(Đồ án tốt nghiệp) khảo sát hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp trên động cơ BMW n20

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU PHUN XĂNG TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ BMW N20 Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: ThS DƯƠNG ĐÌNH NGHĨA TĂNG THANH VŨ Đà Nẵng, 2020 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chương 1: Giới thiệu chung hệ thống phun xăng trực tiếp GDI 10 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống nhiên liệu động xăng 10 1.2 Hệ thống phun xăng 13 1.2.1 Các yêu cầu của hệ thống phun xăng 13 1.2.2 Phân loại hệ thống phun xăng 13 1.2.2.2 Phân loại theo phương pháp điều khiển kim phun 14 1.2.2.3 Phân loại theo thời điểm phun xăng 14 1.3 Nguyên lí hoạt động kiểu phun 15 1.3.1 Kiểu K - Jetronic(1973-1955) 15 1.3.2 Kiểu KE - Jetronic 21 1.3.3 Kiểu KEIII - Jetronic 23 1.3.4 Kiểu L - Jetronic 23 1.3.5 Kiểu D - Jetronic 24 1.3.6 Kiểu Motronic 24 1.3.7 Hệ thống phun xăng điện tử trực tiếp GDI 25 1.3.7.1 Cấu tạo 25 1.3.7.2 Nguyên lí hoạt động của động phun xăng trực tiếp GDI 27 3.7.3 Những đặc tính kĩ thuật của động GDI 28 1.4 Ưu điểm hệ thống phun xăng điện tử so với dùng chế hồ khí 29 Chương 2: Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp GDI 30 2.1 Giới thiệu động BMW N20 30 2.2 Khảo sát hệ thống nhiên liệu GDI 32 2.2.1 Sơ đồ bớ trí hệ thớng nhiên liệu xe có lắp động BMW N20 32 2.2.2 Đặc điểm các chi tiết, cụm chi tiết hệ thống nhiên liệu GDI 33 Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 2.2.2.1 Bơm chuyển tiếp nhiên liệu 33 2.2.2.2 Bơm cao áp 35 2.2.2.3 Ống góp nhiên liệu 36 2.2.2.4 Màng tiết lưu 37 2.2.2.5 Ống phân phối nhiên liệu 37 2.2.2.6 Bộ điều áp xăng 38 2.2.2.7 Kim phun xăng 39 2.2.2.8 ECU điều khiển 40 2.2.2.8.1 Chức hoạt động 40 2.2.2.8.2 Chức thực tế 43 2.2.2.8.3 Các phận của ECU 43 2.2.2.8.4 Các thông số hoạt động của ECU 43 2.3 Một số loại cảm biến thường dùng động GDI 44 2.3.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp 44 2.3.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 46 2.3.3 Cảm biến vị trí bướm ga 47 2.3.4 Cảm biến ôxy 49 2.3.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 51 2.3.6 Cảm biến vị trí trục cam 52 2.3.7 Cảm biến vị trí trục khuỷu 53 2.3.8 Cảm biến vị trí bàn đạp ga: 54 Chương Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phun xăng trực tiếp GDI động BMW N20 56 3.1 Các thông số động 56 3.2 Tính tốn nhiệt 57 3.3 Tính tốn thơng số chu trình: 59 3.3.1 Tính quá trình nạp : 59 3.3.2 Tính quá trình nén: 60 3.3.3 Tính quá trình cháy 61 Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 3.3.4 Tính quá trình giản nở: 63 3.3.4 Các thông sớ đặc trưng cho chu trình làm việc của động 64 3.3.5 Xây dựng đồ thị công 65 3.4 So sánh động sử dụng hệ thống GDI hịa trộn ngồi 67 3.4.1 Tính quá trình nạp : 68 3.4.2 Tính quá trình nén: 69 3.4.3 Tính quá trình cháy 70 3.4.4 Tính quá trình giản nở: 72 3.4.5 Các thơng sớ đặc trưng cho chu trình làm việc của động 73 3.4.6 So sánh đánh giá hiệu của hệ thống tăng áp 74 3.5 Tính toán chế độ làm việc hệ thống theo chế độ làm việc động 74 3.5.1 Xác định lượng khí nạp 77 3.5.2 Tính toán thời gian phun 80 Chương 4: Vận hành quy trình bảo dưỡng sửa chữa động có hệ thống phun xăng trực tiếp GDI 82 4.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp GDI ô tô 82 4.1.1 Bảo dưỡng thường xuyên 82 4.1.2 Bảo dưỡng cấp 82 4.1.3 Bảo dưỡng cấp hai 82 4.1.4 Các công việc bảo dưỡng kỹ thuật 82 4.2 Các hư hỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu ô tô du lịch 83 4.2.1 Các hư hỏng của lọc nhiên liệu 83 4.2.2 Các hư hỏng của vòi phun 83 4.3 Kiểm tra chẩn đoán thiết bị 83 KẾT LUẬN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1:Hệ thống phun xăng K-Jetronic 16 Hình 1.2: Kết cấu đo lưu lượng khơng khí nạp 17 Hình 1.3: Vì trí lắp đặt van khí phụ 18 Hình 1.4: Kết cấu van khí phụ 18 Hình 1.5 : Hoạt động van trượt xylanh định lượng 19 Hình 1.6: Áp suất tác dụng lên đỉnh piston (Áp suất điều khiển) 20 Hình 1.8: Sơ đồ kết cấu hệ thống phun xăng KE-Jetronic 22 Hình 1.9: Sơ đồ kết cấu hệ thống phun xăng điện tử 24 Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu loại động GDI 26 Hình 2.1: Động BMW N20 30 Hình 2.2: TwinPower Turbo 31 Hình 2.3: Mặt cắt động BMW N20 32 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 32 Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động BMW N20 33 Hình 2.6: Bơm xăng điện động BMW N20 34 Hình 2.7: Kết cấu bơm xăng điện 34 Hình 2.8: Bơm cao áp động BMW N20 35 Hình 2.9: Kết cấu bơm cao áp 35 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý điều khiển bơm cao áp GDI 36 Hình 2.11: Ống phân phối của động GDI xylanh 37 Hình 2.12: Kết cấu ổn định áp suất 38 Hình 2.13: Kim phun động BMW N20 39 Hình 2.14: Kết cấu vịi phun nhiên liệu 39 Hình 2.15: Sơ đồ mạch chuyển đổi A/D 41 Hình 2.16: Sơ đồ mạch điện đếm 41 Hình 2.17: Sơ đồ nhớ trung gian 42 Hình 2.18: Sơ đồ mạch khuyếch đại 42 Hình 2.19: Bộ ổn áp 42 Hình 2.20: Giao tiếp ngõ 43 Hình 2.21: Kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng 44 Hình 2.22: Sơ đồ kết cấu điều khiển 45 Hình 2.23: Kết cấu cảm biến nhiệt độ khí nạp 46 Hình 2.24: Sơ đồ điện cảm biến nhiệt độ khí nạp 47 Hình 2.25:cảm biến vị trí bướm ga 47 Hình 2.26: Sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga 49 Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Hình 2.27: Kết cấu cảm biến ôxy 49 Hình 2.28: Sơ đồ mạch điện cảm biến ơxy có sấy 50 Hình 2.29: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 51 Hình 2.30: Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 51 Hình 2.31:Cảm biến vị trí trục cam 52 Hình 2.32: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam 52 Hình 2.33:Cảm biến vị trí trục khuỷu 53 Hình 2.34: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu 54 Hình 2.35: Kết cấu cảm biến vị trí bàn đạp ga 54 Hình 2.36: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga 55 Hình 3.1: Đồ thị công 67 Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Áp suất nhiên liệu đường ống 33 Bảng 3.1 Thông số động cơ: 56 Bảng 3.2: Các giá trị đường nén đường giãn nở 66 Bảng 3.3: Giá trị điểm đặc biệt 66 Bảng 3.4: So sánh thơng số có ích động 74 Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 MỞ ĐẦU I MỤC ĐÍCH LỰA CHỌN ĐỀ TÀI Bước sang kỷ 21, tiến khoa học kỹ thuật nhân loại bước sang tầm cao Rất nhiều thành tựu KHKT, phát minh sáng chế xuất có tính ứng dụng cao Là quốc gia có kinh tế phát triển, nước ta có cải cách mở cửa để thúc đẩy kinh tế phát triển.Việc tiếp nhận áp dụng áp dụng thành tựu khoa học nhằm cải tạo thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ nước nơng nghiệp có kinh tế phát triển thành nước công nghiệp đại Trải qua nhiều năm phấn đấu phát triển, nước ta thành viên khối kinh tế quốc tế WTO Với việc tiếp cận với quốc gia có kinh tế phát triển giao lưu học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu ứng dụng thành tựu khoa học tiên tiến để phát triển kinh tế nước, bước bước vững đường xây dựng CNXH Trong ngành công nghiệp nhà nước trọng phát triển ngành cơng nghiệp tơ ngành có tiềm đầu tư phát triển mạnh mẽ Do tiến khoa học kỹ thuật q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa phát triển mạnh mẽ, nhu cầu người ngày nâng cao Để đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy cho người vận hành chuyển động xe, nhiều hãng sản xuất như: FORD, TOYOTA, MESCEDES, KIA MOTORS, … có nhiều cải tiến mẫu mã, kiểu dáng công nghệ chất lượng phục vụ xe nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng Để đáp ứng u cầu hệ thống, cấu điều khiển tơ nói chung “Hệ thống cung cấp nhiên liệu XĂNG ” nói riêng phải có hoạt động xác, độ bền cao giá thành rẻ, giảm ô nhiễm môi trường nâng cao công suất động Dựa hệ thống cung cấp xăng chế hịa khí thơng thường hãng xe phát triển lên “hệ thống cung cấp nhiên liệu phun xăng trực tiếp” Sự phát triển hệ thống có ý nghĩa to lớn không với động tơ mà cịn có ảnh hưởng lớn với động cơ, động ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người đặc biệt đời sống người nông dân Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Nhờ phát triển ngành công nghiệp ô tô, cải tiến ngày nhiều đặc biệt hệ thống nhiên liệu xăng “hệ thống cung cấp nhiên liệu phun xăng trực tiếp” giải pháp tuyệt vời để giải vấn đề hệ thống nhiên liệu xăng truyền thống động Đề tài giúp cho sinh viên năm cuối củng cố lại kiến thức để chuẩn bị cho sinh viên trường để đáp ứng phần nhu cầu công việc Đề tài “Khảo sát hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp động BMW N20” giúp cho em hiểu rõ bổ trợ thêm kiến thức hệ thống Tạo tiền đề nguồn tài liệu tham khảo cho bạn học sinh, sinh viên khóa có thêm tài liệu nghiên cứu tham khảo Những kết thu thập q trình hồn thành đề tài trước tiên giúp em, sinh viên lớp 15C4A hiểu rõ hơn, sâu hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp Nắm kết cấu điều kiện làm việc hệ thống nhiên liệu II MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Khảo sát hệ thống nhiên liệu hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp, tìm hiểu hệ thống chi tiết, cụm chi tiết hệ thống Tính tốn chu trình cơng cơng tác chế độ làm việc, so sánh với hịa trộn ngồicơ chế làm việc hệ thống phun xăng động Đề xuất hướng phát triển đề tài III CẤU TRÚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đồ án tốt nghiệp gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu chung hệ thống phun xăng trực tiếp GDI Nội dung phần trình bày lịch sử phát triển hệ thống nhiên liệu,giới thiệu hệ thống phun xăng Chương 2: Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp Nội dung chương tìm hiểu hệ thống phun xăng động BMW N20, chi tiết cụm chi tiết hệ thống Chương 3: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phun xăng trực tiếp GDI động BMW N20 Nội dung phần trình bày tính tốn thơng số động so sánh với chế hịa khí, tính tốn lưu lượng khí nạp, thời gian phun Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Chương 4: Vận hành quy trình bảo dưỡng sửa chữa động có hệ thống phun xăng trực tiếp GDI Nội dung phần trình bày quy trình bảo dưỡng hư hỏng thường gặp hệ thống Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 0,044   0,0031.0,4979. 0,955 +  + 0,0041.0,47.(1 − 0,955) 1,059   = = 0,00314 0,044   0,4979. 0,955 +  + 0,47.(1 − 0,955) 1,059   m Cvz = avz + bvz Tz = 21,501 + 0,00314.2478,5 = 29,28 * Nhiệt độ cực đại chu trình Tz (K): A =  z bvz = 1,053.0,00314 = 0,0033 B =  z avz = 1,053.21.435 = 22,57 C= −  z QH 0,85.43995000 =− = −76212,1 M1.(1 +  r ) 470.(1 + 0,044) Ta có phương trình bật hai : ATz2 + BTz + C =  0,0033Tz2 + 22,57Tz − 76212,1 =  Tz1= 2478,5 Tz2= -9317,9 Chọn Tz= 2478,5 (K) * Áp suất cực đại chu trình pz pz= pc. = 2,183×4 = 8,732 (MN/m2) 3.4.4 Tính quá trình giản nở: * Tỷ số giản nở sớm :  = (động đánh lửa cưỡng bức) * Tỷ số giản nở sau:  =  = 10 * Kiểm nghiệm lại trị số n2: Chọn trước n2 = 1,2742 theo công thức: n2 = n2 = 8,314 (b −  z ).QH bz// // + avz + (Tz + Tb ) M (1 +  r ). (Tz − Tb ) +1 8,314 (0,89 − 0,85).43995000 0,00314 + 21,435 +  (2478,5 + 1318,2) 470.(1 + 0,044).1,056.(2478,5 − 1318,2) Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa + = 1,2742 72 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Trong : Tb = Tz = 2478,5 = 1318,2 101, 2742 −1  * Nhiệt độ cuối trình giản nở Tb (K) : Tb = Tz pb = pz = n2 −1 (K) 2478,5 = 1318,2 101, 2742 −1 (K)  n −1 * Áp suất cuối trình giản nở pb (MN/m2):  n2 = 8,732 = 0,46 (MN/m2) 101.2742 * Kiểm tra lại nhiệt độ khí sót : P  = Tb   r   Pb  Trtinh Sai số m−1 m  0,104  = 1318,2     0,46  1, 45−1 1, 45 = 831 (K) Trtinh − Trchon 831 − 900 = = 0,077  0,15 Trchon 900 Thỏa mãn điều kiện 3.4.5 Các thông số đặc trưng cho chu trình làm việc của động * Áp suất thi trung bình lý thuyết (MN/m2): Trong trường hợp động Xăng : p'i = pc        1 − n2 −1  − 1 − n1−1   −  n2 −     n1 −   = 2,183   1      1 − 1, 2742 −1  −  1 − 1,3848−1  = 1,286 10 − 1,2742 −  10  1,3848 −  10  * Áp suất thi trung bình (MN/m2): pi = p'i d = 1,286.0,97 = 1,247 (MN/m2) * Hiệu suất thị động i : i = 8,314.M pi Tk 8,314.470.1,247.300 = = 0,412 QH v pk 43995000.0,8064.0,1 * Suất tiêu hao nhiên liệu thị gi (g/kw.h): gi = 3600000 3600000 = = 199 (g/kw.h) QH i 43995.0,412 * Tổn thất giới pm (MN/m2) : Theo công thức kinh nghiệm : Pm = 0,0024+0,0153.16,5+0,166-0,147=0,274 Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 73 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Trong : Cm = S n 0,09.5500 = = 16,5 (m/s) 30 30 * Áp suất trung bình (MN/m2) : pe = pi - pm = 1,247- 0,274= 0,973 * Hiệu suất giới: m = pe 0,973 = = 0,78 pi 1,247 * Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: ge = gi m = 199 = 255 (g/kw.h) 0,78 * Hiệu suất có ích:  =   = 0,78×0,412 = 0,321 e m i 3.4.6 So sánh đánh giá hiệu của hệ thống tăng áp Bảng 3.4: So sánh thơng số có ích động Các thông số Sử dụng chế hịa khí Sử dụng hệ thống phun xăng trực tiếp Hiệu suất giới (𝑚 ) 0,78 0,86 255 183 0,321 0,45 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (𝑔𝑒 ) Hiệu suất có ích động (𝑒 ) Kết luận: dựa vào bảng ta thấy thông số như: Hiệu suất giới, hiệu suất có ích động điều tăng suất tiêu hao nhiên liệu giảm Từ thấy rõ phun xăng trực tiếp biện pháp tăng công suất động giảm suất tiêu hao nhiên liệu có ích hiệu 3.5 Tính tốn chế độ làm việc hệ thống theo chế độ làm việc động Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 74 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 a) Làm đậm sau khởi động Quá trình làm đậm tăng lượng phun phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát (lượng phun lớn nhiệt độ nước làm mát thấp) để nâng cao khả khởi động cải thiện tính ổn định hoạt động khoảng thời gian định sau động khởi động Lượng phun giảm dần đến lượng phun b) Chạy ấm máy Trong suất trình làm ấm, động nhận thêm nhiều xăng hơn, trình làm ấm sau trình khởi động lạnh Trong trình động cần lượng hỗn hợp tương đối giàu xăng, vách thành xylanh cịn lạnh xăng cịn ngưng tụ chưa bay hết Quá trình cấp xăng chạy ấm máy chia thành hai thời kỳ: ▪ Thời kỳ đầu: việc làm giàu xăng chạy ấm máy phụ thuộc vào thời gian gọi làm giàu xăng khởi động, thời kỳ kéo dài 30s tuỳ thuộc động mà cung cấp thêm khoảng 30 - 60 % lượng xăng ▪ Thời kỳ sau: động cần hỗn hợp loãng hơn, phần điều khiển theo nhiệt độ động Đồ thị cho ta liên hệ đường cong làm giàu xăng lý tưởng tính theo thời gian khởi động 270C Khi động đạt đến nhiệt độ hoạt động bình thường cảm biến nhiệt độ gửi nhiệt độ đến ECU, từ ECU ngừng q trình chạy ấm máy c) Thích ứng theo điều kiện tải: Các mức tải khác cần thành phần hỗn hợp khác nhau, đường cong lượng xăng cần thiết xác định từ đường cong đo gió điều kiện hoạt động động riêng + Khơng tải: Khi khơng tải hỗn hợp xăng - khơng khí q lỗng dẫn đến khơng tải khơng ổn định chí động khơng nổ Vì cần phải có hỗn hợp giàu xăng cho điều kiện + Một phần tải: Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 75 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Một phần thời gian động hoạt động chế độ phần tải ECU lập trình đường cong lượng xăng cần thiết định lượng xăng cung cấp Đường cong thiết lập cho chế độ phần tải lợi xăng + Toàn tải: Động phát cơng suất cực đại, tín hiệu tồn tải cảm biến vị trí bướm ga gửi đến ECU, mức độ giàu xăng định sẵn chương trình ECU + Tăng tốc: Khi ECU nhận thấy xe tăng tốc tín hiệu từ cảm biến, tăng lượng phun để nâng cao tính tăng tốc Giá trị hiệu chỉnh ban đầu xác định nhiệt độ nước làm mát mức độ tăng tốc Lượng phun tăng dần tính từ thời điểm d) Thích ứng theo nhiệt độ khí nạp Lượng xăng phun thích hợp với nhiệt độ gió Lượng gió cần thiết cho trình cháy tuỳ thuộc vào nhiệt độ gió hút vào, khơng khí lạnh đặc hơn, điều có nghĩa với vị trí cánh bướm ga hệ số dung tích gió xylanh giảm, nhiệt độ tăng, thông tin ghi nhận nhờ cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp đo gió gửi ECU ECU xem nhiệt độ 270C mức chuẩn Nếu nhiệt độ nhỏ 270c lượng xăng phun tăng Nếu nhiệt độ lớn 270c lượng xăng phun giảm e) Giới hạn tốc độ động Thực nhờ mạch giới hạn ECU Tín hiệu tốc độ động so sánh với giới hạn cố định Nếu vượt ECU điều khiển việc hạn chế phun ngưng phun Việc đảm bảo an tồn cho động f) Giảm tớc Khi ECU động nhận thấy động giảm tốc, giảm lượng phun để tránh cho hỗn hợp đậm giảm tốc Các tín hiệu điều khiển: lượng khí nạp, tốc độ động cơ, vị trí bướm ga, nhiệt độ nước làm mát g) Điều khiển tốc độ không tải: Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 76 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Khi động chạy tốc độ không tải ECU nhận tín hiệu từ cảm biến ECU tự động điều khiển bướm ga đến vị trí tối ưu Tại vị trí động nổ với tốc độ thấp lượng nhiên liệu phun vào thấp 3.5.1 Xác định lượng khí nạp Ở chế độ làm việc xác định, lượng nhiên liệu phun vào xilanh G’ nl động phụ thuộc vào lượng khí nạp G’k Việc xác định G’k thơng qua cảm biến lưu lượng khí nạp cảm biến áp suất đường ống nạp Quá trình điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp Gnl thực chất điều khiển thời gian phun nhiên liệu tf, vì: G’nl = Qnl.nl.tf (kg/ct) Với: Qnl: Lưu lượng xăng qua vòi phun (m3 /s) nl: Khối lượng riêng xăng (kg/m3 ); tf: Thời gian phun (s) Trong đó, lưu lượng thể tích xăng Qnl xác định theo biểu thức: Qnl= Ff vnl (m3 /s) Với Ff: Tiết diện lưu thơng vịi phun (m2 ); Ff =  d =  0, 0005 =1,96.10-7 ( m2 ) 2 4 Với : d : đường kính phun chọn d = 0,5 (mm) = 0,0005 (m) vnl: Tốc độ xăng qua vòi phun (m/s) Cần lưu ý tốc độ xăng qua vòi phun phụ thuộc vào chênh lệch áp suất xăng trước lỗ phun áp suất khơng khí đường nạp Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 77 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 vnl= P nl = 20000000 = 234 (m/s) 730 Với : ∆P chọn = 200bar =20000000 (N/m2) nl = 0.73 (kg/lít) =730 (kg/m3) Để đảm bảo tốc độ phun không đổi, hệ thống phun xăng có trang bị ổn định áp suất (∆P = const,trong động phun xăng trực tiếp ∆P ≈ 200 bar), việc xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho động phụ thuộc vào thời gian mở kim phun Vậy : Qnl=234.1,96.10-7= 4,586.10-5 (m3/s) Như để tính lượng nhiên liệu cung cấp cho động ta phải xác định hai biến số G’k tf Một yếu tố quan trọng điều khiển phun xăng xác định khối lượng khơng khí vào xylanh Lượng xăng tương ứng tính tốn để đảm bảo tỉ lệ hịa khí mong muốn Trên thực tế, đo xác khối lượng khơng khí vào xylanh Vì vậy, điều khiển động phun xăng, người ta thường dựa lưu lượng khối lượng khơng khí qua đường ống nạp Lượng khơng khí tính tốn trước nạp vào EEPROM theo chương trình lập trước Tỉ lệ hịa khí lựa chọn 0 : tùy theo kiểu động cơ, chẳng hạn tỉ lệ lý tưởng 0 Một bảng giá trị chứa giá trị 0= f( Pk ,n) đưa vào EEPROM Tỉ lệ hịa khí thực tế  : phụ thuộc vào thông số nhiệt độ động q trình hâm nóng hiệu chỉnh để tăng đặc tính động học (tăng tốc, giảm tốc, tải lớn, không tải) Đối với thể tích khơng khí Vk điều kiện nhiệt độ T áp suất P, tỷ trọng khơng khí xác định : k=mk/Vk Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ (kg/m3 ) Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 78 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Trong đó: mk khối lượng khơng khí thể tích Vk Như vậy, lưu lượng khối lượng khơng khí Gk’ suy từ lưu lượng thể tích Q’ k khơng khí: Gk’= Qk’.k Trường hợp dùng cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp kết hợp với cảm biến nhiệt độ khí nạp, máy tính xác định tỷ trọng k theo biểu thức: k=o pk To p o Tk Trong đó: o tỷ trọng khơng khí điều kiện áp suất khí mực nước biển po = 1atm nhiệt độ môi trường To = 293o K Theo phương trình trạng thái khí lý tưởng, ta xác định o sau: o =po/R.To Ở đây: R- số chất khí xác định theo biểu thức: R = 8314/ =8314/29 = 287 (J/kg K) Khi động thực chu trình (2 vịng quay trục khuỷu) xilanh nạp lần, gọi lượng khí nạp vào đường nạp giây Gk động có i xilanh thực tốc độ quay trục khuỷu n (v/ph), lượng khơng khí nạp cho xi lanh chu trình G’k là: G'k = Gk (kg/ct) 120.i.n Gk : xác định nhờ cảm biến tính theo kg/s Về lý thuyết G’k tính sau: Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 79 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 G’k = Với: n= n Vh.v.o pk To (kg/s) 120 p o Tk 4000 = 66,67 60 (vg/s) v=0.85 Chọn Ta có: o =po/R.To  o 160000 pk pk To = = R=287 (J/kg K) 355.287 p o Tk Tk R Pk=0,16 (MN/m2) = 160000(kg/m2) Tk= 355 K Ở Vh=0.0005 dung tích cơng tác xi lanh tính m3 Vậy: G’k= 66,67 120 0,0005.0,85 160000 = 3,48.10-4 (kg/s) 355.287 3.5.2 Tính toán thời gian phun Ở chế độ làm việc ổn định, lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình (Gnl’) tỉ lệ với lượng khí nạp vào động Do lượng nhiên liệu cung cấp cho xilanh chu trình là: G’nl= G'k (kg/ct) L o  Trong đó: L0: lượng khơng khí lý thuyết để đốt 1kg nhiên liệu (kg kk/kg nl) Với: Lo=14,95 (kgkk/kgnl)  hệ số dư lượng khơng khí chế độ thực tế tính Chọn: =0.9 Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 80 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20  −4 G’nl = G'k = 3,48.10 = 2,58.10 −5  G’nl = 2,58.10-5(kg/ct) L o  14,95.0,9 Do đó: Thời gian phun tf tính: Gnl 2,58.10 −5 tf = = = 0,00077 ( s ) Qnl  nl 4,586.10-5 730 t f = 0,00077 (s) Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 81 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Chương 4: Vận hành quy trình bảo dưỡng sửa chữa động có hệ thống phun xăng trực tiếp GDI 4.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp GDI ô tô 4.1.1 Bảo dưỡng thường xuyên - Dùng mắt kiểm tra tình trạng phận thuộc hệ thống cung cấp nhiên liệu, độ kín khít mối nối, cần khắc phục hư hỏng - Thay dầu máy,kiểm tra mức nước làm mát cần bổ sung thêm 4.1.2 Bảo dưỡng cấp - Rửa thay dầu bầu lọc khơng khí - Kiểm tra độ kín khít mối nối, siết chặt bu lông - Kiểm tra làm việc van tắt máy điện mà dẫn động cấu dẫn động bàn đạp ga điều chỉnh lưu lượng nhiên liệu máy chuẩn đoán 4.1.3 Bảo dưỡng cấp hai - Kiểm tra độ kẹp chặt độ kín khít thùng chứa nhiên liệu, ống dẫn nhiên liệu, bơm cao áp, vòi phun, bầu lọc cấu dẫn động bơm - Kiểm tra dịng chảy nhiên liệu cần xả nhiên liệu cho khơng khí lẫn hệ thống ngồi 4.1.4 Các công việc bảo dưỡng kỹ thuật a Lọc nhiên liệu - Lọc nhiên liệu tách tạp chất khỏi nhiên liệu tránh không để xảy hư hỏng kể Tuy nhiên, chất bẩn tích tụ lọc nhiên liệu, tính lọc lọc giảm Vì vậy, lọc nhiên liệu phải thay định kỳ - Các thao tác chính: + Mở nắp bình xăng + Đặt khay hứng phía lọc nhiêu liệu b Lọc gió Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 82 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 - Nếu lọc gió bị tắc bụi bẩn, luồng khí bị ngăn cả, làm giảm tính động Vì vậy, phải kiểm tra lại lọc gió thường xuyên - Kiểm tra phần tử lọc gió: lọc nhiều bẩn hay bụi phải thay thế, phần tử lọc bị thấm nước hay dầu phải thay, làm thay d Ống xả giá treo - Kiểm tra ống xả ống giảm định kỳ bao gồm: + Kiểm tra ăn mòn hay hư hỏng, biến dạng mức thân ống xả + Kiểm tra lắp ống xả ống giảm thanh, trình hoạt động, rung sóc mà làm bu lơng lắp ghép bị nới lỏng tuột giá treo ống xả 4.2 Các hư hỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu ô tô du lịch 4.2.1 Các hư hỏng của lọc nhiên liệu - Bộ lọc dùng để khử tạp chất học lẫn nhiên liệu vào bơm chuyển nhiên liệu Lõi lọc cũ, bẩn sử dụng lâu ngày gây chức lọc dẫn đến tắc lọc Cặn bẩn, tạp chất nhiều cốc lọc gây tắc lọc giảm tính thơng qua lọc 4.2.2 Các hư hỏng của vòi phun - Lỗ phun bị tắc giảm tiết diện: trình sử dụng muội than bám vào đầu vịi phun làm tắc lỗ phun Trong nhiên liệu trình cháy tạo axít ăn mịn đầu vịi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun - Kim phun mòn: tăng khe hở phần dẫn hướng làm giảm áp suất phun, lượng nhiên liệu hồi tăng lên giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy Công suất động giảm 4.3 Kiểm tra chẩn đoán thiết bị - Nhận thấy tiến hành xác định lỗi động cách đếm số lần sáng, tối đèn Ta phải đồng thời quan sát đồng hồ để xác định mã lỗi điều dễ gây sai sót có phải quan sát nhiều lần gây tốn phí thời gian Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 83 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 - Các liệu truyền từ ECU đến thiết bị kiểm tra: Nhiệt độ nước làm mát, vận tốc động cơ, góc đánh lửa sớm, vị trí bướm ga, cảm biến oxy… Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 84 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 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 ô tô 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 Ths Dương Đình Nghĩa giúp đỡ thầy cô khoa khí động lực, em hồn thành đồ án việc tìm hiểu “hệ thống phun xăng trực tiếp GDI động BMW N20” 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 cịn 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 thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 85 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Quốc Thái, “Bài giảng trang bị điện điện tử ô tô” Giáo trình lưu hành nội Khoa Cơ khí Giao thơng trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng [2] “Hướng dẫn đồ án thiết kế động đốt trong” - TS Nguyễn Quang Trung [3] Nguyễn Oanh, “Hệ thống phun xăng điện tử EFI - Ô tô thế hệ Tập 2”, NXB Tổng hợp TP HCM, 2008 [4] “Nguyên lý động đốt trong” - Nguyễn Tất Tiến - NXB Giáo Dục [5] Trần Thanh Hải Tùng, “Bài giảng tính toán các hệ thớng động ”: Đại học Bách khoa Đà Nẵng [6] Tài liệu động BMW N20 Công ty ô tô BMW Sinh viên thực hiện: Tăng Thanh Vũ Hướng dẫn: ThS Dương Đình Nghĩa 86 ... Nghĩa 31 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 Hình 2.3: Mặt cắt động BMW N20 2.2 Khảo sát hệ thống nhiên liệu GDI 2.2.1 Sơ đồ bớ trí hệ thớng nhiên liệu xe có lắp động BMW N20 Hình... động BMW N20 32 Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 32 Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động BMW N20 33 Hình 2.6: Bơm xăng điện động BMW N20. .. Đình Nghĩa 38 Khảo sát hệ thống phun xăng trực tiếp động BMW N20 2.2.2.7 Kim phun xăng Hình 2.13: Kim phun động BMW N20 Vòi phun hoạt động điện từ, lượng phun thời điểm phun nhiên liệu phụ thuộc