TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ Đinh Huỳnh Khải Đường CK46 – DLOT Đề tài : Phân tích đặc điểm về cấu tạo, nguyên lý làm việc và mô phỏng sự hoạt động của hệ thống nhiên liệu Commonrail trên Ôtô ISUZU - Dmax TFS - 2007. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT ÔTÔ NHA TRANG - 11/2008 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ Đinh Huỳnh Khải Đường CK46 – DLOT Đề tài : Phân tích đặc điểm về cấu tạo, nguyên lý làm việc và mô phỏng sự hoạt động của hệ thống nhiên liệu Commonrail trên Ôtô ISUZU - Dmax TFS - 2007. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT ÔTÔ Cán bộ hướng dẫn : Ths. Huỳnh Trọng Chương NHA TRANG - 11/2008 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 1.1. Chức năng và yêu cầu……………………………………………………… 1 1.1.1. Chức năng……………………………….………………………………1 1.1.2. Yêu cầu……………………………………… ……………………………1 1.1.2.1. Yêu cầu chung của hê thống……………………… …………………… 1 1.1.2.2. Yêu cầu về việc dự trữ và lọc nhiên liệu……………………………………1 1.1.2.3. Yêu cầu về việc cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel……………1 1.1.2.4. Yêu cầu về cấu trúc tia nhiên liệu…………………… …………………1 1.2. Quá trình tạo hỗn hợp cháy (HHC) của động cơ diesel……… 2 1.2.1. Đặc điểm quá trình hình thành HHC trong động cơ diesel………… ………2 1.2.2. Chất lượng quá trình tạo HHC ở động cơ diesel………… ……………2 1.2.2.1. Độ đồng nhất của HHC………………………….………………………2 1.2.2.2. Chất lượng định lượng ……………………………………………………3 1.2.2.3. Chất lượng định thời…………………… ……………………………3 1.2.2.4. Quy luật phun nhiên liệu………………….……………………………4 1.3. Quá trình cháy ở động cơ diesel………………… …………………………4 1.3.1. Các giai đoạn cháy ở động cơ diesel……………… ………………………4 1.3.1.1. Giai đoạn chậm cháy…………………… ………….……………………4 1.3.1.2. Giai đoạn cháy không điều khiển………… … …………………………6 1.3.1.3. Giai đoạn cháy có điều khiển…………….…… …………………………6 1.3.1.4. Giai đoạn cháy rớt…………………… …….……………………………6 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy ở động cơ diesel……… ……7 1.4. Các loại buồng đốt của động cơ diesel…………………….…………… 7 1.4.1. Buồng đốt thống nhất…………………………….…………………………8 1.4.1.1.Đặc điểm buồng đốt thống nhất……………….…………………………8 1.4.1.2. Hình thành hòa khí trong buồng đốt thống nhất…………… ……………9 1.4.2. Buồng đốt khoét sâu trên đỉnh piston…………… ………………………9 1.4.2.1. Đặc điểm buồng đốt khoét sâu trên đỉnh piston……….………………9 1.4.2.2. Quá trình hình thành hòa khí trong buồng đốt khoét sâu trên đỉnh piston…………………………………………………………………………10 1.4.3. Buồng đốt xoáy lốc…………………………… …………………………11 1.4.3.1. Đặc điểm buồng đốt xoáy lốc…………………………………………11 1.4.3.2. Quá trình hình thành hòa khí trong buồng đốt xoáy lốc……….…………12 1.4.4. Buồng đốt dự bị…………………………………………… …………12 1.4.4.1.Đặc điểm buồng đốt dự bị…………………………… ……………12 1.4.4.2. Quá trình hình thành hòa khí trong buồng đốt dự bị………………13 1.5. Một số hệ thống phun nhiên liệu trên động cơ Diesel………………….14 1.5.1. Theo công nghệ phun nhiên liệu truyền thống…………………………14 1.5.1.1. Đặc điểm công nghệ phun nhiên liệu truyền thống………… …………14 1.5.1.2. Một số hệ thống nhiên liệu điển hình dùng công nghệ phun nhiên liệu truyền thống:……………………………………………………………………14 1.5.2. Theo công nghệ phun nhiên liệu hiện đại ……………………….………20 1.5.2.1. Đặc điểm công nghệ phun nhiên liệu hiện đại………….……………20 1.6. Ra đời của hệ thống nhiên liệu Common rail ………………………….20 1.6.1.Những nhược điểm của các hệ thống nhiên liệu truyền thống ………….…20 1.6.2. Những đặc điểm mới của hệ thống nhiên liệu Common rail.….22 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ÔTÔ ISUZU D-MAX VÀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL 2.1. ÔTÔ ISUZU D-MAX …………………………………… ……………… 23 2.1.1. Đặc điểm của ISUZU D-MAX . ……………………………………… 23 2.1.2. Các loại ISUZU D-MAX sản suất tại Việt Nam………… ………… 23 2.1.3. Đặc tính kỹ thuật của ISUZU D-MAX (TFS - 2007) tại Việt Nam…… 24 2.1.3.2. Động cơ và hệ thống truyền động……………………… …………… 24 2.1.3.3. Kích thước và trọng lượng……………………… ……………………25 2.1.3.4. Khung xe……………………………………… ………………………26 2.1.3.5. Ngoại thất……………………………………… ………………………26 2.1.3.6. Nội thất……………………………………… ……………………… 27 2.1.3.7. Thiết bị an toàn……………………………… ……………………… 27 2.1.3.8. Tiện nghi…………………………………… ………………………….27 2.1.4. Tổng quan về động cơ 4JJ1-TC……………… ………………………….28 2.1.4.1. Phân loại ……………………………………………………… 28 2.1.4.2. Đặc tính kỹ thuật đông cơ 4JJ1-TC trang bị trên ôtô ISUZU D-MAX tại Việt Nam………………………………………………………………………30 2.2. Tổng quan hệ thống nhiên liệu Common rail……… ……………… 32 2.2.1. Đặc điểm ……………………………………………………………………32 2.2.2. Ưu điểm ……………………………………………………… ……… 32 2.2.3. Nhược điểm …………………………………………………………………33 2.2.4. Ứng dụng …………………………………………………………………33 CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL TRANG BỊ TRÊN ÔTÔ ISUZU D-MAX 3.1. Kết cấu, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail … 34 3.1.1. Kết cấu của hệ thống……………………………………………………34 3.1.2. Mạch cung cấp nhiên liệu của hệ thống Common rail…………………….35 3.1.2.1 Vai trò của mạch cung cấp nhiên liệu………………….……………… 35 3.1.2.2. Sơ đồ mạch nhiên liệu……………………………………… ………… 35 3.1.2.3. Các cụm chi tiết trong mạch cung cấp nhiên liệu……………………… 35 3.1.2.4. Nguyên l ý hoạt động của mạch nhiên liệu. ………….………………… 51 3.1.3. Mạch điều khiển của hệ thống………………………………………… 52 3.1.3.1. Các phần tử của mạch điều khiển……………………………………… 52 3.1.3.2. Điều khiển phun nhiên liệu ………………………………………………60 3.1.4. Mạch khí của hệ thống……………………………………………… 63 3.1.4.1. Mạch hồi lưu khí xả…………………………………….…………… 63 3.1.4.2. Mạch tăng áp……………………………………………… …………….64 3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống………………… ………….………….65 3.3. Chẩn đoán kỹ thuật và biện pháp khắc phục hư hỏng của hệ thống nhiên liệu Common rail trên ôtô ISUZU Dmax……………………………………………66 3.3.1. Tổng quan về chẩn đoán kỹ thuật………………………… …………… 66 3.3.2. Chẩn đoán kỹ thuật hệ thống nhiên liệu Common rail trên ôtô ISUZU Dmax………………………………………………………………………… 67 3.3.3. Một số hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục trên hệ thống nhiên liệu Common rail…………………………………………………………………….68 3.3.4. Một số chú ý trong quá trình sửa, sử dụng…………………….……………69 3.4. Mô phỏng sự hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail…………… 70 3.4.1. Mục đích yêu cầu……………………………………….……………… 70 3.4.2. Phương pháp thực hiện…………………………… …………………… 70 3.4.3. Thực hiện mô phỏng hệ thống nhiên liệu Common rail……….………… 74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………… 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………… 78 LỜI NÓI ĐẦU Một trong những vấn đề cấp bách được đặt ra hiện nay đối với con người trong quá trình phát triển là sự cạn kiệt nguồn tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Vì vậy mà các công nghệ mới ra đời ra đời đều hướng đến mục đích tiết kiệm tài nguyên và giảm ô nhiễm môi trường. Trên thế giới ôtô là phương tiện giao thông phổ biến nhất hiện nay và là một trong các tác nhân chính gây ô nhiễm môi trường không khí. Do đó, vấn đề cải tiến công nghệ đối với động cơ ôtô, nhằm tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Đối với động cơ diesel, do những đặc thù riêng về cấu tạo và nguyên lý hoạt động nên việc cải tạo động cơ theo hướng trên thường tập trung chủ yếu vào cải tiến hệ thống nhiên liệu của động cơ. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, hệ thống nhiên liệu trên động cơ diesel cũng có những sự thay đổi lớn so với ban đầu. Ngày nay trên các động cơ diesel hiện đại, hệ thống nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng điện tử nhờ vào máy tính và các thiết bị điện tử siêu chính xác, mà điển hình là hệ thống nhiên liệu Common rail. Hệ thống nhiên liệu mới này giúp cho động cơ tiết kiệm nhiên liệu, nâng cao công suất và giảm sự độc hại của khí thải. Hệ thống nhiên liệu Common rail được khá nhiều hãng sản xuất động cơ chế tạo và được sử dụng rộng rãi trên các ôtô ở các nước phát triển, đặc biệt là Châu Âu. Đây là một trong những công nghệ đáp ứng được những yêu cầu mới trong quá trình phát triển, và là lựa chọn tốt nhất trong tương lai gần đối với động cơ diesel. Nhận thấy nội dung đề tài có ý nghĩa thực tế cao, với mục đích tìm hiểu sâu về các công nghệ hiện đại được trang bị trên ôtô và để làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, nên đã nhận và thực hiện đề tài với nội dung:” Phân tích đặc điểm về cấu tạo, nguyên lý làm việc và mô phỏng sự hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail trên Ôtô ISUZU - Dmax TFS - 2007 ”. Đề tài được trình bày với các nội dung chính sau: Chương 1: Cơ sở lý thuyết hệ thống nhiên liệu động cơ diesel. Chương 2: Tổng quan ôtô ISUZU D-max và hệ thống nhiên liệu Common rail. Chương 3: Hệ thống nhiên liệu Common rail trang bị trên ôtô ISUZU Dmax. Chủ đề tài rất mong muốn đóng góp một số kiến thức về hệ thống nhiên liệu Common rail cho các bạn sinh viên khóa sau. Sau một thời gian thực hiện, nội dung của đề tài đã hoàn thành. Tuy nhiên, do giới hạn về trình độ, điều kiện trong quá trình thực hiện nên nội dung của luận văn không tránh khoải những thiếu sót, mong quý thầy và các bạn tận tình đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn thiện hơn. Cuối cùng xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn , cùng quí thầy ở bộ môn Kỹ Thuật Ôtô, các bạn đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài và các anh trong bộ phận kỹ thuật công ty ISUZU Việt Nam chi nhánh Khánh Hòa đã giúp đỡ tài liệu và những kinh nghiệm thực tế trong quá trình thực hiện đề tài. Nha Trang, tháng 11 năm 2008 Sinh viên thực hiện Đinh Huỳnh Khải Đường CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL 1.1. Chức năng và yêu cầu 1.1.1. Chức năng Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel có chức năng dự trữ, lọc sạch rồi phun nhiên liệu vào buồng đốt theo những yêu cầu về cấu tạo và tính năng của động cơ. 1.1.2. Yêu cầu 1.1.2.1. Yêu cầu chung của hệ thống - Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao; - Dễ dàng, thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa; - Dễ chế tạo và giá thành vừa phải. 1.1.2.2. Yêu cầu về việc dự trữ và lọc nhiên liệu - Nhiên liệu được dự trữ đủ để động cơ hoạt động trong khoảng thời gian phù hợp với mục đích sử dụng của động cơ; - Nhiên liệu phải được lọc sạch nước và các tạp chất cơ học bảo đảm sự thông thoáng trong hệ thống, đặc biệt là các bề mặt lắp ghép siêu chính xác trong các thiết bị của hệ thống. 1.1.2.3. Yêu cầu về việc cung cấp nhiên liệu trong động cơ diesel - Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình phải phù hợp với chế độ hoạt động của động cơ; - Nhiên liệu phải được phun vào buồng đốt đúng thời điểm và đúng qui luật; - Lưu lượng nhiên liệu phun vào các xylanh phải đồng đều. 1.1.2.4. Yêu cầu về cấu trúc tia nhiên liệu Tia nhiên liệu phải kết hợp tốt giữa số lượng, phương hướng, hình dạng, kích thước với hình dạng của buồng đốt và với cường độ và phương hướng chuyển động của môi chất trong buồng đốt để bảo đảm hòa khí được hình thành nhanh và đều. 1.2. Quá trình tạo hỗn hợp cháy (HHC) của động cơ diesel 1.2.1. Đặc điểm quá trình hình thành HHC trong động cơ diesel Nhiên liệu được dùng trong động cơ diesel là những thành phần chưng cất nặng từ dầu mỏ, có độ nhớt lớn và khó bay hơi. Vì vậy, để đảm bảo chất lượng hỗn hợp cháy, chúng ta phải dùng phương pháp phun tơi nhiên liệu vào môi trường có áp suất và nhiệt độ cao của môi chất công tác bên trong buồng đốt của động cơ vào cuối kỳ nén, dưới tác dụng của áp suất và nhiệt độ cao trong buồng đốt nhiên liệu sẽ được sấy nóng, hóa hơi một cách dễ dàng và tự phát hỏa. Trong động cơ diesel do nhiên liệu chỉ được phun vào buồng đốt vào cuối hành trình nén, do đó quá trình tạo hỗn hợp cháy chỉ diễn ra trong một khoảng thời gian rất ngắn, mặc khác quá trình phun nhiên liệu vào buồng đốt cần một khoảng thời gian nhất định, trong suốc thời gian đó thành phần hòa khí trong xylanh biến động liên tục, do vậy luôn xuất hiện tình trạng không đồng đều về thành phần hỗn hợp cháy trong không gian công tác của động cơ diesel. 1.2.2. Chất lượng quá trình tạo HHC ở động cơ diesel Chất lượng quá trình tạo HHC ở động cơ diesel được đánh giá thông qua các đại lượng sau: 1.2.2.1. Độ đồng nhất của HHC HHC đựợc gọi là đồng nhất nếu nó có thành phần như nhau tại mọi khu vực trong buồng đốt. Do động cơ diesel khó có thể tạo ra được HHC đồng nhất tại thời điểm phát hỏa, để nâng cao chất lượng quá trình tạo HHC cần áp dụng nhiều biện pháp khác nhau, dưới đây là một số biện pháp phổ biến: + Phun nhiên liệu vào buồng đốt dưới dạng sương mù bằng cách nén nhiên liệu đến áp suất rất cao (khoảng 30 ÷180MPa) rồi phun qua các lổ có tiết diện lưu thông nhỏ; + Phối hợp cấu trúc tia nhiên liệu với hình dáng và kích thước của buồng đốt; + Tạo chuyển động rối mạnh trong buồng đốt bằng cách khoét lõm đỉnh piston và bố trí các đường ống nạp theo phương tiếp tuyến vách xylanh; [...]... của hệ thống nhiên liệu Common rail Hệ thống nhiên liệu Common rail ra đời dựa trên nghiên cứu của các nhà chế tạo động cơ về nhược điểm của những hệ thống nhiên liệu cũ và biện pháp để giải quyết chúng Đồng thời, thành tựu của các ngành khoa học hiện đại đặc biệt là công nghệ thông tin và công nghệ vật liệu mới là những công cụ quan trọng xây dựng nên hệ thống 1.6.1 Những nhược điểm của hệ thống nhiên. .. suất và động cơ hoạt động êm hơn, đồng thời làm giảm các thành phần độc hại trong khí xả Những đặc điểm trên của hệ thống Common rail sẽ giúp cho động cơ tăng công suất, hiệu suất và giảm các thành phần độc hại trong khí thải của động cơ so với các động cơ dùng công nghệ phun nhiên liệu truyền thống CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ÔTÔ ISUZU D-MAX VÀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL 2.1 ÔTÔ ISUZU D-MAX 2.1.1 Đặc điểm. .. quay Hình 1-1 0 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp phân phối 1- Thùng nhiên liệu; 2- Ống hồi dầu; 3, 9- Bơm chuyển dầu; 4- Bình lọc dầu 5- Lổ gây cản; 6- Ống dẫn dầu rò; 7- Van tiết lưu; 8- Van giơi hạn áp suất bơm 1 0- Tay điều khiển; 1 1- Van điều khiển nạp dầu; 1 2- Lổ phân phối; 1 3- Vòi phun 1 4- Lổ dầu vào; 1 5- Con đội con lăn; 1 6- Piston cao áp; 1 7- Rôto;1 8- Cam trong Hệ thống nhiên liệu này được... thống nhiên liệu truyền thống Dựa cơ sở lý thuyết trong quá trình hoạt động của động cơ sử dụng nhiên liệu Diesel và kết cấu của một số hệ thống nhiên liệu truyền thống, cho thấy các nhược điểm của công nghệ phun nhiên liệu truyền thống: - Đối với vòi phun Dùng áp suất nhiên liệu trong bơm cao áp nâng kim của vòi phun để cấp nhiên liệu cho buồng đốt (có áp suất mở vòi phun ít thay đổi - đối với vòi... chất lượng của động cơ Hình 1-1 Các đồ thị mô tả quá trình cháy ở động cơ disel a) Đồ thị công khai triển; b) Quy luật phun nhiên liệu dạng tích phân; c) Quy luật phun nhiên liệu dạng vi phân và hệ số tỏa nhiệt Cf - Thời điểm nhiên liệu bắt đầu được phun vào buồng đốt; ci - Thời điểm nhiên liệu phát hỏa; z - Thời điểm áp suất cháy đạt cực đại; z’ - Thời điểm áp suất cháy bắt đầu giảm;ef - Thời điểm kết... để khi nhiên liệu bắt đầu thì phần nhiên liệu này sẽ được phun vào buồng đốt chính trước tiên, làm cho quá trình hòa trộn diễn ra sớm 1.5 Một số hệ thống phun nhiên liệu trên động cơ Diesel 1.5.1 Theo công nghệ phun nhiên liệu truyền thống 1.5.1.1 Đặc điểm công nghệ phun nhiên liệu truyền thống a Bơm cao áp Định lượng, định thời và định quy luật phun trong hệ thống nhiên liệu sử dụng công nghệ phun... hiện trên hình 2-1 .d, là loại ôtô bán tải hai cầu chủ động, trang bị hộp số cơ (MT) a b c d Hình 2-1 Các loại ISUZU D-MAX S Tại Việt Nam 2.1.3 Đặc tính kỹ thuật của ISUZU D-MAX (TFS - 2007) tại Việt Nam 2.1.3.1 Chủng loại Đặc tính Thông số Loại ôtô Bán tải (pick-up truck) Công thức bánh xe 4 x 4 - đối với loại ôtô D-MAX LS (MT) 4 X2 - đối với các loại ôtô D-MAX khác 2.1.3.2 Động cơ và hệ thống truyền động. .. tử VP44 của hãng Bosch Để thỏa mãn những yêu cầu về tiêu chuẩn khí thải và nâng cao hiệu suất động cơ, những loại ISUZU D-max đời sau 2007 tại Việt Nam được trang bị động cơ 4JJ1-TC với hệ thống nhiên liệu Common rail dùng công nghệ phun trực tiếp điều khiển điện tử của hãng Denso Hệ thống nhiên liệu này giúp ISUZU D-max tiết kiệm 26% nhiên liệu và tăng công suất 5% so với ISUZU D-max trang bị động cơ... điểm của ISUZU D-MAX ISUZU D-max là loại ôtô bán tải được sản xuất bởi công ty ISUZU – Nhật Bản Trên thế giới hiện nay có nhiều loại ôtô ISUZU D-max trong đó có cả loại ôtô dùng xăng Tuy nhiên, ở Việt Nam chỉ có loại ôtô ISUZU D-max dùng dầu diesel Các loại ISUZU D-max tại Việt Nam đời trước 2007, được trang bị động cơ 4JH1-TC, động cơ này sử dụng hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp với bơm cao áp phân. .. do nhiên liệu cháy không hết và tốc độ tăng áp suất lớn sẽ tạo ra No x 1.6.2 Những đặc điểm mới của hệ thống nhiên liệu Common rail Hệ thống nhiên liệu Common rail có các đặc điểm: - Vòi phun: hệ thống dùng vòi phun điện tử, việc đóng mở vòi phun được thực hiện bằng dòng điện từ hệ thống điều khiển nên không phụ thuộc vào áp suất phun và rút ngắn thời gian phun - Bơm cao áp: thực hiện nhiệm vụ nén nhiên . – DLOT Đề tài : Phân tích đặc điểm về cấu tạo, nguyên lý làm việc và mô phỏng sự hoạt động của hệ thống nhiên liệu Commonrail trên Ôtô ISUZU - Dmax TFS - 2007. ĐỒ ÁN TỐT. làm việc và mô phỏng sự hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail trên Ôtô ISUZU - Dmax TFS - 2007 ”. Đề tài được trình bày với các nội dung chính sau: Chương 1: Cơ sở lý thuyết hệ thống. …………………………………………………………………33 CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU COMMON RAIL TRANG BỊ TRÊN ÔTÔ ISUZU D-MAX 3.1. Kết cấu, nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu Common rail … 34 3.1.1. Kết cấu của hệ thống …………………………………………………34