Thông tin tài liệu
NGHIÊN CỨU VÀ CẢI TẠO HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL TRUYỀN THỐNG THÀNH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL 2020 Lê Hữu Tính ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CẢI TẠO HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL TRUYỀN THỐNG THÀNH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL Người hướng dẫn: GS.TSKH BÙI VĂN GA Sinh viên thực hiện: LÊ HỮU TÍNH Số thẻ sinh viên: 103150168 Đà Nẵng, 07/2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CẢI TẠO HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL TRUYỀN THỐNG THÀNH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL Người hướng dẫn: GS.TSKH BÙI VĂN GA Sinh viên thực hiện: LÊ HỮU TÍNH Số thẻ sinh viên: 103150168 Lớp: 15C4B Đà Nẵng, 07/2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I Thông tin chung: Họ tên sinh viên: Lê Hữu Tính Lớp: 15C4B Số thẻ SV: 103150168 Tên đề tài: Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Người hướng dẫn: Bùi Văn Ga Học hàm/ học vị: Giáo sư II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: Về tính cấp thiết, tính mới, khả ứng dụng đề tài: (điểm tối đa 2đ) ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Về kết giải nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án: (điểm tối đa 4đ) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Về hình thức, cấu trúc, bố cục đồ án tốt nghiệp: (điểm đánh giá tối đa 2đ) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Đề tài có giá trị khoa học/ có báo/ giải vấn đề đặt doanh nghiệp nhà trường: (điểm tối đa 1đ) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… III Tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: (điểm đánh giá tối đa 1đ) …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… IV Đánh giá: Điểm đánh giá: ……/10 (lấy đến số lẻ thập phân) Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020 Người hướng dẫn GS.TSKH Bùi Văn Ga ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông tin chung: Họ tên sinh viên: Lê Hữu Tính Lớp: 15C4B Số thẻ SV: 103150168 Tên đề tài: Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Người phản biện: Dương Đình Nghĩa Học hàm/ học vị: Thạc Sĩ II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: Điểm Điểm TT Các tiêu chí đánh giá tối đa Đánh giá viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải Sinh 80 đủ nhiệm vụ đồ án giao - Tính (nội dung ĐATN có phần với ĐATN trước đây) 1a so 15 - Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; ứng dụng thực tiễn - Kỹ giải vấn đề; hiểu, vận dụng kiến thức bản, sở, chuyên ngành vấn đề nghiên cứu 1b 50 - Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, vẽ, chương trình, mơ hình,…) - Có kỹ vận dụng thành thạo phần mềm ứng dụng vấn đề nghiên cứu; 1c - Có kỹ đọc, hiểu tài liệu tiếng nước ứng 15 dụng vấn đề nghiên cứu; - Có kỹ làm việc nhóm; Kỹ viết: 20 2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 15 I - Thuyết minh đồ án khơng có lỗi tả, in ấn, định dạng Tổng điểm đánh giá theo thang 100: Quy thang 10 (lấy đến số lẻ) - Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời buổi bảo vệ: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020 Người phản biện 2b Dương Đình Nghĩa TĨM TẮT Tên đề tài: Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Số thẻ sinh viên: 103150168 Lớp: 15C4B Tất nội dung đồ án, toàn bao gồm có chương với nội dung chương khác chúng có liên kết chặt chẽ bổ sung cho để tạo thành tổng thể hoàn chỉnh Dưới phần tóm tắt nội dung chương trình bày theo trình tự sau: Chương 1: Tổng quan đề tài Nội dung phần trình bày mục đích việc thực đề tài, tổng quan hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống hệ thống nhiên liệu common rail Chương 2: Cơ sở lý thuyết Nội dung chương chủ yếu nêu sở lý thuyết đặc điểm hình thành hịa khí, hay đặc trưng hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống số sở lý luận khác Chương 3: Cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel thành hệ thống nhiên liệu common rail Nội dung phần trình bày kết cấu hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống hệ thống nhiên liệu common rail Mô trình cháy động tĩnh EV 2600NB Đề xuất phương án cải tạo tiến hành cải tạo động diesel truyền thống thành động sử dụng hệ thống nhiên liệu common rail Chương 4: Tính tốn thơng số động EV 2600NB Nội dung phần trình bày quy trình tính tốn thơng số động thơng số vịi phun i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Hữu Tính Lớp: 13C4A Khoa: Cơ Khí Giao Thông Tên đề tài đồ án: Số thẻ sinh viên: 103150168 Ngành: Kỹ thuật khí Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Các thông số kỹ thuật động phận hệ thống nhiên liệu động EV 2600NB từ tài liệu nhà chế tạo Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel thành hệ thống nhiên liệu common rail Chương 4: Tính tốn thông số động EV 2600NB trước sau cải tạo Các vẽ, đồ thị: Bản vẽ bơm cao áp động DORATORQ 2.4L (1/A3) Bản vẽ bơm tiếp vận động DORATORQ 2.4L (1/A3) Bản vẽ ống phân phối theo phương án cải tạo Bản vẽ bơm cao áp động EV 2600NB trước sau cải tạo Bản vẽ vòi phun trước sau cải tạo (1/A3) (1/A3) (1/A3) Bản vẽ ECU trước sau cải tạo Bản vẽ sơ đồ hệ thống nhiên liệu theo phương án cải tạo Bản vẽ cảm biến lắp hệ thống nhiên liệu sau cải tạo Bản vẽ mặt cắt động EV 2600NB sau lắp ECU ống phân phối Bản vẽ vị trí lắp đặt cảm biến lên động EV 2600NB (1/A3) (3/A3) (1/A3) (1/A3) (1/A3) Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: 10/02/2020 26/06/2020 Trưởng Bộ môn PGS TS Dương Việt Dũng Đà Nẵng, ngày 26 tháng 06 năm 2020 Người hướng dẫn GS.TSKH Bùi Văn Ga ii LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Cơ Khí Giao Thơng đồ án tốt nghiệp khơng thể thiếu, điều kiện tất yếu quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết cách chặt chẽ nắm vững sâu ô tô Trong q trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào khảo sát hệ thống xe hay tổng thể xe việc quan trọng Điều củng cố kiến thức học, thể am hiểu kiến thức vận dụng lý thuyết vào thực tế cho hợp lý: Nghĩa lúc sinh viên làm việc cán kỹ thuật Hệ thống nhiên liệu động hệ thống quan trọng, hệ thống dùng để cung cấp nhiên liệu khơng khí phù hợp với chế độ làm việc động cơ, cho động làm việc Với phát triển ngành cơng nghiệp tơ, nhiều cải tiến thực nhiều hệ thống khác ô tô Đặc biệt đời hệ thống nhiên liệu common rail Nhưng cải tiến chưa áp dụng lên động tĩnh nên em chọn cải tạo động diesel truyền thống thành động common rail Trong tập đồ án tốt nghiệp em chọn thực đề tài “Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail” Nội dung đề tài giúp em hệ thống kiến thức học, nâng cao tìm hiểu hệ thống nhiên liệu nói chung, đặc biệt hệ thống nhiên liệu common rail nói riêng; từ sâu nghiên cứu chuyên mơn Để hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga Ths Võ Anh Vũ dành phần thời gian bảo tận tình, giúp đỡ hướng dẫn em suốt thời gian thực đồ án Và em xin gửi lời cảm ơn tới tất thầy, giảng dạy khoa khí giao thông trường đại học bách khoa Đà Nẵng truyền đạt lại kiến thức quý báu từ đến chun mơn để em vận dụng hoàn thành đồ án Tuy nhiên kiến thức hạn hẹp, chưa tiếp xúc nhiều với thực tiễn tài liệu tham khảo q thời gian thực có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận lời dẫn thêm từ thầy Đà nẵng, ngày 26 tháng 06 năm 2020 Sinh viên thực Lê Hữu Tính iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung tập đồ án tơi thực hướng dẫn thầy giáo GS.TSKH Bùi Văn Ga Những số liệu có nội dung thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin hồn toàn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Sinh viên thực Lê Hữu Tính iv MỤC LỤC TÓM TẮT i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI NÓI ĐẦU iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU x Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Mục đích, ý nghĩa đề tài 1.2 Tổng quan hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống 1.2.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống nhiên liệu động diesel 1.2.2 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động diesel 1.3 Tổng quan hệ thống nhiên liệu common rail 1.3.1 Khái quát hệ thống nhiên liệu common rail 1.3.2 Chức hệ thống Common Rail 1.4 Ưu nhược điểm hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống hệ thống nhiên liệu Common Rail 1.4.1 Ưu nhược điểm hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống 1.4.2 Ưu nhược điểm hệ thống nhiên liệu Common Rail 1.5 Tình hình nghiên cứu cải tạo động diesel truyền thống thành động sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail 1.5.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.5.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.6 Kết luận chương Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Đặc điểm phân loại hình thành hịa khí động diesel 11 2.1.1 Đặc điểm hình thành hịa khí động diesel 11 2.1.2 Phân loại hình thành hịa khí động diesel 11 2.1.3 Đặc trưng động diesel 12 2.2 Đặc điểm dạng hệ thống nhiên liệu động diesel 12 2.2.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu thẳng hàng 12 2.2.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bơm cao áp kiểu phân phối 13 2.2.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail 14 v 2.3 Cơ sở lý luận 19 2.4 Kết luận chương 20 Chương 3: CẢI TẠO HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL THÀNH HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL 21 3.1 Chọn động Diesel truyền thống 21 3.1.1 Giới thiệu động EV2600-NB 21 3.1.2 Hệ thống nhiên liệu EV2600-NB 22 3.2 Mô trình cháy động EV 2600NB 26 3.2.1 Thiết lập mơ hình tính toán 26 3.2.2 Kết mô 28 3.3 Chọn hệ thống nhiên liệu Common Rail 31 3.3.1 Giới thiệu hệ thống nhiên liệu Common Rail Duratoq 2.4l 31 3.3.2 Thông số kỹ thuật động 31 3.4 Khảo sát hệ thống nhiên liệu động Common Rail Duratorq 2.4l 32 3.4.1 Sơ đồ kết cấu nguyên lý hoạt động hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.4l 32 3.4.2 Kết cấu nguyên lý hoạt động phận hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.4l 33 3.4.3 ECU với cảm biến cấu chấp hành 40 3.5 Phương án cải tạo động diesel EV2600Nb thành động sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail 44 3.6 Thiết kế cải tạo động diesel EV2600Nb thành động sử dụng hệ thống nhiên liệu Commom Rail 45 3.6.1 Các phương án cải tạo 45 3.6.2 Lựa chọn cảm biến lắp đặt lên động EV2600 sau cải tạo 57 3.6.3 Cải tạo điều khiển điện tử (ECU) 64 3.7 Thiết kế lắp đặt cụm chi tiết lên động sau cải tạo 70 3.7.1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động EV2600 sau cải tạo 70 3.7.2 Gá đặt ECU ống phân phối lên động 70 3.7.3 Thiết kế gá đặt cảm biến lên động sau cải tạo 71 Chương 4: TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ ĐỘNG CƠ EV 2600NB TRƯỚC VÀ SAU CẢI TẠO 73 4.1 Tính tốn hệ thống nhiên liệu động EV 2600NB trước cải tạo 73 4.1.1 Thông số kỹ thuật động 73 4.1.2 Các thơng số chọn để tính tốn 73 4.1.3 Tính tốn thơng số có ích động 74 vi Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail ge = gi m = 206,88892 = 283,16479 [g/Kw.h] 0, 73063 (4-33) f5 Hiệu suất có ích (%): e = m i = 0,73063.0,40914 = 0,29893 (4-34) f6.Thể tích cơng tác động (dm3): d S 1,182.1,08 Vh = = = 1,18107 4 (dm3) (4-35) f Lượng nhiên liệu cung cấp Gnl = N e g e [Kg/h] Gnl = 14,91.283,16479.10-3 = 4,223 [Kg/h] (4-36) 4.1.4 Tính tốn vịi phun 4.1.4.1 Lượng phun nhiên liệu lớn chu trình Qmax d (VCT ) V 75, 25 Qmax = = k CT 6.n = 1, 6.2200 = 55624,8[ m m3 / s]=55,624[ cm3 ] dt P 25 4.1.4.2 Tiết diện lưu thông fk f k = xk ( d x sin k − xk sin k cos k ) (4-37) Trong đó: dx = d1 Khi khơng có lỗ mặt tỳ dx = d2 Khi có lỗ phun mặt tỳ Mặt với góc αk = 600 sử dụng cho hầu hết vịi phun với góc vịi phun kín khít làm tăng tiết diện lưu thơng thực tế vịi phun Hình 4.1 Mặt Tỷ số fk khoảng 2,5 ÷ 3,5: fx Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 80 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail + Nếu fk < 1,5: Gây sức cản phụ ảnh hưởng xấu tới chất lượng phun fx + Nếu fk > 3,5 : Làm tăng kích thước vịi phun fx Tiết diện hình vành khăn f v = (d k − d x ) Tiết diện thân kim phun fk = f k = d k Tỷ số δ vịi phun kín δ = 0,32 ÷ 0,82 Nếu δ nhỏ làm giảm phụ tải tác dụng lên lò xo vòi phun tăng tiết diện lưu thông, làm giảm áp suất kim phun bắt đầu tỳ lên đế Đường kính độ nâng kim phun có quan hệ mật thiết, đồng thời quan hệ tới tiết diện lưu thơng vịi phun Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình tăng đường kính kim phun phải tăng Chọn δ = 0,45 suy dx=0,7416dk Đường kính van kim phải 6÷14 (mm) Chọn dk= (mm) suy dx= 5,1912 (mm) Hành trình nâng kim phun giới hạn khoảng 0,3 ÷ 1,1 mm Chọn xk= +Tiết diện lưu thông fk : f k = xk ( d x sin x − xk sin k cos k ) = 1(5,1912.sin 30 − 1.sin 30 0.cos 300 ) = 7, 474( mm ) 4.1.4.3 Thời gian phun t = 6n (4-38) Trong đó: : Góc quay trục khuỷu ứng với thời gian phun (độ) thường chọn khoảng từ 10 – 250 chọn =250 t = 25 = = 0.00189[ s ] 6n 6.2200 4.1.4.4 Xác định tiết diện tổng lỗ phun F= V 'x 106 ' .w t.10 (4-39) Trong đó: F: Tổng tiết diện lỗ phun Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 81 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail = 0,7 ÷ 0,85 - Hệ số thắt dịng lỗ phun Chọn =0,8 w' : Tốc độ lý thuyết cực đại tia nhiên liệu phun từ vòi phun w ' = (250 ÷ 350) (m/s) Chọn w ' =300 (m/s) Suy tiết diện tổng lỗ phun F= V 'x 1,111.10−4 10 = 106 = 0, 245(mm2 ) ' 3 w t.10 0,8.300.0, 00189.10 4.1.4.5 Đường kính lỗ phun d0 = 4F 4.0, 245 = = 0, 279(mm) i (4-40) i số lỗ phun, chọn i=4 4.2 Tính tốn hệ thống nhiên liệu động EV2600-NB sau cải tạo 4.2.1 Các thơng số chọn để tính tốn Bảng 4.3 Bảng thông số chọn động EV 2600NB sau cải tạo Tên thơng số Kí hiệu Giá trị Thứ nguyên Áp suất khí nạp Pk 0,157 MN/m2 Nhiệt độ khí nạp Tk 303 K Hệ số dư lượng khơng khí 1,66 Áp suất cuối q trình nạp Pa 0,151 MN/m2 Áp suất khí sót Pr 0,11 MN/m2 Nhiệt độ khí sót Tr 700 K Độ sấy nóng khí nạp T 30 K Chỉ số giản nở đoạn nhiệt m 1,5 Hệ số lợi dụng nhiệt z z 0,8 Hệ số lợi dụng nhiệt b b 0,85 Tỉ số tăng áp 1,68 Hệ số nạp thêm 1 1,05 Hệ số quét buồng cháy 2 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t 1,1 Hệ số điền đầy đồ thị đ 0,97 4.2.2 Tính tốn thông số động sau cải tạo a) Tính q trình nạp Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 82 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail a1 Tính hệ số khí sót r: (T + T ) pr r = k Tr pa pr pa 1 − t 2 m = 1.(303 + 30) 0,11 700 0,151 1 0,11 1,5 16,5.1, 05 − 1,1.1 0,151 = 0,021 a2 Tính hệ số nạp v: m p T p a k r v = 1 − t ( − 1) (Tk + T) p k p a (4-41) 303 0,151 0,11 1,5 = 16,5.1, 05 − 1,1.1 = 0,927894 (16,5 − 1) ( 303 + 30 ) 0,157 0,151 a3 Tính nhiệt độ cuối q trình nạp Ta [K]: p TK + T + t r Tr a pr Ta = (1 + r ) m −1 m (4-42) 1,5−1 0,151 1,5 303 + 30 + 1,1.0, 021.700 0,11 = 343, 7956 [K] = (1 + 0, 021) a4 Tính số mol khơng khí để đốt cháy kg nhiên liệu M0 [kmol/KK/kgnl]: M0 = C H O nl 0,87 0,126 0,004 ( + − )= + − = 0, 494643 [kmol/KK/kgnl] 0,21 12 32 0, 21 12 32 a5 Tính số mol khí nạp M1: M1 = .M (động Diesel) (4-43) = 1,66.0,494643 = 0,821107 b) Tính trình nén b1 Tỷ nhiệt khơng khí mC vkk [kJ/kmol.K]: mC vkk = a v + bv 0,00419 T = 19,806 + T 2 (4-44) Tỷ nhiệt mol sản phẩm cháy mCv [kJ/kmol.K]: Ta có : mCv = a v + bv T (4-45) Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 83 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Với 1 thì: a"v = 19,867 + 1,634 = 19,867 + 1,634 = 20,85134 1,66 184,36 −5 184,36 −5 b"v = 427,38 + 10 = 0, 005384 .10 = 427,38 + 1, 66 Khi đó: mCv = a v + bv T = 20,88825 + 5426.10 −6 T b2.Tỷ nhiệt hỗn hợp cháy mCv [kJ/kmol.K]: Có thể viết dạng: mCv = a v + bv T (4-46) Trong đó: a v = a v + r a v 19,806 + 0,021.20,85134 = = 19,82759 ; + 0,021 1+ r (4-47) bv = 0,00419 + 0,021.0,005384 b v + r bv = 0,004215 = = + 0,021 1+ r (4-48) Khi : mCv = a v + bv T = 19,8392 + 0,004228 T 2 b3 Tính số nén đa biến trung bình n1: n1 = + 8,314 a v + (4-49) bv Ta ( n1 −1 + 1) Bằng phương pháp gần ta chọn n1 = 1,368 b4 Tính nhiệt độ cuối kỳ nén Tc (K): Tc = Ta n1 −1 = 343,7956.16,51,368−1 = 964,57150 [oK] (4-50) b5 Tính áp suất cuối kỳ nén pc (MN/m2): pc = pa n1 = 0,151.16,51,368 = 6,99029 [MN/m2] (4-51) c) Tính q trình cháy c1 Tính M: Động Diesel : M = H O 0,126 0,004 + = + = 0,031625 [Kmol/Kg.nl] 32 32 (4-52) Tính số mol sản phẩm cháy M2 (kmol/kgnl): M = M1 + M = 0,821107 + 0,031625 = 0,85273 [Kmol/Kg.nl] (4-53) c2 Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 84 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail 0 = M 0,85273 = = 1,03852 M1 0,821107 (4-54) c3 Hệ số biến đổi phân tử thực tế = o + r 1,03852 + 0,021 = = 1,03772 1+ r + 0,021 (4-55) c4 Hệ số biến đổi phân tử z z = 1+ o − z 1,03852 − 0,8 = 1+ = 1,0355 + r b + 0,021 0,85 (4-56) Tính hệ số toả nhiệt xz z: xz = z 0,8 = = 0,941176 b 0,85 (4-57) c5 Tổn thất nhiệt cháy khơng hịan tồn: Do 1 QH = (động Diesel) c6 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình mơi chất z = a vz + mCvz bvz Tz av.M x z + r + av M (1 − x z ) o = avz M x z + r + M (1 − x z ) o (4-58) 0, 021 20,85134.0,852732 0,941176 + + 19,82754.0,821107 (1 − 0,941176 ) 1, 03852 = = 20, 79438 0, 021 0,852732 0,941176 + + 0,821107 (1 − 0,941176 ) 1, 03852 + b v M (1 − x z ) b v M x z + o = b vz M x z + r + M (1 − x z ) o (4-59) 0, 021 0, 005384.0,85273 0,941176 + + 0, 004215.0,821107 (1 − 0,941176 ) 1, 03852 = = 0, 005319 0, 021 0,85273 0,941176 + + 0,821107 (1 − 0,941176 ) 1, 03852 Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 85 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Khi đó: m Cvz = avz + bvz Tz = 20,7149 + 0,005227 Tz c7 Nhiệt độ cực đại chu trình Tz (K): Nhiệt độ cực đại tính theo phương trình cháy: z Q H + ( mCvc + 8,314.).Tc = z m.C' ' pz Tz M1 (1 + r ) (4-60) Đưa dạng phương trình bậc hai: ATz + BT z + C = Trong : A = z bvz 0, 005319 = 1, 03550 = 0, 002754 2 B = z (avz + 8,314) = 1,03550.(20,79438 + 8,314) = 30,1418 C=− =− b z QH − (av + v Tc + 8,314. ).Tc M (1 + r ) 0,8.42530 0, 004215 − 19,82759 + 964,57150 + 8,314.1, 68 964,57150 0,821107 (1 + 0, 021) = -75139.5 Thay vào phương trình ta được: 0,002754.Tz + 30,1418.Tz − 75139, = Giải ta : Tz1 = -13037,45667 [K] (loại) Tz2 = 2092,7217 [K] Nhiệt độ cực đại chu trình: Tz =2092,7217 [K] c8 Áp suất cực đại chu trình pz pz = pc = 6,99029.1,68 = 11,7437 [MN/m2] (4-61) d) Tính q trình giản nở d1 Tỷ số giãn nở sớm: Đối với động Diesel: = z Tz 1,03550 2092,7217 = = 1,337267 Tc 1,68 964,57150 (4-62) d2 Tỷ số giãn nở sau: Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 86 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail = 16, = = 12.33859 (động Diesel) 1,337267 (4-63) d3 Kiểm nghiệm lại trị số n2: Chọn trước n2 vào phương trình sau, xác định n2 phương pháp gần 8,314 n2 − = (4-64) (b − z ).(QH − QH ) + a + bz (T + T ) vz z b M1. (1 + r )( Tz − Tb ) Trong đó: Tb = Tn z−1 Chọn : n2 = 1,26 d4 Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb (K): Tb = Tz n2 −1 = 2092.7217 = 1088,886 12,338591,26−1 [K] (4-65) d5 Áp suất cuối trình giãn nở pb (MN/m2): pb = pz 2092,7217 = = 0, 492324 n2 12,338591,26 [MN/m2] (4-66) d6 Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót: Trtênh p = Tb r pb m −1 m 1,5−1 0,11 1,5 = 1088,886 = 660, 7384 [K] 0, 492324 (4-67) Sai số Trtênh − Tr = 660, 7384 − 700 100% = 5, 6088% 15% ( Thỏa mãn) Tr 700 e) Các thông số thị e1 Áp suất thị trung bình lý thuyết (MN/m2): Trường hợp động Diesel: p'i = pc ( − 1) + 1 − n −1 − 1 − n1 −1 −1 n −1 n1 − (4-68) = 6,99029 1, 68.1,337267 1 1, 68 (1,337267 − 1) + 1 − − 1 − 1,26 −1 1,368−1 16,5 − 1, 26 − 12, 33859 1,368 − 16, = 1,331294 [MN/m2] e2 Áp suất thị trung bình (MN/m2): pi = pi. = 1,331294 0,97 = 1,291355 [MN/m2] Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga (4-69) 87 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail e3 Hiệu suất thị động i: i = 8,314.M1 pi Tk 8,314.0,821107.1, 291355.303 = = 0, 43113 QH v pk 42530.0,927894.0,157 (4-70) e4.Suất tiêu hao nhiên liệu thị gi (g/kw.h): gi = 3600000 3600000 = =196,33716 g/kw.h QH i 42530.0,43113 (4-71) f) Các thơng số có ích f1 Tổn thất giới pm [MN/m2]: Theo công thức kinh nghiệm: p m = a + b.C m + p r − p a (4-72) Trong đó: C m = S.n = 0,108.2200 = 7,92 [m/s] 30 30 Với động Diesel buồng cháy thống có i =1 ta chọn: a = 0,09; b = 0,012 Khi : pm = 0,09 + 0,012.7,92 + 0,11 – 0,151 = 0,14404 [MN/m2] f2 Áp suất có ích trung bình [MN/m2]: pe = pi − pm = 1,291355-0,14404=1,14732 [MN/m ] f3 Hiệu suất giới : p 1,14732 m = e = = 0,88846 pi 1, 291355 f4 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích [g/kw.h]: g 196,33716 ge = i = = 220,98637 m 0,88846 (4-73) (4-74) [g/Kw.h] (4-75) f5 Hiệu suất có ích : e = m i = 0,88846.0,43113 = 0,38304 (4-76) f6.Thể tích cơng tác động [dm3]: Vh = d S 1,182.1,08 = = 1,18107 4 [dm3] (4-77) f Lượng nhiên liệu cung cấp Gnl = N e g e [Kg/h] Gnl = 14,91 220,98637 10-3 = 3,296 [Kg/h] (4-78) 4.2.3 Tính tốn vịi phun 4.2.3.1 Lượng phun nhiên liệu lớn chu trình Qmax Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 88 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Qmax = d (VCT ) V 58,57 = k CT 6.n = 1, 6.2200 = 54118,68(cm2 / s) dt P 20 (4-79) 4.2.3.2 Tiết diện lưu thông fk f k = xk ( d x sin k − xk sin k cos k ) (4-80) Trong đó: dx = d1 Khi khơng có lỗ mặt tỳ dx = d2 Khi có lỗ phun mặt tỳ Mặt với góc αk = 600 sử dụng cho hầu hết vòi phun với góc vịi phun kín khít làm tăng tiết diện lưu thông thực tế vịi phun Hình 4.2 Mặt fk khoảng 2,5 ÷ 3,5: fx f + Nếu k < 1,5: Gây sức cản phụ ảnh hưởng xấu tới chất lượng phun fx Tỷ số + Nếu fk > 3,5: Làm tăng kích thước vịi phun fx Tiết diện hình vành khăn f v = (d k − d x ) Tiết diện thân kim phun fk = f k = d k Tỷ số δ vịi phun kín δ = 0,32 ÷ 0,82 Nếu δ nhỏ làm giảm phụ tải tác dụng lên lò xo vòi phun tăng tiết diện lưu thông, làm giảm áp suất kim phun bắt đầu tỳ lên đế Đường kính độ nâng kim phun có quan hệ mật thiết, đồng thời quan hệ tới tiết diện lưu thông vịi phun Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình tăng đường kính kim phun phải tăng Chọn δ = 0,45 suy dx=0,7416dk Đường kính van kim phải 14(mm) Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 89 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Chọn dk= 7(mm) suy dx= 5,1912 (mm) Hành trình nâng kim phun giới hạn khoảng 0,3 ÷ 1,1 mm Chọn xk= +Tiết diện lưu thông fk : f k = xk ( d x sin x − xk sin k cos k ) = 1(5,1912.sin 30 − 1.sin 30 0.cos 300 ) = 7, 474( mm ) 4.2.3.3 Thời gian phun t = 6n (4-81) Trong đó: : Góc quay trục khuỷu ứng với thời gian phun (độ) thường chọn khoảng từ 10 – 250 chọn =200 t = 20 = = 0.00159[ s ] 6n 6.2200 (4-82) 4.2.3.4 Xác định tiết diện tổng lỗ phun F= V 'x 106 ' .w t.10 (4-83) Trong đó: F: Tổng tiết diện lỗ phun = 0,7÷0,85 - Hệ số thắt dịng lỗ phun Chọn =0,8 w' : Tốc độ lý thuyết cực đại tia nhiên liệu phun từ vòi phun w ' = (250 ÷ 350) (m/s) Chọn w ' =300 (m/s) Suy tiết diện tổng lỗ phun F= V 'x 0,8329.10−4 10 = 106 = 0, 21827(mm2 ) .w ' t.103 0,8.300.0, 00159.103 4.2.3.5 Đường kính lỗ phun d0 = 4F 4.0, 21827 = = 0, 2152(mm) i (4-84) i số lỗ phun, chọn i=6 4.3 Kết luận chương Từ bảng 4.4 ta thấy thơng số như: Hiệu suất thị động cơ, hiệu suất giới, hiệu suất có ích tăng cho thấy động sau cải tạo có tích tốt Đồng thời thông số suất tiêu hao nhiên liệu, lượng nhiên liệu cung cấp cho Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 90 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail giảm ta biết động sau cải tạo tiêu hao nhiên liệu hơn, từ tiết kiệm nhiên liệu tốt Ngồi thời gian phun ngắn hơn, q trình phun kết thúc nhanh giảm bớt lượng khí thải Tóm lại, sau cải tạo động giải số vấn đề sau: - Tiết kiệm nhiên liệu, từ tiết kiệm chi phí cho người sử dụng - Giảm lượng khí thải, góp phần bảo vệ môi trường sống người; - Động làm việc êm hơn, giảm tiếng ồn làm việc => Tạo dễ chịu cho người sử dụng; - Tăng tuổi thọ làm việc động cơ, hư hỏng, hư hỏng dễ dàng bảo dưỡng sửa chữa Gọi ts (%) chênh lệch (tính theo đơn vị %) chênh lệch thơng số trước sau cải tạo Giá trị ts (%) thể theo bảng 4.4 đây: Bảng 4.4 Bảng so sánh thông số động EV 2600NB trước sau cải tạo EV2600-NB Trước cải tạo 0,40914 EV2600-NB sau cải tạo 0,43113 ts (%) 206,88892 196,33716 - 5,10 0,20084 0,73063 0,14404 0,88846 - 28,28 + 21,60 283,16479 220,98637 - 21,96 0,28993 0,38304 + 32,11 Lượng nhiên liệu cung cấp cho Gnl (Kg/h) 4,223 3,296 - 21,95 Thời gian phun t (s) Tiết diện tổng lỗ phun F (mm2) 0,00189 0,245 0,00159 0,21827 - 15,87 - 10,91 Đường kính lỗ phun d0 (mm2) 0,279 0,2152 - 22,87 Thông số Hiệu suất thị động i Suất tiêu hao nhiên liệu gi (g/kw.h) Tổn thất giới pm (MN/m2 ) Hiệu suất giới Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge (g/kw.h) Hiệu suất có ích + 5,37 KẾT LUẬN Từ nội dung trình bày đồ án “Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail” ta rút số kết luận sau: 1) Hệ thống nhiên liệu common rail có áp suất phun cao, điều khiển xác lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình nên động làm việc hiệu phát thải ô nhiễm thấp động diesel truyền thống Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 91 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail 2) Tính tốn mơ cho thấy góc phun sớm, hệ số tương đương tốc độ động có ảnh hưởng đáng kể đến cơng thị chu trình phát thải nhiễm (bồ hóng NOx) Hệ thống phun common rail cho phép điều chỉnh linh hoạt thời điểm phun lượng phun phù hợp với chế độ công tác động mà hệ thống diesel truyền thống không thực 3) Tính tốn nhiệt động trước sau cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel động tĩnh tại, cụ thể động EV 2600NB cho thấy hiệu suất thị tăng 5,37%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 5,1% chất lượng trình phun cải thiện giúp cho động cháy hồn tồn 4) Có thể sử dụng cảm biến ECU động common rail để cải tạo động tĩnh thành động phun nhiên liệu common rail Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 92 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài “Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail” cho thấy sử dụng hệ thống nhiên liệu common rail mang lại nhiều lợi ích cho động tĩnh Tuy nhiên để kết nghiên cứu áp dụng thực tế đề tài cần tiếp tục nghiên cứu phát triển theo hướng sau: 1) Chế tạo Prototype theo kết nghiên cứu đạt được; 2) Thực nghiệm động sau cải tạo Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 93 Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến “Nguyên lý Động đốt trong” Nhà xuất Giáo dục, năm 1994 [2] Nguyễn Bốn, Hoàng Ngọc Đồng “Nhiệt kỹ thuật” Nhà xuất Giáo dục, năm 1999 [3] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính toán Động đốt trong, Tập 1” Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, năm 1979 [4] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính tốn Động đốt trong, Tập 2” Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, năm 1979 [5] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính tốn Động đốt trong, Tập 3” Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, năm 1979 [6] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng “Ơtơ ô nhiễm môi trường” Nhà xuất Giáo dục, năm 1999 [7] Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận, Nguyễn Thạch Tân, Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chí “Thủy lực máy thủy lực” Nhà xuất Giáo dục, năm 1996 [8] [9] Tài liệu động Duratorq 2.4l tài liệu liên quan Ford Tài liệu mạng internet từ địa chỉ: http//:www.oto.hui.com Sinh viên thực hiện: Lê Hữu Tính Hướng dẫn: Bùi Văn Ga 94 ... cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel truyền thống hệ thống nhiên liệu common rail Đề xuất giải pháp, phương án cải tạo hệ thống hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu. .. + Nghiên cứu kết cấu hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống hệ thống nhiên liệu common rail; + So sánh ưu nhược điểm hệ thống nhiên liệu common rail với hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống, ... liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail Bảng 1.1 Bảng so sánh ưu nhược điểm hệ thống nhiên liệu Diesel hệ thống nhiên liệu Common Rail Hệ thống nhiên liệu Diesel Ưu điểm Hệ
Ngày đăng: 14/11/2020, 11:13
Xem thêm: Nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu diesel truyền thống thành hệ thống nhiên liệu common rail
