Tài liệu tr-đồ án động cơ đốt trong

Trường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức Khoa Cơ Khí Ô Tô -------- ĐÔỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐÔỐT TRONG GVHD:NGUYỄN TRÍ HIẾU TRÌNH BÀI: NHÓM 6 Thủ Đức 10/2016 A - PHÂN LOẠI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL. I - Hệ thống bơm nhiên liệu điều khiển bằng điện tử: 1 - Loại bơm PE (bơm dãy) điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều khiển ga điện tử Về cơ bản các chi tiết của bơm PE điện tử có cấu tạo và hoạt động giống như bơm PE thông thường, chỉ khác ở chỗ là: Đối với bơm PE thông thường cơ cấu điều chỉnh lượng phun nhiên liệu là : Bộ điều tốc Còn với bơm PE điện tử, để điều chỉnh lượng phun nhiên liệu thì ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến sau đó sẽ gửi tín hiệu điều khiển cho cơ cấu điều ga điện từ để thay đổi vị trí thanh răng ( hay tốc độ động cơ). a- Cấu tạo của cơ cấu điều ga điện từ Hình 01 : Cơ cấu điều ga của bơm PE điện 1. Trục cam 2. Cơ cấu điều ga điện từ 3. Lò xo hồi vị tử 4. ECU 5. Cảm biến tốc độ Cấu tạo của cơ cấu điều ga gồm 1 cuộn dây được ECU điều khiển cấp điện từ theo mức độ bàn đạp chân ga ( hoặc theo tín hiệu của cảm biến chân ga) b- Công dụng: Khi ôtô máy kéo làm việc tải trọng trên động cơ luôn thay đổi. Nếu thanh răng của bơm cao áp hoặc bướm tiết lưu giữ nguyên một chỗ thì khi tăng tải trọng, số vòng quay của động cơ sẽ giảm xuống, còn khi tải trọng giảm thì số vòng quay tăng lên. Điều đó dẫn đến trước tiên làm thay đổi tốc độ tiến của ôtô máy kéo, thứ hai là động cơ buộc phải làm việc ở những chế độ không có lợi. Để giữ cho số vòng quay trục khuỷu động cơ không thay đổi khi chế độ tải trọng khác nhau thì đồng thời với sự tăng tải cần phải tăng lượng nhiên liệu cấp vào xilanh, còn khi giảm tải thì giảm lượng nhiên liệu cấp vào xilanh. Khi luôn luôn có sự thay đổi tải trọng thì không thể dùng tay mà điều điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào xilanh. Công việc ấy được thực hiện tự động nhờ một thiết bị đặc biệt trên bơm cao áp gọi là cơ cấu điều ga điện từ . c- Nhiệm vụ : Điều hoà tốc độ động cơ dù có tải hay không tải (giữ vững một tốc độ hay trong phạm vi cho phép tuỳ theo loại) có nghĩa là lúc có tải hay không tải đều phải giữ một tốc độ động cơ trong lúc cần ga đứng yên. Đáp ứng được mọi vận tốc theo yêu cầu của động cơ. Phải giới hạn được mức tải để tránh gây hư hỏng máy. Phải tự động cúp dầu để tắt máy khi số vòng quay vượt quá mức ấn định. 2 - Loại bơm VE điều khiển điện tử bằng cơ cấu điều ga điện tử a- Bơm cao áp: Bơm phun nhiên liệu đẩy nhiên liệu đến từng vòi phun. Bơm phun có chức năng kiểm soát lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu. Hình 02 : Bơm cao áp với cơ cấu điều ga điện từ 1. Van điện từ điều ga 2. Van điện từ cắt nhiên liệu 3. Bộ điều khiển phun sớm (van TCV) 4. Xi lanh bơm 5. Piston 6. Cơ cấu điều ga Hút nhiên liệu :Bơm cấp nhiên liệu hút nhiên liệu từ bình và nén trong thân bơm. Bơm nhiên liệu cao áp : Sử dụng một piston để đưa nhiên liệu áp suất cao tới mỗi vòi phun bằng chuyển động tịnh tiến và quay. Điều khiển lượng phun : Cơ cấu điều ga điều khiển lượng phun và công suất động cơ. Cơ cấu điều ga điện từ có chức năng kiểm soát tốc độ tối đa của động cơ để ngăn động cơ chạy quá tốc độ và giữ ổn định tốc độ chạy không tải. Điều khiển thời điểm phun : Bộ định thời điểm phun theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ. Van TCV sẽ thực hiện chức năng này. B - Bơm cấấp và van điềều chỉnh Bơm cấp nhiên liệu Bơm cấp nhiên liệu kiểu cánh gạt bao gồm 4 cánh gạt và một roto. Trục dẫn động quay roto và nhờ có lực ly tâm mà các cánh gạt ép nhiên liệu lên thành trong của buồng áp suất. Do trọng tâm của roto lệch so với tâm của buồng nén nên nhiên liệu giữa các cánh gạt bị nén và đẩy ra ngoài. Van điều chỉnh Van điều chỉnh điều chỉnh áp suất xả của bơm cấp nhiên liệu phù hợp với tốc độ bơm. Bộ định thời kiểm soát thời điểm phun nhiên liệu theo áp suất trong bơm. Phân phối và phun nhiên liệu của bơm cao áp Bơm cấp nhiên liệu, đĩa cam và piston được điều khiển bằng trục dẫn động và quay theo tỷ lệ bằng một nửa tốc độ của động cơ. Hai lò xo piston đẩy piston và đĩa cam lên các con lăn. Đĩa cam có số mặt cam bằng số xylanh ( động cơ 4 xylanh thì có 4 đĩa cam ). Đĩa cam quay trên con lăn cố định nó đẩy piston ra và vào. Do đó, piston theo sự dịch chuyển của mặt cam và chuyển động tịnh tiến ăn khớp với cam và quay. Ứng với một vòng quay của đĩa cam, piston sẽ quay một vòng và tịnh tiến 4 lần. Việc cung cấp nhiên liệu cho mỗi xylanh được thực hiện bằng ¼ vòng quay đĩa cam và một lần chuyển động tịnh tiến của piston ( động cơ 4 xylanh ). Piston có 4 rãnh hút, một cửa phân phối, một cửa tràn và một rãnh cân bằng áp suất. Cửa tràn và cửa phân phối đặt thẳng hàng với lỗ vào ở tâm piston. Nhiên liệu được hút từ rãnh của piston. Sau đó nhiên liệu nén mạnh qua van phân phối từ cửa phân phối và bơm vào vòi phun. Hút nhiên liệu: Khi piston đi xuống ( chuyển sang trái ), một trong 4 rãnh hút trong piston bơm sẽ thẳng hàng với cửa hút trong đầu phân phối. Do vậy, nhiên liệu được hút vào buồng áp suất và đi vào trong piston. Cung cấp nhiên liệu : Khi đĩa cam và piston quay, cửa hút của đầu phân phối đóng, cửa phân phối của piston sẽ thẳng hàng với đường phân phối. Khi đĩa cam chạy trên con lăn, piston đi lên ( chuyển sang phải ) và nén nhiên liệu. Khi áp suất nhiên liệu đạt giá trị ấn định trước, nhiên liệu sẽ được phun ra qua vòi phun. Kết thúc : Khi đĩa cam quay tiếp và piston đi lên ( dịch chuyển sang phải ), hai cửa tràn của piston bị đẩy ra ngoài vành tràn. Kết quả là áp suất nhiên liệu giảm đột ngột và kết thúc nạp nhiên liệu. Hành trình hữu ích : Hành trình hữu ích là khoảng cách piston dịch chuyển từ khi bắt đầu nén nhiên liệu tới khi kết thúc. Vì các hành trình bơm là không đổi, nên sự thay đổi vị trí đặt vành tràn làm thay đổi hành trình hữu ích để tăng hoặc giảm lượng phun nhiên liệu. Khi hành trình hữu ích kéo dài hơn thì hành trình nén sẽ lâu kết thúc hơn và lượng nhiên liệu nạp tăng. Ngược lại, nén kết thúc sớm hơn và lượng nhiên liệu nạp giảm khi hành trình hữu ích ngắn hơn. b- Cơ cấu điều ga điện từ Cấu tạo Cơ cấu điều ga điện từ gồm 1 cuộn điều khiển được cấp điện từ ECU động cơ theo mức đạp chân ga ( thông qua cảm biến chân ga). D - Nguyền lý hoạt động Lực từ trường do cuộn dây sinh ra sẽ tác động lên một trống lớn và để cân bằng với lực từ trường thì lò xo hồi vị được lắp đối diện ở phía kia của trống lớn. Trống lớn có một trục được lắp lệch tâm và trục này được lắp với một trống nhỏ, trên trống nhỏ lại có một chốt lệch tâm được cắm vào lỗ trên quả ga. Khi người lái xe muốn thay đổi công suất và tốc độ của động cơ thì người lái xe tác động lên bàn đạp ga và thông qua cảm biến chân ga gửi tín hiệu ( hay ý nguyện của người lái ) gửi về ECU và ECU nhận thêm một số tín hiệu khác như: Ne, THW, VG… Để xuất ra những chuỗi xung có tỷ lệ thường trực thay đổi cấp cho cuộn điều khiển của cơ cấu điều ga tạo nên từ trường tác động vào trống lớn làm cho trống lớn xoay một góc, kéo theo trống nhỏ cũng bị xoay đi một góc. Khi đó chốt lệch tâm trên trống nhỏ sẽ gạt quả ga tiến lên hay lùi lại để điều chỉnh lượng nhiên liệu phun. ECU sẽ tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến từ đó tính toán để đưa ra lượng phun phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ và tạo thời điểm phun sớm thích hợp nhất.  Ưu điểm: Là một cụm kết cấu gọn, được cải tiến từ bơm cao áp cơ khí truyền thống và có thêm phần điều khiển điện tử. - Chi phí sản xuất không cao. - Dễ lắp đặt sữa chữa.  - Nhược điểm: Tạo ra quá trình kích nổ và tạo ra tiếng rõ động cơ. Điều khiển bằng 2 cơ cấu (điều chỉnh lượng phun và điều chỉnh thời gian phun) nên quá trình điều khiển phức tạp. - Đa số là cơ cấu cơ điện nên dễ bị mòn, sinh ra sự cố. - Do kích nổ nên làm tăng lượng NOx. - Áp suất phun thấp dẫn tới phun không tơi làm ảnh hưởng quá trình cháy. II- Hệ thống bơm nhiên liệu điều khiển bằng cơ khí: Hình 03 Kết cấu bơm cao áp PF 1-Thân bơm 2-Ống dầu đến 3-Vít ả gió 4-Bọng dầu 5-Piston 6-Xy lanh 7-Vòng răng 8-Thanh răng 9-Lò xo 10-Chụp đệm đẩy 11-Lỗ xem mấu cân cam 12-Bệ van cao áp 13-Lò xo van 14- Ốc lục giác 15-Ống cao áp 16-Khoen chặn. Vỏ bơm được đúc bằng thép hay hợp kim nhôm trên đó bê ̣ để bắt bơm, các lỗ bắt đầu ống dầu, vít xả gió, vít châ ̣n xylanh, lỗ để xỏ thanh răng.Bên trong vỏ bơm có chứa cụm xylanh, piston. Đây là bô ̣ phận chính để ép và phân định nhiên liê ̣u. Ngoài piston là mô ̣t khâu răng để điều khiển piston xoay nhờ thanh răng, piston bơm luôn được đẩy xuống nhờ mô ̣t lòxo, hai đầu của lò xo có chén chặn, tất cả được đâ ̣y lại bởi mô ̣t đê ̣m đẩy và khóa lại bên trong vỏ bơm nhờ mô ̣t khoen châ ̣n. - Phía trên xylanh là bê ̣ xupáp, xupáp giảm áp (cao áp) trên xupáp là hai lò xo, tất cả được xiết giữ trong vỏ bơm bằng lục giác, đầu ốc lục giác là chỗ để bắt ống cao áp dẫn dầu tới kim phun. - Xylanh bơm có mô ̣t hay hai lỗ dầu, lỗ dầu ra ở phía vít chặn xylanh, vít châ ̣n ngoài có nhiê ̣m vụ định vị, xylanh còn lại có nhiê ̣m vụ chịu sức tác dụng của áp lực dầu về để tránh xói mòn vỏ bơm. - Piston bơm thường có lằn vạt xéo phía trên hay phía dưới để phân lương nhiên liê ̣u, đuôi piston có hai tai để ăn khớp với hai rãnh khoét trên khâu răng. Ở rãnh khoét trên khâu răng và tại đuôi piston đều có dấu khi ráp phải để chúng trùng nhau. 1 - Nguyền lý hoạt động của bơm PF -khi động cơ làm việc , lúc piston bơm xuống thấp nhất nhiên liệu ở xung quanh xylanh vào xylanh bơm bằng cả hai lỗ dầu vào và dầu ra . Đến khi phun dầu cốt cam gắn ở động cơ điều khiển piston bơm đi lên ép nhiên liệu trong xylanh . lúc piston đi lên , lúc piston bịt hết hai lỗ dầu ở lylanh thì nhiên liệu bắt đầu ép . khi áp lực dầu ép tang lên mạnh hơn áp lực lò xo ,van mở đưa nhiên liệu tới kim phun và vào xylanh động cơ. - piston tiếp tục đi lên ép nhiên liệu đến khi lằn vạt xéo ở piston hé mở lỗ dầu về , dầu tràn ra ngoài xylanh thì phun chấm dứt , piston tiếp tục đi lên cho đến hết khoản chạy của nó . -Muốn thay thây đổi tốc độ động cơ ta điều khiển thanh răng xoay piston đễ thay đổi thời gian phun.thời gian phàn lâu lượng nhiên liệu càng nhiều động cơ chạy càn nhanh . thời gian phun dầu càn ít thì động cơ chạy càng chậm .khi ta xoay piston để rãnh đứng ngay lỗ dầu về thì sẽ không có sự cung cấp nhiên liệu mặc dầu piston vẫn lên xuống , nhiên liệu không được ép , không phun động cơ ngừng hoạt động (vị trí này gọi là cúp dầu) Hình 04: Cấu tạo bơm cao áp vạn năng 1 - Con lăn 2 - Chốt con lăn 3 - Thân con lăn 4 - Thân bơm 5 - Lò xo bơm 6 – Piston 7 - Thanh răng 8 - Chốt cố định thân con lăn 9 - Móng cài 10 - Chén chặn lò xo 11 - Ống răng 12 - Xy lanh bơm 13 - Vỏ van 14 - Ruột van 15 - ‘O’ring để nối ống ra 16 - Lò xo van 17 - Đế nối ống ra. Bơm cao áp vạn năng bao gồm các chi tiết sau: bộ xylanh - piston bơm, bộ van cao áp - đế van, thân bơm, đệm đẩy - con lăn, chốt con lăn, lò xo piston bơm cao áp, lò xo van cao áp, thanh răng, tấm đệm, chén chặn lò xo, móng cài, đế nối ống đầu ra, chốt định vị con lăn. 2 - Tính vạn năng của bơm cao áp Tính vạn năng của bơm cao áp thể hiện khả năng sử dụng của cùng một loại bơm vào những động cơ khác nhau về kích thước và lượng nhiên liệu cực đại cung cấp cho mỗi chu trình, do đó bơm phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Trên cùng một thân bơm có thể lắp các piston theo các phương án khác nhau về đường kính nhưng chung một hành trình piston.Yêu cầu này đảm bảo cho bơm cao áp vạn năng không cần thay đổi cam nhiên liệu mà vẫn có thể sử dụng như trên động cơ khác nhau về thể tích công tác xy lanh. - Cấu tạo của thân bơm như nhau để bộ điều tốc có thể lắp ráp trên bất cứ đầu nào của bơm. Cần phải thống nhất kích thước và bộ phận bắt chặt bơm vào động cơ, cũng như liên kết với bộ điều tốc của động cơ. B- KIM PHUN I - Phân loại vòi phun Tiêu chí phân loại Đặc điểm cách ly với buồn đốt Đặc điểm cấu tạo đầu phun Phương pháp tạo lực ép ban đầu lên kim phun Theo phương pháp điều khiển 1. 2. 1. 2. 3. 1. 2. 1. 2. Phân loại Vòi phun hở Vòi phun kín Vòi phùn kiểu chốt Vòi phun kiểu lổ Vòi phun kiểu van Ép phun bằng lò xo Ép phun bằng thuỷ lực Vòi phun điều khiển cơ khí Vòi phun điều khiển điện tử Bảng :Phân loại tổng quát vòi phun nhiên liệuTiêu chí phân II - Nguyên lý làm việc Nhiên liệu được bơm cao áp bơm tới, đi qua thân kim, theo ống dẫn xuống khoang chứa cao áp. Áp suất của nhiên liệu thắng được sức ép của lò xo nâng kim lên., lúc này nhiên liệu sẽ đượcphun vào buồng đốt qua các lỗ phun dầu. Khi bơm cao áp kết thúc bơm, áp suất trong mạch giảm ngay,lò đẩy kim phun xuống đóng kín lỗ phun dầu, đó là lúc kết thúc phun. Trong quá trình phun, một ít dầu len qua khe hở giữa kim phun và đầu vòi phun để bôi trơn và làm mát. Số nhiên liệu này sau đó đi theo ống dẫn hồi dầu về lại thùng chứa. Áp suất phun được điều chỉnh bằng cách xoay vít điều chỉnh trên thân kim. Xoay vào sẽ căng thêm lò xo, áp suất phun dầu tăng.Xoay vít chỉnh ra có tác dụng ngược lại. 1- Vòi phun kínVòi a- phun kín chia thành: vòi phun kín tiêu chuẩn, vòi phun kín có chốt trên mũi kim và vòi phun kín dùng van. Hiện nay, hầu hết các động cơ diesel đều dùng vòi phun kín.Vòi phun kín tiêu chuẩn ở hình 05 gồm hai chi tiết chính xác là thân vòi phun 17 và vòi phun 3, khe hở trong phần dẫnhướng của hai chi tiết này khoảng 23m. Mặt côn tựa 2 của Kim phun tỳ lên đế van trong thân vòi phun và đóng kín đường thông tới các lỗ phun. Các lỗ phun có đường kính 0,34mm phân bố đều quanh chu vi đầu vòi phun. Đường tâm các lỗ phun và đường tâm đầu vòi phun tạo thành góc750. Êcu tròng 4 dùngđể bắt chặt đầu vòi phun lên thân. Hình 05 : Vòi phun kín. 1. lỗ phun 4. Êcutròng 2. mặt côn tựa của van kim 3 và 19. kim phun 5 và 16.đường dẫn nhiên liệu 7. đĩa lòxo 8. lò xo 9. cốc 6. đũa đẩy 10. vít điều chỉnh 11. Bulông 12. bỗ nối với đường dẫn nhiên liệu 15. thân vòi phun 17.thân kim phun 13. chụp 14. lọc lưới b- Nguyên lý làm việc: Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc 14, qua các đường 16 trong thân vòi phun tới không gian bên trên mặt côn tựa của kim phun. Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích hình vành khăn của kim phun chống lại lực ép của lòxo. Khi lực của áp suất nhiên liệu lớn hơn lực ép của lò xo thì kim phun bị đẩy bật lên mở đường thông cho nhiên liệu tới lỗ phun.Áp suất nhiên liệu làm cho kim phun bắt đầu bật mở được gọi là áp suất bắt đầu phun nhiên liệu p.Đối với vòi phun kín tiêu chuẩn p= 15 25MN/m2. Trong quá trình phun, áp suất nhiên liệu còn thể tới 50  80MN/m2, trong một vài trường hợpcòn thể cao hơn nữa.Muốn giảm bớt nhiên liệu rỉ qua khe hở phần dẫn hướng của kim phun, đôi khi trên vòi phun còn còn rãnh hình vành khăn. Hành trình nâng vòi phun được xácđịnh bởi khe hở giữa mặt trên của kim với mặt phẳng dưới của thân vòi phun. Khe hở này thường vào khoảng 0,3  0,5mm Hư hỏng