MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU..............................................................................................1
Chương 1. Giới thiệu chung.......................................................................3
1.1. Sơ đồ bố trí chung...............................................................................3
1.2. Các bộ phận chính...............................................................................4
1.2.1. Thùng xăng - ống dẫn xăng..............................................................5
a) Thùng xăng................................................................................................5
b) Ống dẫn xăng...........................................................................................5
1.2.2. Bơm xăng.........................................................................................6
a) Loại dẫn động cơ khí (bơm màng)............................................................6
b) Loại dẫn động điện (bơm điện) ..............................................................10
1.2.3. Bầu lọc nhiên liệu ..........................................................................13
a) Bầu lọc thô............................................................................................13
b) Bầu lọc tinh.............................................................................................14
1.2.4. Bầu lọc không khí...........................................................................15
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bầu lọc không khí liên hợp điển hình trên động cơ ô tô........17
b) Bình lọc không khí có lõi lọc bằng giấy..................................................19
1.2.5. Bộ chế hòa khí. ..............................................................................19
Chương 2. Kết cấu bộ chế hòa khí...........................................................21
2.1. Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu.......................................................21
2.1.1. Nhiệm vụ. .......................................................................................21
2.1.2. Phân loại. ............................................................. .........................21
2.1.3. Yêu cầu. .........................................................................................22
2.2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động chế hòa khí đơn giản..................22
2.2.1 Cấu tạo. ..........................................................................................22
2.2.2 Nguyên lý hoạt động. ....................................................................23
2.3. Bộ chế hòa khí hiện đại.................................................................25
2.3.1. Hệ thống phun chính......................................................................26
a) Hệ thống điều chỉnh (giảm) độ chân không sau jiclơ xăng chính...........26
b) Hệ thống có jiclơ bổ sung........................................................................29
c) Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng............................................30
d) Hệ thống điều chỉnh tiết diện lưu thông của jiclơ...................................32
e) Hệ thống phun chính thay đổi tiết diện lưu thông jiclơ kết hợp với hệ thống không tải..........33
2.3.2. Các chế độ làm việc của bộ chế hòa khí........................................34
Chương 3. Phân tích đường đặc tính của bộ CHK................................39
3.1 Đặc tính của bộ CHK đơn giản....................................................39
3.1.1. Đặc tính bộ CHK. .........................................................................39
3.1.2. Xác định Gk qua bộ CHK đơn giản. ...............................................39
3.1.3. Xác định Gnl qua bộ CHK đơn giản. ..............................................42
3.1.4. Đường đặc tính bộ CHK đơn giản. ................................................44
3.2. Đặc tính lý tưởng của bộ CHK....................................................46
Chương 4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc các bộ CHK.........................51
4.1. Bộ chế hòa khí K88A ...................................................................51
4.1.1. Cấu tạo. .........................................................................................51
4.1.2. Nguyên lý làm việc. .......................................................................53
a) Chế độ làm việc ở tải trọng trung bình....................................................53
b) Chế độ làm việc khi chạy không tải với số vòng quay nhỏ.....................53
c) Chế độ làm việc khi khởi động động cơ nguội......................................54
d) Chế độ làm việc ở tải trọng hoàn toàn.....................................................55
e) Chế độ làm việc khi mở bướm ga đột ngột.............................................56
4.2. Bộ chế hòa khí K-126B.................................................................57
4.2.1. Cấu tạo. .........................................................................................57
4.2.2. Nguyên lý làm việc. .......................................................................59
a) Chế độ khởi động....................................................................................59
b) Chế độ không tải.....................................................................................59
c) Chế độ tải trung bình...............................................................................59
d) Chế độ toàn tải.........................................................................................59
e) Chế độ tăng tốc........................................................................................60
4.3. Bộ chế hòa khí K-126G.................................................................60
4.3.1. Cấu tạo. ..........................................................................................60
4.3.2. Nguyên lý làm việc. .......................................................................61
a) Chế độ chạy không tải............................................................................61
b) Chế độ tải trọng trung bình.....................................................................61
c) Chế độ tải trọng hoàn toàn......................................................................62
d) Chế độ tăng tốc........................................................................................63
4.4. Điều chỉnh bộ chế hòa khí............................................................64
4.5. Bộ chế hòa khí của động cơ 1RZ và 2RZ trên xe Toyota Hiace (xe ô tô 12 chỗ) ...........65
4.6. Một số hư hỏng và cách khắc phục ............................................67
KẾT LUẬN................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................72
LỜI NÓI ĐẦU
Trong giai đoạn hiện nay, cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão và thu được rất nhiều thành tựu tác dụng to lớn vào nền kinh tế và quốc phòng. Đất nước ta đang trong thời kỳ Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa, điều này đòi hỏi cần có một nền khoa học kỹ thuật phát triển. Trong bối cảnh đó, ngành xe máy quân đội của nước ta đang không ngừng nâng cao chất lượng nghiên cứu khoa học, nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ của đội ngũ làm công tác thiết kế, quản lý, khai thác, sử dụng xe máy trong quân đội. Chính điều đó mới đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao với sự nghiệp phát triển đất nước nói chung và từng bước hiện đại hóa quân đội, nâng cao sức chiến đấu, sẵn sàng nhận và hoàn thành mọi nhiệm vụ được giao.
Tuy nhiên trong điều kiện thực tế rất khó khăn của đất nước hiện nay, việc khai thác sử dụng các trang thiết bị hiện có trong quân đội là một yêu cầu cấp bách, thiết yếu, nhất là các phương tiện xe máy, các trang thiết bị trong quân đội đều là những trang thiết bị chuyên dụng, rất đắt tiền, ít có khả năng mua mới. Mặt khác xe máy trong quân đội đa phần là những loại xe sản xuất tại Liên Xô cũ.
Do đó để khai thác được tốt các trang bị xe máy trong quân đội ở điều kiện địa hình Việt Nam đòi hỏi mỗi cán bộ kỹ thuật ngành xe-máy phải nắm chắc đặc tính kết cấu nguyên lý hoạt động của từng loại xe để khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa các hệ thống chi tiết trên xe.
Đồ án “Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng kiểu chế hòa khí’’ cũng không nằm ngoài mục đích trang bị cho cán bộ ngành xe có thêm hiểu biết về hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng nói chung và từng chi tiết trong hệ thống nói riêng, để từ đó có cơ sở khai thác, bảo dưỡng xe máy được tốt hơn.
Xuất phát từ những điều kiện nêu trên, đồ án sẽ được thực hiện theo các nội dung sau:
Chương 1. Giới thiệu chung
Chương 2. Phân tích kết cấu bộ CHK.
Chương 3. Phân tích đường đặc tính của bộ CHK.
Chương 4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc các bộ CHK.
Đồ án đã được thực hiện nhờ sự hướng dẫn tận tụy của thầy: ThS……………. - giảng viên khoa ô tô cùng các thầy giáo trong khoa, sự giúp đỡ của các cấp chỉ huy cũng như nỗ lực tìm tòi, học hỏi, nghiên cứu và tổng hợp kiến thức của học viên. Mặc dù đã rất nỗ lực nhưng chắc chắn đồ án sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian. Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo để trong những lần nghiên cứu sau đạt được kết quả tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
TP, Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
………………
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Sơ đồ bố trí chung
Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng nói chung có nhiệm vụ cung cấp hỗn hợp khí công tác gồm nhiên liệu (dạng hơi) và không khí có thành phần và khối lượng phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ.
Trên các động cơ xăng cỡ nhỏ, và động cơ mô tô, xe máy hệ thống cung cấp nhiên liệu không có bơm xăng, khi đó thùng xăng được bố trí ở vị trí cao hơn bộ CHK nên xăng tự chảy xuống bộ CHK (hệ thống nhiên liệu kiểu tự chảy).
Các yêu cầu đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng:
- Cung cấp hỗn hợp với thành phần và khối lượng thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ và đồng đều cho mọi xilanh (đối với động cơ nhiều xilanh).
- Hỗn hợp đồng nhất trong buồng cháy động cơ.
Hiện nay căn cứ vào phương pháp tạo hỗn hợp, hệ thống nhiên liệu động cơ xăng được chia ra 2 loại chính:
- Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí (cacbuaratơ) hay còn gọi là hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng kiểu hút.
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu phun xăng (Hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử được sử dụng phổ biến).
1.2 Các bộ phận chính
1.2.1Thùng xăng - ống dẫn xăng
a. Thùng xăng.
Thùng xăng dùng để đựng xăng và dự trữ xăng cho động cơ hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định. Trên ô tô có thể bố trí một hay nhiều thùng xăng. Trên thùng xăng có các thiết bị để đổ xăng vào thùng, kiểm tra lượng xăng đã tiêu thụ, cung cấp cho hệ thống.
b. Ống dẫn xăng.
Ống dẫn xăng dùng để đưa xăng từ thùng chứa đến các thiết bị của hệ thống nhiên liệu.
Ống dẫn xăng thường được chế tạo bằng đồng đỏ, đồng thau hoặc thép có mạ chống gỉ. Đường kính trong ống thường từ 6 – 8 mm hoặc có thể dùng ống thép 2 lớp để dẫn xăng. Những khu vực hay bị cọ xát, ống dẫn được bọc bảo vệ bằng lò xo ở bên ngoài hoặc cuốn vải bảo vệ.
1.2.2. Bơm xăng.
Bơm xăng có nhiệm vụ hút xăng từ thùng qua bầu lọc thô rồi đẩy lên cung cấp cho hệ thống tạo áp suất để khắc phục lực cản ở các bộ phận khác trong hệ thống. Cung cấp xăng cho hệ thống thường xuyên đầy đủ.
1.2.3. Bầu lọc nhiên liệu
Bầu lọc nhiên liệu có nhiệm vụ lọc sạch nước và tạp chất có lẫn trong xăng trước khi đưa vào bộ chế hòa khí.
Bầu lọc xăng thường được chia làm 2 loại: Lọc thô và lọc tinh.
a. Bầu lọc thô
Lọc thô: Là cấp lọc sơ bộ, để tách các tạp chất có kích thước lớn, keo bẩn, nước có lẫn trong xăng. Lọc thô thường được bố trí trước bơm xăng vì loại này có lực cản nhỏ và để đảm bảo cho bơm xăng không bị hở van do cặn bẩn có kích thước lớn làm kênh van.
b. Bầu lọc tinh
Lọc tinh: Là cấp lọc kỹ, trước khi đưa vào bộ chế hòa khí. Đặc điểm của cấp lọc này là khe hở lọc nhỏ (nên lọc sạch) nhưng lực cản lớn vì vậy cấp lọc này thường bố trí sau bơm xăng để lợi dụng áp suất của xăng do bơm tạo ra khắc phục lực cản của bầu lọc.
Thân (5) được làm bằng chất dẻo, có dạng cốc. Thân được bắt chặt với nắp bằng quang treo (11), giữa nắp và thân có đệm làm kín.
Phần tử lọc có dạng cốc được chế tạo từ gốm xốp. Cốc lọc (phần tử lọc) được ép chặt lên nắp nhờ lò xo (7). Khi xăng từ bơm đưa tới điền đầy không gian xăng trước lọc (không gian phía trong thân, phía ngồi cốc, dưới nắp) xăng sạch thấm qua cốc lọc tập trung trên nắp rồi tới đường ra.
1.2.4. Bầu lọc không khí
Bầu lọc không khí có nhiệm vụ lọc sạch bụi bẩn có lẫn trong không khí trước khi đưa vào đường nạp. Nếu không khí không được làm sạch thì bụi bẩn và các tạp chất khác cùng hỗn hợp cháy nạp vào xi lanh sẽ làm tăng tốc độ mài mòn xi lanh, pít tông, vòng găng… Bình lọc không khí được lắp ở cửa vào của đường ống nạp động cơ.
Bầu lọc không khí phải thỏa mãn các yêu cầu: Lọc sạch, lực cản của bầu lọc nhỏ, kết cấu gọn, dễ bố trí tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa.
a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bầu lọc không khí liên hợp điển hình trên động cơ ô tô.
- Cấu tạo:
Bầu lọc được bắt chặt trên 2 ống thép với cụm nạp của động cơ. Phía trên có ống nối cao su và liên hệ với khoang dẫn khí bố trí phía dưới nắp đậy của động cơ.
Thân bầu lọc ở giữa có ống trung tâm trên to dưới thu nhỏ để tăng tốc cho dòng khí, phía trên là khoang không khí sạch, có ống nối dẫn không khí tới bộ chế hòa khí và máy nén khí. Khoảng giữa của thân bao quanh ống trung tâm là hộp lọc. Dưới hộp lọc là hộp cản. Trong hộp lọc và hộp cản chứa đầy sợi cước rối.
a) Bình lọc không khí có lõi lọc bằng giấy
Lõi lọc có thể là dạng tấm hoặc dạng gấp nếp hình vành khăn. Bụi chứa trong không khí bị gạt lại khi đi qua lõi lọc. Thông thường các bình lọc giấy còn kết hợp chức năng tiêu âm đối với dòng khí nạp (tiếng ồn trong dòng khí nạp là do tính chu kỳ đóng mở các cửa nạp tạo ra) nhờ có thêm ống Lavan hoặc ống cộng hưởng ở cửa vào lõi lọc.
1.2.3. Bộ chế hoà khí
Bộ CHK là thiết bị chính của hệ thống cung cấp nhiên liêu của động cơ xăng, dùng để phun, bay hơi môt phần và hoà trộn nhiên liệu với không khí, xác định thành phần hỗn hợp cháy tương ứng với từng chế độ làm việc của động cơ và thay đổi lượng hỗn hợp cháy theo phụ tải của động cơ.
- Hiện nay chỉ sử dụng bộ CHK kiểu hút xuống.
- Bộ CHK có một khoang hay nhiều khoang hỗn hợp.
- Trên các động cơ do Liên xô cũ chế tạo, bộ CHK có 2 khoang nhằm mục đích bảo đảm độ đồng đều của hòa khí giữa các xylanh (động cơ nhiều xylanh)
CHƯƠNG 2
KẾT CẤU BỘ CHẾ HÒA KHÍ
2.1. Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu.
2.1.1 Nhiệm vụ
Bộ chế hòa khí là một cụm máy lắp trên đường ống nạp ở phía sau bình lọc không khí, có nhiệm vụ hòa trộn xăng (dạng khí) với không khí tạo thành hỗn hợp để cung cấp cho động cơ hoạt động, có thành phần và khối lượng phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ.
2.1.2 Phân loại
Nguyên lý tạo hỗn hợp là lợi dụng tốc độ dòng khí do quá trình hút của động cơ tạo ra, hình thành độ chân không ở một vài vị trí đặc biệt để hút xăng, dòng xăng hút ra gặp dòng không khí đánh tơi, bốc hơi, tạo hỗn hợp với không khí cung cấp cho động cơ.
2.1.3 Yêu cầu
- Lưu lượng và thành phần hỗn hợp phải phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ;
- Lực cản trên đường ống nạp nhỏ;
- Hỗn hợp phải có thành phần tương đối đồng đều về thể tích;
2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động chế hòa khí đơn giản.
2.1.1. Cấu tạo
Bộ CHK đơn giản gồm: Buồng phao (6) để chứa nhiên liệu, trong buồng phao có phao xăng (5), kim van đường xăng vào (7), vòi phun xăng (1), jiclơ xăng (4), họng khuếch tán (2), bướm ga (3)… Bộ CHK được bắt chặt trên đường nạp của động cơ. Buồng phao dùng để giữ mức xăng ở bộ CHK luôn ở mức nhất định kể cả trường hợp khi ô tô chạy trên đường xóc. Phương án đặt buồng phao phía trước bộ CHK (theo chiều tiến của xe ô tô) được coi là phương án tốt vì nó làm cho hỗn hợp đậm lên khi xe lên dốc.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ hoạt động, không khí được hút ngoài khí trời sau khi qua bầu lọc không khí vào ống nạp rồi vào bộ CHK tại họng khuếch tán do tiết diện lưu thông bị thu nhỏ nên tốc độ dòng khí tăng làm cho áp suất tại cổ họng ph giảm (độ chân không tăng nhờ chênh áp). Dưới tác dụng của độ chân không, xăng được hút từ buồng phao qua jiclơ xăng tới vòi phun rồi phun ra họng khuếch tán với tốc độ thấp.
Khi lượng xăng trong buồng tăng thì phao nổi lên, kim van đi lên rồi đóng chặt lỗ van khi mức xăng đạt giá trị định mức. Khi mức xăng trong buồng giảm xuống thì phao đi xuống theo, kim van mở ra và xăng lại tiếp tục được cấp vào trong buồng.
2.3 Bộ chế hòa khí hiện đại
Để đáp ứng yêu cầu của bộ CHK lắp trên động cơ ôtô - máy kéo (theo đặc tính lý tưởng), ở bộ CHK hiện đại cần trang bị nhiều hệ thống và cơ cấu để tạo hỗn hợp theo yêu cầu đặc tính lý tưởng của bộ CHK. Tuỳ theo yêu cầu sử dụng động cơ mà bộ CHK thường có các chế độ làm việc và cơ cấu sau đây:
* Hệ thống phun chính;
* Các chế độ và cơ cấu phụ:
- Chế độ không tải;
- Chế độ tải trung bình;
2.3.1 Hệ thống phun chính
Hệ thống phun chính cung cấp lượng nhiên liệu chủ yếu cho động cơ ở hầu hết các chế độ làm việc có tải. Theo đặc tính lý tưởng bộ CHK cho thấy: càng đầy tải (tăng Gk, ph, Ne) thì hòa khí phải nhạt ( tăng), trừ khi mở 100% bướm ga.
- Hệ thống giảm độ chân không sau jiclơ chính;
- Hệ thống có jíclơ bổ sung;
- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng;
- Hệ thông điều chỉnh tiết diện jiclơ.
a. Hệ thống điều chỉnh (giảm) độ chân không sau jiclơ xăng chính
Khi động cơ làm việc, do lượng không khí qua cổ họng bộ CHK có tốc độ lớn tạo ra độ chân không lớn, có tác dụng hút xăng từ buồng phao qua jiclơ chính (1) vào không gian (2), rồi từ đó qua vòi phun (5) vào họng, ống không khí nối liền với không gian (2). Trên miệng ống (3) có một jíclơ không khí (4). Khi động cơ chưa hoạt động mức xăng trong ống (3) bằng mức xăng trong buồng phao.
b. Hệ thống có jiclơ bổ sung
Hệ thống phun chính loại này hình thành trên cơ sở dựa vào bộ CHK đơn giản thêm một số hệ thống phụ bao gồm jiclơ bổ sung (2), ống không khí (3) và vòi phun (4).
c. Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng
Thay đổi thành phần khí hỗn hợp đưa vào động cơ bằng cách điều chỉnh độ chân không ở họng ph có thể làm theo 2 cách sau:
- Đưa thêm không khí vào khu vực phía sau họng.
- Thay đổi tiết diện lưu thông của họng.
- Cách thứ nhất: Đưa thêm không khí vào khu vực sau họng hút.
Có thể thực hiện bằng biện pháp sau:
+ Đặt một van phụ trên đường ống nạp ở khu vực giữa họng và bướm ga (hình 2.8a).
+ Cho không khí đi theo đường ống phụ, đặt các van một chiều hình cầu (hình 2.8b) hoặc đặt các lá lò xo (4) xung quanh ống khuyếch tán (5) (hình 2.8c).
e. Hệ thống phun chính thay đổi tiết diện lưu thông jiclơ kết hợp với hệ thống không tải.
Theo nguyên tắc này, hệ thống không tải luôn làm việc kể cả vùng tải trọng lớn. Khi bướm ga mở dần, qua hệ thống đòn dẫn động, kim (5) đi lên làm tăng tiết diện jiclơ nhiên liệu (1), hỗn hợp sẽ đậm lên. Tuy nhiên khi đó độ chân không sau bướm ga giảm dần nên hệ thống không tải sẽ cho hỗn hợp nhạt dần.
2.3.2 Các chế độ làm việc của bộ chế hoà khí.
Trên thực tế, để cho bộ chế hoà khí có thể đáp ứng mọi chế độ làm việc của động cơ và tiết kiệm được nhiên liệu thì cấu tạo của nó phức tạp hơn rất nhiều. Bộ chế hoà khí phải đảm bảo được các chế độ làm việc cơ bản sau đây của động cơ: chế độ không tải, chế độ khởi động, chế độ tải trung bình, chế độ toàn tải, chế độ tăng tốc.
- Chế độ không tải (hình 2.11).
Ở chế độ này, chỉ cần cấp một lượng xăng rất nhỏ đủ để duy trì cho động cơ hoạt động ổn định với số vòng quay thấp nhất. Lúc này, bướm ga gần như đóng hoàn toàn cho nên ở phía trên bướm ga độ chân không hầu như không còn nữa và vì vậy đường xăng chính không hoạt động. Ngược lại, phía dưới bướm ga độ chân không lại rất lớn và tại đây người ta bố trí lỗ phun của đường xăng không tải.
- Chế độ tải trung bình (hình 2.12).
Chế độ này bướm ga mở vừa phải và chỉ có đường xăng chính làm việc. Đường xăng chính bao gồm một giclơ xăng, một giclơ khí và đường dẫn xăng. Giclơ là một ống tiết lưu có tiết diện lưu thông được tính toán chính xác để khống chế lưu lượng chất lỏng đi qua nó.
CHƯƠNG 3
PHÂN TÍCH ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH CỦA BỘ CHẾ HÒA KHÍ
3.1 Đặc tính của bộ chế hòa khí đơn giản.
3.1.1. Đặc tính bộ chế hòa khí.
Đặc tính bộ CHK là hàm số thể hiện mối quan hệ giữa hệ số dư lượng không khí của hòa khí với một trong các thông số đặc trưng cho lưu lượng của hòa khí được CHK chuẩn bị và cấp cho động cơ (có thể là lưu lượng không khí Gk-kgKK/s
Ta có:
Gk - Lưu lượng không khí nạp vào bộ CHK, kgKK/s.
Gnl - Lưu lượng nhiên liệu nạp vào xylanh động cơ, kgnl/s.
L0 - Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kgnl, kgKK/kgnl.
Muốn xác định đặc tính bộ CHK đơn giản cần xác định:
Gk = f( ph); Gnl = f( ph) qua bộ CHK đơn giản, sau đó thay vào (1) để được đặc tính = f( ph).
3.1.2 Xác định Gk qua bộ CHK đơn giản.
Do động cơ hoạt động có tính chu kỳ nên lưu động của dòng khí qua họng và qua vòi phun của bộ CHK có tính dao động rõ rệt, về thực chất đó là các dòng chảy không dừng. Chuyển từ động cơ 4 kỳ sang động cơ 2 kỳ hoặc tăng số xi lanh nối với một CHK sẽ giảm bớt tính dao động của dòng chảy.
Theo thí nghiệm: nếu ph thay đổi trong phạm vi (2 – 15) kPa với hình dạng họng hợp lý thì h thực tế gần như một hằng số .
Nếu ph 2 kPa thì giảm nhanh khi tăng ph vì hình dạng họng không thích hợp với tốc độ dòng khí lúc ấy tạo ra dòng khí quẩn ở sát thành ống phía sau họng, làm giảm hệ số bóp dòng .
3.1.3 Xác định Gnl trong bộ CHK đơn giản
Trên hình vẽ là sơ đồ tính Gnl qua jiclơ và vòi phun. Jiclơ có thể đặt ở điểm bất kỳ từ buồng phao đến miệng vòi phun.
Miệng vòi phun đặt cao hơn mặt thoáng của xăng trong buồng phao một khoảng = (5 – 8)mm nhằm tránh xăng trào vào họng bộ CHK do hiện tượng mao dẫn hoặc bộ CHK ở vị trí nằm nghiêng khi động cơ ngừng hoạt động.
- Do đó, hệ số dư lượng không khí của hòa khí trong bộ CHK đơn giản sẽ giảm dần (tức hòa khí sẽ đậm dần lên) khi tăng độ chân không ở cổ họng hoặc tăng lưu lượng không khí qua họng. Trên thực tế, mật độ không khí giảm dần khi tăng trong khi đó gần như không đổi, đó là lý do chính làm hòa khí đậm dần khi tăng .
Nhận xét : Đường đặc tính của bộ CHK đơn giản không thể đáp ứng yêu cầu sử dụng động cơ vì chỉ ở chế độ phụ tải lớn hòa khí mới đậm còn ở chế độ phụ tải nhỏ và trung bình hỗn hợp rất loãng. Nếu điều chỉnh bộ CHK tạo được hòa khí có thành phần cần thiết ở các chế độ phụ tải lớn thì khi cho động cơ chạy ở các chế độ không tải hoặc ít tải, hòa khí sẽ rất loãng, vượt ra ngoài giới hạn bốc cháy của nhiên liệu sẽ làm cho động cơ không hoạt động được.
3.2 Đặc tính lý lưởng của bộ chế hòa khí
Bộ CHK lý tưởng cần đảm bảo cho hòa khí có thành phần tối ưu theo điều kiện hoạt động của động cơ. Quy luật thay đổi của thành phần tối ưu của hòa khí được xác định qua các đặc tính điều chỉnh thành phần hòa khí, thể hiện sự biến thiên của các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của động cơ theo hệ số dư lượng không khí khi giữ không đổi tốc độ của động cơ và vị trí bướm ga.
- Với n = const ở mỗi vị trí bướm ga giá trị của ứng với Nemax (các điểm 1, 2, 3) đều nhỏ hơn so với những điểm có gemin (các điểm 5, 6, 7 của đường I’, II’, III’ … hoặc 8, 9,10 của các đường I, II, III…).
- Ở mỗi vị trí bướm ga các điểm đạt Nemax đều có < 1.
- Càng đóng nhỏ bướm ga, ứng với điểm Nemax càng giảm.
- Khi mở 100% bướm ga, gemin xuất hiện tại .
- Càng đóng nhỏ bướm ga vị trí xuất hiện gemin càng chuyển về hướng giảm của . Khi đóng bướm ga gần kín giá trị tương ứng với gemin <1.
Trong thực tế sử dụng người ta cần công suất cực đại Nemax khi mở 100% bướm ga còn các vị trí đóng nhỏ bướm ga cần điều chỉnh hòa khí đảm bảo làm việc tiết kiệm nhiên liệu.
Những yêu cầu đối với bộ CHK lắp trên động cơ ô tô:
So sánh đặc tính bộ CHK đơn giản và bộ CHK lý tưởng thấy rằng: Bộ CHK đơn giản không thể chuẩn bị hòa khí cho động cơ với thành phần tốt nhất ở mọi chế độ hoạt động. Do đó muốn điều chỉnh để đạt được hình dạng sát với ĐTLT thì trên bộ CHK đơn giản cần phải bổ sung thêm một số cơ cấu và hệ thống nhằm đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Ở chế độ không tải muốn cho động cơ chạy ổn định cần cung cấp hỗn hợp đậm = (0,4 0,8), trong động cơ xăng = 0,6 và phải tạo điều kiện để xăng được phân bố đều, dễ bốc hơi.
- Ở các vị trí bướm ga mở tương đối lớn để đảm bảo tiết kiệm và giảm ô nhiễm môi trường cần cung cấp hỗn hợp loãng = (1,07 1,15).
CHƯƠNG 4
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CÁC BỘ CHẾ HÒA KHÍ
4.1 Bộ chế hòa khí K88A
4.1.1 Cấu tạo.
Bộ CHK K-88A lắp trên động cơ ZIL-130 (động cơ chữ V), có 2 buồng hỗn hợp, mỗi buồng cung cấp hỗn hợp cho 4 xi lanh. Hai họng khuyếch tán kép.
Hệ thống không tải làm việc ở chế độ không tải (bướm ga đóng kín) và chuyển từ chế độ không tải sang có tải và ngược lại (bướm ga hé mở hoặc sắp đóng – 2 lỗ nằm dưới bướm ga). Ở chế độ toàn tải, không khí qua jiclơ không khí không tải và hỗn hợp qua 2 lỗ không tải bổ sung vào đường xăng chính.
- Nắp
Nắp được đúc bằng hợp kim kẽm, trên có bướm gió, đường xăng vào, rãnh cân bằng áp suất. Trên đường xăng vào có lưới lọc xăng.
- Thân buồng phao
Là nơi chủ yếu để bố trí các hệ thống của bộ CHK như 2 ống khuếch tán lớn và hai ống khuếch tán nhỏ, hệ thống không tải, hệ thống phun chính, hệ thống làm đậm và hệ thống tăng tốc. Phao được liên hệ với thân qua khớp bản lề.
- Thân buồng hỗn hợp
Thân buồng hỗn hợp được đúc bằng gang. Trong có 2 bướm ga lắp trên cùng một trục. Một đầu trục bướm ga được liên hệ với bàn đạp chân ga, đầu kia liên hệ với cơ cấu chấp hành của bộ hạn chế tốc độ.
4.1.2. Nguyên lý làm việc
a) Chế độ làm việc ở tải trọng trung bình
Khi động cơ làm việc ở chế độ tải trọng trung bình, nhiên liệu từ buồng phao đi vào jiclơ chính, sau đó qua jiclơ toàn tải đi vào rãnh nhiên liệu. Trong các rãnh đó nhiên liệu trộn lẫn với không khí từ jiclơ không khí và jiclơ ở hệ thống không tải đi vào.
b) Chế độ làm việc khi chạy không tải với số vòng quay nhỏ.
Trên hình 4.3 giới thiệu sự làm việc của CHK K-88A khi khuỷu trục chạy không tải với số vòng quay nhỏ. Trong trường hợp đó, bướm ga hé mở, độ giảm áp sinh ra dưới bướm ga qua lỗ ở thành buồng hỗn hợp truyền vào rãnh hệ thống chạy không tải.
d) Chế độ làm việc ở tải trọng hoàn toàn
Ở chế độ tải trọng hoàn toàn của động cơ (hình 4.5) thành phần hỗn hợp được làm giàu do lượng nhiên liệu cung cấp thêm bởi bộ tiết kiệm cho jiclơ toàn tải. Ở tải trọng bé và trung bình van của bộ tiết kiệm đóng.
e) Chế độ làm việc khi mở bướm ga đột ngột
Khi mở bướm ga đột ngột (hình 4.6) hỗn hợp được làm giàu nhờ có bơm tăng tốc qua cần dẫn động nối với cần nối bướm ga. Cần đẩy và pittông di chuyển đột ngột xuống phía dưới tạo ra áp lực của nhiên liệu đẩy van xăng vào đóng lại, nhiên liệu theo rãnh đẩy mở van xăng và đi vào vòi phun bơm tăng tốc.
4.2 Bộ chế hòa khí K-126B
4.2.1. Cấu tạo
Bộ CHK K-126B thuộc kiểu bộ CHK hút loại kép có 2 họng khuyếch tán với 2 bướm ga, phao xăng thuộc loại đơn. Bộ CHK K-126B thường được sử dụng trên động cơ ZMZ-66 lắp trên xe GAZ-66, GAZ-53.
- Nắp bộ CHK
Được đúc bằng hợp kim kẽm, trên cửa hút của nắp bố trí bướm gió (6) (dẫn động từ tay kéo trên buồng lái). Bướm gió thường mở dưới tác dụng của một lò xo xoắn. Trên trục bướm bố trí van phụ thường đóng nhờ lò xo.
- Thân buồng phao
Được đúc bằng hợp kim kẽm, buồng phao để chứa xăng và phao hạn chế mức xăng, trên thân có cửa quan sát mức xăng (18). Thân buồng phao là nơi bố trí các họng khuếch tán, (hai họng khuếch tán lớn và hai họng nhỏ), các hệ thống chủ yếu của bộ CHK như hệ thống không tải, hệ thống phun chính, hệ thống làm đậm, hệ thống tăng tốc, có lỗ ren để lấy độ chân không ra bộ phận điều chỉnh góc đánh lửa sớm trên bộ chia điện.
4.2.2. Nguyên lý làm việc
Quá trình hoạt động của bộ CHK có thể được chia làm 5 chế độ:
a) Chế độ khởi động.
Bướm gió đóng kín do mối liên hệ cơ khí giữa bướm ga và bướm gió làm cho bướm ga hé mở. Khi trục khuỷu động cơ quay tạo nên sức hút từ các xylanh, nhờ vậy phía sau bướm gió và bướm ga tạo nên độ chân không lớn cả vòi phun chính và không tải đều nằm ở khu vực này nên đều phun xăng…
c) Chế độ tải trung bình.
Bướm ga mở trung bình, lúc này lượng không khí qua họng bộ CHK tăng nên độ chân không ở họng tăng, 2 hệ thống tải và phun chính cùng đồng thời làm việc.
Hệ thống không tải: Xăng được hút từ buồng phao qua jiclơ xăng chính tới jiclơ không tải hòa trộn với không khí qua jiclơ không khí không tải tạo thành thể nhũ tương theo đường dẫn đi xuống rồi phun ra qua các lỗ phun không tải.
e) Chế độ tăng tốc.
Khi bướm ga đột ngột mở lớn, hệ thống phun chính và hệ thống không tải vẫn hoạt động như trên. Hệ thống tăng tốc tự động tham gia hoạt động.
Do bướm ga đột ngột mở lớn, cần điều khiển thông qua đòn hai vai đẩy cần dẫn động van làm đậm làm pít tông bơm tăng tốc chuyển động xuống nên xăng dưới pít tông bị nén, áp suất tăng, đẩy đóng van nạp và đẩy mở van tăng tốc, xăng theo đường dẫn phun ra ở các miệng phun tăng tốc.
4.3 Bộ chế hòa khí K-126G
4.3.1. Cấu tạo
Bộ CHK K-126G của động cơ ZMZ-53 có 2 buồng giống nhau về mặt cấu tạo. Hai buồng hỗn hợp trong bộ CHK K-126G làm việc song song.
Bộ CHK K-126G của động cơ 24Đ về mặt cấu tạo khác với các loại đã nghiên cứu trên, là 2 buồng hỗn hợp làm việc nối tiếp. Bộ CHK K-126G (hình 4.8) có hệ thống định lượng chính với cơ cấu hãm nhiên liệu bằng khí nén, bộ tiết kiệm và bơm tăng tốc với cần dẫn động chung bằng cơ khí.
4.2.3. Nguyên lý làm việc
a) Chế độ chạy không tải.
Dưới tác dụng của độ chân không, nhiên liệu qua jiclơ nhiên liệu chạy không tải (là kiểu nắp có lỗ ở hông) đi vào rãnh đứng, ở đó nhiên liệu trộn với không khí từ jiclơ không khí hệ thống chạy không tải đi vào.
b) Chế độ tải trọng trung bình.
Hỗn hợp cháy có thành phần nghèo do hệ thống định lượng chính với cơ cấu hãm nhiên liệu bằng khí nén bảo đảm. Khi bướm ga mở, độ chân không trong buồng hỗn hợp tăng. Nhiên liệu từ buồng phao qua jiclơ chính đi qua lỗ ngưng tụ và tiếp tục qua vòi phun vào khuếch tán bé.
d) Chế độ tăng tốc
Khi mở bướm ga đột ngột pittông bơm tăng tốc đi chuyển xuống dưới. Dưới áp suất của nhiên liệu van xăng vào đóng, van xăng ra mở và nhiên liệu qua vòi phun bơm tăng tốc phun vào buồng hỗn hợp. Van bơm tăng tốc ngăn ngừa nhiên liệu vọt qua ống phun bơm tăng tốc trong thời gian làm việc của động cơ với số vòng quay lớn của trục khuỷu ở chế độ ổn định.
4.4 Điều chỉnh bộ chế hòa khí
Trong thời gian sử dụng ôtô thường phải điều chỉnh tốc độ quay của trục khuỷu khi chạy không tải và mức nhiên liệu trong buồng phao.
- Điều chỉnh tốc độ vòng quay không tải
Sự làm việc ổn định của động cơ khi chạy không tải tuỳ thuộc vào số lượng và thành phần (chất lượng) của hỗn hợp cháy. Số lượng cần thiết và thành phần của hỗn hợp có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh hệ thống chạy không tải của bộ CHK. Sự điều chỉnh đó được tiến hành ở động cơ nóng khi bướm gió của bộ CHK mở hoàn toàn.
- Điều chỉnh mức nhiên liệu trong buồng phao
Mức nhiên liệu trong buồng phao cần phải ở mức nhất định nhằm bảo đảm mức cần thiết trong ống phun. Sự thay đổi mức nhiên liệu trong buồng phao có ảnh hưởng tới thành phần hỗn hợp cháy. Mức nhiên liệu tăng sẽ dẫn tới sự làm giàu hỗn hợp, còn khi mức giảm thấp sẽ làm nghèo hỗn hợp.
4.5 Bộ chế hòa khí của động cơ 1RZ và 2RZ trên xe TOYOTA HIACE (ôtô12 chỗ).
Đây là loại CHK hút, có hai họng khuếch tán kiểu kép, nguyên tắc tạo hỗn hợp giống như bộ CHK K126G, (hình 4.8). Hai không gian hỗn hợp, cung cấp hỗn hợp cho tất cả các xi lanh.
Những điểm khác của bộ CHK này so với các loại bộ CHK K88A, K126B là:
- Chỉ khi nào bật công tắc đánh lửa van điện tử mở lúc đó hệ thống không tải mới hoạt động. Cung cấp hỗn hợp cho động cơ ở chế độ tốc độ thấp.
- Hệ thống tăng tốc kiểu màng dẫn động cơ khí. Có hai bơm, một bơm màng dẫn động cơ khí, một bơm tăng tốc phụ, bơm này chỉ hoạt động khí nhiệt độ của nước làm mát thấp hơn quy định.
4.6 Một số hư hỏng và cách khắc phục.
- Động cơ không khởi động được
Nguyên nhân do: Bộ chế hòa khí không có xăng.
+ Áp lực yếu (xăng cung cấp cho bộ CHK không ổn định).
Nguyên nhân do: Màng bơm chùng, rách nhỏ, lò xo áp lực yếu, van đóng không kín. Cần bơm máy quá mòn …
+ Sau một thời gian làm việc, bơm xăng không lên.
- Chạy không tải không ổn định.
- Nguyên nhân do: Mức xăng buồng phao không đúng quy định, đường xăng không tải và jiclơ không tải tắc, hở các mặt lắp ghép và các ống dẫn, điều chỉnh không tải không đúng.
KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu phân tích, đánh giá hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng kiểu chế hòa khí, chúng ta có thể thấy nhiều ưu điểm trong thiết kế, chế tạo và được sử dụng tốt ở Việt Nam. Hệ thống có thể thích nghi với điều kiện sử dụng trong quân sự cũng như trong đời sống dân sinh với những ưu điểm như:
- Kết cấu đơn giản, phun xăng tốt, có thể hoạt động ổn định trong một thời gian dài vì trong hệ thống có chi tiết vận động.
- Dễ bảo dưỡng sửa chữa.
- Giá thành rẻ.
Nhưng bên cạnh những ưu điểm đó thì còn một số nhược điểm mà bộ chế hòa khí chưa đáp ứng được trên thực tế, cụ thể:
- Hòa khí vào các xilanh không đồng đều gây nên hiện tượng rung giật khi động cơ hoạt động.
- Chỉ đáp ứng tỷ lệ lý tưởng ở khoảng vận hành nhất định nên xe hoạt động không hiệu quả
- Xăng dễ đọng thành giọt trên đường ống nạp.
- Khởi động chậm khi động cơ nguội, động cơ làm việc không ổn định.
- Tỉ lệ hòa khí không tối ưu cho động cơ.
- Tỉ số nén nhỏ, công suất động cơ thấp.
- Ô nhiễm môi trường.
Để khắc phục các nhược điểm của bộ CHK, hiện nay các hãng sản xuất đang nghiên cứu và áp dụng hệ thống nhiên liệu kiểu phun xăng điện tử, ví dụ như: TOYOTA, HONDA, BMW; SUZUKI, với thiết kế nhỏ gọn, nhẹ và tiêu hao nhiên liệu thấp.... Hệ thống phun xăng điện tử đã khắc phục được các nhược điểm của bộ chế hòa khí như:
- Công suất động cơ cao hơn.
- Quá trình cháy được thực hiện tối ưu nhờ điều khiển đánh lửa hợp lý.
- Giảm suất tiêu hao nhiên liệu.
- Giảm lượng khí thải gây nhiễm môi trường.
- Động cơ hoạt động tốt ở mọi điều kiện thời tiết, địa hình.
Dù vậy hệ thống phun xăng điện tử vẫn còn một số nhược điểm như:
- Cấu tạo phức tạp, có độ nhạy cảm cao và yêu cầu cao đối với chất lượng xăng và không khí (phải lọc xăng, dùng xăng không pha chì…).
- Giá thành cao.
- Khó bảo dưỡng sửa chữa, đòi hỏi người bảo dưỡng sửa chữa phải có trình độ chuyên môn và tay nghề cao.
Đối với quân đội ta hiện nay, nhiều dòng xe quân sự vẫn còn sử dụng chế hòa khí, vì phù hợp với điều kiện địa hình và tính chất thực hiện nhiệm vụ của quân đội. Vì vậy hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng kiểu chế hòa khí vẫn được sử dụng rộng rãi và có vai trò rất quan trọng.
Sau khi hoàn thành đồ án, bản thân em cũng thu nhận được nhiều kiến thức bổ ích. Tài liệu này có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các cán bộ kỹ thuật, thợ sửa chữa và lái xe trong việc khai thác sử dụng xe, để nâng cao khả năng hoạt động của các trang thiết bị đặc biệt là các dòng xe trong quân đội hiện nay.
Do thời gian thực hiện nhiệm vụ và vốn hiểu biết của bản thân còn hạn chế, đồ án này không thể tránh được những sai sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy và các đồng chí để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kết cấu động cơ đốt trong. Tập 1, 2. Trần Quốc Toản (2010): Lưu hành nội bộ. Trường SQKT QS;
2. Động cơ đốt trong 1. Nguyễn Văn Trạng (2005): lưu hành nội bộ, ĐH SPKT.
3. Kết cấu tính toán ĐCĐT tập I, II, III. Nguyễn Đức Phú (1984): NXB ĐH và THCN
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"