i
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
o0o NGUYỄN TRUNG HIẾU
51DLTT NGHIÊN CỨU CẢI TẠO HỆ THỐNG PHUN
NHIÊN LIỆU CỔ ĐIỂN ĐỘNG CƠ D12 THÀNH
HỆ THỐNG PHUN COMMON RAIL
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
Nha Trang, tháng 07 năm 2013
ii
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
Tên đề tài: “
Nghiên cứu cải tạo hệ thống phun nhiên liệu cổ điển của động cơ
D12 thành hệ thống phun Common Rail
”.
Số trang: 62 Số chương: 4 Số tài liệu tham khảo: 12
Hiện vật: 2 CD, 2 bản thuyết minh, 1 sản phẩm là hệ thống phun nhiên liệu
Common Rail trên động cơ D12 – S195 và 1 hộp ECU điều khiển.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Kết luận: …………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Nha Trang, ngày 12 tháng 07 năm 2013
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
Th.S Mai Sơn Hải
Điểm chung
Bằng số Bằng chữ
CÁN BỘ PHẢN BIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên) Điểm chung
Bằng số Bằng chữ
iii
MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i
PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH vi
DANH MỤC BẢNG ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC x
LỜI NÓI ĐẦU xi
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Đặt vấn đề 2
1.1.1. Lý do chọn đề tài………………………………………………………… 2
1.1.2. Đối tượng nghiên cứu. 3
1.1.3. Phạm vi nghiên cứu. 3
1.1.3.1. Về lý thuyết 3
1.1.3.2. Về thực nghiệm 3
1.1.4. Mục tiêu nghiên cứu 3
1.1.5. Kế hoạch thực hiện
3
1.2. Giới thiệu hệ thống nhiên liệu động cơ D12 – S195 4
1.3.4.5. Ống phân phối
17
1.3.4.6. Vòi phun
18
1.3.4.7.
Các cảm biến
22
1.3.4.8.
Bộ điều khiển trung tâm
26
1.3.5.
Ưu điểm của hệ thống nhiên liệu Common Rail
26
CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO
2.1.
Lựa chọn các phương án thiết kế cải hoán
30
2.1.1.
Phương án 1: Sử dụng các thiết bị của hệ thống nhiên liệu Common Rail
thuần túy
30
2.1.2. Phương án 2: Tính chọn và thiết kế các thiết bị tương đồng
32
46
3.1.2.2.
Ống nối
46
3.1.2.3.
Gia công các vị trí lắp
46
3.1.2.4.
Kiểm tra khả năng chịu áp lực
48
3.1.3. Tính chọn vòi phun
49
v
3.1.4. Thiết kế mạch ECU điều khiển
51
3.1.4.1. Quy trình làm mạch điều khiển
51
3.1.4.2. Các khối điều khiển
52
3.1.4.3. Xác định thời điểm kích phun
53
3.1.4.4. Các lưu đồ giải thuật điều khiển
54
3.2.
Thử nghiệm sau thiết kế
vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Tổng quan động cơ diesel – D 4
Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ S195 4
Hình 1.3. Cấu tạo bầu lọc và két nhiên liệu 6
Hình 1.4. Cấu tạo bơm cao áp và vòi phun 8
Hình 1.5. Áp suất phun của hệ thống Common Rail qua các năm 11
Hình 1.6. Điều khiển áp suất của hãng Bosch và Delphi 11
Hình 1.7. Hình cắt động cơ sử dụng hệ thống Common Rail của hãng Volvo 12
Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail 13
Hình 1.9. Cấu tạo bơm con lăn 14
Hình 1.10. Cấu tạo bơm bánh răng 15
Hình 1.11. Lọc nhiên liệu 15
Hình 1.12. Hình cắt bổ của bơm cao áp 16
Hình 1.13. Cấu tạo các bộ phận của bơm cao áp 3 piston hướng kính 17
Hình 1.14. Ống phân phối nhiên liệu 17
Hình 1.15. Cấu tạo của vòi phun 18
Hình 1.16. Cảm biến vị trí bàn đạp ga 22
Hình 1.17. Cảm biến tốc độ động cơ 22
Hình 1.18. Cảm biến vị trí trục cam 23
Hình 1.19. Cảm biến áp suất tăng áp tuabin 23
Hình 1.20. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 24
Hình 1.21. Cảm biến nhiệt độ khí nạp 24
Hình 1.22. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu 25
Hình 1.23. Cảm biến lưu lượng khí nạp 25
Hình 3.14. Bản vẽ đồ gá đồng hồ áp lực 48
Hình 3.15. Ống Rail hoàn thiện 48
Hình 3.16. Vòi phun động cơ D12 và vòi phun điện tử hãng AKautomotive 49
Hình 3.17. Bản vẽ đồ gá vòi phun 49
Hình 3.18. Đồ gá sau khi gia công xong 50
Hình 3.19. Vòi phun sau khi gia công 50
Hình 3.20. Vam sau khi gia công 50
Hình 3.21. Vòi phun hoàn thiện 50
viii
Hình 3.22. Bố trí thiết bị kiểm tra khả năng chịu áp lực 51
Hình 3.23. Sơ đồ khối hệ thống 53
Hình 3.24. Sơ đồ chân và sơ đồ đóng gói của vi điều khiển Atmega16 53
Hình 3.25. Mạch ECU điều khiển 53
Hình 3.26. Biểu đồ biểu diễn thời điểm kích phun 53
Hình 3.27. Lưu đồ giải thuật ở chế độ khởi động 53
Hình 3.28. Lưu đồ giải thuật ở chế độ điều tốc n = const 53
Hình 3.29. Lưu đồ giải thuật ở chế độ ngắt phun 53
Hình 3.30. Lưu đồ giải thuật ở chế độ phun 53
Hình 3.31. Lưu đồ giải thuật ở chế độ an toàn 53
Hình 3.32. Bố trí tổng thể thiết bị để thử nghiệm 57
Hình 3.33. Bố trí thiết bị để đo lưu lượng 57
Hình 3.34. Đồ thị G
h
– t
f
57 x
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC
ECU – Electronic Control Unit
EDU –
Electronic Drive Unit
CR – Common Rail
EFI – Electronic Fuel Injection
GDI – Gasoline Direct Injection
TCV – Timing Control Valve
SPV – Spill Valve
BCA – Bơm cao áp
ĐCT – Điểm Chết Trên
xi L
Ờ
I NÓI Đ
Ầ
U
p,
trao dồi cho em vốn kiến thức chuyên môn làm nền tả
ng và hành trang cho em sau
này bước vào đời được vững chảy và tự tin.
Em cũng chân thành cảm ơn những người thân trong gia đình, bạ
n bè và
những người thân yêu đã luôn động viên và giúp đỡ cho em. Cuố
i cùng em xin kính
chúc quý thầy, gia đình và bạn bè được dồi dào sức khỏ
e, thành công trong công
việc.
Nha Trang, ngày 12 tháng 07 năm 2013
Sinh viên thực hiện Nguyễn Trung Hiếu
1 CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ
thống CR…Càng khẳng định sự cần thiết của việc lựa chọn động cơ diesel cho
ngành công nghiệp ô tô hiện nay.
Trong đó, công nghệ góp phần không nhỏ là hệ thống nhiên liệu khiển điện tử
CR do hãng Bosch chế tạo lần đầu tiên (năm 1977) và nhanh chóng chiếm ưu thế do
điều khiển được quá trình cung cấp nhiên liệu, áp suất phun ổn định và lưu lượng
đều cho các xy lanh ở các trường hợp làm việc khác nhau của động cơ .
Tại Việt Nam, một lượng không nhỏ các động cơ diesel đang lưu hành. Để bắt
kịp với xu thế chung đó mà đề tài “
Nghiên cứu cải tạo Hệ thống phun nhiên liệu
cổ điển của động cơ D12 thành hệ thống phun Common Rail
” được lựa chọn để
góp phần nâng cao hiểu biết sâu hơn về động cơ và hệ thống nhiên liệu CR.
3
1.1.2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống nhiên liệu động cơ diesel D12.
1.1.3. Phạm vi nghiên cứu
1.1.3.1. Về lý thuyết
Cấu tạo và nguyên lý hệ thống nhiên liệu CR động cơ Diesel.
Tính toán hệ thống nhiên liệu CR động cơ Diesel.
Đặc tính phun của vòi phun điện tử.
1.1.3.2. Về thực nghiệm
Thiết kế cải tạo hệ thống nhiên liệu của động cơ diesel D12.
1.1.4. Mục tiêu nghiên cứu
Cải tạo hệ thống nhiên liệu của động cơ D12 thành hệ thống CR.
1.1.5. Kế hoạch thực hiện
5
Bảng 1 – 1. Thông số kỹ thuật của động cơ diesel D12 – S195
Nhãn
hiệu
Thông số kỹ thuật
Số kiểu
và kiểu
cách
Cách làm
mát và cách
nổ máy
Cao
Phong
Đường kính xy lanh 95 (mm)
Máy
diesel
S195
-
Một xy
lanh
-
4 kỳ
-
(dài x rộng x cao)
814x551x620 (mm)
Trọng lượng 135 (kg)
Góc phun sớm 16 – 20
0
trước ĐCT
Góc nạp sớm
Góc nạp muộn
Góc xả sớm
Góc xả muộn
17
0
trước ĐCT
43
0
trước ĐCT
43
0
trước ĐCT
17
0
trước ĐCT
Định kỳ rửa và thay
lõi lọc nhiên liệu
200 giờ
Định kỳ thay lọc
không khí
50 – 100 giờ
Bảng 1 – 3. Tên các chi tiết của bơm cao áp
STT Tên chi tiết Tên phụ tùng Số lượng
1
2
3
4
5
6
8
9
10
11
12
13
14
Đai ốc chặn van cao áp
Lò xo van cao áp
Đệm làm kín
Đế và thân van triệt hồi
Đệm làm kín
Vít định vị xy lanh
Vít xả khí
Đệm làm kín
Thân bơm cao áp
Piston và xy lanh
Ống kẹp chân piston + vành răng
Chén lò xo trên
Lò xo
B – 14
B – 13
19
20
21
22
23
Chén lò xo dưới
Chốt con lăn
Con đội
Trục con lăn
Con lăn
Vít dẫn hướng và chặn thanh răng
Thanh răng
Lỗ xem dấu cân bơm
Vòng hãm
B – 08
B – 10D
B – 10A
B – 10C
B – 10B
B – 06A
B – 06B
B – 22
B – 09
1
1
1
1
1
1
1
P – 13
P – 14
P – 12
P – 11A
P – 11B
P – 07
P – 06
P – 05
P – 04
P – 03
P – 01
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1 10
Hình 1.6. Điều khiển áp suất của hãng Bosch và Delphi
12
Ngoài hãng Bosch, hệ thống CR còn được nhiều nhà sản xuất phụ tùng ô tô
nghiên cứu, chế tạo. Năm 2002 hãng Denso đã chế tạo thành công hệ thống CR có
áp suất 1800 bar. Hệ thống cho phép động cơ diesel đạt đươc tiêu chuẩn Euro 4 mà
không cần bộ lọc khí thải. Hệ thống CR mới của Denso cho phép phun 5 lần trong
một kỳ nổ của động cơ. Khả năng phun 5 lần với bộ xác định chính xác lượng nhiên
liệu cực nhỏ đã làm giảm một lượng lớn nồng độ khí thải, đồng thời giúp động cơ
hoạt động êm như động cơ xăng.
Hiện nay trên thị trường xe sử dụng hệ thống CR đã trở nên phổ biến. Hệ
thống CR của từng hãng có thể có một số yếu tố khác nhau về cấu tạo nhưng chỉ về
mặt hình dáng, cách thức vận hành của các bộ phận được sử dụng là không thay đổi.
Có thể một số hãng sử dụng thêm một vài thiết bị để tăng thêm sự linh hoạt trong
việc điều khiển.
Hình 1.7. Hình cắt động cơ sử dụng hệ thống Common Rail của hãng Volvo
Copyright: Tài liệu đại học ©