BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

o DANH MỤC
1
1.1.1.........................................................................................................


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

2

DANH MỤC HÌNH ẢNH

3................................................................................................................................
4


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

1 Ý NGHĨA
5

Ngành công nghiệp ô tô được đánh giá là một trong những ngành công nghiệp đi

đầu, kéo theo sự phát triển của các ngành cơng nghiệp khác. Vì vậy, sự phát triển
mạnh mẽ của ngành công nghiệp ô tô được xem là nhân tố tác động tích cực thúc đẩy
các ngành có liên quan phát triển, tạo động lực xây dựng nền công nghiệp hóa, hiện
đại hóa đất nước.

6

Ơ tơ là sản phẩm được cấu thành từ hơn 3.000 phụ tùng, linh kiện khác nhau (đối

với ô tô con, số linh kiện, phụ tùng có thể từ hơn 20.000 đến 30.000 - tính theo những
linh kiện nhỏ nhất) được sản xuất từ nhiều ngành nghề khác nhau, chủ yếu là cơ khí,
điện tử, cao su-nhựa, trong đó nhiều phụ tùng lại được lắp ráp từ vài chục đến vài trăm
linh kiện như động cơ, hộp số.
7

Để nâng cao và duy trì chất lượng cho nguồn nhân lực trong mỗi tổ chức thì một

hoạt động khơng thể thiếu đó là cơng tác đào tạo nguồn nhân lực. Thơng qua các hoạt
động đó giúp cho các tổ chức tạo được vị thế của mình trong mơi trường kinh doanh
cạnh tranh ngày càng khốc liệt. Hướng tới việc đào tạo nguồn nhân lực có trình độ
chun mơn cao thì chúng ta cần một chương trình đào tạo khoa học gắn liền với thực
tiễn. Các công nghệ trên động cơ ơ tơ hiện tại thì ln được đổi mới và cải tiến nhằm
hướng tới việc tiết kiệm nhiên liệu, giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường, an tồn và tiện
lợi. Cùng với đó là sự phức tạp trong hệ thống điều khiển để đảm bảo các chức năng
trên vận hành ổn định. Đồ án của chúng tôi giúp cho người kĩ thuật viên tìm hiểu thêm
về cơng nghệ mới được áp dụng trên động cơ SSANGYONG REXTON II bao gồm
cấu tạo, nguyên lý của hệ thống phun dầu điện tử, các cảm biến sử dụng trên động cơ
và cách vận hành của động cơ thông qua hộp điều khiển ECU. Nhờ đó mà kĩ thuật
viên có thể nắm bắt các công nghệ hiện đại, biết cách thức kiểm tra sửa chữa khi có
lỗi xảy ra trên xe. Thơng qua đồ án này nó khơng chỉ giúp cho chúng tơi có thêm kiến
thức chun sâu, hiểu rõ cơng việc thực tế cần phải làm mà cịn là tài liệu có thể lưu
trữ lại giúp các bạn sinh viên khóa sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và phát
triển.



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

2 MỤC TIÊU
8

Thiết kế và đại tu mơ hình động cơ.

9

Nêu ra cấu tạo và ngun lý các bộ phận trong hệ thống.

10 Xây dựng quy trình chẩn đốn động cơ.
11 Đối tượng đề tài là động cơ phun dầu điện tử SSANGYONG REXTON II.
3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
3.1 Lịch sử phát triển động cơ diesel phun dầu điện tử
12 Động cơ Diesel hay còn gọi là động cơ nén cháy hoạt động theo nguyên lý tự
cháy,
được Rudolf Diesel phát minh vào năm 1892 và đặt theo tên ông. Động cơ Diesel là
một loại động cơ đốt trong, trong đó việc đánh lửa nhiên liệu được gây ra bởi nhiệt độ
cao của khơng khí trong xi lanh do nén cơ học (nén đoạn nhiệt). Điều này trái ngược
với các động cơ đánh lửa như động cơ xăng hay động cơ ga (sử dụng nhiên liệu khí)
sử dụng bộ đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-khơng khí. Đến năm 1927 Robert
Bosh mới phát triển bơm cao áp (bơm phun Bosch lắp cho động cơ Diesel trên ô tô
thương mại và ô tô khách vào năm 1936).
13 Động cơ diesel hoạt động bằng cách chỉ nén khơng khí. Điều này làm tăng nhiệt
độ
khơng khí bên trong xi lanh lên cao đến mức nhiên liệu diesel được phun vào buồng
đốt tự bốc cháy. Với nhiên liệu được đưa vào khơng khí ngay trước khi đốt, sự phân
tán của nhiên liệu không đồng đều; đây được gọi là hỗn hợp nhiên liệu-khơng khí

khơng đồng nhất. Mơ-men xoắn mà động cơ diesel tạo ra được điều khiển bằng cách
điều khiển tỷ lệ nhiên liệu-khơng khí (À); thay vì điều tiết khí nạp, động cơ diesel phụ
thuộc vào việc thay đổi lượng nhiên liệu được phun và tỷ lệ nhiên liệu-khơng khí
thường cao.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

14 Động cơ diesel có hiệu suất nhiệt cao nhất (hiệu suất động cơ) so với bất kỳ động
cơ đốt trong hoặc đốt ngoài. Động cơ sử dụng chu trình Diesel thường hiệu quả hơn,
mặc dù bản thân chu trình Diesel kém hiệu quả hơn ở các tỷ số nén bằng nhau. Vì
động cơ diesel sử dụng tỷ số nén cao hơn nhiều (nhiệt nén được sử dụng để đốt cháy
nhiên liệu diesel cháy chậm), tỷ lệ cao hơn đó bù đắp cho tổn thất bơm khơng khí
trong động cơ, do hệ số giãn nở rất cao và đốt cháy nghèo vốn có cho phép tản nhiệt
bởi khơng khí dư thừa. Một sự mất mát hiệu suất nhỏ cũng được tránh so với động
cơphun xăng thì nhiên liệu khơng cháy khơng có ở chụp xupap và do đó nhiên liệu khơng
đi trực tiếp từ đầu vào ra ống xả. Động cơ diesel tốc độ thấp (như được sử dụng trong
tàu và các ứng dụng khác trong đó trọng lượng tổng thể của động cơ tương đối khơng
quan trọng) có thể đạt hiệu suất hiệu quả lên tới 55%.[1]
15 Các động cơ diesel trên đường hiện tại có hiệu suất nhiệt xấp xỉ 42% khi đầy tải,
với 28% năng lượng nhiên liệu bị lãng phí trong khí thải (bao gồm 4% tổn thất do
bơm), 28% năng lượng tiêu hao nhiên liệu đến phương tiện làm mát khi loại bỏ nhiệt
môi trường xung quanh (bao gồm 4% do ma sát cơ học và các phụ kiện ký sinh), và
2% là thất thoát nhiệt khác.
16 Động cơ turbo-diesel hiện đại sử dụng hệ thống phun nhiên liệu common-rail
được
điều khiển điện tử để tăng hiệu suất. Với sự trợ giúp của hệ thống nạp turbo biến đổi
hình học (mặc dù phải bảo dưỡng nhiều hơn), điều này cũng làm tăng mô-men xoắn
của động cơ ở tốc độ động cơ thấp (1200-1800 RPM). Động cơ diesel tốc độ thấp như

MAN S80ME-C7 đã đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng tổng thể là 54,4%, đây
là mức chuyển đổi nhiên liệu thành công suất cao nhất đối với bất kỳ động cơ đốt
trong nào. Các động cơ diesel trong xe tải lớn, xe bt và ơ tơ diesel mới hơn có thể
đạt hiệu suất cao nhất khoảng 45%.
17 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
nghiên cứu về 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 ơ nhiễm. Các biện pháp chủ yếu tập
chung vào giải quyết các vấn đề:


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

- Tăng tốc độ phun để giảm nồng độ bồ hóng do tăng tốc hịa trộn nhiên liệu khơng
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.
18 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:


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

- Bơm cao áp điều khiển điện tử.
- Vịi phun điện tử.
- Ống tích trữ nhiên liệu áp suất cao (ống Rail).

19 Với các ứng dụng mạnh mẽ về điều khiển tự động trong hệ thống nhiên liệu
Diesel
và nhờ sự phát triển về công nghệ, năm 1986 Bosch đã đưa ra thị trường cơ cấu 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 biệt, nhiên liệu áp suất cao được chứa trong một
đường ống (Rail) và được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. So với các hệ
thống cung cấp nhiên liệu Diesel thơng 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.
20

t

27

3.2 Sự khác biệt giữa động cơ disel và động xăng
21
22
Động cơ Diesel
23
Động cơ Xăng
Kỳ

25
Hút khơng khí vào
24
26
Hút hồ khí vào
xilanh.
Hú
xilanh.
Hồ
Hệ thống nhiên liệu cung cấp
khí được hình thành từ bên
khơng khí vào lịng xilanh,
ngồi, nhờ có bộ chế hồ khí.
hồ
khí được hình thành trong


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

28
Né
n

31
Nổ

29
được


Khí nạp nén đạt
áp

suất

30
với

Hồ khí được nén
áp

suất

P = (30:35) kg/cm2, nhiệt độ

P = (8:10) kreg/cm2, nhiệt độ

T = (500:600) oC. Cuối quá

T

trình nén nhiên liệu được

= (200:300) oC. Cuối quá trình

phun
32

nén tia lửa phát ra từ bugi đốt


Nhiên liệu phun

vào

xilanh

hồ trộn với khơng khí tự bốc
cháy nhờ nhiệt độ cao của
khơng khí trong buồng đốt.

33
lửa

Hồ khí được tin
của

bugi

đốt cháy. Hỗn Hợp nhiên liệu
cháy - giãn nở và sinh cơng.

Hỗn
34
Xả

• Ưu điểm:

hợp nhiên liệu cháy - giãn nở
35
Khí thải được đẩy

ra

ngồi

36

Khí thải được đẩy

ra

ngồi

bằng cửa thải và đường ống

bằng cửa thải và đường ống

thải.

thải.

- Công suất động cơ Diesel lớn hơn 1,5 lần so với động cơ xăng.
- Nhiên liệu Diesel rẻ tiền hơn xăng.
- Suất tiêu hao nhiên liệu riêng của động cơ Diesel thấp hơn động cơ xăng.
- Nhiên liệu Diesel không b cháy ở nhiệt độ bình thường, vì vậy ít nguy hiểm.
- Động cơ Diesel ít hư hỏng vặt vì khơng có bộ đánh lửa và bộ chế hồ khí.
• Nhược điểm:

- Cùng một cơng 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, địi hỏi độ chính xác cao với dung sai 1/1000mm. Tỉ số nén cao đòi hỏi

vật
liệu chế tạo các chi tiết động cơ như nắp xilanh, .. .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


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

thợ chuyên môn cao.
- Tốc độ động cơ Diesel thấp hơn tốc độ động cơ xăng.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

3.3 Tính chất vật lý của nhiên liệu diesel.
3.3.1

Khối lượng riêng

37 Thông thường khối lượng riêng p của nhiên liệu được cho ở nhiệt độ 20 oC. 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 p = 0.80:0.95g/cm.
3.3.2

Độ nhớt

38 Độ nhớt của nhiên liệu thường được cho ở 20oC và ở hai dạng:

39 Độ Nhớt động học: V (m2/s và cm2/s tức St - stốc). Đối với diesel có V =
2.5:8.5cSt.
40 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 cịn có tên
gọi là Engle kí hiệu là E t và thiết bị đo là Engle kế. nếu độ nhớt tương đối lớn hơn 5 o
Et thì phải hâm nóng nhiên liệu trước khi sử dụng.
3.3.3

Tính bốc hơi

41 nhiên liệu quyết định tính chất và thời gian của q 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.
3.3.4

Nhiệt độ tự cháy

42 Nhiệt độ thấp nhất mà hỗn hợp nhiên liệu - khơng 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 p. Paraphin có nhiệt độ tự cháy thấp nhất cịn các-bua-hy-dro thơm
có nhiệt độ tự cháy cao nhất.
3.3.5

Nhiệt độ đông đặc

43 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.



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

3.4 Tính chất hóa học của nhiên liệu diesel
3.4.1

Nhiệt trị

44 Là nhiệt lượng thu được khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị đo lường của nhiên
liệu.
trong tính tốn. người ta phân biệt hai loại nhiệt trị là nhiệt trị cao và nhiệt trị thấp.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

45 Nhiệt trị cao Qo là tồn bộ nhiệt lượng thu được, cịn nhiệt trị thấp QH là nhiệt
lượng thu được Qo trừ phần nhiệt lượng tỏa ra khi ngưng tụ hơi nước trong sản phẩm
cháy. Trong tính tốn 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 tốn lấy QH = 42,5MJ/kg.
3.4.2

Thành phần lưu huỳnh và tạp chất

46 Trong nhiên liệu ở dạng tạp chất còn lại khi chưng cất dầu. Lưu huỳnh khi cháy sẽ
tạo ra SO2 sẽ kết hợp với hơi nước (cũng tạo ra khi nhiên liệu cháy) tạo thành a-xít
yếu H2SO3 gây ăn mịn hóa học, ăn mịn các chi tiết trong động cơ và mưa axit. Hiện
tại các nước châu âu giới hạn tạp chất lưu huỳnh trong diesel khơng q 0,15%. Cịn

nước ta thì vẫn dùng nhiên liệu diesel có tới 1% lưu huỳnh.
3.4.3

Độ axit

47 Nhiên liệu được biểu thị bằng số mg hy-dro-xit kali KOH cần thiết để trung hịa
lượng axit có trong 1g nhiên liệu. Độ a-xít càng cao càng gây mịn các chi tiết trong
động cơ và làm tăng muội than. Đối với nhiên liệu diesel, độ a-xit không được vượt
quá 10mg KOH.
3.5 Đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu
3.5.1

Tỷ số nén của nhiên liệu diesel ^th .

48 Tính tự bốc cháy của nhiên liệu Diesel: Tính tự 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 khơng 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, các hạt được sấy nóng, bay hơi và hịa trộn với khơng khí tạo
nên hịa khí trong buồng cháy, các phân tử O 2 và nhiên liệu trong hịa 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 hịa khí bốc cháy được gọi là thời kỳ cháy trễ và được đo
bằng thời gian £i (giây) hoặc góc quay trục khuỷu Ọi (độ).
49 Như vậy giá trị □ hoặc Ọi ngắn hay dài sẽ thể hiện rõ tính tự cháy dễ hay khó
của nhiên liệu diesel trong buồng cháy động cơ.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP


50 Trên thực tế người ta thường dùng các chỉ tiêu sau để đánh giá tính tự cháy của
nhiên liệu diesel:
1. Tỷ số tới hạn ^th;
2. Số xêtan
3. Số xêten
4. Chỉ số diesel D
5. Hằng số độ nhớt - khối lượng W

51 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 phịng thí nghiệm hóa chất. Các động cơ về thử
nghiệm nhiên liệu có mã hiệu sau: ASTM - CFR (Mỹ), BASF (Đức) hoặc HT9 (Nga).
52 Các động cơ trên có thể thay đổi dễ dàng lỷ số nén £
53 Tỷ số tới hạn £th được xác định trên các động cơ thử nghiệm. Điều kiện thử
nghiệm
như sau:
- Tốc độ động cơ: n = 900 ±1 vịng / phút
- Góc phun sớm: Ọps = 130 góc quay trục khuỷu, trước ĐCT
- Nhiệt độ nước làm mát: tn = 100 ± 20 C
- Nhiệt độ khơng khí trên đường nạp: tk = 65 ± 10C
- Nhiệt độ dầu trong các te: td = 50 :65"C
- Áp suất dầu: pd = 0.17 + 0.21 MPa;
- Áp suất nâng kim phun: pph = 10.5 ± 0.4 MPa;
- Lưu lượng nhiên liệu: Qni = 10ml/ phút
- Khe hở xupap lúc lạnh: ỗnạp = 0.20mm; ỗxả = 0.25mm;
54 Cho động cơ hoạt động bằng nhiên liệu cần thử nghiệm, thay đổi tỷ số nén £ sao
cho thời gian cháy trễ Ọi = 130 góc quay trục khuỷu (thời điểm bắt đầu cháy tại ĐCT).
55 Tỷ số nén thu được trong điều kiện đó chính là £th (đánh giá tính tự cháy của nhiên
liệu trong động cơ).
56 Nhiên liệu nào có £th càng thấp, tính tự cháy của nó càng tốt (dễ tự cháy).



BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

3.5.2

Chỉ số xêtan:

57 Chỉ số xêtan của nhiên liệu được xác định theo nhiên liệu mẫu do hỗn hợp của hai
hydrocacbon tạo nên: chất xêtan chính (C16H34) và chất a - metylnaptalin
(aC10H7CH3) với tính tự cháy rất khác nhau. Tính tự cháy của xêtan được lấy là 100
đơn vị còn a - metylnaptalin 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 từ 0 đến 100 đơn vị. Số xêtan
của nhiên liệu diesel là số phần trăm thể tích của chất xêtan chính (C 16H34) có trong
hỗn hợp của nhiên liệu mẫu, hỗn hợp này có tính tự cháy bên 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.
2.5.3 Chỉ số diesel (D): là đại lượng quy ước, được dùng để đánh giá tính tự cháy
của nhiên liệu diesel. Chỉ số diesel D được xác định theo biểu thức:
58 1
59 D = 100/ (141, 5 - 131,5Y)(1,8A + 32)
60 Trong đó: Y (kg/dm3)
- Khối lượng riêng của nhiên liệu ở 150C; A (0C)
- Điểm anilin, tức là nhiệt độ kết tủa của nhiên liệu cần thí nghiệm pha trong
aniline theo tỷ lệ thể tích 1:1
3.5.3

Hằng số nhớt - khối lượng W:

61 Là một chỉ tiêu đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel bằng phương pháp gián

tiếp (xác định trong phịng thí nghiệm hóa chất).
62 Hiện nay thường dùng số xêtan để đánh giá tính tự cháy của nhiên liệu diesel.
3.6 Giản đồ cháy của động cơ diesel.
3.6.1

Đặc điểm hình thành hịa khí trong động cơ diesel.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

63 Quá trình cháy trong động cơ diesel có những địi 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 xăng,
nhiên liệu diesel có độ nhớt, khó bay hơi vì vậy khơng thể cho nhiên liệu và khơng
khí được hịa trộn trước bên ngồi xilanh nhờ bộ chế hịa 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 buồng cháy động cơ vào cuối kì nén, làm
cho hịa khí được hình thành trực tiếp bên trong xilanh. Sau đó hịa 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 xilanh động cơ nên
quá trình hình thành hịa khí rất ngắn, chỉ chiếm khoảng 15 + 35 0 góc quay trục khuỷu,
do đó tạo nên tình trạng khơng đều về thành phần hịa 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 xilanh động cơ, vì vậy trong suốt quá trình phun nhiên liệu, thành phần hịa
khí trong xilanh cũng biến động liên tục. Tại khu vực hịa khí đậm, nhiên liệu do thiếu
oxy nên cháy chậm, thậm chí gây cháy khơng kiệt tạo ra khói đen trong khí xả, cịn
khu vực hịa khí nhạt gây nên tình trạng khơng tận dụng hết oxy. Vì vậy động cơ diesel
chỉ có thể hoạt động bình thường khơng thải khói đen, khi giá trị sử dụng trung bình

của hệ số dư lượng khơng khí a >1, nghĩa là trong tình trạng khơng sử dụng hết số
oxy nạp vào trong động cơ. Với trường hợp a >1 vẫn cịn hiện tượng cháy khơng 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.
64 Như vậy, muốn nâng cao tính năng của động cơ cần phải đảm bảo nạp nhiều nhất
khơng khí mới vào xilanh, phải nâng cao mức hiệu suất sử dụng số khơng khí này, có
nghĩa là phải đảm bảo cho nhiên liệu được cháy kiệt với hệ số dư lượng khơng khí a
nhỏ nhất và q trình cháy phải được kết thúc ở gần điểm chết trên.
65 Do đó, hình thành hịa khí và bốc cháy của nhiên liệu là các khâu then chốt quyết
định tính năng động lực và tính năng kinh tế của động cơ diesel.
3.6.2

Đặc điểm quá trình cháy của động cơ diesel.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

68

66
67

Hình 3-1 Biểu đồ quá trình cháy của động cơ.

69 Thời kì cháy trễ: được tính từ lúc bắt đầu phun nhiên liệu vào xilanh động cơ
(điểm 1) tới khi phát hỏa bốc cháy (điểm 2 hình 2.1). Đặc điểm của thời kì cháy trễ
là:
70 + 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).

71 + 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.
72 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 thời gian cháy trễ của động cơ xăng chủ yếu phụ thuộc vào việc chuẩn
bị phản ứng hóa học của hịa khí cịn ở động cơ diesel ngoài việc phải chuẩn bị cần
thiết cho phản ứng hóa học cịn phải phân bố nhiên liệu trong khơng 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.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

73 Các thông số đặc trưng của giai đoạn cháy trễ là thời gian cháy trễ Ti (s) hay góc
cháy trễ ^i (oTK), phụ thuộc trước hết vào thành phần và tính chất của nhiên liệu như
số xêtan, xêten, độ nhớt, ...ngồi ra thời kì cháy trễ còn chịu ảnh hưởng của yếu tốnhiệt
độ và áp suất trong xilanh tại thời điểm phun, độ phun tơi, mức độ chuyển động
rối của mơi chất.
74 Thời kì cháy nhanh: được tính từ điểm 2 đến khi đạt áp suất cực đại trong xilanh
ở động cơ cao tốc, Pz thường xuất hiện ở vị trí 6 + 10o góc quay trục khuỷu, phía sau
ĐCT. Đặc điểm của thời kì này là:
75 + 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.
76 + Áp suất và nhiệt độ tăng nhanh, áp suất cao nhất lên tới 6 + 9 (Mpa).
77 + 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 hịa khí.
78
79

+
Trong
nhanh,
tăng
áp thời
suất kìA—cháy
vượt
quá 4tốc+ độ
6
(x10
5Pa/
độ)
sẽ
A^
tạo nên các xung áp suất đập vào bề mặt các chi tiết trong buồng cháy, gây nên

tiếng
gõ đanh, sắc đó là chế độ hoạt động thơ bạo của động cơ diesel. Trong điều kiện hoạt
động thô bạo các chi tiết chịu tải của động cơ dễ hỏng, rút ngắn tuổi thọ, đồng thời
cịn gây khó khăn cho việc điều khiển lái xe, vì vậy cần tìm biện pháp tránh gây ra
hiện tượng trên. Tình hình cháy trong thời kì cháy nhanh phụ thuộc chính vào lượng
nhiên liệu cấp cho xilanh trong thời kì cháy trễ và tình hình tiến triển của những chuẩn
bị về mặt vật lý và hóa học của nhiên liệu trên. Nếu thời kì cháy trễ kéo dài, và số
lượng phun vào xilanh ở thời kì trên rất nhiều và đều được chuẩn bị đầy đủ để cháy
thì chỉ cần có một nơi nào đó phát hỏa, màng lửa sẽ lan nhanh đến mọi nơi của buồng
cháy. Tốc độ cháy rất lớn, do đó tăng tốc độ, gia tăng áp suất, hoạt động của động cơ

sẽ trở nên thơ bạo, rất khó điều khiển trực tiếp tốc độ cháy của thời kì cháy nhanh,
nhưng có thể điều khiển một cách gián tiếp thơng qua việc giảm bớt lượng nhiên liệu


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

cấp cho xilanh trong thời kì cháy trễ. Vì vậy có thể thấy, điều khiển thời kì cháy trễ
có ảnh hưởng rất quan trọng tới q trình cháy của động cơ diesel. Tuy nhiên, tính
năng động lực và tính năng kinh tế của động cơ diesel hoạt động thô bạo chưa chắc
đã quá kém.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

80
81

Trong
thực tế, ^— của động cơ diesel
2
m
°TK nằm trong khoảng 0,3 ^ 0,6MN
lớn/
Ap
hơn nhiều so với động cơ xăng ( khoảng 3 lần) vì tỷ số nén cao hơn. Chính vì vậy

nên
động cơ diesel làm việc khơng êm dịu như động cơ xăng.

82 Thời kì cháy chính: tính từ điểm 3 đến điểm 4 (điểm có nhiệt độ lớn nhất). Điểm
nhiệt độ lớn nhất thường xuất hiện phía sau ĐCT khoảng 20 + 25 o góc quay trục
khuỷu.
83 Đặc điểm của thời kì này là:
84 + Quá trình cháy tiếp diễn với tốc độ cháy lớn, cuối thời kì cháy chậm đã nhả ra
chiếm khoảng 70 +• 80% nhiệt lượng cấp cho chu trình.
85
86

+

Trong thời kì này, thông thường đã kết thúc phun nhiên liệu, do sản vật cháy
87 tăng nhanh làm giảm nồng độ của nhiên liệu và oxy.
88 + Nhiệt độ tăng lên tới giá trị lớn nhất (1700 + 2000 oC), nhưng do piston đã bắt

đầu đi xuống nên áp suất hơi giảm xuống.
89 + Nồng độ sản vật trung gian trong buồng cháy giảm nhanh, còn nồng độ của sản
vật cháy cuối cùng tăng nhanh.
90 Trong thời kì cháy chậm, mới đầu tốc độ cháy rất lớn, sau đó do lượng oxy trong
buồng cháy giảm dần, sản vật cháy tăng lên nhiều, điều kiện cháy trở nên khơng lợi
vì vậy cuối thời kì tốc độ cháy càng ngày càng chậm. Trong thời kì này một ít nhiên
liệu được cháy trong điều kiện rất nóng và thiếu oxy có thể cháy khơng hết tạo ra muội
than cùng theo khí xả thải ra ngồi trời gây ơ nhiễm mỗi trường. Vì vậy vấn đề chính
của thời kì cháy chậm là mẫu thuẫn giữa tốc độ cháy và tốc độ hình thành hịa khí.
Nếu tăng cường cung cấp oxy cho nhiên liệu để cải thiện chất lượng hình thành hịa
khí sẽ làm tăng tốc độ cháy, rút ngắn thời kì cháy chậm làm cho nhiên liệu cháy hồn
tồn, nâng cao thêm tính năng động lực và tính năng kinh tế của động cơ.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT

NGHIỆP

91 Thời kì cháy rớt: được bắt đầu từ điểm nhiệt độ cực đại 4 tới khi cháy hết 5. Rất
khó xác định điểm 5, trên thực tế điểm 5 có thể kéo dài tới lúc mở cửa thải. Thơng
thường coi điểm 5 là điểm có nhiệt lượng do cháy nhả ra chiếm 95 +• 97% nhiệt
lượngcũng cấp cho chu trình. Trong những động cơ cao tốc, thời kì này có thể chiếm
khoảng
50% thời gian hình thành hịa khí và cháy của chu trình. Đặc điểm của thời kì này là:
92 + Tốc độ cháy giảm dần tới khi kết thúc cháy, do đó tốc độ nhả nhiệt cũng giảm
dần tới 0.
93 + Do thể tích môi chất trong xilanh tăng dần nên áp suất và nhiệt độ đều hạ thấp.
94 Ở thời kì cháy rớt do áp suất và nhiệt độ môi chất trong xilanh đều hạ thấp,
chuyển
động của dịng khí yếu dần, sản vật cháy tăng dần làm cho điều kiện cháy của nhiên
liệu kém hơn so với thời kì cháy chậm, khả năng hình thành muội than (C) càng lớn,
mặt khác trong thời kì cháy rớt, sự cháy lại diễn ra trong quá trình giãn nở, vì vậy phần
nhiệt lượng nhả ra trong thời kì này chuyển thành cơng ít hiệu quả hơn các thời kì
trước. Ngược lại nó cịn làm tăng phụ tải nhiệt các chi tiết của động cơ, tăng nhiệt độ
khí thải và tăng tổn thất truyền nhiệt cho nước làm mát làm giảm các tính năng động
lực và tính năng kinh tế của động cơ. Do đó ln ln mong muốn giảm thời kì cháy
rớt tới mức ngắn nhất. Muốn vậy phải tăng cường chuyển động của dịng khí trong
buồng cháy động cơ cải thiện chất lượng hình thành hịa khí làm cho nhiên liệu và
khơng khí được hịa trộn tốt với nhau, đồng thời phải làm giảm lượng nhiên liệu phun
vào xilanh trong thời gian cháy chậm, làm cho quá trình cháy về cơ bản kết thúc ở sát
ĐCT.
95 Qua những phân tích ở trên đối với đặc điểm q trình cháy trong động cơ diesel
có thể thấy: muốn cho động cơ diesel hoạt động tin cậy ( đặc biệt là khi khởi động
lạnh), cần phải đảm bảo cho nhiên liệu có điều kiện tốt để phát hỏa; muốn cho động
cơ chạy êm, ít ồn, có tuổi thọ cao thì tốc độ tăng áp suất và áp suất cực đại thời kì cháy
nhanh khơng được vượt q giới hạn cho phép, phải tìm mọi cách rút ngắn thời kì

cháy trễ, giảm số hịa khí được hình thành và được chuẩn bị tốt trong thời kì này;
muốn cho nhiên liệu được cháy kiệt, kịp thời nâng cao các tính năng động lực và kinh


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

tế động cơ, giảm khói đen, cần cải thiện và tăng cường hòa trộn nhiên liệu và khơng
khí trong thời kì cháy rớt.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ
4.1 Hệ thống nhiên liệu Common rail
96 Động cơ Y250 sử dụng hệ thống nhiên liệu Common Rail Diesel, nhiên liệu được
nén dưới áp suất cao để nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và cung cấp cơng suất động
cơ mạnh mẽ đồng thời triệt tiêu rung động và tiếng ồn động cơ.
97 Hệ thống này tích nhiên liệu đã được nén lại và cung cấp bởi bơm cao áp trong
đường ống phân phối. Bằng cách tích nhiên liệu ở áp suất cao hệ thống Common Rail
có thể cung cấp nhiên liệu ở áp suất cao độc lập và ổn định không phụ thuộc vào tốc
độ động cơ hay tải. ECU sẽ tính tốn rồi cung cấp một dịng điện đến van điện từ bên
trong vòi phun để điều khiển thời điểm phun và lượng phun đồng thời theo dõi áp suất
bên trong ống phân phối bằng cảm biến áp suất nhiên liệu. Lượng phun sẽ được giới
hạn trong các điều kiện nhất thời được xác định theo tốc độ động cơ và nhu cầu lưu
lượng.
98 Theo các tín hiệu đầu vào từ các cảm biến khác nhau, ECU động cơ sẽ tính tốn
nhu cầu của người lái (vị trí củabàn đạp ga) và sau đó kiểm sốt hiệu suất vận hành
tổng thể của động cơ và xe tại thời điểm đó.

99 ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến thơng qua đường dữ liệu và sau đó thực hiện
điều khiển tỷ lệ nhiên liệu khơng khí hiệu quả của động cơ dựa trên các
tín hiệu đó. Tốc độ động cơ được đo bằng cảm biến tốc độ (vị trí) trục khuỷu và cảm
biến tốc độ (vị trí) trục cam xác định thứ tự phun mìn và ECU phát hiện vị trí bàn đạp
của người lái (nhu cầu của người lái) thơng qua tín hiệu điện được phát ra
bởi sự thay đổi trở lực trong cảm biến bàn đạp ga. Cảm biến lưu lượng khí (màng
nóng) phát hiện lượng khí nạp và gửi tín hiệu đến ECU. Đặc biệt, ECU động cơ kiểm
sốt tỷ lệ khơng khí - nhiên liệu bằng cách nhận biết sự thay đổi lượng không khí tức
thì từ cảm biến lưu lượng khí để giảm lượng khí thải (điều khiển van EGR). Hơn nữa,
ECU sử dụng tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khơng
khí, cảm biến áp suất tăng áp và cảm biến áp suất khí quyển làm tín hiệu bù để đáp
ứng với việc bắt đầu phun, các giá trị cài đặt phun thí điểm, các hoạt động và biến số
khác nhau.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

100

Áp suất phun tối đa của động cơ Y20 sẽ được giới hạn trong khoảng

1600bar

nhờ

vào van giới hạn áp suất được gắn ở bơm cao áp. Nếu có lỗi xảy ra, van giới hạn áp
suất sẽ mở không cho áp suất lên quá cao (thường là 1800bar van sẽ mở để giảm áp).
Các đường ống cao áp sử dụng trong hệ thống Common Rail được chế tạo để có thể
chịu được áp suất cao lên đến 1600 bar, có kích thước là 377,7*25,3mm và được làm

bằng thép.
101

102 Hình 4-1 Quá trình hình thành nhiên nhiên liệu


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

103

106

4.2

Các chi tiết trong hệ thống
104

105

Hình 4-2 Hệ thống nhiên liệu

4.2.1

Thùng chứa nhiên liệu

107

Thùng chứa nhiên liệu phải làm từ vật liệu chống ăn mòn và phải giữ


cho
khơng bị rị rỉ ở áp suất gấp đơi áp suất hoạt động bình thường(hơn 0,3 bar).
Van an tồn phải được lắp để áp suất cao có thể tự thốt ra ngồi. Nhiên liệu
cũng khơng được rị ri ở cổ nối với bình lọc nhiên liệu hay ở thiết bị bù áp suất
khi xe bị rung xóc nhỏ, cũng như khi xe vào cua hoặc dừng hay chạy trên dường
dốc. Bình nhiên liệu động cơ phải nằm cách xa để trong trường hợp xảy ra tai
nạn sẽ khơng có nguy cơ bị cháy.


BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT
NGHIỆP

4.2.2

Bơm tay

108 Nếu nhiên liệu hết trong q trình lái xe hoặc khơng khí lọt vào đường dẫn nhiên
liệu sau khi thay bộ lọc nhiên liệu , nó có thể khiến động cơ khởi động kém hoặc hỏng
hóc đối với từng bộ phận. Do đó, bơm tay được lắp đặt để hút khí từ dây chuyền. Khi
xe ở trong các điều kiện như dưới đây, hãy nhấn bơm mồi cho đến khi nó cứng lại
trước khi khởi động động cơ.
- Sau khi hết nhiên liệu
- Sau khi xả hết nước từ bộ lọc nhiên liệu
- Sau khi thay bộ lọc nhiên liệu
4.2.3

Lọc nhiên liệu

109 Hệ thống yêu cầu cung cấp nhiên liệu tinh khiết hơn so với động cơ diesel thơng
thường. Nếu có vật liệu lạ trong nhiên liệu, hệ thống nhiên liệu bao gồm các bộ phận

bơm, van phân phối và vịi phun có thể bị hỏng. Bộ lọc nhiên liệu lọc sạch nhiên liệu
trước khi đến bơm cao áp để giúp bơm cao áp hoạt động tốt. Và hơn thế nữa, nó tách
nước khỏi nhiên liệu để ngăn nước xâm nhập vào đường ống áp suất cao.
4.2.4

Bơm cao áp

110 Đây là máy bơm pít tông tạo ra áp suất cao; và được dẫn động bằng trục khuỷu
với
bộ truyền xích. Bơm cao áp làm tăng áp suất nhiên liệu của hệ thống lên xấp xỉ. 1.600
bar và nhiên liệu nén này được chuyển đến bộ tích áp cao (đường ray chung) trong
ống thơng qua đường áp suất cao.
4.2.5 Ơng trữ nhiên liệu áp suất cao
111
cao
Nó
thực
lưu
trữ
tế
nhiên
của
liệu
chuyển
từ
bơm
áp
và
cũng
lưu Đó

trữ
áp
nhiên
liệu.
Ngay
cả
khi
các
kim
phun
phun
nhiên
liệu
từ
thanh
ray,
áp
trong
vì
tác
thanh
dụng
ray
được
điều
chỉnh
chính
đến
một
giá

trị
cụlượng
thể.
là
bởi
của
suất
tích
nhiên
lũy
liệu
được
tăng
lên
tính
đàn
hồicao
độc
đáo
của
nhiên
liệu.
Áp
được
(IMV)
đo
được
bằng
cảm
biến

ápnhờ
suất
đường
ray.
Và
van
đầu
vào
bao
gồm
trong
vỏ
máy
bơm
cao
áp
giữ
chắc
chắn
ởđịnh
mức
mong
muốn.