun xăng điện tử đa điểm với xilanh vòi phun phun vào phía trước họng xupap nạp lên ngơi dần trở nên phổ thông, kể xe trung bình khơng có xe cao cấp trước Tuy nhiên, vào năm 1996 hãng Mitsubishi lần giới thiệu kiểu phun xăng trực tiếp vào buồng cháy GDI dòng xe Galant Legnum, bước tiến kỳ diệu việc nâng cao hiệu sử dụng nhiên liệu Với công nghệ GDI, động hoạt động chế độ tải trọng nhỏ hỗn hợp xăng khơng khí hòa trộn trạng thái lỗng tới mức khó tưởng tượng, chế độ tải trọng trung bình lớn xăng phun vào buồng cháy làm hai lần: Lần phun gọi lần phun mồi phun đầu q trình nạp, lần phun thực cuối q trình nén Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp Kể từ 1998, động GDI sản xuất tương đối rộng rãi với nhiều dòng như: -Toyota: dùng hệ thống GDI D4 với động SZ, NZ, 1AZ-FSE, 3GR-FSE (trên Lexus GS300) Đặc biệt với động 2GR-FSE V6 (trên Lexus IS 350) dùng công nghệ phun nhiên liệu tiên tiến kết hợp phun trực tiếp phun gián tiếp xylanh (một kim phun gián tiếp kiểu cũ với áp suất thấp kim phun trực tiếp áp suất cao), hệ thống gọi D-4S -Renault: Động 2.0 IDE (Injection Direct Essence) lắp xe Megane, Laguna -Volkswagen gọi công nghệ GDI FSI (Fuel Stratified Injection) với dòng động : Lupo 1.4L FSI 16 soupape I4 105 HP, 2.0L FSI 16 soupape turbo tăng áp, Về sau xu Volkswagen sản xuất dùng cơng nghệ FSI -PSA Peugeot Citrn (còn gọi cơng nghệ GDI HPi), với dòng động : EW10D 2.0L 16 soupape 140 HP mua quyền công nghệ từ Mitsubishi Motor, lắp xe Citroën C5 Peugeot 406 -Alfa Romeo (gọi GDI JTS –Jet Thrust Stoichiometric) ứng dụng công nghệ cho hầu hết động Alfa -BMW ban đầu ứng dụng công nghệ GDI cho động N73 V12, nhiên nhiều khiếm khuyết áp suất phun nhiên liệu thấp, đưa động chế độ nghèo xăng Về sau hãng khắc phục động N52 I6 Động N52 I6 PSA hợp tác với BMW lắp xe Mini Cooper S -GM với động : Ecotec 2.2L 155 HP lắp xe Opel, Vauxhall Vectra, Signum 2.0L Ecotec kết hợp với công nghệ VVTi cho New Opel GT, Pontiac Solstice GXP, Saturn Sky Red Line, xe thể thao Chevrolet Cobalt, Chevrolet HHR Động 3.6L LLT lắp Cadillac STS, Cadillac CTS -Mercedes – Benz (gọi GDI CGI), phát triển động dùng công nghệ GDI lắp CLS 350 -Mazda (gọi DISI – Direct Injection Spark Ignition), với động lắp Mazda 6, Mazda 3, xe thể thao Mazda CX-7 Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ƠTƠ - K2B Khoa Cơ Khí Đợng Lực Đồ án tốt nghiệp Theo chuyên gia đánh giá, loại động GDI giúp tiết kiệm 15% nhiên liệu so với động phun xăng điện tử EFI thông thường Tuy vậy, động GDI phải giải số vấn đề nan giải: Do nhiệt độ q trình cháy tăng nhanh nên hàm lượng ơxit nitơ khí xả lớn, phải sử dụng xử lý khí xả (Catalyser) nhiều thành phần để tách NO thành khí nitơ ơxi để giải vấn đề ô nhiễm môi trường.Động phun xăng trực tiếp thường sử dụng đồng thời với kỹ thuật khác VVT, VVT-i, luân hồi khí xả EGR… để đạt hiệu kinh tế môi trường cao Hiện nay, Việt Nam chưa có nhà sản xuất thuộc VAMA (Hiệp hội Ơ tơ Việt Nam) sử dụng công nghệ GDI, hy vọng thời gian tới công nghệ trang bị xe sản xuất Việt Nam Sinh viên :Trần Văn Tuyên Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG II CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG II.1.Chức - yêu cầu - phân loại II.1.1.Chức Hệ thống nhiên liệu động xăng có chức cung cấp hỗn hợp nhiên liệu-khơng khí (hỗn hợp cháy) cho động hoạt động với hệ số dư lượng không khí định II.1.2.Yêu cầu - Nhiên liệu phải hòa trộn đồng với lượng khơng khí có buồng cháy (hỗn hợp cháy phải đồng nhất) - Thành phần hỗn hợp cháy phải phù hợp với chế độ làm việc động - Hỗn hợp cháy phải phân bố đồng cho xylanh động nhiều xylanh II.1.3.Phân loại Trong hệ thống cung cấp nhiên liệu động xăng phân loại theo tiêu chí sau : - Theo phương pháp cung cấp nhiên liệu vào động gồm : +) Loại dùng chế hòa khí +) Loại dùng vòi phun - Theo phương pháp cấp nhiên liệu cho chế òa khí gồm: +)Loại cưỡng +)Loại tự chảy - Theo số vòi phun sử dụng gồm : Sinh viên :Trần Văn Tuyên 10 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp - Hệ thống buồng đốt MAN – FM mẫu nhà nghiên cứu thiết kế - Hệ thống buồng đốt Benz 300SL Mercedes vào năm 1954 (Hình III.28) Hình III.28-Kết cấu buồng đốt Benz 300SL - Honda với kiểu buồng cháy xoáy lốc CVCC (Honda compound vortex combustion chamber) Hình III.29 Buồng đốt khơng nạp nhiên liệu trực tiếp vào buồng đốt tiền đề cho việc thiết kế buồng đốt sau Hình III.29-Kết cấu buồng đốt Honda CVCC - Vào năm 1970 – 1979, PROCO TCCS có buồng đốt kiểu Spray – Guide Hình III.30a&b Sinh viên :Trần Văn Tuyên 60 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Đợng Lực Đờ án tớt nghiệp Hình III.30-Kết cấu buồng đốt PROCO (a) & TCCS (b) - Hệ thống buồng đốt MCP (Mitsubishi Combustion Process) IH – White (International Harvester and White Motors system) vào năm 1970 (Hình III.31 a&b) Hình III.31-Kết cấu buồng đốt MCP (a) IH – White (b) III.7.7.Một số loại cảm biến thường dùng động GDI Sinh viên :Trần Văn Tuyên 61 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp III.7.7.1 Cảm biến đo gió Cảm biến đo gió dùng cho dòng L - Jetronic thơng thường chia làm loại là: Cảm biến cánh quay, Cảm biến dòng xốy Karman (gồm loại: Gương treo siêu âm), Cảm biến dây nóng máng nóng Và Cảm biến áp suất Đây thiết bị tạo tín hiệu gửi cho ECU, qua xác định lượng gió nạp vào xi lanh động III.7.7.2 Cảm biến loại cánh quay Loại đo lưu lượng khí nạp Cấu tạo: Hình III.32- Cấu tạo phần khí cảm biến cánh quay Cánh giảm chấn Buồng giảm chấn Đường gió phụ Cánh đo gió Vít chỉnh tốc độ khơng tải Nguyên lý hoạt động: Khi luồng gió nạp hút qua, tác dụng vào cánh gạt làm cánh gạt quay góc tương ứng, biến trở lắp đồng trục với trục cánh gạt quay theo Khi áp lực gió tác dụng vào cánh gạt cân với lực căng lò xo biến trở vị trí xác định Lượng gió vào động nhiều hay phụ thuộc vào vận tốc động vị trí mở bướm ga Biến trở xoay làm thay đổi tín hiệu điện áp (Us), tín hiệu gửi đến ECU điều khiển theo mối quan hệ Ql Us Sinh viên :Trần Văn Tuyên 62 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Đợng Lực Đờ án tớt nghiệp Tính chất đập mạch dòng khí nạp, điều kiện hoạt động động thay đổi theo điều kiện hoạt động nên lượng khí nạp Ql thay đổi Như quán tính cánh đo làm cho cánh đo bị dao động, tín hiệu cảm biến bị sai lệch Để tránh tượng người ta bố trí thêm cánh giảm chấn, cánh tạo với thân cảm biến buồng giảm chấn để tránh dao động cánh quay Trên cảm biến đo ngồi đường gió thiết kế thêm mạch gió phụ (3) vi chỉnh đường gió vít chỉnh (5) Do thiết kế mạch phụ gió qua mạch phụ khơng cảm biến đo gió xác định nên động hoạt động chế độ không tải lượng gió vào động qua mạch gió mạch gió phụ Điều chỉnh tốc độ khơng tải vít (5), chỉnh lượng CO vận tốc Còn động hoạt động V lớn cánh gió mở lớn nên lượng gió qua mạch phụ khơng ảnh hưởng Hình III.33 : a) Mối quan hệ Ql Us b) Cấu tạo phần biến trở điên 1.Vành điều chỉnh lực căng 4.Tấm gắn biến trở thay đổi điện áp 2.Lò xo hồi vị cánh đo gió 5.Càng tiếp điện 3.Đế biến trở 6.Thanh quét Sinh viên :Trần Văn Tuyên 63 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp 7.Cần đẩy cơng tắc Ví dụ: * Với vận tốc động n, lượng gió nạp qua cảm biến đo làm cách đo quay góc , tương ứng với điểm Q biểu đồ * Từ điểm Q ta xác định điểm A tương ứng với lượng gió nạp vào động Ql Hình III.34- Sơ đồ mối quan hệ đại lượng : Góc mở cánh đo gió Ql : Lượng gió nạp vào động Qk : Lượng gió nạp lý thuyết Us : Tín hiệu điện áp cảm biến đo Ve : Tín hiệu mở vòi phun * Từ điểm A ta xác định điểm B tín hiệu điện áp cảm biến đo gió nạp Cũng từ điểm B ta lại xác định điểm C Đây tín hiệu định cho vòi phun (có thể nói lượng xăng phun tạo hồ khí) * Từ điểm C ta lại xác định điểm D Đây lượng gió nạp lý thuyết * So sánh biểu đồ ta thấy rằng: Điểm D điểm A trùng nhau, nghĩa lượng gió nạp thực tế lượng gió nạp lý thuyết nên tỷ lệ hồ khí ln khoảng =1 III.7.7.3 Cảm biến loại dây nóng (đo khới lượng khí nạp) Trên đường nạp bố trí khung dây đốt nóng (điện trở nhiệt), dây nóng liên hệ với điện trở khác tạo thành mạch đo Khi dây đốt nóng bị Sinh viên :Trần Văn Tuyên 64 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Đợng Lực Đờ án tớt nghiệp luồng khí nạp làm nguội điện trở bị thay đổi, làm lệch cầu đo (cầu đo Uyston) - Cấu tạo: Để cho nhiệt độ dây nóng khơng đổi ta phải bù cho dòng điện, làm tín hiệu điện áp phát cảm biến thay đổi tỉ lệ với lượng khí nạp Tuy nhiên để khử ảnh hưởng nhiệt độ khí nạp đến sai số đo, người ta mắc thêm điện trở Rk đặt đường ống nạp (là Platin mỏng) Hình III.35- Cấu tạo phận mạch điều khiển cảm biến dây đốt nóng a) cấu tạo b)các phần tử 1.Mạch IC 1.Phần tử Platin 2.Nắp 2.Khung căng dây nóng 3.Tấm tản nhiệt 3.Gía đỡ c)sơ đồ mạch điện 4.Ống dây nóng 5.Vỏ cảm biến 6.Lưới bảo vệ 7.Vòng chặn Ưu điểm cảm biến Xác định xác khối lượng gió Sinh viên :Trần Văn Tuyên 65 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp Đo trực tiếp khối lượng gió nhanh chóng Khơng có sai số đo làm việc vùng có áp suất thấp (vùng núi) Kết cấu đơn giản Khơng có sai số học sai số tích luỹ làm việc vùng nhiệt độ khác III.7.7.4 Cảm biến dòng xoáy Karman Hình III.36-Sơ đồ ngun lý cảm biến đo gió loại dòng xoáy Karman Bộ điều khiển Bộ phận tạo xốy Karman Bộ phận phát sóng siêu Dòng xốy Karman Sóng siêu âm Bộ phận thu đưa tín hiệu Khi động làm việc, hút khơng khí vào xi lanh động qua cảm biến Mỗi lần hút tạo nhịp dòng xốy Karman Vùng sau tạo xốy bố trí phận phát xung phát sóng siêu âm cho thu 6, nhận tín hiệu từ phận điều khiển Trên đường truyền, sóng siêu âm bị dòng xốy Karman khí nạp ngăn cản Như phận thu nhận xung tín hiệu rời rạc, thay đổi biên trường độ, xung xử lý gửi tới ECU Đây tín hiệu lượng khí nạp phụ thuộc vào mật độ dòng xốy Karman III.7.7.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Sinh viên :Trần Văn Tuyên 66 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp Cảm biến lắp ngăn nước làm mát động có tác dụng đo nhiệt độ động báo tín hiệu đến ECU để hiệu chỉnh lượng xăng phun Cảm biến nhận biết nhiệt độ nước làm mát nhiệt điện trở bên Nhiên liệu bốc nhiệt độ thấp Vì lý này, nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở nhiệt điện trở tăng lên tín hiệu điện áp cao đưa đến ECU Dựa tín hiệu ECU tăng lượng phun nhiên liệu vào làm cải thiện khả tải động trình hoạt động động lạnh Ngược lại, nhiệt độ nước làm mát cao, tín hiệu điện áp thấp gửi đến ECU làm giảm lượng phun nhiên liệu Hình III.37- Cảm biến nhiệt độ nước Giắc nối điện Vỏ Nhiệt điện trở Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước nối với ECU sơ đồ Do điện trở ECU mắc nối tiếp với nhiệt điện trở cảm biến nên tín hiệu điện áp thay đổi điện trở thay đổi Sinh viên :Trần Văn Tuyên 67 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Đợng Lực Đờ án tớt nghiệp Hình III.38- a) Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát b) Quan hệ nhiệt độ điện trở cảm biến nhiệt độ nước III.7.7.6.Cảm biến nhiệt độ khí nạp Cảm biến nhiệt độ khí nạp có tác dụng đo nhiệt độ khí nạp Nó có kết cấu, ngun lý giống cảm biến nhiệt độ nước, bao gồm nhiệt điện trở lắp cảm biến lưu lượng khí (với hệ thống dùng cảm biến đo gió loại cánh quay) Cảm biến nhiệt độ khí nạp lắp vỏ lọc gió (với hệ thống dùng cảm biến đo gió loại đo áp suất đường nạp) Thể tích mật độ khơng khí may đổi theo nhiệt độ, chí thể tích khơng khí đo cảm biến lưu lượng khí giống Do lượng nhiên liệu phun vào phải thay đổi theo nhiệt độ khí nạp Thơng thường ECU lấy 200C nhiệt độ tiêu chuẩn, nhiệt độ khí cao giảm lượng nhiên liệu tăng lượng phun nhiệt độ thấp Hình III.39- Cảm biến nhiệt độ khí nạp Sinh viên :Trần Văn Tuyên 68 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp Như theo cách đảm bảo tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu phù hợp mà không bị ảnh hưởng nhiệt độ mơi trường Đặc tính sơ đồ đấu dây cảm biến nhiệt độ khí nạp giống cảm biến nhiệt độ nước Hình III.40 - a) Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp b) Đồ thị mối tương quan trị số điện trở cảm biến nhiệt độ III.7.7.7 Cảm biến áp suất đường nạp - Cảm biến thực việc đo áp suất đường nạp, qua xác định lượng khí nạp vào động - Hoạt động dựa vào hiệu ứng Tenxer gọi cảm biến MAP Phần tử áp điện dán bề mặt buồng chân không, áp suất buồng chân không thay đổi tác dụng vào phần tử áp điện, phần tử tạo tín hiệu điện áp Do giá trị tín hiệu nhỏ nên khuếch đại gửi cho ECU Hình III.41- Cấu tạo cảm biến đo gió loại áp suất Sinh viên :Trần Văn Tuyên 69 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp Hình III.42- a) Quan hệ áp suất đường nạp tín hiệu điện áp b) Sơ đồ đấu dây cảm biến áp suất III.7.7.8.Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến vị trí bướm ga lắp đầu trục bướm ga trục bướm ga dẫn động Cảm biến bướm ga đưa tín hiệu đến ECU tín hiệu khơng tải IDL tín hiệu tồn tải PSW Thực chất cảm biến gồm công tắc, hoạt động theo nguyên lý: Đóng ngắt.Tín hiệu đưa đến ECU để vi chỉnh lượng xăng vòi phun Hình III.43-a)Cảm biến vị trí bướm ga b)Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga 1.Cơng tắc tồn tải ( pv) 2.Cam đóng mở công tắc 3.Trục điều khiển bướm ga 4.Công tắc tồn tải (po) 5.Giắc tín hiệu Sinh viên :Trần Văn Tuyên 70 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Đợng Lực Đờ án tớt nghiệp Hình III.44-Vị trí lắp cảm biến bướm ga.V III.7.7.9.Cảm biến kích nổ (Knock or Detoantion sensor) - Cảm biến kích nổ thường chế tạo vậ liệu áp điện Nó gắn thành xylanh hơcj nắp máy để nhận biết xung kích nổ phát sinh động gửi tín hiệu đến ECU làm trễ thời gian đánh lửa nhằm ngăn chặn tượng kích nổ - Thành phần cảm biến kích nổ thường chế tạo tinh thể thạch anh vật liệu có áp lực sữ sinh điện áp Phần tử áp điện thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung động có tượng kích nổ để xẩy tượng cộng hưởng (f=7kHz) Như có kích nổ, tinh thể thạch anh chịu áp lực lớn sinh điện áp Tín hiệu điện áp có giá trị nhỏ 2,4V Nhờ tín hiệu ECU nhận biết tượng kích nổ Sinh viên :Trần Văn Tuyên 71 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp III.7.7.10.Cảm biến khí xả Nhằm mục đích giúp cho động có lắp trung hồ khí xả đạt hiệu lọc khí xả hiệu quả, cần phải trì tỉ lệ hồ khí nằm gần với tỉ lệ lý thuyết Hình III.45- Sơ đồ nguyên lý cảm biến khí xả Phần tử ZrO2 Điện cực Platin 3.,4 Các cực tín hiệu Đường ống xả Vỏ cảm biến Cảm biến nồng độ ơxy nhận biết tỉ lệ khơng khí - nhiên liệu đậm nhạt tỉ lệ hồ khí lý thuyết Cảm biến đặt đường ống xả bao gồm phần tử ZrO2 (đioxit Ziconium - loại vật liệu gốm) Cả mặt phần tử tráng lớp mỏng Platin Khơng khí bên ngồi dẫn vào cảm biến phần bên ngồi tiếp xúc với khí xả Nếu nồng độ ôxy bề mặt phần tử ZrO2 chênh lệch so với bề mặt bên nhiệt độ cao (khoảng 4000C), phần tử ZrO2 sinh điện áp Khi hỗn hợp nhiên liệu nhạt, có nhiều ơxy khí xả chênh lệch nhỏ nồng độ ôxy ngồi cảm biến Do điện áp mà phần tử ZrO2 tạo thấp (gần 0V) Ngược lại, hỗn hợp đậm, ơxy khí xả gần khơng Điều tạo chênh lệch lớn nồng độ ơxy ngồi cảm biến điện áp phần tử ZrO2 tạo lớn (xấp xỉ 1V) ECU nhận tín hiệu để thay đổi lượng nhiên liệu phun vào, ổn định tỉ lệ hồ khí gần với tỉ lệ lý thuyết Lớp Platin phủ mặt phần tử gốm có tác dụng chất xúc tác làm cho ôxy khí xả phản ứng tạo thành CO, lượng ôxy giảm làm tăng độ nhạy cảm biến Sinh viên :Trần Văn Tuyên 72 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp Hình III.46-Cấu tạo cảm biến khí xả 1.Bộ phận tiếp xúc 6.Lò xo đĩa 2.Gốm bảo vệ 7.Vỏ 3.Gốm (ZrO2) 8.Thân 4.Ống bảo vệ 9.Điện cực âm 5.Đầu tín hiệu 10.Điện cực dương Hình III.47 - a) Quan hệ tỉ lệ hồ khí tín hiệu điện áp cảm biến b) Mạch điện cảm biến khí xả Sinh viên :Trần Văn Tuyên 73 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B Khoa Cơ Khí Động Lực Đồ án tốt nghiệp KẾT LUẬN Việc ứng dụng thành tựu ngành công nghiệp điện tử nhờ giúp đỡ máy tính để cải thiện q trình làm việc nhằm đạt hiệu cao chống ô nhiễm môi trường, tối ưu hóa q trình điều khiển dẫn đến kết cấu động ô tô thay đổi phức tạp, làm cho người sử dụng cán kỹ thuật ngành ô tô nước ta gặp nhiều lúng túng sai sót, sinh viên ngành công nghệ ô tô trường chúng em Chính cần có nghiên cứu cụ thể hệ thống động ô tô, nhằm cập nhật hóa kiến thức cho người sử dụng quan tâm muốn tìm hiểu chuyên ngành động tơ Tuy nghiên cứu tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp GDI cách tổng quát thời gian ngắn em nhận ưu điểm đặc tính vượt trội hệ thống Chính hệ thống phun xăng trực tiếp GDI vượt lên hạn chế hệ thống nhiên liệu trước Tuy đời ứng dụng rộng rãi loại phương tiện xe du lịch đặc biệt xe con, tiềm hệ thống chưa khai thác hết Qua thời gian nghiên cứu với hướng dẫn nhiệt tình thầy Nguyễn Ngọc Tú, thầy giáo Lê Xuân Đồng giúp đỡ thầy khoa khí động lực, em hồn thành đồ án việc tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp GDI Em thấy trình làm đồ án thật sự vận lộn với mình, để tìm cách hiểu nắm bắt vấn đề hệ thống nhiên liệu, đặc biệt với hệ thống nhiên liệu nhiên liệu động xăng phun trực tiếp Nhưng mà khơi dậy niềm say mê khoa học kỹ thuật với thân em, mang lại cho em kinh nghiệm q báu Nó hành trang giúp em tự tin nhiều công việc tương lai có lĩnh sống sau Vì kiến thức nhiều hạn chế thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp ý kiến thầy bạn để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn ! Sinh viên :Trần Văn Tuyên 74 Lớp ĐH CNKT ÔTÔ - K2B ... Động Lực Đồ án tốt nghiệp Hệ thống phun xăng K-Jetronic hệ thống phun xăng kiểu phun xăng điện tử đại ngày * Đặc điểm phun xăng kiểu K : - Là hệ thống phun xăng đa điểm - Được điều khiển... Đóng mở kim phun cách độc lập, không phụ thuộc vào xupáp Loại phun xăng vào động xupáp mở hay đóng lại Hệ thống phun xăng gián đoạn có tên hệ thống phun xăng biến điệu - Hệ thống phun xăng đồng... 350) dùng công nghệ phun nhiên liệu tiên tiến kết hợp phun trực tiếp phun gián tiếp xylanh (một kim phun gián tiếp kiểu cũ với áp suất thấp kim phun trực tiếp áp suất cao), hệ thống gọi D-4S -Renault: