Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ 7403 10

Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 Mục Lục Trang Mục Lục 1 LỜI NÓI ĐẦU 3 1. Mục đích ý nghĩa đề tài .4 1.1. Mục đích .4 1.2. Ý nghĩa .5 2. Giới thiệu động cơ KAMAZ - 7403.10 .6 2.1. Các thông số kỹ thuật của động cơ KAMAZ – 7403.10 7 2.2. Giới thiệu chung về động cơ Kamaz – 7403.10 7 2.2.1. Cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền .10 2.2.2. Nhóm Piston 13 2.2.3. Cơ cấu phân phối khí .15 2.2.4. Hệ thống bôi trơn 19 2.2.5. Hệ thống làm mát 20 2.2.6. Hệ thống cung cấp nhiên liệu 22 3. Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel 24 3.1. Quá trình phát triển hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 24 3.1.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel thông thường 24 3.1.2. Hệ thống nhiên liệu Common Rail 25 3.2. Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 28 3.2.1. Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel .28 3.2.2. Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel .28 .36 3.2.3. Cơ sở của quá trình cung cấp nhiên liệu .36 4. Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ KAMAZ – 7403.10 .37 4.1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ .37 4.2. Kết cấu của hệ thống nhiên liệu .38 4.2.1. Bơm cao áp 38 4.2.2. Vòi phun 42 4.2.3. Bình lọc .46 4.3. Khảo sát hệ thống điều tốc .48 4.4. Hình thành hỗn hợp trong buồng cháy động cơ .49 5. Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống nhiên liệu động cơ .51 5.1. Tính toán nhiệt, động học và động lực học 51 5.1.1. Tính toán nhiệt .51 1 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 5.1.2. Xây dựng đồ thị chuyển vị Piston bằng phương pháp đồ thị Brick 61 5.1.3. Xây dựng đồ thị vận tốc 62 5.1.4. Xây dựng đồ thị gia tốc theo phương pháp TôLê .64 5.1.5. Xây dựng đồ thị lực quán tính Pj – lực khí thể Pkt và tổng lực P1 .65 5.1.6. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực ngang N 68 5.1.7. Tính mômen tổng Σ T 72 5.1.8. Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 74 5.1.9. Triển khai đồ thị phụ tải ở tọa độ cực thành đồ thị Q – α .75 5.1.10. Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền 78 5.1.11. Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu .81 5.2. Tính toán các thông số cơ bản của bơm cao áp. 84 5.2.1. Thể tích nhiên liệu cung cấp cho một chu trình 84 5.2.2. Đường kính piston bơm cao áp .84 5.2.3. Hành trình có ích của piston bơm cao áp 85 5.3. Xác định các thông số cơ bản của vòi phun .85 5.3.1. Tốc độ phun nhiên liệu lớn nhất trong một chu trình 85 5.3.2. Tổng số tiết diện lưu thông của lỗ phun∑µ.f1 86 5.3.3. Tiết diện lưu thông của một lỗ phun .86 5.3.4. Đường kính lỗ phun tính toán .86 5.3.5. Thời gian phun 86 6. Tìm hiểu các dạng hư hỏng, cách khắc phục của hệ thống nhiên liệu .87 6.1. Các hư hỏng, cách khắc phục của bơm cao áp .87 6.2. Các hư hỏng, cách khắc phục của vòi phun .88 6.3. Các hư hỏng, cách khắc phục của bầu lọc 88 6.4. Các hư hỏng, cách khắc phục của đường ống dẫn nhiên liệu .88 6.5. Các triệu chứng của động cơ khi hư hỏng hệ thống nhiên liệu 89 6.5.1. Động cơ không khởi động được 89 6.5.2. Động cơ khi nổ có khói đen hoặc xám 89 6.5.3. Động cơ không phát huy được công suất 90 6.5.4. Động cơ làm việc không ổn định 90 6.5.5. Động cơ có tiếng gõ khi làm việc 90 7. Kết luận .91 TÀI LIỆU THAM KHẢO .92 2 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 LỜI NÓI ĐẦU Kể từ khi ra đời tới nay ngành động lực đã không ngừng phát triển và đạt được những thành tựu to lớn trong công cuộc đấu tranh, xây dựng và bảo vệ tổ quốc, góp phần thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật con người đã chế tạo ra được nhiều động cơ mới từ công suất nhỏ đến công suất lớn với nhiều ưu điểm và tính năng kỹ thuật tốt, chất lượng cao, làm việc tin cậy, cũng như làm việc thân thiện với môi trường hơn. Trong đồ án tốt nghiệp này em làm đề tài: “Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ Kamaz – 7403.10”. Nội dung của đề tài đã giúp em hệ thống lại và nắm vững hơn về những kiến thức đã học, nâng cao khả năng tìm hiểu về chuyên môn và thực tế. Động cơ Kamaz – 7403.10 được lắp đặt trên hầu hết các loại xe Kamaz. Trong quá trình tìm hiểu hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Kamaz – 7403.10 sẽ giúp ta hiểu rõ hơn về hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel. Bên cạnh đó còn mang ý nghĩa như một nguồn tài liệu tham khảo phục vụ trong công tác học tập, hướng dẫn, bảo dưỡng sửa chữa động cơ. Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Trần Văn Nam và các thầy giáo trong khoa, cùng với nổ lực của bản thân đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài. Vì thời gian có hạn, nguồn tài liệu còn thiếu và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Vì vậy em mong các thầy cô trong khoa lượng thứ và đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Trần Văn Nam và các thầy cô giáo trong khoa đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập ở trường cũng như trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Đà Nẵng, Ngày 28 tháng 05 năm 2009 Sinh viên thực hiện Lê Ngọc Huân 3 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 1. Mục đích ý nghĩa đề tài 1.1. Mục đích. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo động cơ đốt trong cũng đang trên đà phát triển mạnh. Hiện nay các nhà khoa học đã tìm ra được nhiều cách để chế tạo động cơ mới nhằm giúp cho các động cơ đó hoạt động với quá trình cháy tốt hơn, lượng tiêu hao nhiên liệu ít hơn, cũng như thân thiện với môi trường hơn như động cơ chạy bằng khí ga hay Bioga, động cơ phun xăng điện tử, động cơ Common Rail, động cơ chạy bằng năng lượng mặt trời, ôtô Hybrid .v.v… Tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam động cơ chạy bằng nhiên liệu Diesel vẫn còn đóng một vai trò rất quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế trong công cuộc xây dựng đổi mới đất nước nói chung cũng như sự phát triển của ngành ôtô và động cơ nói riêng, bởi vì nó có khả năng sinh công lớn, làm việc tin cậy và có độ ổn định cao. Hầu hết hiện nay trên tàu thủy, máy công trình, xe tải và máy phát điện cỡ nhỏ đều được trang bị động cơ chạy bằng nhiên liệu Diesel. Xe Kamaz vẫn còn đang được sản xuất, lắp ráp và sử dụng rộng rãi ở Việt Nam trong các ngành công nghiệp, dịch vụ. Xe Kamaz được sử dụng để vận chuyển hàng hóa phục vụ cho công cuộc xây dựng đất nước. Nó gồm có nhiều loại như xe Kamaz 65115 là loại ô tô tải ben tự đổ có trọng tải 15 tấn, xe Kamaz 53229 phục vụ cho xe trộn bê tông, xi téc tưới nước rửa đường, xi téc chở xăng dầu, tải thùng, xe đầu kéo . Vì vậy việc khảo sát hệ thống nhiên liệu của động cơ Kamaz sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng. Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác. Giúp chúng ta hiểu rõ hơn về hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel. Vì động cơ Kamaz – 7403.10 cũng sử dụng hệ thống nhiên liệu diesel cổ điển là sử dụng cụm bơm cao áp vòi phun. Cụm bơm cao áp, vòi phun là một trong những cụm chi tiết chính không thể thiếu trong động cơ diesel, nó là bộ phận dùng để tăng áp suất của nhiên liệu và giúp cho nhiên liệu được phun tơi vào buồng cháy của động cơ trong quá trình cháy. Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu diesel thông thường này là cơ sở giúp chúng ta nắm vững nguyên lý làm việc của động cơ sử dụng nhiên liệu diesel để từ đó giúp cho việc nghiên cứu, phát triển lên của động cơ như động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu được cung cấp bằng phương pháp phun dầu điện tử với những tính năng vượt trội hơn động cơ diesel thông thường như: quá trình cháy của động cơ được cải thiện tốt hơn, lượng tiêu hao nhiên liệu thấp hơn do đó hiệu suất làm việc của động cơ cũng lớn hơn. 4 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 1.2. Ý nghĩa. Ngày nay sự phát triển của công nghệ sản xuất không ngừng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi đòi hỏi phải có kiến thức vững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như dây chuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ra trường. Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu của động cơ Kamaz – 7403.10, giúp cho em nắm vững hơn về kiến thức động cơ nói chung và về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel thông thường nói riêng. Từ đó giúp cho em nắm vững kiến thức cơ bản về động cơ để sau khi ra trường không bị bở ngỡ với những động cơ mới, những hệ thống nhiên liệu mới như hệ thống nhiên liệu Common Rail. Vì những lý do trên nên em chọn đề tài "Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Kamaz – 7403.10" để làm đề tài tốt nghiệp. Nội dung chính của đồ án gồm các phần sau: - Giới thiệu động cơ Kamaz – 7403.10. - Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel. - Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Kamaz – 7403.10. - Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống nhiên liệu động cơ. - Tìm hiểu các dạng hư hỏng và cách khắc phục của hệ thống nhiên liệu. 5 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 2. Giới thiệu động cơ KAMAZ - 7403.10 Động cơ Kamaz – 7403.10 được lắp đặt trên các xe Kamaz – 65115 là loại động cơ 4 kỳ 8 xylanh được đặt kiểu hình chữ V làm việc theo thứ tự nổ 1-5-4-2-6-3-7-8. Động cơ có công suất lớn nhất 191KW / 2930 vg/ph. Hệ thống phân phối khí của động cơ được dẫn động từ trục cam thông qua hệ thống: con đội, đũa đẩy, cò mổ. Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ sử dụng bơm cao áp và vòi phun, bơm cao áp sử dụng là loại bơm dãy có 8 tổ bơm được bố trí theo dạng chữ V, bơm được bố trí giữa hai hàng xylanh của động cơ và được dẫn động từ trục cam thông qua một cặp bánh răng và qua trục các đăng. 6 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 2.1. Các thông số kỹ thuật của động cơ KAMAZ – 7403.10. Bảng 2-1. Thông số kỹ thuật động cơ. Tên thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Công suất có ích max Ne max KW 191 Tỷ số nén ε 16 Số vòng quay ứng với N e max n N Vòng/phút 2930 Số vòng quay không tải n min Vg/ph 600 Mô men cực đại Me max Nm 85 Số vòng quay ứng với Me max n M Vg/ph 1800 Đường kính xylanh D mm 120 Hành trình piston S mm 120 Suất tiêu hao nhiên liệu g e min g e max g/KG.h 217 238 Số xylanh i 8 Số kỳ τ 4 Góc mở sớm xupáp nạp α 1 độ 13 Góc đóng muộn xupáp nạp α 2 độ 49 Góc mở sớm xupáp thải α 3 độ 66 Góc đóng muộn xupáp thải α 4 độ 10 Loại buồng cháy Thống nhất Tham số kết cấu λ 0,25 2.2. Giới thiệu chung về động cơ Kamaz – 7403.10. Động cơ KAMAZ – 7403.10 là loại động cơ 4 kỳ gồm có 8 xylanh được bố trí dạng hình chữ V chia làm 2 hàng có dạng như hình 2 – 1, sử dụng nhiên liệu diesel, làm mát bằng nước (theo kiểu làm mát cưỡng bức). 1 2 3 4 5 6 7 8 Hình 2 – 1 . Sơ đồ bố trí và trình tự làm việc của xylanh Bơm cao áp của động cơ được bố trí ở giữa hai hàng xylanh. Bơm được dẫn động từ trục cam qua một cặp bánh răng và thông qua một trục truyền các đăng đến đầu bơm. Nhiên liệu được đưa đến vòi phun nhờ các ống cao áp bằng thép. Mỗi xylanh được bố trí một vòi phun, hai xupap một nạp và một thải. Cơ cấu phối khí được bố trí 7 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 theo kiểu xupap treo, xupap được dẫn động từ trục cam thông qua hệ thống con đội, đũa đẩy và giàn cò mổ. Có một trục cam dẫn động cho hai hàng xupap, trục cam được dẫn động từ trục khuỷu động cơ bằng bánh răng. Tổng thành và chi tiết động cơ được lắp trên thân máy. Blog của các xylanh được đúc từ hợp kim hoá gang đồng cùng chung với phần trên của cacte. Để tăng độ cứng vững theo chiều dọc thành ngoài của blog người ta bố trí những đường cong. Các vấu của các đinh ốc giữa các đầu xylanh tạo nên những vết nhô ở phía trên của thành và hình thành ra ống nước của blog. Dãy xylanh bên trái dịch chuyển tương đối về bên phải phía trước lên 29,5 mm điều đó làm cho có thể đặt được trên chốt khuỷu hai thanh truyền. Hệ thống làm mát động cơ cưỡng bức một vòng kín, hệ thống được tính toán để thường xuyên sử dụng chất làm mát có nhiệt độ chống đóng băng thấp. Động cơ Kamaz – 7403.10 được sản xuất bởi: Liên hiệp sản xuất ôtô tải loại lớn Kamaz, trực thuộc Bộ công nghiệp ôtô Liên bang cộng hoà xã hội chủ nghĩa Xô Viết (nay là Liên Bang Nga). Trong hệ thống làm mát người ta bố trí hai bộ van hằng nhiệt để rút ngắn thời gian chạy nóng máy. Hệ thống bôi trơn động cơ theo kiểu liên hợp có cácte ướt, bôi trơn cưỡng bức, dầu bôi trơn trong hệ thống lưu động và tuần hoàn được là nhờ bơm dầu, kiểu bơm bánh răng ăn khớp ngoài. 8 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 18 6 5 9 10 11 12 1314 432 1 16 1517 8 7 Hình 2 – 2 . Mặt cắt dọc động cơ KAMAZ – 7403.10 1-Máy phát điện; 2-Bơm nhiên liệu thấp áp; 3-Bơm tay; 4-Bơm cao áp; 5-Khớp tự động điều chỉnh góc phun sớm ; 6-Trục các đăng động bơm cao áp; 7-Đường ống nạp; 8-Bầu lọc tinh nhiên liệu; 9-Trục cam;10-Bánh đà; 11-Cacte bánh đà ; 12- Bulông xả dầu; 13-Cacte; 14-Trục khuỷu; 15-Bơm dầu ; 16-Trục dẫn động của phần khớp thuỷ lực; 17-Puli dẫn động máy phát ; 18- Quạt gió. 9 Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ KAMAZ - 7403.10 15 1098 7 11 16 17 12 13 14 6 4 3 1 2 5 Hình 2 – 3 . Mặt cắt ngang động cơ KAMAZ – 7403.10 1-Bầu lọc; 2-Phểu rót dầu; 3-Thước thăm dầu; 4-Bầu lọc ly tâm; 5-Hộp van hằng nhiệt; 6-Bulông vòng trước; 7-Máy nén khí; 8- Bơm thuỷ lực trợ lái; 9-Bulông vòng sau; 10- Bugi sấy, 11- Ống nước bên trái; 12- Ống nạp khí vào bên trái; 13- Vòi phun; 14- Đai kẹp giữ vòi phun; 15- Đường ống thải; 16- Óng góp; 17- Cac te. 2.2.1. Cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền. 2.2.1.1. Trục khuỷu. Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất trong động cơ đốt trong. Nó có nhiệm vụ tiếp nhận lực tác dụng trên piston truyền qua thanh truyền và biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục để đưa công suất ra ngoài. Khối lượng của trục khuỷu thường chiếm từ 7 15% khối lượng của động cơ. Giá thành của trục khuỷu thường chiếm khoảng 25 30% giá thành của động cơ. Trạng thái làm việc của trục khuỷu rất nặng: Trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính, các lực này có trị số rất lớn và có tính biến thiên theo chu kỳ nhất 10 . động cơ Kamaz – 7403. 10. - Tổng quan về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel. - Khảo sát hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ Kamaz – 7403. 10. - Tính. nghiên cứu hệ thống nhiên liệu của động cơ Kamaz – 7403. 10, giúp cho em nắm vững hơn về kiến thức động cơ nói chung và về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel