Luận Văn Phân tích cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp điều khiển điện

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Phân tích cơ sở lý thuyết và đặc điểm cấu tạo của hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp điều khiển điện tử trên các động cơ diesel hiện đại
Mô tả bị lỗi font, tài liệu vẫn bình thường


MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầ u .1
Chương I
Cơ sở lý thuyết của hệ thố ng phun nhiê n liệu 3
I.1. Chức nă ng, nhiệm vụ và yê u cầu của hệ thống phun nhiê n liệ u .3
I.1.1. Chức năng .3
I.1.2. Nhiệm vụ 3
I.1.3. Yêu cầu .4
I.2. Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệ u động cơ diesel .4
I.3. Đặc tính phun nhiên liệu trong động cơ diesel .5
I.4. Những yế u tố ảnh hưở ng đến quá trình phun nhiê n liệu . 10
I.4.1. Hiệu suất nạ p nhiên liệu .10
I.4.2. Hiện tượ ng tiết lưu 12
I.4.3. tính chịu nén củ a nhiên liệu và tính đà n hồi của vật liệu .13
I.5. tỷ lệ không khí– nhiên liệu 13
I.6. pha phối khí và góc phun sớm nhiên liệu củ a động cơ diesel .15
I.6.1. Pha phối khí . 15
I.6.2. Góc phun sớm nhiên liệ u 16
I.7. Hình thành khí hỗ n hợ p trong buồng cháy 17
I.8. Quá trình chá y trong động cơ diesel .22
I.9. Các phương pháp điều chỉnh qui luật phun nhiê n liệu .25
I.9.1. Phương pháp điề u chỉnh qui luật phun bằ ng cách điều chỉnh hành trình có ích
của BCA 26
I.9.2. Phương pháp điều chỉnh qui luật phun bằng ống lót (xylanh động) 27
I.9.3. Phương pháp điề u chỉnh qui luật phun bằ ng việ c thay đổi vị trí củ a van tiết
lưu 29
I.9.4. Phương pháp điều chỉnh qui luật phun dự a vào nguyê n lý thờ i áp .31
I.9.5. Phương pháp điề u chỉnh qui luật phun bằng điện tử trự c tiếp 33
Chương II
Tổ ng quan về hệ thống phun nhiên liệ u trực tiếp điề u khiển điện tử 34
II.1. Những né t khái quát và ưu đi ểm của hệ thố ng phun nhiên liệu điệ n
tử .34
II.1.1. Những nét khái quát .34
II.1.2. những ưu điểm của hệ thố ng phun nhiên liệu điệ n tử .35
II.2. Những nét đặc trưng về động cơ sử dụng hệ thống phun nhiên liệ u điện
tử .36
II.3. Hệ thống vòi phun nhiên liệ u 38
II.4. Nguyê n lý của hệ thống phun nhiên liệu trự c tiếp điều khiển điện tử.38
Chương III
Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun nhiên liệu điệ n
tử . 41
III.1. Sơ đồ nguyên lý củ a hệ thống phun nhiên liệu điện tử . .41
III.1.1. Sơ đồ 41
III.1.2. Các cơ sở củ a hệ thống phun nhiên liệu điện tử .42
III.2. Mạch cung cấp nhiê n liệu kiểu common rail .43
III.2.1. Sơ đồ mạch cung cấ p nhiên liệu 43
III.2.2. Nguyê n lý hoạ t động của mạch cung cấp nhiê n liệu 45
III.2.3. Các bộ phân củ a mạch cung cấ p nhiên liệu 45
1)Thù ng chứa nhiên liệ u 45
2) Bơm trợ lực (bơm thấ p á p) .46
a) Bơm con lăn .46
b) Bơm bánh răng 47
3) Bộ lọc nhiê n liệu 48
4) Van điều khiể n ổ n nhiệ t .48
5) Bơm cao áp .49
6) Bình tích á p nhiên liệu . 53
7) Van điều chỉnh áp suất nhiê n liệu .56
8) Vòi phun nhiên liệu 57
III.4. Sự làm việc củ a các vò i phun nhiê n liệu trong hệ thố ng phun nhiê n liệu điệ n
tử .63
III.4.1. Nguyê n lý chung .63
III.4.2. Vai trò của cá c đường đặc tính chuẩn 65
1) Đặc tính tăng tốc 65
2) Đặc tính toà n tải 65
3) Đặc tính áp suấ t thấ p .65
4) Đặc tính luâ n hồi khí xả 65
5) Đặc tính giới hạn khí xả 66
III.4.3. Nguyê n lý hoạ t động 66
III.4.4. Tính toán lượ ng nhiên liệu được phun .67
1) Nguyê n lý chung 67
2) Một số chức nă ng hiệ u chỉnh đặ c biệt .68
III.5. Quá trình phun nhiê n liệ u . 69
III.5.1.Thời điểm và khoảng thờ i gian phun nhiê n liệu của vòi phun 69
1) Xác định khoảng thời gian phun 69
2) Xác định thời điểm phun 70
III.5.2. Các giai đoạn củ a quá trình phun nhiên liệu .70
1) Giai đoạn phun trước . 70
2) Giai đoạn phun chính .71
3) Giai đoạn phun sau 71
III.5.3. Quá trình hoạt độ ng củ a động cơ .72
III.6. Mạch điều khiển điện tử .72
III.6.1. Module điều khiể n điện tử ECM .72
1) Sự cung cấp điệ n thế chuẩn cho cá c cảm biế n .73
2) Bộ chuyể n đổ i trạng thái tín hiệ u 74
3)Trung tâm xử lý tín hiệu .75
4) Sự điề u khiển cơ cấ u chấp hành .75
III.6.2. Module điều khiể n vòi phun 76
1) Sự phân phố i điện cho các vòi phun 76
2) Nguồn năng lượng cấp cho vòi phun .77
3) Điề u khiển đầu ra cho các vòi phun 78
4)Tự động chẩ n đoán . 79
III.6.3. Hệ thống các cảm biến .79
1) Cảm biế n điệ n áp chuẩ n 79
2)Thermistor . 80
3) Bộ phân thế . 82
4) Cảm biế n đo lường á p suất kiểu thay đổi điện dung 83
5) Cảm biế n hiệ u ứng Hall . 84
6) Cảm biế n công tắc kiểu ON– OFF . 86
III.6.4. Vai trò của các phần tử trong mạch điều khiển thuộc hệ thông phun nhiên liệ u
điện tử .87
1) Bộ rơle ké p . 87
2) Cảm biế n vị trí gia tố c 89
3) Cảm biế n vị trí trụ c cam .89
4) Cảm biế n nhiệt độ dung dịch làm má t động cơ 89
5) Cảm biế n nhiệt độ không khí nạp 90
6) Cảm biế n nhiệt độ nhiên liệ u 90
7) Cảm biế n áp suấ t nhiên liệu 90
III.7. Hệ thống phun nhiên liệu điề u khiể n điện tử trên động cơ Marcury
7.3 . 91
III.7.1. Hệ thống cung cấ p nhiên liệu .91
III.7.2. Hệ thống điều khiển áp suất phun nhiê n liệu 93
III.7.3. Sự hoạt động củ a vòi phun 94
Kết luận 96
Tài liệu tham khảo .99
Mục lục .101


LỜI NÓ I ĐẦU
Trong xu thế phát triển khô ng ngừng của khoa học kỹ thuật nói chung và ngành cơ
khí chế tạo nói riêng. Con người đã và đang từng bước hoàn thiện nhữ ng cô ng cụ phục vụ
cho cuộc số ng củ a mình. Kể t ừ sau cuộc cá ch mạ ng cô ng nghiệp ở Anh vào cuối thế kỹ
XVIII đầu thế kỹ XIX, loài người đã chế tạo thà nh công nhữ ng độ ng cơ đố t trong đầu tiê n
và nó đã mang lại một hiệu quả khả quan trong việc nâ ng cao nă ng suất lao động cũng
như đáp ứ ng nhu cầ u đi lại của con người. Và cũng từ đó đế n nay, các nhà thiết kế, chế
tạo động cơ đã cải tiế n, sáng tạo ra rất nhiều cơ cấ u và hệ thống đặc biệ t nhằm nâng cao
công suất và hiệ u suất của độ ng cơ.
Trong giai đoạn hiện nay, trước sự khan hiế m về nguồn tài nguyê n thiê n nhiên và
tình trạ ng ô nhiễm môi trường một cách nghiê m trọng trên toàn thế giớ i đã đặt ra những
yêu cầ u mới trong việc thiết kế, chế tạo độ ng cơ. Để đáp ứ ng những vấn đề khá ch quan
này, vào những năm cuối thế kỹ XX hệ thốn g phun nhiên liệu đi ều khiển điện tử đã được
nghiên cứu và ứng dụng cho các động cơ đố t trong. Với sự giúp đỡ của máy tính điệ n tử
được lậ p trình sẵ n, hệ thống này đã khắc phục đượ c các khuyết điểm cố hữu của hệ thốn g
phun nhiên liệu cổ điển.
Được sự phân cô ng và hướng dẫ n của khoa cơ khí, bộ môn Động lực và Thầ y phụ
trách:Th.S MAI SƠN HẢI, tôi xin đượ c thự c hiện đồ án tố t nghiệp với đề tài: “Phân tích
cơ sở lý thuyế t và đặc điểm cấ u tạo củ a hệ thống phun nhiên liệu trực tiế pđiều khiểnđiện
tử trên các động cơ diesel hiện đại”. Với thời lượ ng có hạn và thiế u thố n về mặt tài liệ u,
kiến thức tôi đã cố gắng trình bà y những vấ n đề liên quan đến hệ thống nhưng chắc chắ n
không thể trá nh khỏi nhữ ng thiếu sót và hạn chế. Vậy kính mong quý thầy hướng dẫ n
cũng như các bạn đọ c quan tâm góp ý, bổ sung để bả n đồ án này được hoà n thiện hơn.



CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU


I.1. CHỨC NĂNG, NHIỆ M VỤ VÀ YÊ U CẦU CỦ A HỆ THỐNG PHUN NHIÊ N
LIỆU
I.1.1. Chứ c nă ng
Hệ thống nhiê n liệu củ a động cơ diesel có chức năng lọc sạch rồi phun nhiên liệu
vào buồng đốt của độ ng cơ theo nhữ ng yê u cầu phù hợp với đặc điểm cấu tạo và tính
năng củ a động cơ.
I.1.2. Nhiệm vụ
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có các nhiệ m vụ sau:
1) Dự trữ nhiên liệu đảm bảo cho độ ng cơ có thể làm việc trong một thời gian nhất
định, không cần cấp t hêm nhiên liệ u; lọ c sạch nước, tạ p chất cơ học lẫn trong nhiê n liệu;
giúp nhiê n liệ u chuyể n động thô ng thoáng trong hệ thống.
2) Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo các yêu cầu sau:
- Lượng nhiê n liệu cấ p cho mỗ i chu trình phải phù hợp với chế độ làm việc củ a
động cơ.
- Phun nhiên liệu vào đú ng thờ i điể m, đúng qui luật mong muố n.
- Lưu lượng nhiên liệu và o các xylanh phả i đồng đều (đối với động cơ nhiề u
xylanh)
- Phải phun nhiê n liệu vào các xylanh qua l ỗ nhỏ vớ i chênh áp lớn phía trước và
sau lỗ phun, để nhiên liệu được xé tơi tốt.
3) Các tia nhiên liệu phun vào xylanh độ ng cơ phải đảm bảo kết hợ p tốt giữ a số
lượng, phương hướng, hình dạng, kích thướ c của các tia phun với hình dạng buồng cháy và
với cường đôï và phương hướng chuyển độ ng của môi chất trong buồng chá y để hoà khí
được hình thành nhanh và đều.
I.1.3. Yê u cầu của hệ thống phun nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thoả mãn cá c yêu cầu sau:
- Hoạt độ ng lâu bền, có đô ï tin cậy cao;
- Dễ dà ng và thuận tiện trong sử dụ ng, bả o dưỡng và sửa chữa;
- Dễ chế tạ o, giá thành hạ.
I.2. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU ĐỘNGCƠ DIESEL
Bơm 12 hút nhiên liệ u từ bình chứa 9 qua l ọc thô 5 vào bơm rồ i được bơm qua bình
lọc tinh 6, tới bơm cao áp (BCA) 14. Các bình lọc 5 và 6, lọc sạch cá c tạ p chất lẫ n trong
nhiên liệu. BCA đẩy nhiên liệu vào đườ ng cao áp 4, tới vò i phun để phun vào buồng chá y
đôïng cơ. Nhiê n liệu dư thừ a trong BCA đi qua van tràn ra đườ ng 13 trở về cửa hút của
bơm chuyể n 12.
Một phầøn nhiê n liệu rò rỉ trong vòi phun (khoảng 0,02% nhiên liệu phun và o
xylanh) đi theo đường 2 trở về t hùng chứ a.
Không khí từ ngoà i trời qua bình lọc khí 1 vào ống nạp, rồi qua xupap nạp đi và o
động cơ. Trong quá trình né n các xupap hút và xả đề u đóng kín, khi piston đi lê n, không
khí trong xylanh bị nén. Piston cà ng tới sát điể m chết trên (ĐCT), không khí bên trê n
piston bị chèn chui vào phần khoét lõm của đỉnh piston, tạo ra ở đây dòng xoáy lố c hướng
kính ngày cà ng mạnh. Cuối quá trình nén, nhiên liệ u được phun vào dòng xoáy lốc này,
được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trôïn đều với không khí tạ o ra hoà khí rồ i tự bố c
chá y.
I.3. ĐẶC TÍNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL
Muốn đảm bảo chất lượng hình thành khí hỗ n hợ p trong xylanh độ ng cơ diesel, phải
phun nhiê n liệu thành hạt nhỏ, kích thước đều nhau (đường kính mỗi hạt khoảng 5 - 50
mm), để hỗ n hợ p với không khí nén trong buồ ng chá y củ a động cơ. Kích thước của hạt
nhiên liệu càng nhỏ, càng đều thì tổng diệ n tích sấy nóng và bố c hơi của một đơn vị thể
tích nhiên liệu cà ng lớ n, do đó nhiên liệu bố c hơi cà ng nhanh. Muốn nhiê n liệu thành
những hạt nhỏ thì áp suất phun lớn. Á p suất phun thường dao độ ng trong khoảng từ 10 –
180 MN/m
2
, tuỳ thuộc vào số vòng quay củ a động cơ, kích thước xylanh và dạng buồn g
chá y.
Qúa trình xé tan nhiên liệu phun vào buồng cháy của độ ng cơ phụ thuộc và o các
lực sau: lực hấp dẫ n giữa các phân tử nhiên liệ u, lực căng mặt ngoài của tia nhiên liệu,
lực kích đôïng ban đầ u của tia nhiên liệu khi đi qua lỗ phun và lực cản khí động của không




TÀI LIỆU THAM KHẢ O
1. PGS – TS Dương Đình Đối
SỬA CHỬA MÁY ĐỐT TRONGTÀU THUỶ VÀÔTÔ
NXB Nông Nghiệp – 1998
2. PGS – TS Nguyễn Văn Nhậ n
LÝ THYẾT ĐỘNGCƠ ĐỐ TTRONG
(Dù ng cho ngành cơ khí – ĐHTS)
Nha Tang– 2004
3. Nguyễn Bảo Quốc
LVTN: HỆTHỐNG PHUN NHIÊN LIỆU HDI
ĐHTS NhaTrang - 2001
4. Nguyễ n Văn Bình – Nguyễn TấtTiến
NGUYÊNLÝ ĐỘ NGCƠ ĐỐT TRONG
NXB Giáo Dụ c - 1994
5. Nguyễ nTất Tiến
NGUYÊNLÝ ĐỘ NGCƠ ĐỐT TRONG
NXB Giáo Dục 2000
6. Đỗ Dũ ng – TrầnThế San
THỰC HÀ NHSỬA CHỬ A VÀ BẢ OTRÌ ĐỘ NGCƠ DIESEL
NXB Đà Nẵng– 2000
7. William H.Crouse & DonaldL.Anglin
Biên dịch: Nguyễn Ngọc Điệp – Phạm Thanh Đường
ĐỘNGCƠÔTÔ
NXB TP HCM
8. SERVICE MANUAL NUMBER 27
MARINE ENGINES V – 8 DIESEL