Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích thực hiện đề tài Vấn đề về ô nhiễm môi do các phương tiện giao thông gây ra đang được quan tâm Các nhà quản lý đang ngày càng đặt ra các yêu cầu về tiêu chuẩn khí thải cao hơn Vì vậy việc cải thiện được khả năng giảm thiểu ô nhiễm môi trường cũng như tăng hiệu quả kinh tế trên xe ô tô đang được chú trọng nhất là đối với xe sử dụng động cơ diesel Vì vậy đề tài Khảo sát tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Duratorq 2 4l trên xe Ford Transit sẽ giúp hiểu hơn về hệ thống Common Rail của động cơ trên cơ sở đó có thể đưa ra các giải pháp biện pháp tốt hơn lên hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ nhằm giảm thiểu lượng khí thải cũng như tăng chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật của động cơ
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT TÍNH TỐN HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DURATORQ 2.4L TRÊN XE FORD TRANSIT Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS LÊ MINH TIẾN LÊ HỒNG TRUNG Đà Nẵng, 2020 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan hệ thống nhiên liệu động diesel 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu 1.2 Sơ đồ hệ thống 1.3 Đặc điểm hình thành hịa khí bên động diesel 1.4 Đặc điểm kết cấu phận hệ thống 1.5.Giới thiệu hệ thống cung cấp nhiên liệu Common-Rail động diesel11 Chương 2:Giới thiệu xe Ford Transit động Duratorq 2.4l 13 2.1.Lịch sử phát triển Ford Transit 14 2.2 Các thông số xe 19 2.3.Thông số đặc điểm nhóm chi tiết cấu động xe 20 2.4 Tính tốn nhiệt 30 Chương 3:Khảo sát hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.4l 44 3.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống 45 3.2 Các cảm biến (Tốc độ động cơ, lưu lượng khơng khí, …) 49 3.3 Hệ thống điều khiển (ECU) 58 3.4.Hệ thống nhiên liệu(Bơm chuyển,bơm cao áp,vòi phun,ống phân phối, …) 66 Chương 4:Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống nhiên liệu động Duratorq 2.4l 77 4.1 Xác định thông số bơm cao áp 77 4.2.Xác định thơng số vịi phun 78 Chương Chuẩn đoán hư hỏng sửa chữa hệ thống nhiên liệu 80 5.1 Những hư hỏng thường gặp hệ thống nhiên liệu Common Rail động Duratorq 2.4l 80 5.2 Khắc phục hư hỏng hệ thống 80 5.3.Chuẩn đoán hư hỏng 80 KẾT LUẬN 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit MỞ ĐẦU Mục đích thực đề tài: Vấn đề ô nhiễm môi phương tiện giao thông gây quan tâm Các nhà quản lý ngày đặt yêu cầu tiêu chuẩn khí thải cao Vì việc cải thiện khả giảm thiểu ô nhiễm môi trường tăng hiệu kinh tế xe ô tô trọng, xe sử dụng động diesel Vì đề tài “Khảo sát tính tốn hệ thống cung cấp nhiên liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit ” giúp hiểu hệ thống Common Rail động cơ, sở đưa giải pháp, biện pháp tốt lên hệ thống cung cấp nhiên liệu động nhằm giảm thiểu lượng khí thải tăng tiêu kinh tế, kĩ thuật động Mục tiêu đề tài: khảo sát hệ thống nhiên liệu Common Rail Phạm vi đối tượng nghiên cứu: - Đối tượng nghiên cứu: Động Duratorq 2.4l xe Ford Transit - Phạm vi nghiên cứu: Tập trung vào kết cấu nguyên lý làm việc cấu hệ thống Common Rail động Phương pháp nghiên cứu: vận dụng kiến thức chuyên nghành tìm hiểu học hỏi nguồn tài liệu khác Để thực đề tài, đồ án có cấu trúc phần sau: - Tổng quan hệ thống nhiên liệu Diesel Giới thiệu động Duratorq 2.4l Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động Duratorq 2.4l Tìm hiểu hư hỏng, cách khắc phục - Kết luận đề tài SVTH: Lê Hồng Trung GVHD: TS Lê Minh Tiến Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit Chương 1: Tổng quan hệ thống nhiên liệu động diesel Hệ thống nhiên liệu diesel không ngừng cải tiến, với giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà sản xuất động diesel đề nhiều biện pháp khác kỹ thuật phun tổ chức trình cháy nhằm giới hạn chất nhiễm Tập trung vào giải vấn đề: - Tăng tốc độ phun để làm giảm độ bồ hóng tăng tốc hịa trộn nhiên liệu-khơng khí - Tăng áp suất phun, đặc biệt động phun trực tiếp - Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh trình phun để làm giảm HC - Biện pháp hồi lưu phận khí xả (ERG: Exhaust Gas Recirculation ) Hiện nay, nhược điểm hệ thống nhiên liệu diesel khắc phục cải tiến phận như: Bơm cao áp, vịi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, ứng dụng điều khiển tự động nhờ phát triển công nghệ (năm 1986 Bosch đưa vào thị trường việc điều khiển điện tử cho động diesel ) Đó hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel Hệ thống Common Rail Diesel đời góp phần cải thiện nhiều cho tính động tính kinh tế nhiên liệu mà lâu người sử dụng nhà bảo vệ môi trường mong đợi Nó tạo nên hướng nghiên cứu cho ngành khí động lực, giao thơng,… nước Hiện nay, hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel trang bị dòng xe :xe khách ,xe tải, xe du lịch,…những dòng xe sản xuất sử dụng thông dụng Việt Nam mang lại hiệu tích cực tính kinh tế khả bảo vệ môi trường SVTH: Lê Hồng Trung GVHD: TS Lê Minh Tiến Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit Bảng1.1 Bảng so sánh hệ thống nhiên liệu động Diesel dùng bơm cao áp thẳng hàng hệ thống nhiên liệu động Diesel Common Rail Bơm VE, thẳng hàng Common Rail System Bơm (Điều tốc) ECU động cơ, Vòi phun (TWV) Hệ thống Kiểm soát lượng phun Kiểm soát thời gian Bơm (Cảm biến thời gian) ECU động cơ, Vòi phun (TWV) phun Tăng áp suất Bơm ECU động cơ, Bơm cao áp Bộ phân phối Bơm ECU động cơ, Ống Rail Kiểm soát áp suất phun Phụ thuộc tốc độ lượng ECU động cơ, Bơm cao áp (SCV) phun Vì lý em chọn đề tài "Tính tốn thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel động Duratorq 2.4l xe Ford Transit 2019 " để làm đề tài tốt nghiệp 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu 1.1.1.Nhiệm vụ hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel Dự trữ nhiên liệu đảm bảo cho động làm việc liên tục khoảng thời gian định, không cần cấp thêm nhiên liệu; lọc nước, tạp chất học lẫn nhiên liệu; giúp nhiên liệu chuyển động thơng thống hệ thống SVTH: Lê Hồng Trung GVHD: TS Lê Minh Tiến Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit Cung cấp nhiên liệu cho động đảm bảo tốt yêu cầu sau: - Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc động - Phun nhiên liệu vào thời điểm, quy luật mong muốn Lưu lượng nhiên liệu vào xi lanh phải đồng - Phải phun nhiên liệu vào xi lanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước sau lỗ phun, để nhiên liệu xé tơi tốt Các tia nhiên liệu phun vào xi lanh động phải đảm bảo kết hợp tốt số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước tia phun với hình dạng buồng cháy với cường độ phương hướng chuyển động môi chất buồng cháy để hịa khí hình thành nhanh 1.1.2.Yêu cầu hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel - Hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel phải thỏa mãn yêu cầu sau: Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao Dễ dàng thuận tiện sử dụng, bảo dưỡng sửa chữa Dễ chế tạo, giá thành hạ 1.2 Sơ đồ hệ thống Trên hình 2.1 sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel Bơm chuyển nhiên liệu hút nhiên liệu từ thùng nhiên liệu qua bình lọc thơ vào bơm cung cấp nhiên liệu qua bình lọc tinh 11, tới bơm cao áp Lúc này, bơm cao áp đẩy nhiên liệu tiếp vào đường cao áp 6, tới vòi phun để phun vào buồng cháy động Nhiên liệu dư thừa bơm cao áp qua đường dầu hồi thùng chứa tới cửa hút bơm chuyển nhiên liệu Một phần nhiên liệu rò rỉ vòi phun (khoảng 0,02% nhiên liệu phun vào xi lanh) theo đường dầu hồi trở thùng nhiên liệu Khơng khí từ ngồi trời vào qua bình lọc vào ống nạp, qua xupap nạp vào động cơ, hòa trộn với nhiên liệu bơm qua vòi phun tạo thành hịa khí cháy Trong q trình nén, xupap hút xả đóng kín, piston lên khơng khí xi lanh bị nén Piston tới sát điểm chết trên, khơng khí bên piston bị chèn chui vào phần khoét lõm đỉnh piston, tạo dịng khí xốy lốc hướng kính ngày mạnh Cuối q trình nén, nhiên liệu phun vào dịng xốy lốc này, xé nhỏ, sấy nóng, bay hịa trộn với khơng khí tạo hịa khí bốc cháy SVTH: Lê Hồng Trung GVHD: TS Lê Minh Tiến Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit Hình 1.1 – Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel 1- Thùng nhiên liệu; 2,12- Ống nhiên liệu thấp áp; 3- Bình lọc thô; 4- Bơm chuyển; 5- Bơm cao áp; 6- Đường dầu cao áp; 7- Vòi phun ; 8,10- Đường dầu hồi; 9- Đường dầu vào bơm cao áp; 11- Bầu lọc tinh; 1.3 Đặc điểm hình thành hịa khí bên động diesel 1.3.1.Đặc điểm Có đặc điểm sau: - Hịa khí hình thành bên xi lanh động với thời gian ngắn, tính theo góc quay trục khuỷu 1/10 đến 1/20 so với trường hợp động xăng Ngoài ra, nhiên liệu diesel lại khó bay xăng nên phải phun thật tơi hịa trơn khơng gian buồng cháy Vì vậy, phải tạo điều kiện để nhiên liệu sấy nóng, bay nhanh hịa trộn với khơng khí buồng cháy nhằm tạo hịa khí Mặt khác, phải đảm bảo cho nhiệt độ khơng khí buồng cháy thời gian phun nhiên liệu phải đủ lớn để hịa khí tự bốc cháy - Q trình hình thành hịa khí trình bốc cháy nhiên liệu động diesel chồng chéo lên Sau phun nhiên liệu, buồng cháy diễn loạt thay đổi lý hóa nhiên liệu, sau phần nhiên liệu phun trước tạo hịa khí, tự bốc cháy, nhiên liệu phun tiếp, cung cấp cho xi lanh động Như vậy, sau cháy phần, hịa khí tiếp tục hình thành, thành phần hịa khí thay đổi liên tục không gian suốt thời gian trình 1.3.2.Những đặc trưng động diesel SVTH: Lê Hồng Trung GVHD: TS Lê Minh Tiến Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit Do thời gian hình thành hịa khí bên ngắn, làm cho chất lượng hịa trộn khó đạt mức độ đồng đều, động có đặc trưng sau: - Trong q trình nén, bên xi lanh khơng khí, tăng tỉ số nén ε, qua làm tăng hiệu suất động cơ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi làm tăng nhiệt độ môi chất giúp hịa khí dễ tự bốc cháy - Đường nạp có khơng khí nên khơng cần để ý đến vấn đề sấy nóng, bay nhiên liệu đường nạp động xăng Có thể dùng đường nạp có kích thước lớn, gây cản khơng cần sấy nóng với cấu tạo đơn giản - Có thể dùng hịa khí nhạt buồng cháy (do tính hịa trộn khơng hịa khí) nên sử dụng cách điều chỉnh chất (tức điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho chu trình mà khơng điều chỉnh lưu lượng khơng khí) cần thay đổi tải động - Động diesel có mặt bất lợi (do tính chất hịa trộn khơng tạo ra) là: bị hạn chế khả giảm α (tức sử dụng hết không khí thừa buồng cháy để đốt thêm nhiên liệu) khả nâng cao tốc độ động (do tốc độ cháy hịa khí khơng chậm hơn) Những hạn chế làm cho cơng suất lít (công suất đơn vị) động diesel nhỏ so với động xăng 1.3.3.Phân loại hình thành hịa khí động diesel Dựa vào vị trí bay nhiên liệu chia thành: - Hình thành hịa khí kiểu khơng gian: nhiên liệu phun tơi vào khơng gian buồng cháy, sấy nóng, bay hịa trộn với khơng khí đây, tạo thành hịa khí - Hình thành hịa khí bề mặt: nhiên liệu phun tráng thành màng bề mặt thành buồng cháy, sấy nóng, bay để hịa trộn với khơng khí - Hình thành hịa khí kiểu hỗn hợp: theo u cầu chế độ vận hành khác nhau, phần nhiên liệu hình thành hịa khí theo kiểu khơng gian, cịn phần hình thành bề mặt buồng cháy Dựa vào nhân tố điều khiển, hình thành hịa khí chia thành: - Phun trực tiếp, hình thành hịa khí chủ yếu dựa vào phối hợp chất lượng phun sương nhiên liệu với hình dạng buồng cháy, tác dụng phụ vận động xốy lốc dịng khí nạp dịng khí chèn cuối q trình nén - Kiểu xốy lốc, hình thành hịa khí chủ yếu dựa vào phối hợp chuyển động xoáy lốc dịng mơi chất vào buồng cháy phụ tia nhiên liệu buồng cháy, SVTH: Lê Hồng Trung GVHD: TS Lê Minh Tiến Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit ngồi cịn dựa vào cường độ dịng môi chất từ buồng cháy phụ phun sau bốc cháy kết hợp với hình dạng buồng cháy - Kiểu dự bị, hình thành hịa khí chủ yếu dựa vào áp suất cao môi chất buồng cháy dự bị, sau phần nhiên liệu cháy trước tạo để phun vào buồng cháy chính, giúp nhiên liệu chưa cháy kịp khơng khí hịa trộn tốt cháy kiệt nhanh buồng cháy 1.4 Đặc điểm kết cấu phận hệ thống 1.4.1Bơm cao áp - Bơm cao áp thẳng hàng: Hình 1.2 – Cấu tạo bơm cao áp thẳng hàng 1- Bu lơng xả khí; 2- Vít hãm: 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun; 4- Đầu nối ống nhiên liệu vào bơm; 5- Khớp nối trục cam; 6- Đĩa chắn dầu; 7- Trục bơm;8- Ổ bi; 9- Vỏ điều tốc; 10- Lò xo van cao áp; 11- Van cao áp; 12- Đế van cao áp; 13- Piston bơm cao áp; 14- Lò xo bơm cao áp; 15Conđội; 16- Con lăn; 17- Cam Nguyên lý hoạt động: Piston xuống nhờ lực đẩy lị xo 14, van cao áp 11 đóng kín, nhờ độ chân không tạo không gian phía piston, mở lỗ A, B nhiên liệu nạp đầy vào không gian piston nằm vị trí thấp Piston lên nhờ cam 17, lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua lỗ A, B ngoài; đỉnh piston che kín hai lỗ A, B nhiên liệu khơng gian phía piston 13 tăng áp suất, đẩy mở van cao áp 11, nhiên liệu vào đường cao áp tới vịi phun Q trình cấp nhiên liệu tiếp diễn tới rãnh nghiêng đầu piston mở lỗ xả B thời SVTH: Lê Hồng Trung GVHD: TS Lê Minh Tiến Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2.4l xe Ford Transit điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc nhiên liệu từ khơng gian phía piston qua rãnh dọc qua lỗ B ngồi khiến áp suất xilanh giảm đột ngột, van cao áp đóng lại Loại bơm sử dụng rộng rãi chế tạo đơn giản, sử dụng tin cậy, việc phân phối điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình đơn giản Tuy nhiên có nhược điểm sau: Kích thước khối lượng lớn, có nhiều cặp chi tiết xác, khó chế tạo Trong sử dụng phải thường xuyên kiểm tra độ không đồng nhiên liệu cung cấp cho chu trình tổ bơm - Bơm cao áp phân phối: Hình 1.3 - Bơm cao áp phân phối 1- Bạc xả; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun; 3- Vành cam; 4- Con lăn; 5Đĩa truyền động; 6- Trục vào; 7- Bánh bơm chuyển; 8- Trục điều tốc; 9Bánh điều tốc; 10- Quả văng ; 11- Đòn điều chỉnh; 12- Lò xo điều tốc; 13Màng chân khơng; 14- Ống nối đường nạp; 15- Lị xo màng điều chỉnh chân không; 16- Đường ống hồi dầu; 17- Vít điều chỉnh; 18- Địn áp lực; 19- Van điện từ ; 20Piston; 21- Van cao áp; 22- Đầu nối với vòi phun SVTH: Lê Hồng Trung GVHD: TS Lê Minh Tiến ... TS Lê Minh Tiến Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2. 4l xe Ford Transit Hình 1.1 – Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel 1- Thùng nhiên liệu; 2, 12- Ống nhiên liệu thấp áp; 3-... 17 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiệu liệu động Duratorq 2. 4l xe Ford Transit Hộp số trang thiết bị gồm Hộp số tay cấp & cấp e )Ford Transit hệ thứ IV (20 14 – 20 19) Ford Transit hệ thứ với nâng cấp. .. hiệu kinh tế xe ô tô trọng, xe sử dụng động diesel Vì đề tài ? ?Khảo sát tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu động Duratorq 2. 4l xe Ford Transit ” giúp hiểu hệ thống Common Rail động cơ, sở đưa