MỤC LỤC
MỤC LỤC...-0-
LỜI NÓI ĐẦU.. - 1 -
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. - 2 -
1.1.Khái quát động cơ đốt trong: - 2 -
1.1.1. Định nghĩa. - 2 -
1.1.2. Lịch sử phát triển ngành động cơ đốt trong. - 2 -
1.1.3. Các sơ đồ nguyên lý của động cơ đốt trong. - 3 -
1.1.4. Ưu nhược điểm của động cơ đốt trong. - 6 -
1.1.5. Phân loại động cơ đốt trong. - 6 -
1.2.Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng. - 7 -
1.2.1. Nhiệm vụ. - 7 -
1.2.2. Yêu Cầu. - 8 -
1.2.3. Phân loại - 8 -
1.2.4. Sơ đồ bố trí chung. - 9 -
1.2.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống. - 9 -
CHƯƠNG 2: HTNL ĐỘNG CƠ XĂNG SỬ DỤNG BỘ CHẾ HÒA KHÍ - 11 -
2.1. Nhiệm vụ. - 11 -
2.2. Phân loại - 11 -
2.3. Yêu cầu. - 11 -
2.4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số B.CHK cụ thể. - 12 -
2.4.1. Bộ CHK K-88A. - 12 -
2.4.2. Bộ CHK của động cơ 1RZ và 2 RZ trên xe TOYOTA HIACE ....- 18 -
2.5. Kết luận các vấn đề về chế hòa khí - 20 -
2.6. Một số hư hỏng chính của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng –CHK.. - 21 -
2.6.1. Hư hỏng đối với thùng xăng và cách khắc phục. - 21 -
2.6.2. Hư hỏng đối với bầu lọc không khí và cách khắc phục. - 22 -
2.6.3. Hư hỏng đối bơm xăng cơ khí-màng và cách khắc phục....................-22-
2.6.2. Hư hỏng đối với B.CHK và cách khắc phục.......................................- 23-
CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ.. ..- 24 -
3.1. Hệ thống phun xăng trên đường ống nạp: - 24 -
3.1.1. Hệ thống phun xăng K-Jectronic: - 24 -
3.1.2. Hệ thống phun xăng L-Jectronic. - 27 -
3.1.3. Hệ thống phun xăng Motronic: - 29 -
3.1.4. Kết luận một số vấn đề về hệ thống phun xăng trên đường nạp.......- 31 -
3.2. Hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI) - 32 -
3.2.1. Tổng quan về hệ thống GDI - 32 -
3.2.2. Hệ thống điều khiển điện tử GDI: - 35 -
3.2.3. Kết luận về những đặc trưng cơ bản của động cơ GDI: - 38 -
3.2.3.1. Tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn đồng thời công suất cao hơn: - 38 -
3.2.3.2. Công nghệ cơ sở của động cơ GDI: - 38 -
3.2.3.3. Biện pháp giảm tiêu thụ nhiên liệu: - 40 -
3.2.3.4. Biện pháp tăng công suất: - 41 -
3.3. Hệ thống cảm biến sử dụng trên động cơ phun xăng điện tử................-42-
CHƯƠNG 4: HTNL KÉP XĂNG - CNG VÀ XĂNG – LPG.. - 59 -
4.1. Tổng quan về CNG và LPG.. - 52 -
4.1.1. Tổng quan về nhiên liệu LPG.. - 52 -
4.1.1.1. Đặc tính của nhiên liệu LPG.. - 52 -
4.1.1.2. Giải pháp kỹ thuật để động cơ có thể sử dụng nhiên liệu LPG.. - 53 -
4.1.2. Tổng quan về nhiên liệu CNG.. - 55 -
4.1.2.1. Tính chất của khí CNG.. - 55 -
4.1.2.2. Các phương án sử dụng khí CNG trên động cơ đốt trong: - 55 -
4.2. Hệ thống nhiên liệu kép. - 63 -
4.2.1. Các đặc tính của hệ thống nhiên liệu kép. - 63 -
4.2.2. Hệ thống nhiên liệu kép xăng-CNG.. - 63-
4.2.3. Hệ thống nhiên liệu kép xăng-LPG..................................................- 65-
4.2.3.1. Sơ đồ hệ thống. - 65 -
4.2.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống LPG và xăng song song.........-66-
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ CÁC HTNL TRÊN ĐC-X - 67 -
5.1. HTNL ĐC-X sử dụng bộ chế hòa khí và phun xăng điện tử. - 67 -
5.1.1.Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử.....................- 67-
5.1.2. Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống nhiên liệu sử dụng CHK...........-69-
5.2.Hệ thống nhiên liệu kép. ..- 70 -
5.2.1. Ưu điểm của hệ thống nhiên liệu kép................................................-70-
5.2.2. Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu kép.....................................-70-
KẾT LUẬN..,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, -71-
DANH MỤC HÌNH VẼ......................................................................................-72-
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................-74-
NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................-75-
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành ôtô giữ một vị trí quan trọng trong hoạt động và phát triển của xã hội. Ôtô được sử dụng phổ biến để phục vụ nền kinh tế quốc dân và trong lĩnh vực quốc phòng. Quá trình ra đời và phát triển của động cơ ô tô trải qua nhiều giai đoạn từ đơn giản đến hiện đại mà đặc biệt quan trọng là sự phát triển của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ.
Cùng với sự phát triển tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ mới, hệ thống nhiên liệu động cơ xăng ngày càng được tối ưu hóa, khắc phục những hạn chế thường gặp ở những hệ thống cung cấp nhiên liệu đơn giản ban đầu sử dụng bộ chế hòa khí; đạt được những yêu cầu về công suất động cơ, tiêu hao nhiên liệu và bảo vệ môi trường.
Chính từ những sự phát triển về công nghệ mà những hệ thống nhiên liệu động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí dần được thay thế bằng hệ thống phun xăng điện tử EFI và bước tiến mới là hệ thống phun xăng trực tiếp GDI.
Chính vì thế, việc nghiên cứu khai thác càng phức tạp hơn, nhất là đối với cán bộ kỹ thuật ngành xe máy quân đội. Bản thân là một cán bộ ngành xe máy , em chọn đề tài “Nghiên cứu, khai thác các hệ thống cung cấp nhiên liệu điển hình trên động cơ xăng” để củng cố tốt hơn kiến thức của mình, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ khi ra trường về đơn vị công tác, đồng thời có thể cung cấp cho các học viên khóa sau những kiến thức cơ bản về mặt lý thuyết hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứu sau này.
Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn: Th.S………….. 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 trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này.
TP, Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
...................
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1.Khái quát động cơ đốt trong:
1.1.1. Định nghĩa
- Động cơ nhiệt: là loại động cơ chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng.
- Động cơ đốt trong: là một loại động cơ nhiệt mà quá trình đốt cháy nhiên liệu và sinh công được thực hiện bên trong động cơ.
1.1.2. Lịch sử phát triển ngành động cơ đốt trong:
- Năm 1860, chiếc động cơ đốt trong 2 kỳ dùng nhiên liệu khí và đốt cháy bằng tia lửa điện đầu tiên được chế tạo tại Pháp do Lơnoa thiết kế.
- Năm 1876, Ôttô (người Đức) đã chế tạo động cơ 4 kỳ dùng nhiên liệu khí nhưng lượng tiêu hao nhiên liệu nhỏ hơn 2 lần so với động cơ của Lơnoa và đã được dùng rất nhiều trong công nghiệp.
- Việc bảo dưỡng, sửa chữa động cơ đốt trong đòi hỏi phải có hiểu biết về nhiều loại kiến thức phong phú nên các quốc gia đều rất coi trọng đào tạo đội ngũ chuyên gia về thiết kế, chế tạo, sử dụng bảo dưỡng, sửa chữa động cơ đốt trong.
1.1.3. Các sơ đồ nguyên lý của động cơ đốt trong
* Động cơ đốt trong kiểu pít tông
- Nhiên liệu và không khí được đưa vào xy lanh. Khí cháy khi đốt nhiên liệu ở áp suất và nhiệt độ cao sẽ tác dụng lên đỉnh pít tông làm cho pít tông chuyển động.
- Chuyển động tịnh tiến của pít tông được biến thành chuyển động quay của trục khuỷu thông qua thanh truyền.
* Động cơ tua bin khí:
- Quá trình đốt cháy của động cơ tua bin khí là liên tục.
- Bộ phận công tác có dạng cánh với prôphin đặc biệt. Để nâng cao hiệu suất người ta bố trí nhiều tầng cánh.
* Động cơ hỗn hợp
- Động cơ hỗn hợp là loại động cơ đốt trong bao gồm phần động cơ pít tông, một vài máy nén hoặc thiết bị giãn nở cũng như một vài thiết bị cấp và nhả nhiệt giữa các máy công tác.
- Năng lượng của các thiết bị động lực này được truyền cho bộ phận tiêu thụ công suất nhờ trục khuỷu của động cơ pít tông, bằng trục của một máy giãn nở khác hoặc bằng cả hai trục.
1.1.5. Phân loại động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong có thể phân loại theo các đặc điểm cơ bản sau đây:
- Phân loại theo nhiên liệu sử dụng động cơ được chia ra thành động cơ dùng nhiên liệu lỏng, động cơ dùng nhiên liệu khí và động cơ dùng nhiên liệu khí – lỏng kết hợp.
- Theo phương pháp tạo hỗn hợp động cơ được chia ra thành động cơ tạo hỗn hợp bên ngoài và động cơ tạo hỗn hợp bên trong.
- Theo phương pháp thực hiện chu trình công tác động cơ được chia thành động cơ hai kỳ và động cơ bốn kỳ.
1.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng
1.2.1. Nhiệm vụ
Hệ thống nhiên liệu (HTNL) động cơ xăng nói chung có nhiệm vụ cung cấp hỗn hợp khí công tác gồm nhiên liệu (dạng khí) và không khí có thành phần và khối lượng phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ.
1.2.2. Yêu Cầu
Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Cung cấp hỗn hợp với thành phần và khối lượng thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ.
- Hỗn hợp đồng nhất trong buồng cháy động cơ.
- Hỗn hợp có khối lượng và thành phần đồng đều cho mọi xi lanh trong động cơ.
1.2.3. Phân loại
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 hay còn gọi là hệ thống nhiên liệu động cơ xăng kiểu hút.
- Hệ thống nhiên liệu kiểu phun xăng. Trong đó hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử được sử dụng phổ biến trên các động cơ xăng hiện đại, vì có nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ thống nhiên liệu kiểu hút, sẽ được nghiên cứu kỹ ở phần sau.
1.2.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Xăng được rót vào thùng xăng (4) qua phễu có lưới lọc sơ bộ, khi động cơ làm việc, bơm xăng (9) hoạt động, hút xăng từ thùng qua đầu ống hút (khi khoá đã mở), xăng theo đường ống qua bầu lọc thô (8), bơm xăng (9), đến bơm, xăng được bơm đẩy lên bầu lọc tinh (10) để lọc sạch rồi lên bộ CHK. Tại đây hỗn hợp giữa xăng (dạng khí) và không khí được tạo thành.
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG SỬ DỤNG BỘ CHẾ HÒA KHÍ
2.1. 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
2.2. 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.
2.3. 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 nạp nhỏ;
- Hỗn hợp phải có thành phần tương đối đồng đều theo thể tích;
2.4. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số B.CHK cụ thể
2.4.1. Boä CHK K-88A
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.
- Hệ thống làm giầu bổ sung thêm xăng vào đường xăng chính qua jiclơ toàn tải phun ra miệng vòi phun chính.
+ Chế độ làm việc khi chạy không tải với số vòng quay nhỏ (ralenty)
Trên hình (2.3) giới thiệu sự làm việc của cácbuaratơ 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. Nhiên liệu từ buồng phao qua jiclơ chính đi vào các jiclơ chạy không tải.
+ Chế độ làm việc khi khởi động động cơ nguội
Khi khởi động máy nguội (hình 2.4) thì điều kiện để hình thành hỗn hợp không tốt. Máy nguội có thể bảo đảm khởi động được với điều kiện là hỗn hợp giàu. Việc điều chế hỗn hợp giàu được bảo đảm bằng cách đóng bướm gió, bướm ga trong thời gian này mở rất bé.
+ Chế độ làm việc khi mở bướm ga đột ngột
Khi mở bướm ga đột ngột (hình 2.6) sự làm giàu hỗn hợp được thực hiện nhờ có bơm tăng tốc qua cần dẫn động nối với cần nối bướm ga. Sự di chuyển đột ngột cần đẩy và pittông 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.
2.4.2. Boä CHK cuûa ñoäng cô 1RZ vaø 2 RZ treân xe TOYOTA HIACE :
Đây là loại CHK hút, có hai họng khuếch tán kiểu kép (Hình 2.7). Hai không gian hỗn hợp, cung cấp hỗn hợp cho tất cả các xi lanh.
Buồng sơ cấp bướm ga đóng mở theo bàn đạp ga .
Buồng thứ cấp tự động mở khi tải lớn điều khiển bằng màng chân không.
- Van điện từ (5) điều khiển qua ECU ngắt đường xăng không tải khi ngắt khoá điện (tắt máy).
- Bơm tăng tốc dẫn động chân không (1 chính,1 bổ trợ) cấp xăng vào họng sơ cấp. Bơm hỗ trợ hoạt hộng nhiệt độ động cơ thấp hơn quy định (T0 nứơc làm mát thấp).
2.5. Kết luận các vấn đề về HTNL sử dụng chế hòa khí
- Nhiệm vụ của chế hòa khí là hòa trộn không khí và xăng cho động cơ. Không khí và nhiên liệu sau khi qua chế hòa khí bị hút vào xy lanh và thực hiện quy trình nén nổ tại đây.
- Mục tiêu của tất cả các chế hòa khí là tạo nên một hòa khí có tỷ lệ khối lượng tối ưu giữa không khí và nhiên liệu là 14,7:1. Với những hòa khí đạt tỷ lệ trên, nó sẽ cháy hoàn toàn, nếu hỗn hợp có tỷ lệ thấp hơn được gọi là “giàu” và ngược lại hỗn hợp đó gọi là nghèo.
- Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của Bộ chế hòa khí là chỉ đáp ứng tỷ lệ lý tưởng ở khoảng vận hành nhất định nên xe hoạt động không hiệu quả.
- Hệ thống phun chính trong bộ chế hòa khí có nhiệm vụ bảo đảm cho Bộ chế hòa khí cung cấp được hỗn hợp khi có thành phần thích hợp với các chế độ tải của động cơ, nhằm tránh tình trạng tốc độ hơi chậm thì hòa khí quá loãng mà hơi cao thì hòa khí quá đậm
2.6. Một số hư hỏng chính của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng - chế hòa khí
2.6.1. Hư hỏng đối với thùng xăng và cách khắc phục
- Tắc lỗ thông trên nút của thùng xăng: Khử bỏ khuyết tật ấy rất đơn giản. Chỉ cần làm sạch lỗ thông ở nút thùng xăng.
- Thùng nhiên liệu bị tắc: Cần phải luôn luôn theo dõi lưới lọc của họng đổ xăng, lắp có đúng không và có sạch không, phải siết chặt bulông bắt thùng chứa lên khung xe, xả các cặn bẩn.
2.6.2. Hư hỏng đối với bầu lọc không khí và cách khắc phục
Sự hao mòn xảy ra trong bộ lọc không khí là do dòng chuyển động của không khí; sự hao mòn này là không đáng kể. Bộ lọc không khí ít khi có hỏng hóc. Phần tử lọc bằng giấy sẽ được thay thế một cách định kỳ.
2.6.4. Hư hỏng đối với B.CHK và cách khắc phục
a) Hư hỏng
- Phao xăng bị thủng.
- Kim phun bị mòn không đều.
- Giclơ bị bám bẩn bởi các chất keo trong xăng.
- Bướm ga ,gió bị kẹt.
b) Kiểm tra
- Kiểm tra khối lượng phao: cân.
- Mực phao: khi động cơ chạy cầm chừng, tháo bộ lọc gió nếu thấy vòi xăng
dính ướt hoặc chảy nhỏ giọt thì mức xăng cao.
c) Sửa chữa
- Làm sạch đường ống, chất nhựa bám vào bằng chất tẩy rửa và khí nén.
- Mài và đánh bóng lại van kim.
- Thay thế phao bị ngấm xăng, piston công suất bị mòn, khuyết hoặc có gờ và các vít hỗn hợp cầm chừng có cạnh sắc hoặc các rãnh phần đỉnh và thân kim.
CHƯƠNG 3
HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ
3.1. Hệ thống phun xăng trên đường ống nạp:
3.1.1. Hệ thống phun xăng K-Jetronic:
a) Nguyên lý hoạt động
Bơm xăng điện (2) loại bi gạt, hút xăng từ bình chứa (1) bơm đến hệ thống cung cấp nhiên liệu. Bầu tích lũy xăng (3) có công dụng:
+ Duy trì áp suất nhiên liệu cố định trong thời gian sau khi tắt máy.
+ Ngăn chặn tình trạng bốc hơi của xăng tạo thành bọt khí.
b) Đặc điểm
Hệ thống K - Jetronic: việc phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí.
Hệ thống phun xăng K-Jetronic là hệ thống phun xăng cơ bản của các kiểu phun xăng điện tử hiện đại ngày nay. Các đặc điểm kỹ thuật của hệ thống phun xăng có thể tóm lược như sau:
- Được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí- thuỷ lực.
- Không cần những dẫn động của động cơ, có nghĩa là động tác điều chỉnh lưu lượng xăng phun ra do chính độ chân không trong ống hút điều khiển.
3.1.2. Hệ thống phun xăng L-Jetronic
L-Jetronic là hệ thống phun xăng đa điểm, điều khiển bằng điện tử. Lượng xăng phun vào được điều khiển theo lượng không khí nạp vào trong xi lanh động cơ nhờ bộ xử lí và điều khiển trung tâm ECU.
3.1.3. Hệ thống phun xăng Motronic:
Motronic là hệ thống phun xăng có khả năng điều khiển tích hợp cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa, nhờ đó giảm mức tiêu hao nhiên liệu, nâng cao công suất và giảm được mức độ độc hại khí thải của động cơ.
Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra những bộ vi xử lý và chíp bán dân có khả năng xử lý mạnh, khả năng lưu trữ lớn. Dẫn đến việc tính toán cũng như những dữ liệu cần thiết của cả hệ thống phun xăng điện tử và đánh lửa điện tử có thể được tích hợp trong 1 bộ điều khiển điện tử.
3.1.4. Kết luận một số vấn đề về hệ thống phun xăng trên đường ống nạp:
Sự phổ biến của hệ thống phun xăng điện tử (EFI) đã chứng tỏ ưu điểm nổi trội của công nghệ này. Nhờ tối ưu hóa lượng xăng bơm để tạo hòa khí có tỷ lệ cháy tốt nhất ở từng xi-lanh, EFI giúp động cơ làm việc ổn định, tăng công suất và giảm mức tiêu hao nhiên liệu.
3.2. Hệ thống phun xăng trực tiếp (GDI)
3.2.1. Tổng quan về hệ thống GDI
- Hiện nay thách thức quan trọng nhất của các nhà sản xuất ô tô đối mặt là phải cung cấp những chiếc xe hoạt động với công suất cao và hiệu suất nhiên liệu tối ưu trong khi vẫn đảm bảo thải sạch và sự thoải mái cho nguời ngồi trên xe. Nhận thức được tình trạng ấm lên của trái đất là mối đe dọa thật sự cho chúng ta càng thử thách các nhà sản xuất.
- Ðộng cơ GDI được chế tạo đảm bảo thân thiện với môi truờng bằng cách giải quyết vấn đề thường đi kèm với những động cơ trước đây như là những giới hạn về công xuất, giá cả và thiết kế của nó.
- Những đặc tính kỹ thuật của động cơ GDI:
• Đường ống nạp thẳng góc với piston, tạo được sự lưu thông của lưu lượng gió tối ưu nhất.
• Hình dạng đỉnh piston lồi, lõm sẽ tạo thành buồng cháy tốt nhất, tạo được sự hòa trộn nhiên liệu và không khí tối ưu nhất (hơn cả loại phun xăng MPI ).
• Bơm xăng cao áp cung cấp xăng có áp suất cao (P=3,5 kG/cm2)đến kim phun và phun trực tiếp vào xi lanh động cơ.
3.2.2. Hệ thống điều khiển điện tử GDI:
- Hệ thống điện điều khiển bao gồm các cảm biến để xác định tình trạng làm việc của động cơ, ECU tính toán thời điểm và thời gian phun cho phù hợp với tín hiệu từ các cảm biến, và các bộ tác động điều khiển lượng nhiên liệu phun cơ bản dựa vào các tín hiệu từ ECU.
- Kết cấu piston có nhiều điểm khác so với các động cơ trước đây, đường ống nạp cũng có nhiều thay đổi để phù hợp với hệ thống.
3.2.3. Kết luận về những đặc trưng cơ bản của động cơ GDI
3.2.3.1. Tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn đồng thời công suất cao hơn:
Tia phun nhiên liệu phù hợp với hai chế độ cháy: bằng cách sử dụng các phương pháp và công nghệ hiện đại, động cơ GDI có mức tiêu thụ nhiên liệu thấp hơn đồng thời công suất cao hơn. Điều tưởng như trái ngược và khó hiện thực đã đạt được bằng cách sử dụng hai chế độ cháy. Thêm vào đó, các thời điểm phun được thay đổi cho phù hợp với phụ tải.
3.2.3.2. Công nghệ cơ sở của động cơ GDI:
Công nghệ cơ sở của động cơ GDI gồm 4 đặc điểm kỹ thuật sau:
- Đảm bảo dòng khí nạp vào xi lanh là tốt nhất .
- Pít tông với đỉnh uốn cong có tác dụng điều khiển quá trình cháy nhờ vào hình dáng thích hợp cho quá trình hoà trộn.
- Bơm cung cấp nhiên liệu có áp suất cao để phun trực tiếp vào trong xi lanh.
- Các vòi phun cao áp tạo xoáy điều khiển được sự bay hơi và phân tán của tia phun.
3.2.3.4. Biện pháp tăng công suất:
Khái niệm cơ sở: Để có được công suất lớn hơn động cơ MPI hiện đại, động cơ GDI có tỷ số nén cao và hệ thống nạp khí rất hiệu quả (tăng được hệ số nạp).
Tăng hệ số nạp: Cửa nạp hướng thẳng lên nên giảm được sức cản khí động. Sự bay hơi xăng ở cuối quá trình nén làm giảm nhiệt độ hỗn hợp nên cũng làm tăng hệ số nạp.
3.3. Hệ thống cảm biến sử dụng trên động cơ phun xăng điện tử
a) Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp(MAP):
Cảm biến dùng để đo áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp (giá trị lớn nhất khoảng 250 kPa) và so sánh áp suất với một áp suất chân không tham chiếu. Điều này nhằm đảm bảo việc xác định chính xác khối lượng khí nạp và kiểm soát chính xác áp suất khí tăng áp theo yêu cầu của động cơ.
b) Cảm biến nhiệt độ nước làm mát: Cảm biến này được lắp ở khoang nước làm mát (ở khu vực phía trên thân máy) của động cơ. Tín hiệu của nó được hệ thống điều khiển dùng để tính toán nhiệt độ động cơ, thang đo vào khoảng từ -40 đến 120 .
d) Cảm biến vị trí bàn đạp ga:
Cảm biến vị trí bàn đạp ga được bố trí trên thân bướm ga trong hệ thống ETCS-i. Cảm biến này chuyển đổi sự di chuyển và vị trí bàn đạp ga thành 2 tín hiệu điện. Xét về điện thì cảm biến vị trí bàn đạp ga hoạt động đồng nhất với cảm biến vị trí bướm ga.
f) Cảm biến vị trí trục khuỷu và trục cam:
* Hoạt động
- Cảm biến vị trí trục cam: (hay còn gọi là cảm biến G) một tín hiệu điện AC được tạo ra phù hợp với tốc độ trục cam. Khi trục cam quay nhanh hơn thì tần số AC được tạo ra cũng tăng.
- Cảm biến vị trí trục khuỷu (hay còn gọi là cảm biến NE): ECU sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ trục khuỷu để nhận biết tốc độ của động cơ.
g) Cảm biến kích nổ :
- Cảm biến kích nổ phát hiện sự kích nổ động cơ và gửi tín hiệu điện áp đến ECU. ECU sử dụng tín hiệu cảm biến kích nổ để điều khiển thời điểm đánh lửa.
- Kích nổ động cơ thường xảy ra trong một khoảng tần số cụ thể (xấp xỉ 7 kHz). Cảm biến kích nổ được bố trí trên thân máy, trên nắp máy hoặc trên cổ góp nạp để phát hiện tần số này.
3.4. Tổng quan về vòi phun Xăng
3.4.1. Vòi phun khởi động lạnh
Voøi phun khôûi ñoäng laïnh ñöôïc laép ôû trung taâm cuûa khoang naïp khí vaø coù chöùc naêng caûi thieän tính khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô laïnh.
3.4.2. Vòi phun chính:
Vòi phun là một vòi phun hoạt động bằng điện từ, nó phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU. Vòi phun được lắp vào đường ống nạp hay nắp quy lát gần cổng nạp của nắp quy lát qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối.
CHƯƠNG 4
HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU KÉP XĂNG - CNG VÀ XĂNG - LPG
4.1. Tổng quan về CNG và LPG
4.1.1. Tổng quan về nhiên liệu LPG
4.1.1.1. Đặc tính của nhiên liệu LPG
a) Thành phần hóa học
Theo tiêu chuẩn Châu Âu, nhiên liệu khí hóa lỏng phải có từ 19 đến 50% hydrocabure C3 (propane và propylène). Ở Châu Á, thành phần nhiên liệu khí hóa lỏng khá ổn định, chứa chủ yếu là hydrocarbure C4, chẳng hạn như ở Hàn Quốc chỉ có butane là khí hóa lỏng được sử dụng chính thức.
b) Lí tính
Ở nhiệt độ lớn hơn 0o C trong môi trường không khí bình thường với áp suất bằng áp suất khí quyển, LPG bị biến đổi từ thể lỏng thành thể hơi theo tỉ lệ thể tích 1 lít LPG thể lỏng hoá thành khoảng 250 lít ở thể hơi.
c) Chỉ số Octane
Nhiên liệu khí hóa lỏng được đặc trưng bởi chỉ số octane nghiên cứu (RON) cao, có thể dễ dàng đạt đến 98. Chỉ số octane động cơ (MON) của LPG cũng cao hơn xăng.
4.1.1.2. Giải pháp kỹ thuật để động cơ có thể sử dụng nhiên liệu nhiên liệu LPG
Cho đến nay, hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không tại cổ góp nạp được dùng phổ biến nhất. Tuy nhiên, những hệ thống phun nhiên liệu mới đang được nghiên cứu áp dụng thể hiện được nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt là hệ thống phun nhiên liệu ở dạng khí hóa lỏng ngay trước soupape nạp.
4.1.2. Tổng quan về nhiên liệu CNG
4.1.2.1. Tính chất của khí CNG
Khí nén CNG (Compressed Natural Gas) là khí thiên nhiên được nén dưới áp suất nhất định (205 ÷ 275 bar). Khí thiên nhiên là hỗn hợp chất khí cháy được bao gồm phần lớn là các hydrocacbon (hợp chất hoá học chứa cacbon và hyđrô). Cùng với than đá và dầu mỏ, Khí thiên nhiên là nhiên liệu hóa thạch.
4.1.2.2. Các phương án sử dụng khí CNG trên động cơ đốt trong:
a) Khả năng ứng dụng khí CNG cho động cơ.
Nhiệt trị riêng khối lượng của CNG cao hơn (khoảng 10%) so với nhiên liệu lỏng thông thường. Cùng hiệu suất như nhau, suất tiêu hao nhiên liệu (tính theo khối lượng) của động cơ dùng CNG giảm cũng chừng ấy lần.
b) Sự ô nhiễm khí thải khi sử dụng CNG làm nhiên liệu
Cũng như đối với những loại nhiên liệu khác, đặc điểm phát sinh ô nhiễm của động cơ dùng CNG liên quan đến thành phần hydrocarbure của nhiên liệu, ( thường nhiên liệu CNG chứa ít nhất 90% methane).
c) Các phương án cung cấp khí CNG cho động cơ đốt trong.
CNG được cung cấp vào động cơ ở dạng khí. Hệ thống phun nhiên liệu khí vào đường nạp nhờ độ chân không tại họng Venturi của bộ hòa trộn được dùng phổ biến nhất.
e) Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun CNG trên đường nạp.
Nhiên liệu CNG được nén trong bình chứa với áp suất 200 bar. Khi bật khoá điện khởi động động cơ, dòng điện qua cuộn dây sinh ra một từ tính làm van điện từ mở ra cho CNG nén từ bình chứa đến bộ giảm áp. Tại bộ giảm áp, áp suất nhiên liệu được giảm xuống giá trị làm việc, sau đó nhiên liệu qua bộ lọc áp suất thấp trước khi dẫn đến vòi phun.
f) Cung cấp CNG cho động cơ bằng phương pháp phun CNG trực tiếp vào buồng cháy.
Hệ thống cung cấp nhiên liệu khí CNG bằng phương pháp phun trực tiếp hoạt động tương tự như hệ thống phun gián tiếp chỉ có khác là nhiên liệu được phun trực tiếp vào trong buồng cháy của động cơ.
4.2. Hệ thống nhiên liệu kép
4.2.1.Các đặc tính của hệ thống nhiên liệu kép
Đánh lửa được thực hiện bằng sự tự cháy của một lượng nhỏ nhiên liệu lỏng phun trước khi piston đến điểm chết trên. Nguyên tắc này giống như ở động cơ Diesel, chỉ có khác là việc điều chỉnh công suất được thực hiện bằng cách điều chỉnh thể tích khí ga nạp vào xi lanh còn lượng nhiên liệu lỏng phun mồi vẫn giữ cố định.
4.2.2. Hệ thống nhiên liệu kép xăng-CNG
- Xăng - CNG song song là hệ thống nhiên liệu sử dụng cả hai nhiên liệu vừa xăng vừa CNG độc lập.
- Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu xăng và CNG song song:
+ Ưu điểm: Có khả năng dự trữ năng lượng trên động cơ lớn hơn so với hệ thống nhiên liệu lỏng hoặc hệ thống nhiên liệu CNG đơn. Khắc phục được tình trạng tiếp nhiên liệu do sự hạn chế về cơ sở hạ tầng của CNG.
+ Nhược điểm: Cấu tạo động cơ trở nên phức tạp, rất khó khăn trong việc bố trí, lắp đặt hệ thống nhiên liệu mới. Khó khăn trong việc vận hành, bảo trì, sửa chữa động cơ.
- Trên đường nạp của động cơ ta lắp thêm bộ hòa trộn trước bướm ga dùng để hòa trộn không khí với nhiên liệu khí CNG trước khi đưa vào động cơ.
4.2.3. Hệ thống nhiên liệu kép xăng-LPG
4.2.3.1. Sơ đồ hệ thống
4.2.3.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống LPG và xăng song song
Hình 4.6 giới thiệu sơ đồ bố trí hệ thống cung cấp nhiên liệu song song xăng-LPG cho ô tô. Mạch xăng được khóa hoàn toàn (ngắt khóa xăng và chuyển công tắc sang vị trí LPG). LPG lỏng cao áp (7 KG/cm2) từ bình chứa đi qua van an toàn để bộ giảm áp hóa hơi chuyển thành dạng hơi LPG ở áp suất 0,5 KG/cm2 và đi đến bộ trộn.
CHƯƠNG 5
KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐIỂN HÌNH TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG
5.1. Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng sử dụng B.CHK và phun xăng điện tử
5.1.1. Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử
a) Ưu điểm
Hiện nay hệ thống phun xăng điện tử được dùng rộng rãi. Song song với sự phát triển của kỹ thuật phun xăng, sự giảm liên tục giá thành của các linh kiện của các thiết bị điện tử, nhất là những quy đinh ngày càng ngặt nghèo về mức độ độc hại của khí xả của ô tô, HTPX điện tử ngày càng được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô. Hệ thống phun xăng có một số ưu điểm sau:
- Do không có ống khuyếch tán nên sức cản khí động nhỏ nhất và hệ số nạp cao hơn, làm cho công suất và mômen tăng lên.
- Các khoang nước sấy nóng hỗn hợp được loại bỏ làm cho mật độ khí nạp tăng lên.
b) Nhược điểm
Trong HTPX điện tử cũng còn những hạn chế:
- Giá thành thiết bị và phụ tùng thay thế khá cao.
- Công việc chăm sóc bảo dưỡng nhiều hơn.
- Yêu cầu trang thiết bị đặc biệt để chẩn đoán.
5.1.2. Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống nhiên liệu sử dụng chế hòa khí
a) Ưu điểm:
Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí về cơ bản chỉ có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giá thành thấp hơn so với hệ thống phun xăng điện tử, dễ sử dụng, bảo quản, sửa chữa.
b) Nhược điểm:
Nhưng bên cạnh đó bộ chế hòa khí lại tồn tại hai khuyết điểm sau:
+ Các mạch xăng ở các chế độ làm việc của động cơ được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, do đó thành phần hỗn hợp không được tối ưu
+ Các xilanh trên cùng một động cơ nhận được lượng khí hỗn hợp không đồng nhất, hỗn hợp của các xilanh càng ở xa bộ chế hòa khí càng giàu xăng. Nguyên nhân của hiện tượng này là do xăng nặng hơn không khí nên lưu thông không xuyên suốt qua các đoạn cong của các ống góp hút.
5.2. Hệ thống nhiên liệu kép
5.2.1. Ưu điểm của hệ thống nhiên liệu kép.
- Độ tin cậy khi đánh lửa cao, hiệu quả đánh lửa kéo dài và có thể đánh lửa với bất kỳ độ đậm đặc nào của hỗn hợp với điều kiện là mức độ rối của hỗn hợp CNG-không khí đủ lớn.
- Dễ dàng chuyển đổi sang lại động cơ Diesel khi có sự cố hệ thống khí CNG.
5.2.2. Nhược điểm của hệ thống nhiên liệu kép
Nhược điểm của phương pháp lưỡng nhiên liệu là tỉ số nén cao làm hạn chế công suất cực đại theo tính chất nhiên liệu khí, trong khi đó việc đánh lửa bằng tia lửa điện cho phép lựa chọn tỉ số nén tối ưu cho từng loại khí sử dụng.
KẾT LUẬN
Với đồ án “Nghiên cứu, khai thác các hệ thống cung cấp nhiên liệu điển hình trên động cơ xăng”, tôi đã hoàn thành được một số nội dung cơ bản là:
+ Cơ sở lý thuyết của hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng.
+ Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí.
+ Hệ thống cung cấp nhiên liệu điều khiển điện tử.
+ Hệ thống nhiên liệu kép Xăng-CNG và Xăng-LPG.
Do điều kiện nghiên cứu chỉ ở mức độ lý thuyết mà không được kiểm định thực tế nên không tránh khỏi những sai sót nhưng nội dung đề tài cũng có giá trị nhất định làm cơ sở cho việc học tập, nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế thực hiện nhiệm vụ sau này.
Qua đồ án này tôi đã bổ sung được những kiến thức chuyên nghành về các hệ thống cung cấp nhiên liệu điển hình trên động cơ xăng. Nội dung đồ án đã đi sâu phân tích những ưu nhược điểm của động cơ xăng dùng bộ chế hoà khí và động cơ xăng dùng hệ thống phun xăng điện tử, tìm hiểu phần hệ thống nhiên liệu bao gồm các thiết bị điện tử, các thiết bị chính cung cấp nhiên liệu, không khí nạp, hệ thống cảm biến tín hiệu... Tuy nhiên do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tập tại trường và chưa cập nhật đủ nên cần phải hoàn thiện thêm. Qua đồ án này đã bổ sung cho bản thân thêm nhiều kiến thức chuyên ngành động cơ đốt trong và đặc biệt là hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử hiện đại, hệ thống nhiên liệu kép...
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn: ThS................. đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện đồ án .
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. TRANG BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ TRÊN ÔTÔ HIỆN ĐẠI, PGS – TS Đỗ Văn Dũng, nhà xuất bản đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh.
2. LÝ THUYẾT ĐỘ NG CƠ ĐỐT TRONG, PSG - TS Nguyễn Văn Nhận, Đại Học Thủy Sản - lưu hành nội bộ.
3. TÀI LIỆU ĐÀO TẠO HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ (EFI), Tập 5, giai đoạn 2 - Hãng TOYOTA.
4. NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến, Nhà xuất bản giáo dục, năm 2003.
5. GIÁO TRÌNH MÔN HỌC TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, TS.Trần Thanh Hải Tùng, Đà Nẵng, năm 2007.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"