Đồ án động cơ đốt trong thiết kế động cơ diêzen

Đồ án Động cơ đốt trong Trang 1 Phần I . GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ - Số xy lanh và cách bố trí xy lanh: Động cơ được thiết kế là loại 4 kỳ ,có 4 xylanh, bố trí thẳng hàng + Công suất danh nghĩa: 59 (KW) + Số vòng quay danh nghĩa: 4000 (v/p) - Động cơ này được sử dụng trang bị trên xe ô tô HYUNDAI H100 PORTER 1.25 – Lamberet/ĐL 1. TỔ CHỨC QUÁ TRÌNH CHÁY 1.1. Loại nhiên liệu. - Nhiên liệu dùng cho động cơ là điêzen - Các thành phần có trong nhiên liệu: C, H, O [3,chương2, trang số 22] - Đôi khi cũng có hàm lượng nhỏ lưu huỳnh (S ) và nitơ ( 2 N ). 1.2. Buồng đốt. Hinh 1: Buồng đốt xoáy lốc - Buồng đốt xoáy lốc có buồng đốt phụ lớn và lỗ thông buồng đốt lớn hơn loại buồng đốt trước. Nó tạo ra dòng khí xoáy mạnh ở buồng xoáy lốc trong hành trình nén, và 1 lượng GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 2 lớn nhiên liệu được phun vào dòng khí để bốc cháy. - Buồng đốt xoáy lốc chiếm khoảng 60% - 75% tổng thể tích và tiết diện lỗ thông chiếm 1% – 3,5% diện tích đỉnh piston. Lỗ thông có vị trí và hướng của nó sao cho tạo xoáy lốc mãnh liệt. Ap suất tăng lên trong buồng đốt chính khi piston đến gần điểm chết trên sẽ lớn hơn so với loại buồng đốt trước bởi vì tỷ lệ cháy hỗn hợp khí khi ở buồng đốt xoáy lốc là cao hơn. - Điều này nghĩa là hiệu quả chu kỳ cháy là cao hơn. Lỗ thông lớn hơn dẫn đến tổn thất qua lỗ thông nhỏ hơn. Đây là những ưu điểm khi chạy tốc độ cao. Đặc điểm: ∗ Hiệu quả chu kỳ cháy cao khi chạy ở tốc độ cao, do đó tạo ra công suất lớn và mức tiêu hao nhiên liệu thấp. Tuy nhiên, ở tốc độ chậm thì làm việc không hiệu quả, đường cong mô men kéo sẽ võng xuống ở tốc độ chậm và trung bình. ∗ Tổn thất nhiệt từ buồng đốt xoáy lốc là rất lớn đến mức rất khó khởi động khi động cơ nguội nếu không có hệ thống xông máy 2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU. - Sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu điêzen bơm cao áp VE. Hệ thống này có thể tạo nên hoà khí có tỷ lệ lý tưởng cho từng xylanh ở mọi chế độ hoạt động của động cơ. - Nhiên liệu được cung cấp theo hình thức thời điểm, thời điểm cung cấp và lượng nhiên liệu cung cấp nhiên liệu điêzen được phun vào BC của động cơ theo từng thời điểm phun một lần. Quá trình phun (thời điểm phun và lượng nhiên liệu được phun) được thực hiện theo những yếu tố: Góc quay trục khuỷu và góc quay trục cam, tín hiệu về vận tốc trục khuỷu của động cơ. - Vẽ sơ đồ cấu tạo, trình bày nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm của hệ thống + Cấu tạo bơm cao áp: GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 3 Hình 2:1 – Bơm cấp nhiên liệu 2 – Đĩa cam 3 – Bộ điều khiển phun sớm 4 – Cữa chia 5 – Pittông 6 – Van phân phối 7 – Cữa hút 8 – Van cắt nhiên liệu + Sơ đồ nguyên lý làm việc: GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 4 Hình 3:1 – Thùng chứa dầu 2 – Bơm chuyển tiếp 3 – Lọc tinh 4 – Van an toàn 5 – Bơm tiếp vận 6 – Cần điều khiển 7 – Lò xo điều khiển 8 – Đường dầu về 9 – Pittong bơm 10 – Đường dầu đến kim phun 11 – Van phân phối 12 – Van định lượng (Vành tràn) 13 – Đĩa cam 14 – Bộ điều khiển phun dầu sớm + Nguyên lý hoạt động: Bơm sơ cấp hút nhiên liệu từ thùng đưa qua lọc sau đó nhiên liệu được bơm cánh quạt hút rồi đẩy vào buồng bên trong bơm. Một van điều chỉnh áp suất điều khiển áp suất nhiên liệu bên trong bơm cao áp. Đĩa cam được dẫn động bỡi trục dẫn động, pittông bơm được gắn với đĩa cam, nhiên liệu được cấp cho kim phun nhờ chuyển động quay và chuyển động tịnh tiến của pittông này. Lượng phun được điều khiển bởi bộ điều chỉnh kiểu cơ khí. Thời điểm phun được điều khiển bởi pittông điều khiển phun sớm, pittông điềukhiển phun sớm hoạt động nhờ áp suất nhiên liệu. Van phân phối có hai chức năng: Ngăn không cho nhiên liệu trong ống dẫn đến kim phun quay về pittông và bơm; hút nhiên liệu còn lại sau khi phun khỏi kim phun. GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 5 Hình 4: 1 – Pittông bơm 2 – Lỗ nạp nhiên liệu3 – Rãnh hút4 – Buồng cao áp 5 – Rãnh phân phối6 – Đường phân phối7 – Lỗ thoát nhiên liệu 8 – Van định lượng - Khi cam quay, piston bơm đi đến điểm chết trên sau đó về điểm chết dưới. Quá trình điều khiển lượng dầu cung cấp cho một chu trình được thực hiện gồm các bước sau: • Bước 1: Nạp nhiên liệu: Khi pittông bơm chuyển động sang trái, một trong 4 rãnh hút trên pittông sẽ thẳng hàng với cửa hút và nhiên liệu sẽ được hút vào đường bên trong pittông. • Bước 2: Phân phối nhiên liệu: Khi đĩa cam và pittông quay, cữa hút đóng và cữa phân phối của pittông sẽ thẳng hàng với một trong bốn trên nắp phân phối. Khi đĩa cam lăn trên các con lăn, pittông vừa quay vừa dịch chuyển sang phải, làm nhiên liệu bị nén. Khi nhiên liệu bị nén đến một áp suất nhất định nó được phun ra khỏi vòi phun. • Bước 3: Kết thúc việc cung cấp nhiên liệu: Khi pittông dịch chuyển thêm về phía bên phải, hai cửa tràn của pittông sẽ lộ ra khỏi van GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 6 định lượng và nhiên liệu dưới áp suất cao sẽ bị đẩy về buồng bơm qua các cửa tràn này. Vì vậy áp suất nhiên liệu sẽ giảm đột ngột và quá trình phun kết thúc. • Bước 4: Cân bằng áp suất : Khi piston quay 180 sau khi phân phối nhiên liệu, rãnh cân bằng áp suất trên pittông thẳng hàng với đường phân phối để cân bằng áp suất nhiên liệu trong đường phân phối và trong buồng bơm. + Bộ điều khiển phun dầu sớm: (điều khiển thời điểm phun) -Giống như thời điểm đánh lửa của động cơ xăng, nhiên liệu trong động cơ Diesel phải được phun sớm hơn theo tốc độ động cơ để đảm bảo tính năng tốt nhất. Vì vậy bơm cao áp kiểu Vecó trang bị bộ điều khiển phun sớm tự động, nó hoạt động nhờ áp suất nhiên liệu, để thay đổi thời điểm phun tỷ lệ với sự tăng giảm tốc độ động cơ. Cấu tạo và hoạt động: Pittông bộ điều khiển phun sớm được gắn bên trong vỏ bộ điều khiển, vuông góc với trục bơm và trượt theo sự cân bằng giữa áp suất nhiên liệu và sức căn của lò xo bộ điều khiển. Phun trễ Phun sớm GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 7 Hình 5: Bộ điều khiển phun sớm tự động. 1 – Vòng lăn2 – Con lăn 3 – Lò xo bộ điều khiển4 – Chốt trượt5 – Pittông bộ điều khiển phun sớm Chốt trượt biến chuyển động ngang của pittông thành chuyển động quay của vòng đỡ con lăn. Lò xo có xu hướng đẩy pittông về phía phun trễ (sang phải). Tuy nhiên, khi tốc độ động cơ tăng, áp suất nhiên liệu cũng tăng lên nên pittông thắng được sức căng lò xo và dịch sang trái. Cùng với chuyển động của pittông, vòng lăn quay ngược hướng với pittông bơm, do đó làm sớm thời điểm phun tương ứng với vị trí đĩa cam. + Cơ cấu điều chỉnh bơm cơ khí VE – Cấu tạo và vai trò: • Bánh răng trục cơ cấu điều chỉnh và giá đỡ quả văng quay 1,6 lần trong một vòng quay của bánh răng trục dẫn động. • Có bốn quả văng trên giá đỡ. Các quả văng này phát hiện tốc độ gốc của trục bộ điều chỉng nhờ lực ly tâmvà bạc bộ điều chỉnh sẽ truyền lực ly tâm nàyđến cần điều khiển . •Độ căng của lò xo điều khiển thay đổi theo tải ( tức là mức độ đạp chân ga). •Lò xo giảm chấn và lò xo không tải tránh cho bộ điều chỉnh hoạt động giật cục bằng cách tỳ nhẹ vào cần căng và cần điều khiển khi chúng dịch chuyển sang phải (tức là theo hướng giảm lượng phun). •Cụm cần bộ điều chỉnh sẽ điều chỉnh vị trí của van định lượng theo tốc độ động cơ và theo tải. Nó bao gồm cần dẫn hượng, và cần điều khiển và cần căng, những cần này được nối tại điểm tựa (điểm tự do ) . Cần hướng dẫn còn có thêm một điểm tựa (điểm cố định vào vỏ bộ điều chỉnh ) . GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 8 Hình 6:1- Đĩa cam. 2 – Trục dẫn động.3 – Bánh răng.4 – Trục bộ điều chỉnh.5 – Cần điều chỉnh. 6 – Lò xo điều khiển.7 – Lò xo giảm chấn.8 – Cần dẫn hướng.9 – Cần căng. 10 – Cần điều khiển 11 – Bạc. 12 – Quả tạ 13 – Pitông bơm. 14 – Van định lượng ( vòng tràn). 15 – Điểm tựa A. Bộ điều chỉnh mọi tốc độ. (A) Khởi động GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 9 (B) Không tải (C) Đầy tải Hình 7: Nguyên lý hoạt của bộ điều tốc bơm cao áp VE. • Khởi động: (hìnhA) Khi đạp chân ga, cần điều chỉnh sẽ dịch chuyển về vị trí đầy tải . Vì vậy cần căng bị kéo bởi lò xo điều khiển đến tận khi nó tiếp xúc với vấu chặn . Do động cơ vẫn chưa hoạt động, các quả văng không dịch chuyển và cầ điều khiển bị đẩy tỳ lên bạc bởi sức căng lò xo khởi động vì thế các quả văng vẫn ở vị trí đống hoàn toàn . Cùng lúc đó, cần điều khiển quay ngược chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A và đẩy vòng tràn đến vị trí khởi động. Phun cực đại. Nhờ đó lượng nhiê liệu cung cấp cần thiết cho động cơ để khởi động. GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4 Đồ án Động cơ đốt trong Trang 10 • Không tải : ( hình B) Sau khi động cơ đã khởi động, chân ga nhả và cần điều chỉnh quay về vị trí không tải. Ở vị trí này lò xo điều khiển tự do hoàn toàn nên nó không kéo cần căng. Vì vậy, ngay cả ở tốc độ thấp, các quả văng bắt đầu mở ra. Nó làm cho bạc dịch sang phải, đẩy cần điều khiển và cần căng sang phải chống lại sức căng các lò xo khởi động, không tải và giảm chấn. Vì vậy cần điều khiển quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A, đẩy van định lượng đến vị trí không tải . • Đầy tải: (hình C) Khi đạp chân ga, cần điều chỉnh dịch đến vị trí đầy tải và sức căng của lò xo điều khiển trở nên lớn hơn ( vì vậy lò xo giảm chấn sẽ bị ép lại hoàn toàn). Do đó cần căng sẽ tiếp xúc với dấu chặn và đứng im. Hơn nữa, khi cần điều khiển bị đẩy bởi bạc, nó tiếp xúc với cần căng nên van định lượng được giử ở vị trí đầy tải. Khi vít đặt đầy tải ( để điều chỉnh lượng phun khi đầy tải ) quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa D nên cần điều khiển ( gắn với điểm A) sẽ cũng quay ngược chiều kim đồng hồ quanh điểm D, đẩy van định lượng theo hướng tăng lượng phun. • Tốc độ cực đại : Khi tốc độ động cơ tăng với tải đầy, lực ly tâm của các quả văng dần dần trở nên lớn hơn lực căng của lò xo điều khiển. Vì vậy cần căng và cần điều khiển cùng quay theo chiều kim đồng hồ quanh điểm tựa A , do đó đẩy van định lượng sang trái, giảm lượng phun để ngăn động cơ chạy quá nhanh 3. HỆ THỐNG NẠP - XẢ 3.1. Cấu tạo: 3.1.1.Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo.bố trí kiểu đặt • Ưu điểm: -Kết cấu buồng đốt gọn do vậy tỷ lệ nén e có thể lớn, không chiếm diện tích lớn -ngoài ra con làm tránh tổn thất nhiệt lớn -Khả năng thải khí cháy nhanh Nhờ đó, tôi chọn phương án là xupap đặt ,bố trí kiểu treo .xong phương án trên vẫn tồn tại một số nhược điểm như sau: • Nhựơc điểm: -Kết cấu phức tạp, số lượng chi tiết nhiều, -Khoảng cách truyền động cam dài, hoặc dẫn động xu páp xa, -Dễ bị xảy ra hiện tượng xupap chạm đỉnh pittong (do tuột cá hay điều chỉnh cam sai). GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH: Nhóm 4