ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG KHẢO SÁT THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 1KD – FTV ( 3.0 – 4D) TRÊN XE TOYOTA HILUX Sinh viên thực hiện: TẠ ĐÌNH TUẤN Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I Thông tin chung: Họ tên sinh viên: TẠ ĐÌNH TUẤN Lớp: 15C4B Số thẻ SV: 103150173 Tên đề tài: Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0 D4D) xe Toyota Hilux Người hướng dẫn: TRẦN VĂN NAM II Học hàm/ học vị: Giáo sư Nhận xét đồ án tốt nghiệp: Về tính cấp thiết, sáng tạo ứng dụng đồ án: (điểm đánh giá tối đa 2đ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Về kết giải nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án: (điểm tối đa 4đ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Về hình thức, cấu trúc, bố cục đồ án tốt nghiệp: (điểm đánh giá tối đa 2đ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… NCKH: (nếu có báo khoa học ĐATN đề tài NCKH: cộng thêm 1đ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… III Tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: (điểm đánh giá tối đa 1đ) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… IV Đánh giá: - Điểm đánh giá: - Đề nghị: /10 Được bảo vệ đồ án/ Bổ sung thêm để bảo vệ/ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày thánG 12 năm 2019 Người hướng dẫn ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I Thông tin chung: Họ tên sinh viên: TẠ ĐÌNH TUẤN Lớp: 15C4B Số thẻ SV: 103150173 Tên đề tài: Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0 D4D) xe Toyota Hilux Người phản biện: ………………………….………… Học hàm/ học vị: ………… II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: Điểm Điểm tối đa trừ TT Các tiêu chí đánh giá 1a 1b 1c 1d 1e 1f 2a 2b Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải đủ nhiệm vụ đồ án giao - Hiểu vận dụng kiến thức Toán khoa học tự nhiên vấn đề nghiên cứu - Hiểu vận dụng kiến thức sở chuyên ngành vấn đề nghiên cứu - Có kỹ vận dụng thành thạo phần mềm mơ phỏng, tính tốn vấn đề nghiên cứu - Có kỹ đọc, hiểu tài liệu tiếng nước ứng dụng vấn đề nghiên cứu - Có kỹ làm việc nhóm, kỹ giải vấn đề - Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; ứng dụng thực tiễn: Kỹ viết: - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích - Thuyết minh đồ án khơng có lỗi tả, in ấn, định dạng Tổng điểm đánh giá: theo thang 100 Điểm lại 80 15 25 10 10 10 10 20 15 Quy thang 10 (lấy đến số lẻ) - Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… - Ý kiến khác: ……………………………………………………………………………………… - Đề nghị: Được bảo vệ đồ án/ Bổ sung thêm để bảo vệ/ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Người phản biện TÓM TẮT Tên đề tài: Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0 D4D) xe Toyota Hilux Sinh viên thực hiện: TẠ ĐÌNH TUẤN Số thẻ SV: 103150173 Lớp: 15C4B Hệ thống nhiên liệu có vai trị quan trọng q trình làm việc động Việc hoạt động hệ thống nhiên nhiệu có ảnh hưởng đến tính kinh tế, kĩ thuật động Trên động diesel đại, người ta thường sử dụng hệ thông nhiên liệu Common Rail Hệ thống có tính kinh tế, kĩ thuật tốt so với hệ thống nhiên liệu cổ điển, đồng thời tạo nhằm hạn chế lượng phát thải ô nhiễm động sử dụng diesel tạo Đề tài “Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux” nhằm khảo sát phận toàn hệ thống Common Rail động thiết kế vài chi tiết động Để thực đề tài, đồ án có cấu trúc phần sau: - Tổng quan hệ thống nhiên liệu Diesel Giới thiệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) Tìm hiểu hư hỏng, cách khắc phục Kết luận đề tài ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: TẠ ĐÌNH TUẤN Lớp:15C4B Số thẻ sinh viên: 10315073 Khoa:Cơ khí Giao thơng Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Tên đề tài đồ án: Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Dựa sở động 1KD-FTV (3.0 D-4D) Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Chương 1: Tổng quan hệ thống nhiên liệu Diesel Chương 2: Giới thiệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) Chương 3: Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) - Chương 4: Tìm hiểu hư hỏng, cách khắc phục - Kết luận Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Bản vẽ 1: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động diesel (1A3) - Bản vẽ 2: Bơm cao áp sử dụng hệ thống nhiên liệu diesel (1A3) - Bản vẽ 3: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0-D4D) (1A3) - Bản vẽ 4: Ống phân phối, van giới hạn áp suất cảm biến áp suất nhiên liệu (1A3) - Bản vẽ 5: Bầu lọc nhên liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) (1A3) - Bản vẽ 6: Kết cấu bơm cao áp HP3 (1A3) - Bản vẽ 7: Sơ đồ hoạt động bơm piston bơm cao áp HP3 (1A3) - Bản vẽ 8: Kết cấu kim phun nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0-D4D) Họ tên người hướng dẫn: GS TRẦN VĂN NAM Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 03/09./2019 Ngày hoàn thành đồ án: 12/12/2019 Đà Nẵng, ngày tháng 12 năm 2019 Trưởng môn ô tô máy động lực Người hướng dẫn PGS.TS Dương Việt Dũng GS.TS Trần Văn Nam LỜI NÓI ĐẦU Nhu cầu lại, vận chuyển hàng hóa, người nhu cầu thiết yếu từ trước đến Đặc biệt với phát triển mặt đời sống xã hội, hạ tầng sở, công nghệ kĩ thuật, kinh tế việc sử dụng tơ việc lại vận chuyển hàng hóa gần phổ biến Với việc lượng ô tô sử dụng tại, nảy sinh nhiều vấn đề việc ô nhiễm môi trường, cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Do đó, tiêu chuẩn môi trường xem tiêu chuẩn hàng đầu Trong bối cảnh khí thải động Diesel thủ phạm gây nên ô nhiễm môi trường Trải qua thời kỳ hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng cải tiến, với giải pháp kỹ thuật tối ưu làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm suất tiêu hao nhiên liệu Các nhà sản xuất động Diesel đề nhiều biện pháp khác nhằm giới hạn chất ô nhiễm Vì vậy, hệ thống cung cấp nhiên liệu Common-Rail đưa biện pháp nhằm giải vấn đề Vì sinh viên ngành ô tô em định chon đề tài “Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux” làm đề tài tốt nghiệp chuyên ngành Do kiến thức thân hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều thời gian có hạn nên đồ án em khơng tránh thiếu sót, kính mong thầy giáo hướng dẫn thầy cô khoa bảo thêm để đồ án hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy GS.TS Trần Văn Nam thầy khoa giúp em hoàn thành đồ án Đà Nẵng, ngày 15 tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực Tạ Đình Tuấn i CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài đồ án tốt nghiệp Các số liệu sử dụng phân tích đồ án tốt nghiệp có nguồn gốc rõ ràng, theo tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu đề tài em tự tìm hiểu, tính tốn, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Trực tiếp thực đầy đủ nhiệm vụ giao đạo giáo viên hướng dẫn Mọi giúp đỡ cho việc thực đồ án cảm ơn thơng tin trích dẫn đồ án thơng tin trích dẫn rõ ràng phép công bố Sinh viên thực Tạ Đình Tuấn ii MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ vii DANH SÁCH CỤM TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 1.1.1 Nhiệm vụ hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 1.1.2 Yêu cầu hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 1.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 1.3 Đặc điểm hình thành hịa khí bên động diesel 1.3.1 Đặc điểm 1.3.2 Những đặc trưng động diesel 1.3.3 Phân loại hình thành hịa khí động diesel 1.4 Đặc điểm kết cấu phận hệ thống cung cấp nhiên liệu động diesel 1.4.1 Bơm cao áp 1.4.2 Vòi phun 1.5 Giới thiệu hệ thống cung cấp nhiên liệu Common-Rail động diesel 11 1.5.1 Nhiệm vụ 11 1.5.2 Yêu cầu 12 1.5.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 12 Chương 2: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ 1KD-FTV (3.0 D-4D 14 VÀ TÍNH TỐN NHIỆT 14 iii 2.1 Khái quát chung 14 MỤC LỤC 2.2 Các cấu động 15 2.2.1 Thân máy 15 2.2.2 Nắp máy 16 2.2.3 Piston 17 2.2.4 Thanh truyền bạc lót truyền 18 2.2.5 Trục khuỷu bạc truc khuỷu 19 2.2.6 Trục cân 20 2.2.7 Cơ cấu phối khí 20 2.2.8 Hệ thống bôi trơn 23 2.2.9 Hệ thống làm mát 24 2.2.10 Hệ thống nạp xả 25 2.3 Tính tốn nhiệt động 29 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU 45 ĐỘNG CƠ 1KD-FTV (3.0 D-4D) 45 3.1 Xác định thông số bơm cao áp vòi phun 45 3.1.1 Thông số bơ cao áp 45 3.2 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu Common-Rail động Diesel 1KD-FTV.48 3.3 Đặc tính chức hệ thống 49 3.4 Ưu điểm hệ thống nhiên liệu Common-Rail động 1KD-FTV 49 3.5 Kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail động 1KD-FTV 50 3.5.1 Vùng áp suất thấp 50 3.5.2 Vùng áp suất cao 53 3.6 Các cảm biến hệ thống điều khiển hệ thống nhiên liệu Common Rail động 1KD-FTV 67 3.6.1 Cảm biến vị trí trục cam (G) cảm biến vị trí trục khuỷu (NE) 67 3.6.2 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 69 3.6.3 Cảm biến nhiệt độ khí nạp 71 iv Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux Hình 3.38- Mạch điện chuyển đổi A/D - Bộ đếm (Counter): Dùng để đếm xung, ví dụ từ cảm biến vị trí piston gửi lượng đếm vi xử lý Hình 3.39- Mạch điện đếm - Bộ nhớ trung gian (Buffer): chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vng dạng số, không giữ lượng đếm đếm Bộ phận transistor đóng mở theo cực tính tín hiệu xoay chiều Hình 3.40- Mạch điện nhớ trung gian - Bộ khuếch đại (Amplifier): số cảm biến có tín hiệu nhỏ nên ECU có thêm khuếch đại tín hiệu Hình 3.41- Mạch điện khuếch đại - Bộ ổn áp (Voltage regulator): ECU thường có hai ổn áp 5V 12V Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 77 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux Hình 3.42- Sơ đồ ổn áp - Mạch giao tiếp ngõ ra: Hình 3.43- Mạch giao tiếp ngõ 3.6.7 Thiết bị dẫn động điện tử EDU (Electronic Driving Unit) EDU sử dụng để hỗ trợ hoạt động tốc độ cao kim phun Hoạt động tốc độ cao van điện từ kim phun thực thông qua việc sử dụng thiết bị tạo điện áp cao (bộ chuyển đổi DC / DC) Hình 3.44- Mạch điều khiển phun nhiên liệu - IJt#1 đến : Đầu vào cho tín hiệu khởi động vòi phun từ ECU động IJf : Đầu cho tín hiệu kiểm tra khởi động vòi phun (đến ECU động cơ) COM : Đầu cao áp để tạo dịng khơng đổi đến vòi phun IJ #1 đến : Đầu để khởi động vòi phun Thiết bị tạo điện áp cao chuyển đổi điện áp pin thành điện áp cao ECU động gửi tín hiệu đến đầu nối B đến E EDU theo tín hiệu từ cảm biến Khi nhận Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 78 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux tín hiệu này, EDU xuất tín hiệu đến kim phun qua đầu nối H đến K Tại thời điểm này, đầu cuối F xuất tín hiệu xác minh phun IJf tới ECU kêt thúc trình phun 3.7 Quá trình điều khiển phun nhiên liệu Hệ thống có tác dụng kiểm sốt thích hợp lượng phun nhiên liệu thời gian phun so với điều chỉnh hẹn sử dụng bơm phun thông thường ECU động thực tính tốn cần thiết dựa tín hiệu nhận từ cảm biến đặt động xe Sau đó, ECU kiểm sốt thời điểm khoảng thời gian tia phun áp dụng cho kim phun để có thời gian phun lượng phun tối ưu 3.7.1 Điều khiển lượng phun nhiên liệu Điều khiển lượng phun nhiên liệu xác định lượng phun nhiên liệu cách thêm nhiệt độ chất làm mát, nhiệt độ nhiên liệu, nhiệt độ khí nạp hiệu chỉnh áp suất khí nạp vào lượng phun ECU động tính tốn số lượng phun dựa điều kiện vận hành động điều kiện lái xe Hình 3.45- Phương pháp tính tốn lượng phun - Tính tốn lượng phun bản: Việc tính tốn lượng phun thực sở tín hiệu tốc độ động lực bàn đạp tác động lên bàn đạp ga - Tính tốn lượng phun tối đa: Việc tính tốn lượng phun tối đa thực sở tín hiệu từ cảm biến tốc độ động ( Cảm biến NE ), cảm biến nhiệt độ Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 79 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux nước, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nhiên liệu áp suất tua-bin, cảm biến áp suất khí nạp - Điều chỉnh lượng phun: • Điều chỉnh áp suất khơng khí nạp vào Lượng phun điều chỉnh phù hợp với áp suất không khí nạp vào (lưu lượng) • Điều chỉnh nhiệt độ khơng khí nạp vào Tỉ trọng khơng khí nạp vào (lượng khơng khí) thay đổi phù hợp với nhiệt độ khơng khí nạp vào (Nhiệt độ khơng khí nạp vào thấp => điều chỉnh tăng lượng phun) • Điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu Nhiệt độ nhiên liệu cao => điều chỉnh tăng lượng phun • Điều chỉnh động lạnh Nhiệt độ nước làm mát thấp => điều chỉnh tăng lượng phun ❖ Lượng phun khởi động: Điều xác định dựa số lượng phun động khởi động phù hợp với tín hiệu ON máy khởi động (S/W ON), tốc độ động nhiệt độ nước làm mát Nếu nhiệt độ chất làm mát thấp, lượng phun tăng lên Khi động khởi động hoàn toàn, chế độ bị hủy Hình 3.46- Ảnh hưởng nhiệt độ nước làm mát đến lượng phun khởi động Thời điểm bắt đầu phun điều chỉnh phù hợp với tín hiệu máy khởi động, nhiệt độ nước tốc độ động Khi nhiệt độ nước thấp, tốc độ động cao điều chỉnh thời điểm phun sớm lên Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 80 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux ❖ Điều khiển tốc độ khơng tải: Dựa tín hiệu từ cảm biến, ECU tính tốc độ mong muốn phù hợp với tình trạng lái xe Sau đó, ECU so sánh gía trị mong muốn với tín hiệu (tốc độ động cơ) từ cảm biến tốc độ động điều khiển vòi phun để điều khiển lượng phun nhằm điều chỉnh tốc độ không tải ECU thực điều khiển chạy không tải (để cải thiện hoạt động làm ấm động cơ) q trình chạy khơng tải nhanh động lạnh, trình hoạt động điều hoà nhiệt độ/ gia nhiệt Ngoài ra, để ngăn ngừa giao động tốc độ không tải sinh giảm tải động công tắc A/C tắt, lượng phun tự động điều chỉnh trước tốc độ động giao động Hình 3.47- Sơ đồ điều chỉnh tốc độ khơng tải ❖ Điều khiển giảm rung động chạy không tải: Điều khiển phát giao động tốc độ động chạy không tải sinh khác biệt bơm vòi phun điều chỉnh lượng phun xi lanh Do đó, rung động tiếng ồn khơng tải giảm xuống Lượng phun điều chỉnh cho tất trị số trở nên Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 81 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux Hình 3.48- Điều khiển giảm rung chạy khơng tải 3.7.2 Điều khiển thời điểm phun nhiên liệu Hình 3.49- Điều khiển thời gian phun nhiên liệu Thời gian phun nhiên liệu kiểm soát thời gian dòng điện áp dụng cho vòi phun Sau xác định thời gian phun chính, phun thí điểm thời gian phun khác xác định - Thời gian phun chính: Thời gian phun tính từ tốc độ động (xung tốc độ động cơ) lượng phun cuối cùng, theo loại hiệu chỉnh khác thêm vào để xác định thời gian phun tối ưu - Thời gian phun thử nghiệm (Khoảng thời gian thí điểm): Thời gian phun thí điểm kiểm soát cách thêm giá trị khoảng thời gian thí điểm vào lần phun Khoảng thời gian thí điểm tính dựa lượng phun cuối cùng, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ áp suất khơng khí (hiệu chỉnh đồ) Khoảng thời gian thí điểm thời điểm động khởi động tính từ nhiệt độ nước làm mát tốc độ động Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 82 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux Hình 3.50- Đường đặc tính thời gian phun nhiên liệu 3.7.3 Điều khiển tốc độ phun nhiên liệu Trong tốc độ phun tăng áp dụng phun nhiên liệu áp suất cao, độ trễ đánh lửa - độ trễ từ thời gian nhiên liệu bơm vào lúc bắt đầu cháy, rút ngắn xuống giá trị định Do đó, lượng nhiên liệu phun đánh lửa xảy tăng lên, dẫn đến cháy nổ thời điểm đánh lửa Điều làm tăng NOx tiếng ồn Vì lý này, phun thí điểm cung cấp để giảm thiểu đánh lửa ban đầu, ngăn chặn trình cháy nổ giai đoạn đầu, giảm tiếng ồn NOx Hình 3.51- Biễu diễn tốc độ phun nhiên liệu 3.7.4 Điều khiển áp suất phun nhiên liệu ECU động tính tốn áp suất phun nhiên liệu, xác định số lượng phun cuối tốc độ động Việc tính tốn dựa nhiệt độ nước làm mát tốc độ động trình khởi động Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 83 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux Hình 3.52- Đường đặc tính áp suất phun nhiên liệu Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 84 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU CÁC HƯ HỎNG, CÁCH KHẮC PHỤC VÀ CHẨN ĐOÁN 4.1 Những hư hỏng thường gặp hệ thống nhiên liệu Common Rail động 1KDFTV 4.1.1 Hư hỏng bơm cao áp Cặp piston-xylanh bơm cao áp bị mòn : có lẫn tạp chất học có nhiên liệu tạo hạt mài, piston chuyển động xylanh hạt mài gây mòn pistonxylanh Trong trình làm việc cặp piston-xylanh bơm cao áp thường bị mòn cào xước bề mặt khu vực cửa nạp, cửa xả xylanh, cạnh đỉnh piston Do điều kiện làm việc pittông-xylanh bơm cao áp chịu áp lực cao, mài mòn , nên hành trình nén áp lực dầu tác dụng lên phần đầu piston không cân gây va đập Điều làm cho phần đầu pittơng xylanh mịn nhiều Khi pittơng-xylanh mịn làm áp suất nhiên liệu thời kỳ nén nhiên liệu giảm, áp suất nhiên liệu đưa đến vịi phun khơng giá trị qui định gây ảnh hưởng đến chất lượng phun nhiên liệu Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình giảm, động khơng phát huy cơng suất, suất tiêu hao nhiên liệu tăng 4.1.2 Các hư hỏng vòi phun - Lỗ phun bị tắc giảm tiết diện : trình sử dụng muội than bám vào đầu vòi phun làm tắc lỗ phun Trong nhiên liệu trình cháy tạo axít ăn mịn đầu vịi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun - Kim phun mòn : tăng khe hở phần dẫn hướng làm giảm áp suất phun, lượng nhiên liệu hồi tăng lên giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy Công suất động giảm - Lị xo van điện từ bị giãn : Khi cần lực nhỏ nâng kim phun lên Do nhiên liệu phun vào buồng cháy không tơi, nhỏ giọt Động không khởi động được, động làm việc cơng suất khơng cao, động hoạt động có khói đen - Kẹt kim phun : Do nhiệt độ từ buồng cháy truyền làm cho kim phun nóng lên giãn nở Do giãn nở không đồng làm tăng ma sát kim phun phần dẫn hướng làm kim phun khó di chuyển Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 85 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux 4.1.3 Các hư hỏng lọc nhiên liệu Lõi lọc cũ, bẩn gây chức lọc dẫn đến tắc lọc Cặn bẩn, tạp chất nhiều cốc lọc gây tắc lọc giảm tính thơng qua lọc 4.1.4 Các hư hỏng đường ống dẫn nhiên liệu Các đường ống hở khơng khí lọt vào làm động khơng nổ Tại điểm nối bị hở, ống bị thủng Làm rị rỉ nhiên liệu, nhiên liệu khơng cung cấp đến bơm cao áp hay vòi phun, nhiên liệu cung cấp không đủ áp suất làm động không nổ Các đường ống bị va đập làm dẹp, chỗ uốn bị gãy gây trở lực lớn đường ống bị tắc ống dẫn Các van an toàn, van chiều lắp đường ống không điều chỉnh áp lực mở theo qui định 4.1.5 Hư hỏng hệ thống điện tử cảm biến Đối với hư hỏng phải dùng pan mà nhà chế tạo cung cấp để phát triệu chứng Để khắc phục hư hỏng thường phải thay 4.2 Khắc phục hư hỏng hệ thống 4.2.1 Bơm cao áp Bơm cao áp bị hư ta thay bơm mới, ta thiết lập giá trị ban đầu, cân lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm cấp liệu Cài đặt giá trị lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm cao áp vào ECU sau thay 4.2.2 Ống phân phối Nếu ống phân phối bị hỏng ta việc thay mới, không thao rã ống phân phối 4.2.3 Vòi phun Sau sữa chữa vòi phun thay phải cài đặt lại thơng số hiệu chỉnh lượng phun cho vịi phun vịi phun có mã QR ID có 30 kí tự số 16 4.3 Phương pháp chẩn đoán Ở ta chẩn đoán theo trạng thái hoạt động động 4.3.1 Động không tải, không êm, bị rung động Bảng 4.1- Bảng chẩn đốn động khơng tải, khơng êm, bị rung động Trạng thái hư hỏng Không tải khơng êm hay rung có Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Khu vực chẩn đốn Khu vực chẩn đốn có Hư hỏng vịi phun liên quan - Mã hiệu chỉnh vòi phun - Chuyển động piston vòi phun trục trặc - Rò rỉ nhiên liệu - Gối đỡ động Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 86 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux q trình cháy khơng - Vịi phun kẹt đóng - Vịi phun kẹt mở bình thường - Rị rỉ hệ thống nạp khí Rung xe khởi - Muội vòi phun hành hư hỏng - Hư hỏng mạch điện vòi phun hệ thống ly hợp Hư hỏng hệ thống ly hợp - Hệ thống ly hợp (rung - Hệ thống EGR - Hệ thống đóng đường - Tắc hệ thống nạp khí xe khởi động) nạp - Cảm biến lưu lượng khí nạp - Bơm cao áp - Van xả áp - EDU (Nếu P0200 thiết lập đồng thời) - Nhiên liệu chất lượng thấp - Sửa đổi xe - ECU 4.3.2 Động có tiếng gõ, kêu lạch cạch Bảng 4.2- Bảng chẩn đốn động có tiếng gõ, kêu lạch cạch Trạng thái hư hỏng Khu vực chẩn đoán Tiếng gõ âm Hư hỏng vịi phun khơng bình - Chuyển động piston thường áp suất cháy đặc biệt cao Âm khơng bình thường ma sát chi tiết vịi phun bị hỏng - Vịi phun kẹt đóng - Vòi phun kẹt mở - Muội vòi phun - Hỏng mạch vòi phun Áp suất ống phân phối khơng bình thường - Bơm cao áp - Âm xung áp nhiên liệu - Khơng khí nhiên liệu Ma sát chi tiết Áp suất nén Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Khu vực chẩn đốn có liên quan - Mã hiệu chỉnh vòi phun - Rò rỉ nhiên liệu - Rò rỉ hệ thống nạp khí - Tắc hệ thống nạp khí - Hệ thống EGR - Hệ thống đóng đường nạp - Cảm biến áp suất nhiên liệu - Cảm biến áp suất tuyệt đối đường nạp - Cảm biến lưu lượng khí nạp - Cảm biến áp suất khí (bên ECU) - Sửa đổi xe Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 87 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux - Nhiên liệu chất lượng thấp - Thiếu nhiên liệu - ECU 4.3.3 Động yếu, bị ì Bảng 4.3- Bảng chẩn đoán động bị yếu, bị ì Trạng thái hư hỏng Khu vực chẩn đốn Khu vực chẩn đốn có liên quan Động bị yếu Hư hỏng vòi phun lượng phun nhiêu liệu - Chuyển động píttơng khơng bình thường vòi phun bị hỏng - Vòi phun kẹt đóng (hỏng bơm cấp áp) Động bị yếu - Vịi phun kẹt mở lượng khí nạp vào - Muội vòi phun - Van xả áp thiếu (Hỏng tuabin - Hỏng mạch vòi phun tăng áp hay đoạn ống Áp suất ống phân phối xả trước hay trung khơng bình thường - Bơm cao áp hịa khí xả bị tắc) Lượng khí nạp khơng bình thường - Tuabin tăng áp - Đoạn ống xả trước bị tắc - Bộ trung hịa khí xả bị tắc - Hệ thống nhiêu liệu bị - Cảm biến lưu lượng khí nạp - Rị rỉ hệ thống nạp khí - Tắc hệ thống nạp khí - Hệ thống EGR tắc - Hệ thống đóng đường nạp - Áp suất nén - Mã điều chỉnh vòi phun - Rò rỉ nhiên liệu - Bugi sấy - Bugi sấy - Cảm biến áp suất nhiên liệu - EDU (Nếu P0200 thiết lập) - Sửa đổi xe - Nhiên liệu chất lượng thấp - Nhiên liệu bị đông cứng Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 88 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux KẾT LUẬN Sau khảo sát thiết kế hệ thống nhiên liệu Common Rail lắp động KDFTV (3.0 D-4D) sở lí thuyết ta thấy : việc sử dụng hệ thống Common Rail cho động nói chung có lợi kinh tế, kĩ thuật mà làm giảm rõ rệt mức độ ô nhiễm môi trường so với động Diesel thông thường Động sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail có đặc điểm sau : Khả tạo nhiên liệu tốt phun nhiên liệu với áp suất cao khoảng 1800 bar, sản vật cháy độc hại nhiều lần so với hệ thống nhiên liệu Diesel bình thường, trình cháy hồn thiện Ngồi ưu việt mặt mơi trường động sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail hàng loạt ưu điểm khác : Động sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail có đặc điểm tồn trữ nhiên liệu áp suất cao sử dụng phun áp suất cao Nên nhiên liệu cháy hồn tồn, khơng tạo sản phẩm phụ khác, tạo khói, tạo muội than khói thấp động sử dụng hệ thống nhiên liệu Diesel bình thường nên cải thiện nhiều vấn đề nhiễm khơng khí Đối với hệ thống Common Rail lượng khí nạp cảm nhận cảm biến đưa ECU, ECU nhận giá trị với giá trị từ cảm biến khác gởi xử lí cho lượng nhiên liệu chu trình thích hợp cho chế độ tốc độ động Do lượng phun điều khiển xác nên phân phối đến xylanh Mặt khác, tỷ lệ khí - nhiên liệu điều khiển tự (vơ cấp) nhờ ECU việc thay đổi thời gian hoạt động vịi phun (khoảng thời gian phun nhiên liệu) Vì hỗn hợp khí - nhiên liệu phân phối đến tất xylanh tạo tỷ lệ tối ưu Xét mức độ phát ô nhiễm hệ thống có đặc tính khơng độc, đặc tính phun cải thiện với đặc điểm phun hai lần phun sơ khởi phun có tác dụng không ồn giảm độ độc hại khí thải Ngồi cịn có giai đoạn phun thứ cấp thực nhờ hệ thống luân hồi khí xả có tác dung làm giảm nồng độ NOx khí thải, sản phẩm cháy độc hại nhiều lần so với động Diesel cổ điển Như với hệ thống Common Rail trình cháy động cải thiện đáng kể, tăng tính kinh tế nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, tăng hiệu suất động Do việc áp dung hệ thống Common Rail động 1KD-FTV đề tài quan tâm nghiên cứu nhiễm môi trường cạn kiệt nhiên liệu vấn đề cấp bách toàn cầu Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 89 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux Sau 15 tuần làm đồ án tốt nghiệp với nổ lực tìm hiểu nghiên cứu, với giúp đỡ tận tình thầy giáo, đặc biệt thầy giáo hướng dẫn GS.TS Trần Văn Nam, đến em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế đề tài tốt nghiệp giao, đề tài giúp em hiểu thêm tính kết cấu hệ thống nhiên liệu Common Rail lắp động 1KD-FTV (3.0-D4D) Tuy nhiên trình nghiên cứu, thời gian khả hiểu biết tài liệu hệ thống Common Rai hạn chế nên q trình hồn thành khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong lượng thứ đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô giáo Cuối em chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Cơ khí Giao thơng, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng, đặc biệt em chân thành cảm ơn thầy giáo GS.TS Trần Văn Nam, tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hồn thành đồ án Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 90 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD-FTV (3.0 D-4D) xe Toyota Hilux TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tất Tiến “Nguyên lý động đốt trong” Nhà xuất giáo dục, năm 2000 [2] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết cấu tính tốn động đốt trong, tập III” Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội, năm 1997 [3] Hoàng Ngọc Đồng, Thái Ngọc Sơn “Kỹ thuật nhiệt” Nhà xuất xây dựng, năm 2015 [4] Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng “Ơtơ ô nhiễm môi trường” Nhà xuất giáo dục, năm 1999 [5] Nguyễn Phước Hoàng, Phạm Đức Nhuận, Nguyễn Thạch Tân, Đinh Ngọc Ái, Đặng Huy Chí “Thuỷ lực máy thuỷ lực” Nhà xuất giáo dục, năm 1996 [6] Tài liệu động 1KD-FTV (3.0 – D4D) tài liệu liên quan TOYOTA [7] DENSO CORPORATION “SERVICE MANUAL Common Rail System for TOYOTA HILUX/KIJANG INNOVA/INNOVA 1KD/2KD” Tháng 7/2004 [8] http://www.oto-hui.com Tháng 11/2019 [9] https://fr.scribd.com/ Tháng 10/2019 Sinh viên thực hiện: Tạ Đình Tuấn Hướng dẫn: GS.TS Trần Văn Nam 91 ... GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ 1KD- FTV (3. 0 D- 4D VÀ TÍNH TỐN NHIỆT 2.1 Khái qt chung Hình 2.1 – Mặt cắt động 1KD- FTV (3. 0 D- 4D) Động 1KD- FTV Toyota loại động diesel tuabin tăng áp TOYOTA 3. 0 D- 4D, kì xilanh... Tuấn (2. 13) Hướng d? ??n: GS.TS Trần Văn Nam 34 Khảo sát thiết kế hệ thống cung cấp nhiệu liệu động 1KD- FTV (3. 0 D- 4D) xe Toyota Hilux M2 = 0, 868 + 0, 03 2 =0, 900 [Kmol/kg nhiên liệu] - Hệ số thay... tài liệu khác Để thực đề tài, đồ án có cấu trúc phần sau: - Tổng quan hệ thống nhiên liệu Diesel Giới thiệu động 1KD- FTV (3. 0 D- 4D) Thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu động 1KD- FTV (3. 0 D- 4D)