Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Đồ án có linh down bản vẽ + slide của cuối báo cáo MỤC LỤC d. Xây dựng đồ thị công 31 4.2. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 36 4.3. Đặc tính và chức năng của hệ thống 37 4.5.1. Vùng áp suất thấp 38 4.5.2. Vùng áp suất cao 40 LỜI NÓI ĐẦU Đi lại, vận chuyển hàng hóa là nhu cầu khổng lồ và ngày càng tăng của con người trên toàn thế giới. Ô tô gần như là phương tiện chủ lực đáp ứng nhu cầu đó. Công nghệ ô tô là một ngành khoa học kỹ thuật phát triển rất nhanh trên phạm vi toàn thế giới, để đáp ứng nhu cầu trên đã làm cho tốc độ gia tăng số lượng ô tô trên thế giới rất nhanh. Do đó, tình hình giao thông ngày càng phức tạp và nảy sinh ra các vấn đề cấp bách cần phải giải quyết như tai nạn giao thông, ô nhiễm môi trường, khủng hoảng nhiên liệu… Để giải quyết các vấn đề đó, đòi hỏi ngành công nghệ ô tô phải áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến trong thiết kế, ứng dụng các nguyên vật liệu và công nghệ hiện đại để cho ra đời những chiếc xe ngày càng hoàn hảo với tính năng vận hành và tính an toàn vượt trội. Một trong những hệ thống rất mới liên quan đến điều khiển động cơ đó là hệ thống nhiên liệu COMMON RAIL. Hệ thống nhiên liệu common rail là một cải tiến trong động cơ diesel và là một trong số những hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô vì những lợi ích mà nó mang lại khi sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn trong động cơ. Và trong quá trình học tập, đặc biệt trong hai tháng thực tập tốt nghiệp em đã được tiếp xúc, tìm hiểu về hệ thống nhiên liệu này và nhận thấy đây là đề tài rất mới liên quan đến chuyên nghành cơ khí động lực của mình. Chính vì vậy em đã chọn đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota HIACE. Do kiến thức của bản thân còn hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều và thời gian 1 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace có hạn nên đồ án này của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong thầy giáo hướng dẫn và các thầy cô trong bộ môn tận tình chỉ bảo thêm để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS:Trần Văn Nam, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Đà nẵng tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện. Hoàng Văn Tuấn 1. Mục đích ý nghĩa đề tài Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người. Cũng như các sản phẩm của nền công nghiệp hiện nay, ô tô được tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản xuất với chiều hướng ngày càng tăng. Động cơ diesel là một trong những động cơ được sử dụng trên ôtô. Nó có những yêu điểm là nhiên liệu diesel rẻ hơn các loại nhiên liệu khác, sinh ra mômen xoắn lớn hơn, hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao hơn. Tuy nhiên trước kia nó lại chỉ thường được sử dụng trên xe tải do gây ra tiếng ồn lớn và ôi nhiễm môi trường. Hệ thống nhiên liệu common rail là một cải tiến trong động cơ diesel và là một trong số những hệ thống được khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ô tô vì những lợi ích mà nó mang lại khi sử dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn trong động cơ Vì vậy ngày nay động cơ sử dụng nhiện liệu diesel không những được sử dụng trên xe tải mà còn được sử dụng trên các dòng xe cao cấp của các hãng như Toyota, Mercedes, BMW và Volkswagen… Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu Common Rail sẽ giúp chúng ta nắm bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và cải tiến chúng. Ngoài ra nó còn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu trong quá trình học tập và công tác. Các dòng xe ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thải đựợc chấp thuận trong ngành sản xuất ô tô nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đó công nghệ sản xuất không ngừng ngày càng nâng cao. Công nghệ điều khiển và vi điều khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc đòi hỏi phải có kiến thức vững vàng về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng mới mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như 2 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace dây chuyền đi kèm, có như vậy mới có thể có một công việc vững vàng sau khi ra trường. Khi xem những chiếc xe ô tô của các nước sản xuất em không chỉ ngỡ ngàng và thán phục nền công nghiệp sản xuất ô tô của thế giới mà em còn tự hỏi: Bao giờ Việt Nam chúng ta cũng sẽ sản xuất được những chiếc xe như thế? Đây là ước mong muốn của rất nhiều người đối với ngành công nghiệp ô tô Việt Nam, là sinh viên ngành động lực em hi vọng mình cũng sẽ đóng góp một phần nhỏ nào đó để nền công nghiệp ô tô Việt Nam ngày càng phát triển. Vì những lý do trên em chọn đề tài "Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace" để làm đề tài tốt nghiệp. 2. Giới thiệu động cơ 2KD-FTV 2.1 Khái quát chung Hình 2-1 Mặt cắt động cơ 2KD-FTV Động cơ 2KD- FTV của hãng Toyota là loại động cơ Diesel tuabin tăng áp TOYOTA D-4D, 4 kỳ 4 xylanh được đặt thẳng hàng và làm việc theo thứ tự nổ 1-3-4-2. Động cơ có công suất lớn 75 KW/3600 v/ph, với hệ thống hồi lưu khí xả, hệ thống tăng áp tuabin và hệ thống phối khí của các xupáp được dẫn động trực tiếp từ trục cam thông qua con đội thuỷ lực, việc sử dụng con đội thuỷ lực và cách bố trí 4 xupáp trên một xylanh (2 xupáp nạp, 2 xupáp thải) tạo đươc chất lượng nạp và thải (nạp đầy, thải sạch), nhằm tăng công suất động cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường… 3 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Bảng 1-1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ. Tên thông số Kí hiệu Giá trị Thứ nguyên Công suất có ích N e 75 KW Dung tích xi lanh V h 2494 Cm 3 Tỉ số nén ε 18,5 Số vòng quay định mức n 3600 Vg/ph Đường kính xylanh D 92 mm Hành trình piston S 93,8 mm Số xylanh i 4 Xylanh Số kỳ τ 4 Góc mở sớm xupap nạp ϕ 1 2 Độ Góc đóng muộn xupap nạp ϕ 2 31 Độ Góc mở sớm xupap thải ϕ 3 30 Độ Góc đóng muộn xupap thải ϕ 4 0 Độ Góc phun sớm ϕ s 12 Độ Loại buồng cháy Thống nhất Loại động cơ Tăng áp tuabin khí 2.2. Các cơ cấu chính của động cơ 2.2.1. Thân máy Hình 2-2 Thân máy -Được chế tạo bằng thép hợp kim thấp -Bổ sung nhiều gân tăng cứng giúp giảm rung động 2.2.2. Piston -Buồng cháy được tạo ra trên đỉnh piston để phù hợp với việc phun nhiên liệu trực tiếp 4 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-3 Piston 2.2.3. Thanh truyền và bạc thanh truyền -Thanh truyền làm bằng thép có độ bền cao -Giữa 2 nắp thanh truyền có chốt định vị để tăng tính ổn định khi lắp ráp. -Bạc thanh truyền làm bằng nhôm và có vấu định vị 5 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-4 Thanh truyền và bạc thanh truyền 2.2.4. Trục khuỷu và bạc trục khuỷu 6 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-5 Trục khuỷu và bạc trục khuỷu +Trục khuỷu có 5 cổ trục và 8 khối cân bằng +Bạc trục khuỷu được doa tinh sẽ đạt được khe hở dầu tối ưu. Do đó cải thiện trạng thái khởi động lạnh và giảm được rung động của động cơ +Nửa bạc trên có rãnh dầu dọc theo lòng chu vi 2.2.5. Cơ cấu xu páp 7 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-6 Cơ cấu xu páp -Mỗi xy lanh có 2 xu-páp nạp xả với các cửa nạp/xả rộng hơn sẽ tăng cường hiệu quả nạp và xả -Các xu páp được mở/ đóng trực tiếp bằng trục cam -Đai cam dẫn động trục cam nạp, sau đó trục cam xả được trục cam nạp dẫn động thông qua bánh răng. -Trục cam và xu páp 8 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-7 Trục cam và xu páp 1- Bánh răng dẫn động cam nạp ; 2- Cam nạp ; 3- Bánh răng dẫn động cam xả ; 4- Cam xả ; 5- Cam ;6- Lò xò xupap ; 7- Xupap +Con đội xu páp là loại không dùng căn đệm điều chỉnh. +Cần thay thế con đội xu páp để đạt được khe hở thích hợp. 2.2.6. Hệ thống bôi trơn -Lỗ phun dầu của piston nằm dưới đáy quả piston. -Mỗi vòi phun dầu đều có van 1 chiều để ngăn chặn việc bơm dầu khi áp suất dầu động cơ là thấp. 9 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-8 Phun dầu làm mát piston 2.2.7. Hệ thống làm mát động cơ Động cơ 2KD-FTV có hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, kiểu kín, nước tuần hoàn trong hệ thống nhờ bơm ly tâm được dẫn động từ trục khuỷu. 10 [...]... cao, các ứng dụng điều khiển tự động nhờ sự phát triển của công nghệ Đó là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel 3.6 Giới thiệu hệ thống Common Rail Diesel 22 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace Hình 3-8 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu Common rail 1 Thùng nhiên liệu; 2 Bơm cao áp Common rail; 3 Lọc nhiên liệu; 4 Đường cấp nhiên liệu cao áp; 5 Đường nối cảm biến... nặng, xe lửa và tàu thủy) - Áp suất phun đạt đến 1800 bar - Thay đổi áp suất phun tùy theo chế độ hoạt động của động cơ - Có thể thay đổi thời điểm phun 23 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace 4 Thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD- FTV Với những phân tích nêu trên ta thấy rằng ngày nay để sản xuất những động cơ lắp trên những xe ô tô hiện đại thì động cơ diesel.. .Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-9 Cách bố trí hệ thống làm mát 2.2.8 Tua bin tăng áp Là loại gọn nhẹ, được làm mát bằng áo nước tại ổ bạc giúp cải thiện tính năng nạp Van cửa xả sẽ điều khiển áp suất tăng áp của tua bin, vận hành bằng cơ cấu cơ khí tùy vào áp suất của tua bin 11 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace. .. hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía trên piston 15 tăng áp suất, đẩy mở van cao áp 12, nhiên liệu đi vào đường cao áp tới vòi phun Quá trình cấp nhiên liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêng trên đầu piston mở lỗ xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc ấy nhiên liệu từ không gian phía trên piston 16 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace qua rãnh... âm như hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng Nhiên liệu rò qua khe hở thân kim phun của vòi phun và các tổ bơm theo ống nhiên liệu hồi 7, 12, 13 trở về thùng chứa 3.3 Đặc điểm hình hành hoà khí trong động cơ diesel 3.3.1 Đặc điểm Có hai đặc điểm sau: - Hoà khí được hình thành bên trong xylanh động cơ với thời gian rất ngắn; 14 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace. .. suất và hiệu suất của động cơ đồng thời làm giảm hiện tượng kết muội than trên vòi phun và xy lanh động cơ Nguyên lý hoạt động vòi phun kín: Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa qua lưới lọc 17, qua các đường 19 trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt 19 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace côn tựa của van kim Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác... Van này được lắp trên đường nạp, do được làm mát nên cho phép lượng khí xả lớn hơn đi qua Một cảm biến vị trí van EGR sẽ đo trực tiếp vị trí mở của van, giá trị đo này được ECU động cơ theo dõi để hiệu chỉnh chính xác độ mở của van 12 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-11 Van EGR 3 Tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ diesel Động cơ diesel là phát... vị trí thanh răng) càng làm tăng lượng nhiên liệu chu trình gct 20 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace Chế độ ít tải ηv 0.8 bơm cao η áp (bơm Bosch) trái ngược với đặc tính ∆ Đặc tính cung cấp của v 0.6 cơ khi tăng tốc độ n (càng tăng n hệ số nạp càng về thay đổi hệ số nạp của động Hình 3-6 Ảnh hưởng của tốc độ động cơ tới hệ số nạp ηv 0.4 giảm) Tốc độ gây ảnh... kết cấu các bộ phận chính của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel 3.4.1 Cấu tạo của bơm cao áp a Cấu tạo bơm cao áp thẳng hàng 15 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD- FTV trên xe Toyota Hiace Hình 3-2 Bơm cao áp thẳng hàng 1- Bulông xả khí; 2- Vít hãm; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi phun; 4Đầu nối ống nhiên liệu vào bơm; 5- Vỏ bộ hạn chế nhiên liệu; 6- Khớp nối của trục cam; 7- Đĩa chắn... hình thành nhanh và đều 3.1.2 Yêu cầu đối với hệ thống Hệ thống nhiên liệu động cơ diezen phải thỏa mãn các yêu cầu sau: -Hoạt động lâu bền có độ tin cậy cao; -Dễ dàng, thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa; -Dễ chế tạo, giá thành hạ; 3.2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel Hình 3-1 Hệ thống nhiên liệu động cơ diezel 1Thùng chứa; 2,5,Ống nhiên liệu thấp 13 12 7 10 11 8 6 9 4 5 2 3 1 áp; . Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Đồ án có linh down bản vẽ + slide của cuối báo cáo MỤC LỤC d. Xây dựng đồ thị công 31 4.2. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu. nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota HIACE. Do kiến thức của bản thân còn hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều và thời gian 1 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu. 5 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 2KD-FTV trên xe Toyota Hiace Hình 2-4 Thanh truyền và bạc thanh truyền 2.2.4. Trục khuỷu và bạc trục khuỷu 6 Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu