Đồ án tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu common rail động cơ duratorq 2

Hiện nay công nghệ ôtô phát triển dựa trên những tiêu chí: tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô n

LOI NOI DAU Ngày nay trong xu thế hội nhập và mở cửa của nền kinh tế Việt Nam với nền kinh tế của các nước trên thế giới, ngành công nghiệp sản xuất ôtô cũng đang đứng trước nhiều cơ

hội cũng như những thách thức mới Đó là những cơ hội cải tiến và phát triển công nghệ cho ngang tầm với các nước trên thế giới nhưng cũng có nhiều thử thách đặt ra đó là khả năng nắm bắt và tiếp thu công nghệ mới, cải tiến công nghệ cũ lạc hậu

Hiện nay công nghệ ôtô phát triển dựa trên những tiêu chí: tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ nhằm tạo ra 1 nền công

nghiệp ôtô phát triển và thân thiện với môi trường

Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học hóa, tự động hóa trong ngành sản xuất và các sản phẩm ô tô Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quá trình làm việc của động cơ và

ôtô nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiễm môi trường, tối ưu hoá quá trình điều khiển

dẫn đến kết cầu của động cơ và ô 16 thay đôi rất phức tạp, làm cho người sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuật ngành ô tô ở nước ta còn nhiều lúng túng và sai sót, khó khăn trong việc nắm bắt công nghệ mới này nên cần có những nghiên cứu cụ thẻ về hệ thống điện tử trên động cơ ô tô

Là một sinh viên của ngành động lực sắp ra trường, em chọn đề tài: "Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail déng co Duratorg 2.41" lam đề tài tốt nghiệp Em rất mong với để tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường em có thể đóng góp 1 phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô của nước nhà

Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo hướng dẫn Trần

Văn Nam đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình Bên cạnh đó em cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa cơ khí giao thông đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Sinh viên thực hiện

LE QUANG CƯỜNG

MUC LUC

LO1 01 Cau —

Mục ÌỤC LG G- CC S0 HH ng ng ng c1 K00 909 09: 406566009: 6€ 6 65955 1 Lich sty van dé va muc dich y nghia dé tai 1

2 Các phương án thiệt kê hệ thông nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4Ì ‹‹- 2

2.1 Nhiệm vụ, yêu câu và đặc điểm chung của hệ thông nhiên liệu động cơ diesel 2

2.1.1 Hệ thông nhiên liệu động cơ Diesel có những nhiệm vụ sau 2

2.1.2 Yêu câu của hệ thông nhiên liệu động cơ ÏDleseÌ c1 1333333553 355555%2 3 2.1.3 Đặc điểm hình hành hoà khí trong động cơ điesel 5555 s+ S55 << sssss2 3 ° Go e 3

2.1.3.2 Những đặc trưng của động cơ d1leseÌ - - -cc + S* 332313351 10 111111111855 2155 1555 3 2.2 Hệ thông nhiên liệu động cơ Diesel sử dụng bơm cao áp Bosch ‹- 4

2.2.1 Sơ đô của hệ thông nhiên liệu động cơ d1esel - 5 c5 c1 13333333563 355555%%2 4 2.2.2 Cal tdO vi 0n.) 5

2.2.2.1 Cầu tạo bơm cao áp thắng hàng - c0 9199011111901 10 1 191 0 311 11801 44 5 2 2.2.2 Câu tạo bơm cao áp phân D0

2.2.3.Các dạng câu tạo vòi phun trong hệ thông nhiên liệu động cơ diesel 8

2.2.4 Bơm chuyên nhiên liệu . . -Ăc cà S1 1n SE Y1 1 xxx 9 °ˆ N0 vn ác ôn 9

2.2.4.2 Loai DOM PiStOM 00 10

° 5N vài o0 0 I1 2.2.5.1 Lọc nhiên liệu thô - - - G Ă + 6< s1 SE 6 3 E60 35 6600 v0 vn nKk ng ng nen cu 11 2.2.5.2 Loc nhrién 1@u tinh 12

2.2.6 Nhược điêm của hệ thông nhiên liệu DIesel sử dụng bơm Bosch 13

2.2.6.1 Đặc tính tôc độ của bơm cao ấp c c cc c0 0 111 * S190 131351 111 11g ng v4 13 2.2.6.2 Đặc tính phun của hệ thông phun nhiên liệu kiêu cũ . - 14

2.3 Hệ thông nhiên liệu CommonRail Dlesel .-. . ~ <<<<<<<<<2 15 2.3.1 Nguyén ly hoat 00101077 16

2.3.2 Các chức năng của hệ thông nhiên liệu Common Rail Diesel ««- 19

3 Các thông sô của động cơ Duratorq 2.4Ì -. - c2 3S S1 s2 22 4 Tính toán thiệt kê hệ thông nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4] << «<- 23 4.1 Tính toán hệ thong nhién ligu Common Rail d6ng cơ Duratorq 2.4] ‹- 23

4.1.1 Tính toán niÄd1Ệf - CC QC QC n1 9n HH HH KH nh ng vn ve 23

“SHNH IV) ác 23

LH 9.42 009: (0 na 24

4.1.1.3 Thong cà on 24

4.1.1.4 Nhiing thong $6 chi tht 29

A115 Cac chi ti6y 66 ich na 30

4.1.1.6 Kiêm nghiệm kích thước xy lanh - c5 5 1122660 813330111135 51955 51118555 55 31 AV.2 VE dO thi CONG — 31

4.1.2.1 Xac dinh cac diém trên đường nén với chỉ sô đa biên 1¡, - 5 255 << 32 4.1.2.2 Xây đựng đường cong áp suât trên đường giãn nỞ 5-5 S525 2551511253 32 4.2 Xác định các thông sô cơ bản của bơm cao ắp << c2 11 9 96113199953 %5 34 4.2.1 Thê tích nhiên liệu cung câp cho một chu trình 2-5 s5 S333 x33 s2 34 4.2.2 Duong kinh piston DOM CaO 0n 35

4.3 Xác định các thông sô cơ bản của vòi phun - 55 55531 +3< 53 515111553 3ó 4.3.1 Toc độ phun nhiên liệu lớn nhat trong một chu trình .- ‹ «s5 ss« + s+<ss<2 36 4.3.2 Tông sô tiết điện lưu thông của lỗ phưn 2< <0 113133011 3 3335515511555 55 36 4.3 3 Tiét dién lưu thông của một 16 phun 900096099000009900000990000099000000909900000900900000900900000009900006099600606 37 4.3.4 Đường kính lô phun tính †Oáï - - G5 S22 3223033108133 5996323111111 1 116 933234 37 5 Thiết kê hệ thông nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4Ì - 55+ +35 s+++ sss+ss+ 38 5.1 Sơ đô và nguyên lý làm việc của hệ thông - cà 2+ 2.3 11 1 1 113353555555 38 5.1.1 Những đặc tính của hệ thông nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.41 39

5.1.2 Nhiệm vụ và yêu câu đôi với hệ thông nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l 40

5.1.3 Dac tinh cua hệ thong nhién ligu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l 40

5.1.4 Ưu điêm của hệ thông nhiên liệu này - . - 5 5 S2 SSĂ S32 + cv esxeeeee 41 5.1.5 Đặc tính phun của hệ thông Common RalÏ 55+ <5 S33 S333 355352 41 5.2 Dac diém két câu và nguyên lý hoạt động của các cụm chi tiết 5<- <5 43 5.2.1 Thing mhién 1160 o.oo 43

5.2.2 Lọc nhiên lIỆU .- - ĂĂ - CC CS 2 1316631660560 1 6656065 656055 1 v0 c1 KH kg ke 43 5.2.3 Bom churyén nhién 16U 44

5.2.4 BOM CaO na 45

5.2.4.1 BOM piston c.ccceccccccscceccccececceeecececcecececeecesecescecececeecsececees seseeeecseeeeeeeseneeeeeeaes 47 "ÝŸÃ VN( (0v na e 47

5.2.5 Ong J0 0) 0V“ cccì—-ỲỶ 48

"6á an 50

5.2.7 Đường ống dan nhién liu Ap SUAt CAO oo ceeeccccscsececsescscscscecscsescscessceseueseesessseees 52 5.2.8 Van giới hạn áp SUat cc cecccccsescscsescscsescsescscscscsescssscscscssscsssesesessesesesssssessssaeees 53

5.3 Thiết kế các hệ thống cảm biến và điều khiến hệ thống nhiên liệu

Common Rail Diesel động cơ Duratordq 2.4Ì 5555 13332333 3351355115 555535355 5555 33 5.3.1 Cảm biến áp suất đường ống nạp (MAP) Sàn 1n H HH re 53

5.3.2 Cảm biến nhiệt độ khí nạp (IAT) ec cesseessesseessessnsssesnessesuceseesusesessuseeecsusereecesees 55

5.3.3 Cảm biến nhiệt dO nuéc lam mat (ECT) cecceccsesscsssssccscsecsessssecsscsvssccsececaseaecsesneeeees 56 5.3.4 Cam bién vi tri ban dap 0 57 5.3.5 Cam bién vi tri truc khuyu (CKP) occ cccescccscsescecscscscecscscscscscscssseecsceeseseeaneees 59 5.3.6 Cảm biến vị trí trục cam (ClMTP) 5 <5 11 1T HT ng ng ng ng 61 5.3.7 Cam bién ap suat mhién LU csescscccesessccscscsescesescsescscsceseceececeseceeececaeseeaseees 62 5.4 Thiết kế hệ thống điều khiển điện tử - SE TT HH xe 63

5.4.1 Thiết kế hệ thống xử lý thông tin điều khiển hệ thống nhiên liệu của động cơ 63

5.4.1.1 Giới thiệu sơ đồ tổng quan chức năng điều khiến điện tử 63 5.4.1.2 Hệ thống xử lý - LH TH HT TT TH H1 TT TT TT HH 65 5.4.1.3 Hệ thống chấp hành - S1 kt 1 1 1 1210101 1110101110101 T1 1101011100 0x0 00g 65 5.4.1.4 Bộ xử lí điều khiển góc phun sớm .- G- - +6 +EEEEx£ SE 3xx e cưg rycet 65

5.4.1.6 Bộ xử lý tín hiệu VàO con HS HS HH HH ng HH ng kh ng tu x4 66

TU Hh Ga (chdddtdiiii3ẢÝ 67

5.4.1.8 Bộ kiểm tra hệ thống - cecsscccccsssscesessecessessecesesseceessseeeseseeeeees 68

5.A.1.9 BO nhd Gau ra ốẽ .ốố 68

5.4.1.10 Các chức nang cta dau ra cece cc cccecscceseseecesseseessesseceesssseeessseecenes 69 6ó Chuẩn đoán hư hỏng và sửa chữa hệ thống nhiên liệu . 5-5-5 55555 2s ssc<2 69 ðN c an 69

6.2 Khói trắngg - << tk S1 511011111 1511100101 11T TT TT TT TT tre 71

6.4 Bộ lọc bị tắc, hoặc có nước tromg NEN LGU — 72 6.5 Nhiên liệu rò ra lỗ vòi plhum 2 - + SE cv E92 9 9 cv ng cv cư 72 6.6 Bảo đưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel 72 6.6.1 Bảo đưỡng kỹ thuật cấp mộtt c ke Là E1 1 1021501010301 01 1 E1 11g 1x grrưyg 72 6.6.2 Bảo đưỡng kỹ thuật cấp hai G11 1 HH HT g0 HH HH re 72 0860; i09 0Á0(0 720001360) 73

6.6.4 Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử - SE E33 E crr r cey 73

6m 74

Tài liệu tham khảo - - - - LG Ăc Ă c E00 605560 6105560 10 060 9 1 0 9 cv ng TH ng cv cv v

1 Lịch sử vấn đề và mục đích ý nghĩa đề tài

Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Động cơ diesel hiệu quả kinh tế hơn động cơ xăng, tuy nhiên nó vẫn còn những hạn chế trong quá trình sử đụng như: Thải khói đen khá lớn khi tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu còn

cao và tiếng ồn lớn, vận hành không êm địu

Động co Diesel phat triển vào năm 1897 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên ly

tự cháy Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy Đến năm 1927 Robert Bosch phat trién Bom cao 4p (Bom phun Bosch lắp cho động cơ điesel ôtô thương mại và ôtô khách vào năm 1936)

Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến, với các giải pháp kỹ thuật tối

ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà sản xuất động

cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm giới hạn các chất ô nhiễm Tập trung vào giải quyết các van dé:

- Tăng tốc độ phun để làm giảm độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu-không khí

- Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp

- Điều chỉnh đạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC

- Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả (ERG: Exhaust Gas Recirculation )

Hiện nay, các nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel đã được khắc phục bằng cải tiến các bộ phận như: Bơm cao áp, vòi phun, ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ (năm 1986 Bosch đưa vào

thị trường việc điều khiến điện tử cho động cơ diesel ) Đó là hệ thống nhiên liệu

Common Rail Diesel

Hệ thống Common Rail Diesel ra đời góp phần cải thiện nhiều cho tính năng động

cơ và tính kinh tế nhiên liệu mà lâu nay người sử dụng cũng như các nhà bảo vệ môi trường mong đợi Nó tạo nên hướng nghiên cứu mới cho các ngành cơ khí động lực, giao thông, trong nước Hiện nay, hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel được trang bị trên các đòng xe như Transit, Sprinter, Những dòng xe này đang được sản xuất và sử dụng rất thông dụng tại Việt Nam và đang mang lại những hiệu quả tích cực cả về tính kinh tê và khả năng bảo vệ môi trường

Vì những lý do trên em chọn đề tài "Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel động cơ Duratorq 2.41" để làm đề tài tốt nghiệp

2 Các phương án thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4]

2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và đặc điểm chung của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

2.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel

1 Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian quy định

2 Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu

3 Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy định của động cơ

4 Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định của động cơ

5 Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng thời điểm theo một quy luật đã định

6 Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích môi chất trong buồng cháy, bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trong buông cháy

Diễn biến chu trình công tác của động cơ diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình hình hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu và dạng đường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theo góc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm)

- Biến thiên của tốc độ phun (tức là quy luật cấp nhiên liệu )

- Chất lượng phun (thẻ hiện bằng mức phun nhỏ và đều)

- Sự hoà trộn giữa nhiên liệu với khí nạp trong buồng cháy

Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo đài 20+45 độ góc quay trục khuỷu (tức là khoảng 0,0033+0,0075 [s]) Trong khoáng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ 0,15+0,2 [MN/mi Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, trong vòi phun áp suất tăng lên tới mấy chục [MN/m”] Áp suất phun nhiên liệu cao như vậy là nhằm đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và

déu, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ với một tốc độ cần

thiết

Áp suất phun nhiên liệu nhỏ nhất cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều của nhiên liệu, nó phụ thuộc vào cấu tạo vòi phun và cường độ vận động xoáy lốc của môi chất trong buồng cháy khi phun nhiên liệu Trên thực tế thường không nhỏ hơn 10[MN/mÏ] áp suất phun nhiên liệu lớn nhất thường không vượt quá 40+50 [MN/mÏ], vì lớn hơn nữa sẽ

gây ra những khó khăn không cần thiết về mặt công nghệ chế tạo, ảnh hưởng xấu tới tuôi

thọ của bơm cao áp và vòi phun, mặc dầu về mặt chất lượng phun có được cải thiện chút

it

2.1.2 Yêu cầu cơ bản của hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel

- Bền và có độ tin cậy cao

- Dễ chế tạo, giá thành chế †ạo rẻ

- Dễ dàng và thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa

2.1.3 Đặc điểm hình hành hoà khí trong d6ng co diesel

2.1.3.1 Đặc điểm

Có hai đặc điểm sau:

- Hoà khí được hình thành bên trong xylanh động cơ với thời gian rất ngắn; tính theo góc quay trục khuỷu, chỉ bằng 1/10 đến 1/20 so với trường hợp của máy xăng: ngoài ra nhiên liệu điesel lại khó bay hơi hơn xăng nên phải được phun thật tơi và hoà trộn đều trong không gian buồng cháy Vì vậy phải tạo điều kiện để nhiên liệu được sấy nóng, bay hơi nhanh và hoà trộn đều với không khí trong buồng cháy nhằm tạo ra hoà khí, mặt khác phải đảm bảo cho nhiệt độ không khí trong buông cháy tại thời gian phun nhiên liệu đủ lớn để hoà khí có thể tự bốc cháy

- Quá trình hình thành hoà khí và quá trình bốc cháy nhiên liệu của động cơ diesel chồng chéo lên nhau Sau khi phun nhiên liệu, trong buồng cháy điễn ra một loạt thay đôi

lý hoá của nhiên liệu, sau đó phần nhiên liệu phun vào trước đã tạo ra hoà khí, tự bốc cháy, trong khi nhiên liệu vẫn được phun tiếp, cung cấp cho xylanh của động cơ Như vậy sau khi đã cháy một phần, hoà khí vẫn tiếp tục được hình thành, và thành phần hoà khí thay đổi liên tục trong không gian của quá trình

2.1.3.2 Những đặc trưng của động cơ diesel

Do thời gian hình thành hoà khí bên trong ngắn, làm cho chất lượng hoà trộn rất khó

đạt tới mức độ đồng đều, vì vậy động cơ có những đặc trưng sau:

- Trong quá trình nén, bên trong xylanh chỉ là không khí, do đó có thể tăng tỷ số nén e ,„ qua đó làm tăng hiệu suất động cơ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi làm tăng nhiệt độ môi chất giúp hoà khí đễ tự bốc cháy

- Đường nạp chỉ có không khí nén nên không cần để ý đến vẫn đề sấy nóng, bay hơi của nhiên liệu trên đường nạp như máy xăng Có thể đùng đường nạp có kích thước lớn ít gây cản và không cần sấy nóng với cầu tạo đơn giản

- Có thể dùng hoà khí rất nhạt trong buồng cháy (do tính hoà trộn không đều của hoà khí) nên có thể sử đụng cách điều chỉnh chất (tức chỉ điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho

chu trình mà không điều chỉnh lượng không khí) khi cần thay đổi tải của động cơ

- Động cơ diezen có một mặt bất lợi (do tính chất hoà trộn không đều tạo ra ) là bị hạn chế khả năng giảm ơ ( tức là không thể sử đụng hết không khí thừa trong buông cháy dé

đốt thêm nhiên liệu ) và khả năng nâng cao tốc độ động cơ ( do tốc độ cháy của hoà khí

không đều chậm hơn )

Những hạn chế trên đã làm cho công suất lít (công suất đơn vị) của động cơ điesel nhỏ hơn so với động cơ xăng

2.2 Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel sử dụng bơm cao áp Bosch

2.2.1 Sơ đồ của hệ thống nhiên liệu d6ng co diesel

1 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

Hình 2-I Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

1- Thùng chứa; 2,5,- Ong nhién liéu thap ap; 3- Loc thé; 4- Bom chuyén; 6- Loc tinh; 7,12,13- Ong nhiên liệu hồi; 9- Bơm cao áp; 10- Ống nhiên liệu cao áp; L1 Vòi phun

Trén hinh 2-1 gidi thiéu so dé hé théng nhién liéu cua déng co diesel Bom chuyén

nhiên liệu 4 hút nhiên liệu từ thùng chứa 1 qua bình lọc thô 3 để cung cấp nhiên liệu qua bầu lọc tỉnh 6 tới bơm cao áp 9 Ở đây, bơm cao áp tiếp tục đưa nhiên liệu lên vòi phun, với áp suất cao để phun vào buồng cháy hỗn hợp với không khí từ bên ngoài qua bình lọc, ống nạp, tạo thành hoà khí và tự cháy, do không khí nén có nhiệt độ cao Hoà khí cháy giãn nở tác dụng vào piston, qua thanh truyền, làm quay trục khuỷu sinh công Khí cháy sau khi đã làm việc, được đi ra khỏi xy lanh bằng ống xả và ống tiêu âm như hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng Nhiên liệu rò qua khe hở thân kim phun của vòi phun

và các tổ bơm theo ống nhiên liệu hồi 7, 12, 13 trở về thùng chứa

2.2.2 Cấu tạo của bơm cao áp

2.2.2.1 Câu tạo bơm cao áp thẳng hàng

lăn; 24: Cam

Nguyên lý hoạt động: Piston đi xuống nhờ lực đấy lò xo 19, van cao áp 12 đóng kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trên piston, khi mở các lỗ A,

B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tới khi piston nằm ở vị trí thấp nhất

Piston đi lên nhờ cam 24, lúc đầu nhiên liệu bị đây qua các lỗ A, B ra ngoài; khi đỉnh

piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía trên piston 15 tăng áp suất, đây mở van cao áp 12, nhiên liệu đi vào đường cao áp tới vòi phun Quá trình cấp nhiên

liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêng trên đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp

nhiên liệu, từ lúc ấy nhiên liệu từ không gian phía trên piston qua rãnh đọc thoát qua lỗ B

ra ngoài khiến áp suất trong xilanh giảm đột ngột, van cao áp được đóng lại Hình 2-2 giới thiệu kết cấu của bơm cao áp thắng hàng

2.2.2.2 Cấu tạo bơm cao áp phân phối

Hình 2-3 giới thiệu kết cầu bơm cao áp phân phối

4

3 2 1

Hình 2-3 Bơm cao áp phân phối 1- Bạc xả; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun; 3- Vành cam; 4- Con lăn; 5- Đĩa truyền động; 6- Trục vào; 7- Bánh răng bơm chuyên; 8- Trục bộ điều tốc; 9- Bánh răng

bộ điều tốc; 10- Quả văn ; 11- Đòn điều chỉnh; 12- Lò xo điều tốc; 13- Màng chân không; 14- Ống nối đường nạp; 15- Lò xo màng điều chỉnh chân không: 16- Đường ống hồi đầu; 17- Vit diéu chinh; 18- Don dp luc; 19- Van dién tir ; 20- Piston; 21- Van cao áp; 22- Đâu nôi với vòi phun

10

Nguyên lý hoạt động: Dẫn động xoay piston 20 được trục bơm 6 dẫn động, còn dẫn động định tiến do vành cam 3 trên trục bơm 6 dẫn động Trên sườn piston có các lỗ thoát B, khi piston xoay lỗ thoát này sẽ lần lượt ăn thông với các lỗ khoan chéo A trên

đầu bơm Trong hành trình công tác nhiên liệu nén và phân phối lần lượt qua các lỗ

khoan chéo A, khi đó áp suất nhiên liệu nén đi qua van cao áp 21 rồi đi đến vòi phun nhiên liệu của xylanh tương ứng Trên bơm còn có bơm chuyên nhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một áp suất ôn định, quá văng 10 thông qua quan hệ tay đòn, quả văng tác động vào bạc xả | qua do lam thay đổi thời điểm mở lỗ xả và thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc của động cơ

Loại bơm này có kết câu đơn giản hơn so với bơm cao áp thắng hàng cho nên được

sử dụng rộng rải hơn, nhưng loại bơm cao áp sử đụng trong hệ thống nhiên liệu Common Rail kết cấu đơn giản hơn ta khảo sát sau

2.2.3.Các dạng cấu tạo vòi phun trong hệ thống nhiên liệu động cơ điesel

Hình 2-4 Cấu tạo vòi phun

a) Vòi phun hở; b) Vòi phun kín tiêu chuẩn; c) Vòi phun kín loại van lỗ phun; đ) Có chốt trên đầu kim; e) Phan dau cua voi phun có chốt trên kim; 1- Thân; 2, 7- Ê cu tròng: 3- Miệng phun; 4- Lễ phun; 5- Đề kim; 6, 22- Kim; 8- Chốt; 9- Đũa day;

10- Đĩa lò xo; 11- Lò xo; 12- Cốc

11

Vòi phun thường được lắp trên nắp hoặc trên sườn (trường hợp động cơ piston đối đỉnh)

xi lanh động cơ Công dụng chính của vòi phun là phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể

tích buồng cháy của động cơ

Trên động cơ Diesel sử dụng hai loại vòi phun là: Vòi phun hở và vòi phun kín Vòi phun kín tức là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong vòi phun với không gian trong buồng cháy động cơ

Vòi phun kín được chia làm 4 loại:

+ Vòi phun kín tiêu chuẩn

+ Vòi phun kín loại van

+ Vòi phun kín có chốt trên kim phun

+ Vòi phun kín loại van lỗ phun

Vòi phun hở: Là loại vòi phun không có van ngăn cách không gian trong vòi phun với không gian trong buồng cháy động cơ do đó có các nhược điểm sau:

- Trong khoảng thời gian giữa các lần phun, một phần nhiên liệu trong vòi phun bị chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thể trong xy lanh cũng đi vào chiếm đầy không gian bị chèn ép đó

- Thời gian đầu và thời gian cuối của quá trình phun, chất lượng phun rất kém vì lúc

ấy áp suất nhiên liệu trong vòi phun rất thấp

- Sau mỗi lần phun vẫn còn nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lỗ phun gây kết cốc đầu vòi phun

- Do không có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nên nhiều khi phần khí thể ấy sẽ gây trở ngại cho quá trình cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ

Khắc phục được nhược điểm trên, nên vòi phun kín làm cho chất lượng phun nhiên liệu tốt, tăng chỉ tiêu công suất và hiệu suất của động cơ đồng thời làm giảm hiện tượng kết muội than trên vòi phun và xy lanh động cơ

Nguyên lý hoạt động vòi phun kín: Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc 17, qua các đường 19 trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt côn tựa của van kim Lực đo áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích hình vành khăn của van kim chông lại lực ép của lò xo Khi lực của áp suât nhiên liệu lớn hơn lực ép của

12

lò xo thì van kim bị đây bật lên mở đường thông cho nhiên liệu tới lỗ phun Áp suất

nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu mở được gọi là áp suất bắt đầu phun nhiên liệu

2.2.4 Bơm chuyên nhiên liệu

Bơm chuyển nhiên liệu được đặt giữa thùng chứa nhiên liệu và bơm cao áp Nhiệm

vụ chính của bơm chuyền nhiên liệu là cung cấp nhiên liệu với một áp suất suất dư nhất định, để khắc phục sức cản của các bình lọc và để tạo điều kiện nạp như nhau cho các tổ bơm

Bơm chuyên nhiên liệu đặt ở gần bơm cao áp, đo trục cam của bom cao áp dẫn động

và thường dùng ba loai: bom piston, bơm bánh răng và bơm cánh gat

2.2.4.1 Loại bơm bánh răng

7- Đường dầu áp suất thấp

Nguyên lý làm việc và kết cấu của bơm bánh răng rất đơn giản nó gồm có hai bánh

răng (số răng thường ít hơn 17) được dân động theo chiều nhất định Bánh răng chủ động 2

lắp trên trục vào của bơm phân phối ăn khớp với bánh răng bị động 1 Khi bánh răng 2 quay thì kéo theo bánh răng 1 quay theo chiều ngược lại, đầu từ đường dầu áp suất thấp 7 được ha1 bánh răng guông sang đường dâu áp suat cao 3 theo chiêu mũi tên Van an toàn 4

13

dùng để xã dầu khi có hiện tượng tắc nghẽn đường ống thì áp suất dầu vượt quá giới hạn cho phép, đầu đây van mở ra để chảy về đường dầu áp suất thấp Điều chỉnh áp suất của dầu bằng vít điều chỉnh 5

2.2.4.2 Loại bơm piston

Khi trục bơm quay bánh cam đây con đội lên, làm cho pittông địch chuyển về phía buồng hút, tạo ra độ chân không ở buồng day Các lò xo bị nén lại, nhiên liệu chảy từ buồng hút ra, qua van đây và theo rãnh chảy vào buồng đây

ẤN

lò xo của bơm, lúc ấy trong không gian phía đưới piston 10, nhiên liệu được bơm vào đường ống dẫn đến bình loc Khi piston dich chuyén theo lực đây trên con đội thông qua cần kéo 5 thì nhiên liệu từ không gian chứa lò xo chỉ có một phần đi qua phía không gian

14

đưới piston 10 Vì không gian phía đưới piston 10 có cần 5 nên không chứa hết nhiên liệu của không gian chứa lò xo đây ra, nhiên liệu đôi ra sẽ di tới bình lọc

2.2.5 Lọc nhiên liệu

Bình lọc nhiên liệu dùng trong động cơ diesel là sản phẩm đã được tiêu chuẩn hóa

Khi thiết kế hệ thống nhiên liệu phải chọn khả năng thông qua của bình lọc bằng khoảng hai lần nhiên liệu đi qua bình lọc Bình lọc thô và tỉnh được lắp nối tiếp (bình lọc thô - bơm chuyên nhiên liệu - bình lọc tính - bơm cao áp) Lõi lọc là sợi vải, giấy, da hoặc vật liệu hấp thụ Phải thường xuyên rửa hoặc thay lõi lọc

Ap suất chênh lệch trước và sau bình lọc không được vượt qua giới hạn quy định, giới hạn đó phụ thuộc vào cấu tạo bình lọc và lượng nhiên liệu đi qua đảm bảo cho nhiên liệu được lọc sạch, tối thiểu được lọc ba lần, lưới lọc ở miệng hút, lọc thô va loc tinh; đặc biệt nhiên liệu quay trở về được lọc lại nhiều lần, đôi khi ngay trước khi nhiên liệu vào vòi phun còn có thêm một lưới lọc cao áp

2.2.5.1 Lọc nhiên liệu thô

Hình 2-7 Kết cấu bầu lọc thô 1- Đường nhiên liệu vào,2-Tắm lọc hình tròn, 3-Tấm lọc hình sao, 4-Vỏ bầu lọc,

5-Dia d6, 6-Dém làm kín, 7-Bulông, 8-Đường nhiên liệu ra, 9-Trục bầu lọc, 10-

Oc xa can

15

Lõi lọc thô là một chồng phiến kim loại mỏng, phiến tròn và phiến hình sao xếp xen

kẽ nhau (phiến tròn đày 0,15 mm, xung quanh có 6 lỗ ô van; phiến hình sao dày 0,07 mm) tạo ra các khe hở 0,07 mm, nhiên liệu lọc đi qua các khe hở này, chiều cao lõi lọc phụ thuộc lượng nhiên liệu đi qua

2.2.5.2 Lọc nhiên liệu tỉnh

11

Hình 2-8 Kết cấu bau loc tinh 1- Vỏ bầu lọc, 2- Ống dẫn, 3- Lưới lọc, 4- Bulông, 5- Đai ốc, 6- Nắp lọc, 7- Đầu nối,

8,9- Phiến lọc, 10- Cốc lọc, 11- Lò xo tỳ, 12- Ốc xá cặn L6i loc gồm có lưới kim loại, bao lụa và, phiến lọc làm bằng sợi bông Tám phiến lọc làm bằng sợi bông mịn hơn Các phiến lọc (mỏng và dày) đặt xen kẽ nhau và đều lồng ra ngoài lưới kim loại và bao lụa Trên nắp có lắp đường ống nhiên liệu vào bầu lọc và ra

khỏi bầu lọc, lắp vít xả khí, phía đưới nắp có ống để chứa nhiên liệu đã được lọc sạch,

mặt khác ống còn ngăn không cho không khí dưới đáy lọc lọt vào không gian dẫn nhiên liệu ra

2.2.6 Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu Diesel sử dụng bơm Bosch:

Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel cỗ điển đó là các bộ phận, cụm chỉ tiết của hệ thống được dẫn động bằng cơ khí nên có độ trễ nhất định vì vậy làm việc

không thích hợp với sự thay đổi tải của động cơ Làm thải khói đen khá lớn khi tăng tốc, tiêu hao nhiên liệu còn cao và tiêng ôn lớn

16

2.2.6.1 Đặc tính tốc độ của bơm cao áp

Tại một vị trí của thanh răng bơm cao áp, biến thiên lượng nhiên liệu cấp cho chu trình gạ (lượng nhiên liệu của một hành trình bơm) theo tốc độ trục khuỷu n của bơm Bosch được gọi là đặc tính cung cấp của bơm Hành trình có ích h, của bơm cao áp được xác định theo kích thước hình học của piston và xylanh bơm

Trên thực tế nhiên liệu đi qua lỗ thoát, đo có tôn thất lưu động nên thời gian đầu

của quá trình cung cấp, áp suất nhiên liệu bên trong xyianh sẽ tăng lên sớm hơn so với

thời điểm đóng kín lỗ thoát theo kích thước hình học Tương tự như trên thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu thực tế không xảy ra cùng thời điểm mở lỗ thông do gờ rãnh nghiêng phía dưới thực hiện mà thường muộn hơn

øct 200:

Vì vậy hành trình cấp nhiên liệu thực tế thường lớn hơn so với hành trình có ích lý

thuyết làm cho lượng nhiên liệu thực tế cấp cho chu trình thường lớn hơn giá trị định

lượng lý thuyết Hiệu ứng kế trên càng lớn nếu tốc độ động cơ càng cao Các đặc tính A,

B, C của bơm Bosch (hình 3-5) tương ứng với ba vị trí khác nhau của thanh răng bơm cao áp, biến thiên của ba đặc tính ấy có xu hướng tương tự, tức là càng tăng tốc độ n (khi

giữ không đổi vị trí thanh răng) càng làm tăng lượng nhiên liệu chu trình g,

Đặc tính cung cấp của bơm cao áp (bơm Bosch) trái ngược với đặc tính về thay đổi hệ số nạp z¡, của động cơ khi tăng tốc độ n (càng tăng n hệ số nạp ;, càng giảm) Tốc

độ gây ảnh hưởng lớn nhất tới rịy Khi tăng n sẽ làm tăng tốc độ môi chất đi qua xupap nạp cũng như xupap xả, làm giảm p; và làm tăng p;, mặt khác cũng làm giảm AT (do giảm thời gian tiếp xúc), kết quả làm giảm Tị,

17

Vì vậy nếu điều chỉnh sao cho thành phần hoà khí thích hợp ở tốc độ cao thì khi giảm tốc độ n, do nhiên liệu chu trình Ø.¡ giảm và không khí nạp lại tăng khiến hoà khí bị nhạt đi làm giảm mô men của động cơ Ngược lại nếu điều chỉnh thích hợp ở số vòng

quay thấp thì khi tăng tốc độ sẽ làm cho hoà khí quá đậm gây cháy không hết ( xuất hiện nhiều muội than do thiếu ôxy) Chính vì vậy trong hệ thống nhiên liệu lắp bơm Bosch thường có thêm cơ cấu hiệu chỉnh đặc tính cung cấp của bơm, nhưng cũng không thể khắc phục hết nhược điểm này

0.6 |

Chế độ đây tải 0.4:

áp Điều này tạo ra các tác động xấu đến đường đặc tính phun như sau:

- Ap suất phun tăng đồng thời với tốc độ và lượng nhiên liệu được phun

- Suốt quá trình phun, áp suất phun tăng lên và lại giảm xuống theo áp lực đóng của ty kim ở cuối quá trình phun

-_ Áp suất phun tăng đồng thời với tốc độ và lượng nhiên liệu được phun

- Suốt quá trình phun, áp suất phun tăng lên và lại giảm xuống theo áp lực đóng của tỉ kim phun ở cuối quá trình phun

Hậu quả là:

18

- Khi phun với lượng nhiên liệu ít thì áp suất phun cũng nhỏ và ngược lại

- Áp suất đỉnh cao gấp đôi áp suất phun trung bình

Để quá trình cháy hiệu quả, đường cong mức độ phun nhiên liệu thực tế có dạng

tam giác

Áp suất đỉnh quyết định tải trọng đặt lên các thành phần của bơm và các thiết bị

dẫn động Ở hệ thống nhiên liệu cũ, nó còn ảnh hưởng đến tỉ lệ hỗn hợp khí và nhiên liệu

trong buồng cháy

hệ thống cũ dẫn động bằng cam, hệ thống Common Rail khá linh hoạt trong việc đáp ứng thích nghỉ để điều khiển phun nhiên liệu cho động cơ Diesel như:

- Pham vi tmg dung rong rai (cho xe du lich, xe khách, tải nhẹ, tải nặng, xe lửa, tàu thủy )

- _ Áp suất phun đạt đến từ 1600 bar đến 2000 bar

- _ Thay đổi áp suất phun tùy theo từng chế độ hoạt động của động cơ

19

- _ Có thể thay đổi thời điểm phun

- _ Phun chia làm ba giai đoạn: Phun sơ khởi, phun chính và phun kết thúc

Hình 2-12 Sơ đồ nguyên lí hoạt động hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel

1 Thùng nhiên liéu; 2 Bom cao ap Common Rail; 3 Loc nhién liệu; 4 Đường cấp nhiên liệu cao áp; 5 Đường nối cảm biến áp suất đến ECU ; 6 Cảm biến áp suất; 7 Common Rail tích trữ &điều áp nhiên liệu (hay còn gọi ắcquy thuỷ lực) ; 8 Van an toàn (giới hạn

áp suất); 9 Vòi phun; 10 Các cảm biến nối đến ECU(PCM) và Bộ điều khiển thiết bị (EDU); 11.Dudng vé nhiên liệu (thấp áp) ; EDU: (Electronic Driver Unit) và ECU : (Electronic Control Unit)

Tương tự như hệ thống nhiên liệu diesel thông thường, trên hình 1 nhiên liệu được bơm cung cấp đây đi từ thùng nhiên liệu trên đường ống thấp áp qua bầu lọc (3) đến Bơm cao áp (2), từ đây nhiên liệu được bơm cao áp nén đây vào ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (7) hay còn gọi ắc quy thủy lực- và được đưa đến vòi phun Common Rail (9) sẵn sàng để phun vào xy lanh động cơ Việc tao ap suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong hệ thống Common Rail Ap suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ

và lượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong ắc quy thủy lực

20

Lượng phun ra được quyết định bởi điều khiển bàn đạp ga, thời điểm phun cũng như áp suất phun được tính toán bằng ECU dựa trên các biểu đồ đữ liệu đã lưu trên nó Sau đó ECU và EDU sẽ điều khiển các kim phun của các vòi phun tại mỗi xy lanh động cơ để

phun nhiên liệu nhờ thông tin từ các cảm biến (10) với áp suất phun có thê đến 1500 bar

Nhiên liệu thừa của vòi phun đi qua ắcquy thủy lực trở về bơm cao áp, van điều khiển áp suất tại bơm mở để nó trở về thùng nhiên liệu (1) Trên ắcquy thủy lực có gắn cảm biến

áp suất và đầu cuối có bố trí van an toàn (8), nếu áp suất tích trữ trong ắc quy thủy lực (7) lớn quá giới hạn van an toàn sẽ mở đê nhiên liệu tháo về thùng chứa

Với phương pháp này áp suất phun từ 1600 bar đến 2000 bar có thể thực hiện ở mọi

thời điểm ngay cả động cơ lúc thấp tốc Trong hệ thống Common Rail quá trình phun được chia thành các cách phun:

- Phun méi (hay Phun so khéi- Pre-injection hodc Pilot- injection)

- Phun chinh (Main injection)

- Phun thir cap (Post-injection)

Một hệ thống Common Rail Diesel gồm có 4 thành phần căn bản :

- Bơm áp suất cao với van điều chỉnh áp suất và van đo lường

- Các cảm biến ( tốc độ quay trục khuỷu, trục cam, bàn đạp ra, lưu lượng không khí và nước làm mát, cảm biên áp suat Rail, .)

- Các cơ cầu chấp hành (Vòi phun điều khiển bằng van solenoid, bộ tăng áp, bộ hồi

lưu khí xả, các đồng hồ đo áp suất, )

- Bộ điều khiển điện tử (ECU (PCM), EDU) kiểm soát lượng phun chính xác, điều chỉnh

áp suât và giám sát các điêu kiện hoạt động của động cơ

21

Cam bien ap suat Rail Acquy thily lwe ap suat cao

Mạch dầu hồi:

Hình2-15 Mạch hồi đầu

(mõi tên chỉ cho thấy khi van mở nhiên liệu qua bơm cao áp về lại thùng chứa)

ee Cảm biển áp suất Rail

Hình 2-16 ECU, các cảm biến và cơ cấu chấp hành

2.3.2 Các chức năng của hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel

23

Với hệ thống nhiên liệu Common Rail, người ta phải phân biệt giữa ba nhóm chức năng khác nhau:

- _ Mạch áp suất thấp

- Mach 4p suat cao

- ECU (PCM) và hệ thống các cảm biến

Chức năng chính: Là điều khiển phun nhiên liệu đúng thời điểm, đúng lượng phun, đúng

áp suất phù hợp từng chế độ làm việc của động cơ

Chức năng phụ: Là điều khiển vòng kín và vòng hở như điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải, tăng áp, ga tự động, làm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải độc hại Động cơ Diesel thế hệ “cũ”, trong quá trình làm việc hệ thống cung cấp nhiên liệu tạo ra tiếng ồn khá lớn Khi khởi động và tăng tốc đột ngột lượng khói đen thải lớn.Vì vậy làm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm cao Ở hệ thống nhiên liệu Common Rail áp suất phun từ

1600 Bar đến 2000 Bar, có thể phun ở mọi thời điểm, mọi chế độ làm việc và ngay cả động cơ lúc thấp tốc mà áp suất phun vẫn không thay đôi

Với áp suất cao, nhiên liệu được phun càng tơi nên quá trình cháy càng sạch hơn Động cơ làm việc êm địu là nhờ cải tiến bơm cao áp (hình 6) Với kiểu bơm pittông

bố trí hình sao lệch nhau 120 độ Hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt và năng SUẤT cao, giảm được tải trọng động trên động cơ

24

Hình 2-17 Kết cấu Bơm cao áp

Các giai đoạn phun sơ khởi làm giảm thời gian cháy trễ và phưn thứ cấp tạo cho quá trình cháy hoàn thiện Ngoài ra, hệ thống còn ứng dụng điều khiển điện tử cho động cơ, lắp thêm bộ hồi lưu khí xả (EGR) và tăng áp góp phần cải thiện tính năng động cơ Trong đó phải kể đến vòi phun Common Rail, nó thực hiện phun và lưu ở áp suất cao Vòi phun có van trợ lực điện từ Nó là một thành phan chính xác cao, được chế tạo chịu được độ kín khít cực cao Các van, kim phun và cuộn điện từ được định vị trên thân vòi phun Dòng nhiên liệu từ giắc nối mạch áp suất cao đi qua van tiết lưu đi vào buồng chứa van điều khiển Có áp suất bên trong vòi phun bằng áp suất trong ắcquy thủy lực, như vậy

ta thấy rằng vòi phun được thiết kế làm việc ở áp suất rất cao do đó các chỉ tiết lò xo, van

bi, kim phun và van điện từ làm việc phải chính xác

25

2

Van tiet lưu Ham cham dién

Hinh 2-18 Voi phun Common Rail Diesel- Bosch

Qua phân tích trên ta có thể kết luận Hệ th6ng Common Rail Diesel cd 5 wu diém sau:

- Tiêu hao nhiên liệu thấp

- Phát thải ô nhiễm thấp

- Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng én

- Cải thiện tính năng động cơ

- Thiết kế phù hợp đề thay thế cho các động cơ Diesel đang sử dụng

Một ưu điểm nữa của hệ thống nhién ligu Common Rail Diesel 14 trong quá trình thiét ké nhằm mục đích có thể thay thế được cho hệ thống nhiên liệu Diesel cũ, tức là việc bố trí

các thành phần và lắp đặt chúng trên động cơ phù hợp với các động cơ đang tồn tại Tuy nhiên, hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel còn các tồn tại là:

- Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi công nghệ cao

- Khó xác định và lắp đặt các chỉ tiết Common Rail trên động cơ cũ

Qua việc phân tích ưu và nhược điểm của hệ thống nhiên liệu điesel sử đụng bơm cao áp Bosch và hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel tôi chọn hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel để thiết kế cho hệ thống nhiên liệu của động cơ Duratorg 2.41

3 Các thông số của động cơ Duratorq 2.4]

26

Động cơ Duratorg 2.4L của hãng FORD là loại động cơ 4 kỳ 4 xylanh được đặt

thắng hàng và làm việc theo thứ tự nỗ 1-3-4-2 Động cơ có công suất lớn 74 KW/3500 víph, hệ thống phối khí của các xupáp được dẫn động trực tiếp từ trục cam thông qua con đội thuỷ lực, sử đụng con đội thuỷ lực và cách bố trí 4 xupáp trên một xylanh (2 xupáp nạp, 2 xupáp thải) tạo được chất lượng nạp và thải (nạp day, thải sạch), nhằm tăng công suất động cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường Với hệ thống phun nhiên liệu diesel điều khiển bằng điện tử và hệ thống tuần hoàn khí xả tạo cho động

cơ luôn làm việc ở chê độ an toàn và hiệu quả cao

Bảng 3-1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ

Công suất cực đại 74[kW] / 3500[v/ph]

Momen xoắn cực đại 375 Nm / 2000[v/ph]

4 Tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu động co Duratorg 2.41

4.1 Tính toán hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4]

4.1.1 Tính toán nhiệt (tính theo tài liệu [f])

Công suất, tính kinh tế nhiên liệu, độ tin cậy khi làm việc và tuổi thọ của động cơ

phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện của chu trình công tác Vì vậy, việc nghiên cứu các quá trình tạo nên chu trình công tác của động cơ là rât cân thiết đê tìm ra các quy luật điện

27

biến của chúng, phát hiện những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ấy, trên cơ sở đó xác

định phương hướng nâng cao tính hiệu quả và kinh tế của động cơ

Phương pháp tính toán các thông số của chu trình công tác thực tế càng hoàn hảo bao nhiêu thì sự khác biệt giữa chu trình tính toán và chu trình thực tế càng ít bấy nhiêu

Nhiệm vụ của tính toán nhiệt động cơ là dựa trên những số liệu đã cho ban đầu để xác định các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của động cơ Kết quả của tính toán nhiệt là xây đựng

được đồ thị công và đây là tài liệu cơ bản cho việc tính toán động học, động lực học, tính

sức bền và độ mài mòn của các chỉ tiết tiếp theo

Tính toán chu trình nhiệt của động cơ đốt trong được tiến hành qua các bước sau:

- Hanh trinh cua piston: S =94,6 mm

4.1.1.2 Các thông số chọn ban đầu

Tên thông số Kíihiệu | Giá trị | Thứ nguyên

Hệ số dư lượng không khí | ơ 1,66

Áp suất cuôi quá trinh nap | P, 0,151 | MN/m?

D6 say néng khi nap méi_| AT 30 K

Chỉ số giản nở đoạn nhiệt | m 1,5

Hệ số lợi dụng nhiệttạiz | §; 0,8

28

15-1 1,5

b= b,+7„°", _ 0,00419+ 0,02.0,005

"— l+#, 1+0,02 = 0,004

mC", = 19,826 + TT 343.169 = 20.549

5 Chỉ số nén đa biến trung binh nj

Tính gần đúng từ phương trình nén đa biến:

8,314

19,83+ = Vậy chọn : n,; = 1,368

6 Nhiệt độ cuối quá trình nén T, [°K]

II Qua trinh cháy:

1 Số mol không khí để đốt cháy I Kg nhiên liệu Mụ

2 Số mol khí nạp mới MI

Mi = ơM¿ = I,66.0,495 = 0,821 [kmol/KK/kgn]] (3-11)

31

9 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn

Với động cơ Diesel a > I thi AQy = 0

10 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z

11 Nhiệt độ cực đại của chu trình T;

Nhiệt độ cực đại của chu trình T; được tính theo phương trình sau:

TƯ Quả trình giãn nở:

1 Áp suất chỉ thị trung binh ly thuyét p;

35

Đề vẽ được đô thị công cân phải xác định các điêm trung gian trên đường nén và đường giãn nở

4.1.2.1 Xác định các điêm trên đường nén với chỉ sô đa biên nị

Phương trình đường nén p.V” = const, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì

Pc Ve" = Pax: Vinx => Pox =Pe 7 — (3.40)

Pc i”

e

n¡- là chỉ số nén đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt

4.1.2.2 Xây đựng đường cong áp suất trên đường giãn nở

Phương trình của đường giãn nở đa biến p.V"? = cons(, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:

nạ- là chỉ số giãn nở đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt

Bang 4-1 Cac gia tri trên đường nén và giãn nở

37

0.2564 |7 000 | 14.3250 | 0.0698 ‘| 0.5279 11.6098 | 0.0861 | 1.4877 0.2930 | 8 o000 17.1960 | 0.0582 | 0.4398 13.7370 | 0.0728 | 1.2573 0.3297 |g 0000 | 20.2024 | 0.0495 | 043743 459348 | 0.0628 | 1.0839

Trên đoạn cy lấy điểm c` với c c =1/3cy

Trên đoạn yz lẫy điểm z` với yz =1/2yz

38

Trên đoạn ba lấy điểm b véi bb =1/2ba

4.2 Xác định các thông số cơ bản của bơm cao áp (tính theo tài liệu [7])

4.2.1 Thể tích nhiên liệu Cung cấp cho một chu trình

Ver: thé tich nhién liéu cung cấp cho một chu trình

Vcr : một đơn vị thể tích công tác xylanh

VCT — 9s.7c (3-43)

a

39

Nc: hé sb cung cấp của bơm; Nc = 0,75

a : hệ số dư lượng không khí; œ = 1,66