Luận văn Cơ khí động lực: Xây dựng quy trình kiểm tra chẩn đoán sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trên dòng xe của hãng Kia Hyundai

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:124

Thêm vào BST

Báo xấu

73
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Cơ khí động lực: Xây dựng quy trình kiểm tra chẩn đoán sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trên dòng xe của hãng Kia Hyundai gồm có 4 phần, mở đầu, tổng quan về hệ thống nhiên liệu Diesel, ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu Diesel điện tử, hệ thống phun nhiên liệu diesel điện tử của bosch lắp trên các xe du lịch hãng Kia, Huyndai. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Cơ khí động lực: Xây dựng quy trình kiểm tra chẩn đoán sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trên dòng xe của hãng Kia Hyundai

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ......................................................................................................................................... 4 PHẦN I: MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................... 5 1.1.Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................................................................... 5 1.2. Mục tiêu, đối tượng của đề tài ......................................................................................................................................... 6 1.3.Ý nghĩa của đề tài ......................................................................................................................................... 6 PHẦN II: Tổng quan về hệ thống nhiên liệu DIESEL ......................................................................................................................................... 7 Chương I: Đặc điểm làm việc của động cơ ......................................................................................................................................... 7 1.1.Lịch sử phát triểncuar hệ thống DIESEL điện tử ......................................................................................................................................... 7 1.2. Sự khác biệ của động cơ DIESEL và động cơ xăng ......................................................................................................................................... 8 1.3. Tính chất của nhiên liệu DIESEL ......................................................................................................................................... 10 1.4. Giản đồ cháy của động cơ DIESEL ......................................................................................................................................... 14 1.5. Cấu tạo buồng đốt của động cơ Trang 1
......................................................................................................................................... 18 Chương II: Các ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử ......................................................................................................................................... 22 2.1. Các ưu điểm của hệ thống điện tử trên ô tô ......................................................................................................................................... 22 2.2. Các ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử ......................................................................................................................................... 24 2.3. Một số hệ thống phun nhiên liệu DIESEL điện tử điển hình ......................................................................................................................................... 25 2.3.1. Bơm VE điều khiển điện tử với cơ cấu điều ga điện tử ......................................................................................................................................... 25 2.3.1.1. Bơm tiếp vận và van điều chỉnh ......................................................................................................................................... 27 2.3.1.2. Phân phối vòi phun nhiên liệu của bơm cao áp ......................................................................................................................................... 28 2.3.1.3. Cơ cấu điều ga ......................................................................................................................................... 29 2.3.2. Hệ thống nhiên DIESEL Common Rail ......................................................................................................................................... 30 3.3.3. Hệ thống nhiên liệu DIESEL EUI ......................................................................................................................................... 33 PHẦN III: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỆN TỬ CỦA BOSCH LẮP TRÊN XE DU LỊCH HÃNG KIAHYUNDAI Trang 2
......................................................................................................................................... 37 3.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 37 3.2. Các đặc điểm ......................................................................................................................................... 38 3.3. Nguyên lý làm việc ......................................................................................................................................... 38 3.4. Khối áp suất thấp ......................................................................................................................................... 38 3.4.1. Bơm chuyển nhiên liệu ......................................................................................................................................... 38 3.4.2. Lọc nhiên liệu ......................................................................................................................................... 40 3.5. Khối áp suất cao ......................................................................................................................................... 40 3.5.1. Bơm cao áp ......................................................................................................................................... 41 3.5.2. Đường ônga dẫn nhiên liệu cao áp ......................................................................................................................................... 42 3.5.3. Ống Rail ......................................................................................................................................... 42 3.5.4. Vòi phun ......................................................................................................................................... 43 Trang 3
3.6. Khối cơ điện tử ......................................................................................................................................... 46 3.6.1. Van điều chỉnh áp suất chung ......................................................................................................................................... 46 3.6.2. Van điều chỉnh nhiên liệu IMV ......................................................................................................................................... 47 3.6.3. Cảm biến áp suất ống Rail ......................................................................................................................................... 48 3.6.4. CẢm biến nhiệt độ ......................................................................................................................................... 50 3.6.5. Cảm biến lưu lượng khí nạp ......................................................................................................................................... 52 3.6.6.Cảm biếm áp suất tăng áp ......................................................................................................................................... 53 3.6.7. Cảm biến vị trí trục khuỷu ......................................................................................................................................... 54 3.6.8. Cảm biến vị trí trục cam ......................................................................................................................................... 55 3.6.9. Cảm biến vị trí bàn dạp ga ( ÁP ) ......................................................................................................................................... 56 3.6.10. Modul điều khiển ECM ......................................................................................................................................... 57 PHẦN IV. QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG CRDI CỦA BOSCH LẮP TRÊN CÁC XE DU LỊCH CỦA HÃNG KIAHUYNDAI Trang 4
......................................................................................................................................... 60 4.1. Những kiến thức chung về kĩ thuật kiểm tra, chẩn đoán ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 60 4.2. Quy trình kiểm tra hệ thống nhiên liệu DIESEL điện tử ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 61 4.2.1. Kiểm tra ống thấp áp ......................................................................................................................................... 61 4.2.2. Kiểm tra bơm cao áp ......................................................................................................................................... 62 4.2.3.kiểm tra van điều chỉnh áp suất ......................................................................................................................................... 64 4.2.4. Kiểm tra rò rỉ kim phun tĩnh ......................................................................................................................................... 66 4.2.5. Kiểm tra áp suất phun lớn nhất ......................................................................................................................................... 70 4.2.6. Súc rửa đường nhiên liệu ......................................................................................................................................... 72 4.2.7.Quy trình chẩn đoán kim phun ......................................................................................................................................... 73 4.3. Kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hệ thống CRDI cua BOSCH được lắp trên xe SANTAFE đời 2008 ......................................................................................................................................... 74 Trang 5
4.3.1. Các chú ý quan trọng khi thực hiện kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hệ thống CRDI của BOSCH lắp trên xe SANTAFE đời 2008 ......................................................................................................................................... 74 4.3.2. Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống nhiên liệu CRDI trên xe SANTAFE 2008 ......................................................................................................................................... 77 4.3.3. Các thông số kĩ thuật của hệ thống CRDI của BOSCH lắp trên xê SANTAFE 2008 ......................................................................................................................................... 88 4.4. Phương pháp nhập mã kim phun và kiểm tra lỗi trên xe bằng máy GDS ......................................................................................................................................... 96 4.4.1. Cách kiểm tra mã lỗi trên xe ......................................................................................................................................... 96 4.4.2. Cách kiểm tra các thông số của xe ở chế độ không hoạt động ......................................................................................................................................... 103 4.4.3. Phương pháp nhập mã kim phun bằng máy GDS ......................................................................................................................................... 103 4.5. Sơ đồ mạch điện hệ thống trên xe SANTAFE ......................................................................................................................................... 106 KẾT LUẬN ......................................................................................................................................... ......................................................................................................................................... 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................................................... 116 Trang 6
Trang 7
LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn hiện nay ngành ôtô có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, ôtô được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế như: vận tải, xây dựng, du lịch…Cùng với sự phát triển vượt bậc của mình ngành công nghệ ôtô ngày càng khẳng định vai trò quan trọng không thể thiếu trong sự phát triển của một quốc gia. Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ôtô đã không ngừng tự làm mới mình để đáp ứng được những yêu cầu bức thiết trong vấn đề sử dụng. Ngành ôtô đã có những bước tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại… đều được áp dụng trên ôtô. Khả năng cải tiến, hoàn thiện và nâng cao để đáp ứng mục tiêu chủ yếu về tăng năng suất, vận tốc, tải trọng có ích, tăng tính kinh tế, giảm cường độ cho người lái, tính tiện nghi sử dụng cho khách hàng và giảm tối ưu lượng nhiên liệu. Việc giảm tối ưu lượng nhiên liệu mà công suất của động cơ vẫn đảm bảo đang là vấn đề bức thiết và là nhu cầu hàng đầu trong mục đích sử dụng của khách hàng. Công nghệ phun nhiên liệu điện tử đã ra đời và đáp ứng được mục đích sử dụng. Cùng với công nghệ phun xăng điện tử, công nghệ phun Diesel điện tử cũng đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn sử dụng của nghành ôtô. Sau 3 năm học tập tại trường ĐH..................chúng em đã được khoa CKĐL tin tưởng giao cho đề tài : “ Xây dựng quy trình kiểm tra chẩn đoán sửa chữa hệ thống cung cấp nhiên liệu diesel điều khiển điện tử trên dòng xe của hãng Kia, Hyundai. ” Do các thầy: ..........................hướng dẫn. Đây là một đề tài còn mới mẻ nên chúng em gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện và sẽ còn thiếu sót. Vậy kính mong các thầy giáo chỉ bảo để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa và thầy ............................... đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn chúng em thực hiện đồ án này. Nhóm sinh viên thực hiện: ...................................... Trang 8
PHÂN I: PHÂN M ̀ ̀ Ở ĐÂU ̀ 1.1. Tinh câp thiêt cua đê tai. ́ ́ ́ ̉ ̀ ̀ Bước sang thế kỉ 21, sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lên một tầm cao mới. Rất nhiều những thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh, sáng chế mang đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao. Là một quốc gia có nền kinh tế lạc hậu, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế. Việc tiếp thu, áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới đang rất được nhà nước quan tâm nhằm cải tạo, đẩy mạnh phát triển các ngành công nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ một nước nông nghiệp lạc hậu thành một nước công nghiệp phát triển. Trải qua rất nhiều năm phấn đấu và phát triển. Hiện nay nước ta đã là thành viên của khối kinh tế quốc tế WTO. Với việc tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng ta có thể giao lưu, học hỏi kinh nghiệm, tiếp thu và áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến để phát triển hơn nữa nền kinh tế trong nước, bước những bước đi vững chắc trên con đường quá độ lên CNXH Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu tư phát triển thì công nghiệp ôtô là một trong những ngành tiềm năng. Do sự tiến bộ về khoa học công nghệ nên quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hoá phát triển một cách ồ ạt, tỉ lệ ô nhiễm nguồn nước và không khí do chất thải công nghiệp ngày càng tăng. Các nguồn tài nguyên thiên nhiên như: Than, đá, dầu mỏ. . . bị khai thác bừa bãi nên ngày càng cạn kiệt. Điều này đặt ra bài toán khó cho ngành động cơ đốt trong nói chung và ôtô nói riêng, đó là phải đảm bảo chất lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu. Các hãng sản xuất ôtô như FORD, TOYOTA, MESCEDES, KIA HUYNDAI... đã có rất nhiều cải tiến về mẫu mã, kiểu dáng cũng như chất lượng phục vụ của xe, nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường do khí thải. Để đáp ứng được những yêu cầu đó thì các hệ thông điều khiển trên ôtô nói chung và động cơ nói riêng phải có sự hoạt động an toàn, chính xác, đúng lúc, đúng thời điểm, bền, đẹp, rẻ… Do vậy mà các hệ thống điều khiển bằng cơ khí đã không còn đáp ứng được và thay thế vào đó là các hệ thống điều khiển bằng điện tử như: Hệ thống phun xăng điện tử,hê thông phun ̣ ́ ̣ ̣ ử, hệ thống đánh lửa điện tử, hệ thống chống bó cứng phanh nhiên liêu diesel điên t ABS... Chúng hoạt động được là nhờ các cảm biến giám sát mọi tình trạng hoạt động của ôtô và đưa về bộ điều khiển trung tâm (ECM). Bộ điều khiển này có kết cấu phức tạp, hiện đại. Nó nhận các tín hiệu từ cảm biến, tổng hợp lại, xử lý và đưa ra các tín hiệu điều khiển các hệ thống trên xe một cách chính xác. Với các ứng Trang 9
dụng hiên đại như vậy đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết, học hỏi, sáng tạo để bắt kịp với khoa học tiên tiến hiện đại, nắm bắt được những thay đổi về các đặc tính kỹ thuật của từng loại xe, dòng xe, đời xe. . . Có thể chẩn đoán hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu vì vậy mà người kỹ thuật viên trước đó phải được đào tạo với một chương trình đào tạo tiên tiến, hiện đại, cung cấp đầy đủ kiến thức lý thuyết cũng như thực hành. Trên thực tế, trong các trường kỹ thuật của ta hiện nay thì trang thiết bị cho sinh viên, học sinh thực hành còn thiếu thốn rất nhiều, đặc biệt là các trang thiệt bị, mô hình thực tập tiên tiến, hiện đại. Các kiến thức mới có tính khoa học kỹ thuật cao còn chưa được khai thác và đưa vào thực tế giảng dạy. Tài liệu về các hệ thống điều khiển hiện đại trên ôtô như: EFI, ESA, ABS, MFI... còn thiếu, chưa được hệ thống hoá một cách khoa học. Các bài tập hướng dẫn thực tập, thực hành còn thiếu thốn. Vì vậy mà người kỹ thuật viên khi ra trường sẽ gặp nhiều khó khăn, khó tiếp xúc với những kiến thức, thiết bị tiên tiến, hiện đại trong thực tế. ̣ ́ ượng cua đê tai. 1.2. Muc tiêu, đôi t ̉ ̀ ̀ ̉ ̉ ́ ửa chưa hê thông nhiên liêu diesel điên t + Kiêm tra, chân đoan, s ̃ ̣ ́ ̣ ̣ ử. + Đưa ra phương phap nhâp ma kim phun. ́ ̣ ̃ + Đối tượng là hệ thông ́ cung câp ̣ diesel điên ́ nhiên liêu ̣ tử cuả hang ̃ KIA HUYNDAI. 1.3. Y nghia ua đê tai. ́ ̃ ̉ ̀ ̀ Đề tài giúp sinh viên năm cuối có thể củng cố kiến, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như những kiến thức ngoài thực tế, xã hội. Đề tài “ Xây dựng quy trinh kiêm, tra, chân đoan hê thông cung câp nhiên liêu diesel ̀ ̉ ̉ ́ ̣ ́ ́ ̣ điên t ̣ ử trên dong xe cua hang KIAHUYNDAI”. ̀ ̉ ̃ không chỉ giúp cho chúng em tiếp cận với thực tế vì hệ thống nhiên liêu diesel điên t ̣ ̣ ử ngày càng được sử dụng va cai ̀ ̉ ̣ thiên nhiều trên ôtô. Đê tai cung co thê t ̀ ̀ ̃ ́ ̉ ạo nguồn tài liệu cho các bạn học sinh sinh viên các khoá sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu, học tập. Những kết quả thu thập được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp cho chúng em có thể hiểu sâu hơn về hệ thống cung câp nhiên liêu diesel điên t ́ ̣ ̣ ử. Biết được kết cấu, điều kiện làm việc và một số những hư hỏng cũng như phương pháp kiểm tra chẩn đoán các hư hỏng thường gặp đó. Đê tai giup chung em đ ̀ ̀ ́ ́ ược ́ ̣ ơi hê thông cung câp nhiên liêu diesel điên t tiêp cân v ́ ̣ ́ ́ ̣ ̣ ử cua hang xe KIAHUYNDAI. ̉ ̃ Trang 10
PHẦN II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL. CHƯƠNG I: ĐĂC ĐIÊM LAM VIÊC CUA ĐÔNG C ̣ ̉ ̀ ̣ ̉ ̣ Ơ DESEL 1.1. Lich s ̣ ử phat triên cua hê thông diesel va diesel điên t ́ ̉ ̉ ̣ ́ ̀ ̣ ử. Ra đời sớm nhưng động cơ Diesel không phát triển như động cơ xăng do gây ra nhiều tiếng ồn, khí thải bẩn. Tuy nhiên cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các vấn đề được giải quyết và Diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn. Khí thải động cơ Diesel là một trong những thủ phạm gây ô nhiễm môi trường. Động cơ Diesel với tình hiệu quả kinh tế hơn là động cơ xăng, tuy nhiên vấn đề về tiếng ồn và khí thải vẫn là những hạn chế trong sử dụng động cơ Diesel. Động cơ Diesel được phát minh vào năm 1892 nhờ Rudolf Diesel hoạt động theo nguyên lý tự cháy. Ở gần cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hòa khí rồi tự bốc cháy. Đến năm 1927 Robert Bosh mới phát triển bơm cao áp ( bơm phun Bosh lắp cho động cơ Diesel trên ôtô thương mại và ô tô khách vào năm 1936). Hệ thống nhiên liệu Diesel không ngừng được cải tiến với các giải pháp kỹ thuật tối ưu nhắm làm giảm mức độ phát sinh ô nhiễm và suất tiêu hao nhiên liệu. Các nhà động cơ Diesel đã đề ra nhiều biện pháp khác nhau về kỹ thuật phun và tổ chức quá trình cháy nhằm hạn chế các chất ô nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập chung vào giải quyết các vấn đề: Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hòa trộn nhiên liệu không khí. Tăng áp suất phun, đặc biệt là đối với động cơ phun trực tiếp. Điều chỉnh dạng quy luật phun theo khuynh hướng kết thúc nhanh quá trình phun để làm giảm HC. Biện pháp hồi lưu một bộ phận khí xả. Hiện nay các nhược điểm đó đã được khắc phục bằng cách cải tiến một số bộ phận của hệ thống nhiên liệu Diesel điện tử như: Bơm cao áp điều khiển điện tử. Vòi phun điện tử. Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao ( ống Rail). Trang 11
Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu Diesel nhờ sự phát triển về công nghệ . Năm 1986 Bosch đã đưa ra thị trường việc điều khiển điện tử cho hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel được gọi là hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel. Cho đến ngày nay hệ thống cung cấp nhiên liệu Common Rail Diesel đã được hoàn thiện. Trong động cơ Diesel hiện đại áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng rẽ, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong èng chứa ( Rail) và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ thống cung cấp nhiên liệu Diesel thông thường thì Common Rail Diesel đã đáp ứng và giải quyết được những vấn đề: Giảm tối đa mức độ tiếng ồn. Nhiên liệu được phun ra với áp suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, áp suất phun có thể đạt tới 184 MPa. Thời gian phun cực ngắn và tốc độ phun cực nhanh (khoảng 1,1 ms). Có thể thay đổi áp suất phun và thời điểm phun tùy theo chế độ làm việc của động cơ. Do đó làm tăng hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao hơn. 1.2. Sự khac biêt gi ́ ̣ ưa đông c ̃ ̣ ơ diesel va đông c ̀ ̣ ơ xăng Không giống động cơ xăng, máy dầu không cần hệ thống đanh l ́ ửa.Nhờ đặc tính vốn có của dầu diesel, quá trình đốt cháy sẽ tự động diễn ra dưới áp suất kết hợp với nhiệt độ nhất định trong suốt kỳ nén của chu kỳ ô tô. Thông thường, chu kỳ này đòi hỏi tỷ số nén cao khoảng 22:1 đối với động cơ không tăng áp. Ngoài ra, cần có vỏ và lốc máy vừa chắc vừa nặng để đương đầu với áp suất. Do đó, động cơ diesel luôn nặng hơn hẳn loại động cơ xăng tương đương. Do không có hệ thống đánh lửa cũng như van tiết lưu và bộ chế hòa khí nên quá trình sửa chữa và bảo dưỡng của động cơ diesel trở nên đơn giản hơn rất nhiều so với động cơ xăng. Do công suất của động cơ diesel được điều khiển bởi lượng nhiên liệu bơm vào nên hệ thống bơm luôn đóng vai trò quyết định đối với mức độ tiết kiệm nhiên liệu. Nhờ áp suất và độ chính xác cao, hệ thống phun nhiên liệu điện tử cải thiện đáng kể lượng nhiên liệu tiết kiệm. Dù không có hệ thống phun trực tiếp, động cơ diesel vẫn tiết kiệm nhiên liệu với hỗn hợp khí nhiên liệu nghèo hơn. Trong khi đó, động cơ xăng lại không thể đốt cháy được với hỗn hợp quá nghèo. Đặc tính tuy có làm giảm công suất đầu ra nhưng khi tải non hoặc tải bộ phận vốn không cần quá nhiều công suất thì động cơ diesel lại chiếm ưu thế lớn về mức độ tiết kiệm nhiên liệu. Một nguyên do khác giải thích cho việc thua kém về công suất đầu ra là Trang 12
tỷ số nén cực cao. Một mặt, áp suất cao và pittong nặng ngăn cản máy dầu quay với tốc độ lớn như động cơ xăng (mô men xoắn cực đại của phần lớn động cơ diesel chỉ dừng ở mức dưới 4.500 vòng/phút). Mặt khác, khoảng chạy pittong dài do tỷ số nén cao thường thiên vị mô men xoắn hơn công suất. Điều này giải thích vì sao động cơ diesel luôn cho công suất thấp nhưng mô men xoắn lớn. Để giải quyết vấn đề nêu trên, các nhà sản xuất động cơ diesel buộc phải trang bị thêm bộ tăng áp. Không giống động cơ xăng, công suất tối đa của bộ tăng áp rất phù hợp với đường đặc tính mô men của động cơ diesel. Do đó, động cơ diesel tăng áp hiện nay sở hữu công suất không thua kém gì động cơ xăng có dung tích tương đương mà vẫn tạo ra mô men xoắn cực đại lớn và tiết kiệm nhiên liệu. Các bạn có thể nhìn vào bảng so sánh dưới đây để hiểu rõ hơn. So với động cơ xăng , động cơ diesel có thể giảm được đáng kể lượng CO và khí nhà kính CO 2 nhưng lại tăng lượng hạt phát thải . Kỳ Động cơ diesel Động cơ Xăng Hút Hút không khí vào xilanh. Hệ Hút hoà khí vào xilanh. Hoà khí thống nhiên liệu cung cấp không được hình thành từ bên ngoài, khí vào lòng xilanh, Hoà khí được nhờ có bộ chế hoà khí. hình thành trong lòng lilanh. Nén Khí nạp nén đạt được áp suất Hoà khí được nén với áp suất P=(30÷35)kg/cm2,nhiệt độ P=(8÷10)kg/cm2, nhiệt độ T=(500÷600)oC. Cuối quá trình T=(200÷300)oC.Cuối quá trình nén nhiên liệu được phun sớm nén tia lửa phát ra từ bougie đốt vào buồng đốt. cháy hoà khí. Nổ Nhiên liệu phun vào xilanh hoà Hoà khí được tian lửa của trộn với không khí tự bốc cháy buogie đốt cháy . Hỗn Hợp nhờ nhiệt độ cao của không khí nhiên liệu cháy – giãn nở và sinh trong buồng đốt. Hỗn hợp nhiên công. liệu cháy – giãn nở và sinh công. Xả Khí thải được đẩy ra ngoài bằng Khí thải được đẩy ra ngoài bằng cửa thải và đường ống thải. cửa thải và đường ống thải.  Ưu điểm. Công suất động cơ Diesel lớn hơn 1,5 lần so với động cơ xăng. Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng. Trang 13
Suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơ xăng. Nhiên liệu Diesel không bốc cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít gây nguy hiểm. Động cơ Diesel ít hư hỏng lặt vặt vì không có bộ đánh lửa và bộ chế hoà khí.  Nhược điểm : Cùng một công suất thì động cơ Diesel có khối lượng nặng hơn động cơ xăng. Những chi tiết của hệ thống nhiên liệu như bơm cao áp, kim phun được chế tạo rất tinh vi, đòi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/100mm. Tỉ số nén cao đòi hỏi vật liệu chế tạo các chi tiết động cơ như nắp xylanh… phải tốt. Các yếu tố trên làm cho động cơ Diesel đắt tiền hơn động cơ xăng. Sửa chữa hệ thống nhiên liệu cần phải có máy chuyên dùng, dụng cụ đắt tiền và thợ chuyên môn cao. Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng. 1.3. Tinh chât cua nhiên liêu diesel ́ ́ ̉ ̣ 1.3.1. Tính chất vật lý của nhiên liệu diesel a. Khối lượng riêng. Thông thường khối lượng riêng ρ của nhiên liệu được cho ở nhiệt độ 20oC. Căn cứ vào khối lượng riêng cũng có thể sơ bộ biết được khả năng bay hơi của nhiên liệu. Nhiên liệu diesel là nhiên liệu nặng, khó bay hơi nên ρ = 0,80÷0,95g/cm. b. Độ nhớt Độ nhớt của nhiên liệu cũng thường được cho ở 20oC và ở hai dạng: Độ Nhớt động học: ν (m2/s và cm2/s tức St – stốc).Đối với diesel cóν =2,5÷8,5cSt. Độ nhớt tương đối: là tỷ số giữa thời gian chảy của 200ml nhiên liệu vào 200ml nước cất ở cùng 20oC qua lỗ đo của thiết bị đo độ nhớt. Độ nhớt tương đối còn có tên gọi là Engle kí hiệu là Et và thiết bị đo là Engle kế. nếu độ nhớt tương đối lớn hơn 5o Et thì phải hâm nóng nhiên liệu trước khi sử dụng. c. Tính bốc hơi. Tính bốc hơi của nhiên liệu quyết định tính chất và thời gian của quá trình hình thành hỗn hợp. Tính bốc hơi phụ thuộc vào thành phần của nhiên liệu và được thể hiện qua đường cong chưng cất. d. Nhiệt độ tự cháy. Nhiệt độ tự cháy là nhiệt độ thấp nhất mà hỗn hợp nhiên liệu – không Trang 14
khí ( với tỷ lệ nhất định ) tự bốc cháy ( không cần nguồn lửa từ bên ngoài ). Nhiệt độ tự cháy thường tỷ lệ nghịch với khối lượng riêng ρ. Paraphin có nhiệt độ tự cháy thấp nhất còn cácbuahydro thơm có nhiệt độ tự cháy cao nhất. e. Nhiệt độ đông đặc Nếu nhiệt độ đông đặc cao thì phải hâm nóng( sấy) trước khi sử dụng. Người ta thường sử dụng phụ gia để giảm nhiệt độ đông đặc. Đối với nhiên liệu diesel, nhiệt độ đông đặc nằm trong khoảng 60o ÷ +5oC. g. Tạp chất cơ học. Đối với nhiên liệu thông thường thì tạp chất cơ học không được vượt quá 1% trọng lượng( diesel cũng vậy). còn với động cơ cao tốc không cho phép có tạp chất cơ học. h. Thành phần nước: Giới hạn nước trong nhiên liệu được quy định không quá 1% trọng lượng . 1.3.2. Tính chất hóa học của nhiên liệu diesel a. Nhiệt trị Nhiệt trị là nhiệt lượng thu được khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị đo lường của nhiên liệu. trong tính toán, người ta phân biệt hai loại nhiệt trị là nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp. Nhiệt trị cao Qo là toàn bộ nhiệt lượng thu được, còn nhiệt trị thấp Q H là nhiệt lượng thu được Qo trừ phần nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ hơi nước trong sản phẩm cháy. Trong tính toán thường sử dụng nhiệt trị thấp QH vì nhiệt độ khí thải thường lớn hơn nhiều so với nhiệt độ ngưng tụ hơi nước ở cùng áp suất. Nhiên liệu diesel trong tính toán lấy QH = 42,5MJ/kg. b. Tính kết cốc Tính kết cốc phản ánh khuynh hướng kết muội than khi đốt cháy nhiên liệu. (diesel). Muội than gây nên mài mòn và bó kẹt xéc măng, xi lanh, xu páp và đế hoặc làm kẹt tắc vòi nước, áo nước…. Hàm lượng cốc trong nhiên liệu diesel không được vượt quá 0, 03 ÷ 0, 1% c. Thành phần lưu huỳnh và tạp chất Lưu huỳnh có trong nhiên liệu ở dạng tạp chất còn lại khi chưng cất dầu mở. Lưu huỳnh khi cháy sẽ tạo ra SO2 sẽ kết hợp với hơi nước ( cũng tạo ra khi nhiên liệu cháy) tạo thành axít yếu H2SO3 gây ăn mòn hóa học, ăn mòn các chi tiết trong động cơ và mưa axit.Hiện tại các nước châu âu giưới hạn tạp chất lưu huỳnh trong Trang 15
diesel không quá 0,15%. Còn nước ta thì vẫn dùng nhiên liệu diesel có tới 1% lưu huỳnh. d. Độ axít Độ axít của nhiên liệu được biểu thị bằng số mg hydroxit kali KOH cần thiết để trung hòa lượng axit có trong 1g nhiên liệu. Độ axít càng cao càng gây mòn các chi tiết trong động cơ và làm tăn muội than. Đối với nhiên liệu diesel, độ axit không được vượt quá 10mg KOH. 1.3.3. Đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel. Hình 01: α_metyl_naph_ta_lin a. Tỷ số nén của nhiên liệu diesel th. ́ ự bôc chay cua nhiên liêu Diesel: Tính t Tinh t ́ ́ ̉ ̣ ự cháy của nhiên liệu trong buồng cháy là một chỉ tiêu quan trọng của nhiên liệu diesel . trong động cơ diesel nhiên liệu được phun vào buồng cháy ở cuối kỳ nén, nó sẽ không bốc cháy ngay mà phải qua một thời gian chuẩn bị làm thay đổi các tính chất vật lý và hóa học (xé tơi tia nhiên liệu thành các hạt nhỏ, cá hạt được sấy nóng , bay hơi và hòa trộn vói không khí tạo nên hòa khí trong buồng cháy ,các hân tử O 2 và nhiên liệu trong hòa khí va đập với nhau tạo phản ứng chuẩn bị cháy ..v…v) sau đó tự bốc cháy . thời gian tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu tới lúc hòa khí bốc cháy được gọi là thời kỳ cháy trễ và được đo bằng thời gian ‫ح‬i (giây) hoặc góc quoay trục khuỷu φi (độ). Như vậy giá trị ‫ح‬i hoặc φi ngắn hay dài sẽ thể hiện rõ tính Iự cháy dễ hay khó của nhiên liệu diesel trong buồng cháy động cơ. Trên thực tế người ta thường dung các chỉ tiêu sau để đánh giá tính Iự cháy của nhiên liệu diesel: 1. Tỷ số tới hạn ‫ع‬th ; 2. Số xê tan 3. Số xê ten Trang 16
4. Chỉ số diesel Đ 5. Hằng số độ nhớt khối lượng W Ba chỉ tiêu đầu được đo trên động cơ thử nghiệm đặc biệt, trong điều kiện thử quy định, hai chỉ tiêu cuối được đo trong phòng thí nghiệm hóa chất. Các động cơ về thử nghiệm nhiên liệu có mã hiệu sau: ASTM – CFR (Mỹ), BASF ( Đức) hoặc ИT9 (Nga). Các động cơ trên có thể thay đổi dễ dàng Iỷ số nén ‫ع‬ Tỷ số tới hạn ‫ع‬th: Được xác định trên các động cơ thử nghiệm. Điều kiện thử nghiệm như sau: Tốc độ động cơ n = 900 ±1 vòng / phút Góc phun sớm φps = 130 góc quay trục khuỷu, trước ĐCT Nhiệt độ nước làm mát In = 100 ± 20 C Nhiệt độ không khí trên đường nạp: tk = 65 ± 10C Nhiệt độ dầu trong các te td = 50 ÷650C Áp suát dầu pd = 0.17 ÷ 0.21 Mpa ; Áp suất nâng kim phun pph = 10.5 ± 0.4 MPa ; Lưu lượng nhiên liệu Qnl = 10ml/ phút Khe hở xupap lúc lạnh δnạp = 0.20mm ; δxả = 0.25mm ; Cho động cơ hoạt động bằng nhiên liệu cần thử nghiệm, thay đổi tỷ số nén ‫ع‬ sao cho thời gian cháy trễ φi = 130 góc quay trục khuỷu (thời điểm bắi đầu cháy tại ĐCT). Tỷ số nén thu được trong điều kiện đó chính là ‫ع‬th ( đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu trong động cơ). Nhiên liệu nào có ‫ع‬th càng thấp, tính tự cháy của nó càng tốt ( dễ tự cháy ). b. Chi s ̉ ố xê tan số xê tan của nhiên liệu được xác định theo nhiên liệu mẫu do hỗn hợp của hai hydrocacbon tạo nên : chất xê tan chính ( C16H34) và chất α – mê tylnaptali (α C10H7CH3) với tính tự cháy rất khác nhau . Tính tự cháy của xeetan được lấy là 100 đơn vị còn α – mê tylnaptalin là 0 đơn vị. pha trộn hai chất trên theo tỷ lệ thể tích khác nhau sẽ được các nhiên liệu mẫu có tính tự cháy thay đổi Iừ 0 đến 100 đơn vị. Số xêtan của nhiên liệu diesel là số phần trăm thể tích của chất xêtan chính ( C16H34) có trong hỗn hợp của nhiên liệu mẫu ,hỗn hợp này có tính tự cháy bên Trang 17
trong xilanh động cơ thử nghiệm với các điều kiện thử nghiệm quy định, vừa bằng tính tự cháy của nhiên liệu cần thử nghiệm. c. Số xê ten Được xác định tương tự như số xê tan, chỉ khác là trong hỗn hợp của nhiên liệu mẫu người tat hay xê tan bằng xê ten C16H32 . Tính tự cháy của xê ten kém hơn xê tan , do đó số xeten lớn hơn số xe tan: Số xetan ≈ 0.88 số xêten Nhưng do chất xeten có tính ổn định kém, nên hiện nay không dung xeten làm ̀ nhiên liệu mẫu. d. Chỉ số diesel ( Đ ). Chỉ số diesel Đ là đại lượng quy ước, được dùng để đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel. Chỉ số diesel Đ được xác định theo biểu thức: Đ = (141, 5 – 131,5γ)(1,8A + 32) Trong đó: γ (kg/dm3) khối lượng riêng của nhiên liệu ở 15 C ;A ( C ) 0 0 điểm anilin, Iức là nhiệt độ kết tủa của nhiên liệu cần thí nghiệm pha trong aniline theo tỷ lệ thể tích 1:1 Giữa chỉ số diesel Đ và các chỉ tiêu khác có mối lien hệ khăng khít với nhau e. Hằng số độ nhớt khối lượng W Cũng là một chỉ tiêu đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel bằng phương pháp gián tiếp ( xác định trong phòng thí nghiệm hóa chất). Hiện nay thường dùng số xetan để đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel. 1.4. Giản đồ cháy của động cơ diesel. 1.4.1.Đặc điểm hình thành hòa khí trong động cơ diesel Quá trình cháy trong động cơ diesel có những đòi hỏi sau: đảm bảo cho nhiên liệu được cháy kiệt, kịp thời làm cho hóa năng của nhiên liệu được chuyển hết thành nhiệt năng, rồi từ nhiệt năng chuyển biến thành cơ năng một cách hiệu quả nhất. Nhưng nhiên liệu của động cơ diesel lại là những thành phần chưng cất nặng , khác với săng , nhiên liệu diesel có độ nhớt , khó bay hơi vì vậy không thể cho nhiên liệu và không khí được hòa trộn trước bên ngoài xi lanh nhờ bộ chế hòa khí giống như động cơ xăng , mà phải dùng biện pháp phun tơi nhiên liệu nhờ chênh áp lớn vào môi trường áp suất cao nhiệt độ lớn của môi chất công tác trong Trang 18
buồng cháy động cơ vào cuối kì nén , làm cho hòa khí được hình thành trực tiếp bên trong xi lanh. Sau đó hòa khí trải qua các giai đoạn phản ứng hóa học phức tạp của ngọn lửa lạnh, ngọn lửa xanh, ngọn lửa nóng và phát hỏa tự bốc cháy. Do cuối kì nén mới phun nhiên liệu vào xi lanh động cơ nên quá trình hình thành hòa khí rất ngắn , chỉ chiếm khoảng 15 ÷ 350 góc quay trục khuỷu, do đó tạo nên tình trạng không đều về thành phần hòa khí trong các khu vực buồng cháy động cơ. Mặt khác không thể đem số nhiên liệu cấp cho chu trình phun cùng một lúc vào xi lanh động cơ, vì vậy trong phút quá trình phun nhiên liệu, thành phần hòa khí trong xi lanh cũng biến động liên tục. Tại khu vực hòa khí đậm, nhiên liệu do thiếu oxy nên cháy chậm, thậm chí gây cháy không kiệt tạo ra khói đen trong khí xả,còn khu vực hòa khí nhạt gây nên tình trạng không tận dụng hết oxy. Vì vậy động cơ diesel chỉ có thể hoạt động bình thường không thaỉ khói đen, khi giá trị sử dụng trung bình của hệ số dư lượng không khí α >1, nghĩa là trong tình trạng không sử dụng hết số oxy nạp vào trong động cơ. Với trường hợp α >1 vẫn còn hiện tượng cháy không kiệt, đó là một trong những vấn đề chính cần giải quyết để nâng cao tính năng động lực và tính kinh tế của động cơ. Như vậy, muốn nâng cao tính năng của động cơ cần phải đảm bảo napj nhiều nhất không khí mới vào xy lanh, phải nâng cao mức hiệu suất sử dụng số không khí này, có nghĩa là phải đảm bảo cho nhiên liệu được cháy kiệt với hệ số dư lượng không khí α nhỏ nhất và quá trình cháy phải được kết thúc ở gần điểm chết trên. Do đó, hình thành hòa khí và bốc cháy của nhiên liệu là các khâu then chốt quyết định tính năng động lực và tính năng kính tế của động cơ diesel. 1.4.2.Đặc điểm của quá trình cháy trong đông c ̣ ơ diesel Trang 19
Hình 02: quá trình cháy của động cơ. a. Thời kì cháy trễ. Được tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu vào xi lanh động cơ (điểm 1) tới khi phát hỏa bốc cháy ( điểm 2 hình 02). Đặc điểm của thời kì cháy trễ là: + Tốc độ phản ứng hóa học tương đối chậm, sản vật của phản ứng là sản vật trung gian (như quá trình của ngọn lửa lạnh) +Nhiên liệu phun liên tục vào buồng cháy, cuối thời kì cháy trễ khoảng 30 ÷ 40% nhiên liệu được phun vào, một vài động cơ cao tốc cá biệt có thể phun 100% nhiên liệu trong thời kì này. Thời kì cháy trễ của quá trình cháy trong động cơ diesel, trên một chừng mực nào đó , cũng có những nét tương tự Như thời kì cháy trễ của động cơ xăng, chủ yếu là để hình thành nguồn lửa đảm bảo cho quá trình cháy được phát triển ra toàn bộ buồng cháy. Nhưng thòi gian cháy trễ của động cơ xăng chủ yếu phụ thuộc vào việc chuẩn bị phản ứng hóa học của hòa khí còn ở động cơ diesel ngoài việc phải chuẩn bị cần thiết cho phản ứng hóa học còn phải phân bố nhiên liệu trong không gian buồng cháy, sấy nóng các hạt nhiên liệu làm nhiên liệu bay hơi và khuếch tán… vì vậy càng có nhiều yếu tố gây ảnh hưởng tới thời kì này Các thông số đặc trưng của giai đoạn cháy trễ là thời gian cháy trễ i (s) hay góc cháy trễ i (oTK), phụ thuộc trước hết vào thành phần và tính chất của nhiên liệu như số xetan, xeten,độ nhớt,...ngoài ra thòi kì cháy trễ còn chịu ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ và áp suất trong xilanh tại thời điểm phun, độ phun tơi,mức độ chuyển động rối của môi chất. b. Thời kì cháy nhanh. Được tính từ điểm 2 đến khi đạt áp suất cực đại trong xi lanh ở động cơ cao tốc, pz thường xuất hiện ở vị trí 6 ÷ 10 o góc quay trục khuỷu, phía sau ĐCT. Đặc điểm của thời kì này là: + Nguồn lửa được hình thành, tốc độ cháy nhanh tăng, tốc độ tỏa nhiệt thường lớn nhất; ở cuối thời kì này nhiên liệu bốc cháy chiếm khoảng 1/3 nhiên liệu cấp cho chu trình. + Áp suất và nhiệt độ tăng nhanh, áp suất cao nhất lên tới 6 ÷ 9 (Mpa) + Nhiên liệu được phun tiếp vào buồng cháy ( số lượng nhiên liệu phun vào thời kì này phụ thuộc vào độ dài ngắn của thời gian cháy trễ và thời gian phun nhiên liệu của chu trình) làm tăng nồng độ nhiên liệu trong hòa khí. Trang 20