Luận văn Nghiên cứu thiết kế, chuyển đổi hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử VE-EDC trên xe Hyundai 1T25 H100 (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu thiết kế, chuyển đổi hệ thống nhiên liệu diesel điều khiển điện tử VE-EDC trên xe Hyundai 1T25 H100 (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VE-EDC TRÊN XE HYUNDAI 1T25 H100 NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60250116 S K C0 0 4 4 3 0 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2014
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VE-EDC TRÊN XE HYUNDAI 1T25 H100 NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60250116 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2014
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VE-EDC TRÊN XE HYUNDAI 1T25 H100 NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60250116 Hướng dẫn khoa học: TS. LÝ VĨNH ĐẠT Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2014
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2014 Trần Anh Tuấn
5. CẢM TẠ Trong quá trình thực hiện luận văn, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến: - TS. Lý Vĩnh Đạt - Giảng viên hướng dẫn. Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Xin kính chúc Thầy và gia đình luôn luôn mạnh khoẻ, vui tươi và hạnh phúc. - PGS. TS Đỗ Văn Dũng. Thầy đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt thời gian thực hiện luận văn này. Xin kính chúc Thầy và gia đình luôn luôn mạnh khoẻ, vui tươi và hạnh phúc. - Ths. Trần Đình Quý - Cố vấn học tập. Thầy đã tận tình chỉ bảo, cung cấp những kinh nghiệm, những kiến thức quý báu để em hoàn thành luận văn này. Kính chúc Thầy và gia đình luôn luôn mạnh khoẻ và hạnh phúc. - Bộ phận Sau Đại học - Phòng Đào tạo, Khoa cơ khí động lực - Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh và đặc biệt là quý Thầy giáo giảng dạy lớp Cao học Kỹ thuật cơ khí động lực khoá 12B. - Ban Giám Hiệu, Khoa Ô tô trường Đại học Trần Đại Nghĩa và các bạn đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian làm luận văn. - PTN Trọng Điểm ĐHQG-HCM Động Cơ Đốt Trong, Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh đã hỗ trợ trong việc thử nghiệm động cơ. - Ban Giám đốc xí nghiệp Ô tô – Xí nghiệp liên hợp Z-751/BQP đã giúp đỡ và tạo điều kiện trong quá trình thử nghiệm động cơ. - Các bạn học viên lớp Cao học Kỹ thuật cơ khí động lực khoá 12B đã có nhiều đóng góp ý kiến quý báu giúp em hoàn thành luận văn này. - Đặc biệt, xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân đã cổ vũ, động viên và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn thật tốt. Do nhiều điều kiện khách quan và chủ quan, việc thực hiện luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, khuyết điểm. Do vậy em rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của quí thầy cô, các bạn đồng nghiệp cũng như những người cùng quan tâm tới đề tài này để luận văn có thể hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2014 Trần Anh Tuấn
6. TÓM TẮT    Luận văn đề cập đến nội dung nghiên cứu, cải tiến động cơ diesel sử dụng hệ thống VE kiểu cơ khí thành hệ thống VE-EDC kiểu điều khiển điện tử trên động cơ D4BB. Những ưu điểm của VE-EDC lắp trên các động cơ diesel truyền thống đã mang lại một số cải thiện về hiệu suất, khí thải và lượng tiêu thụ nhiên liệu do có sự kiểm soát chính xác về thời điểm phun và lưu lượng phun. Thêm vào đó, lượng khí thải trong động cơ cũng được giảm rõ rệt. Đó cũng là lý do tác giả chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DIESEL ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ VE-EDC TRÊN XE HYUNDAI 1T25 H100”. Các kết quả của luận văn bao gồm: Xây dựng thành công phương pháp cải tiến chuyển đổi động cơ dùng BCA VE-cơ khí thành động cơ dùng BCA VE-EDC điều khiển điện tử. Đã vận dụng và chế tạo thành công một mô hình với động cơ D4BB. Đưa ra một số luận cứ lý thuyết phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị thay thế, làm tiền đề cho việc ứng dụng thay thế đại trà trên nhiều dòng xe khác nhau. Động cơ sau cải tiến đã đạt một số kết quả so với trước cải tiến như sau: + Me tăng từ 5% đến 10%; + Ne tăng từ 10% đến 15%; + ge giảm từ 12% đến 24%; + CO và HC đều giảm (% tăng giảm không đáng kể vì thiết bị sử dụng có độ nhạy thấp đối với ngưỡng phát thải CO và HC của động cơ diesel). Động cơ được tối ưu hiệu suất nhiệt trong phạm vi tốc độ trung bình là vùng tốc độ làm việc thường xuyên của động cơ khi xe chạy trên đường. Điều này cho thấy đảm bảo khả năng tiết kiệm nhiên liệu và tăng tính kinh tế rất lớn trong thực tế. Lượng nhiên liệu giảm nhưng hiệu suất tăng. Minh chứng cho luận cứ giả thuyết ban đầu về góc phun dầu sớm được điều chỉnh tối ưu hơn so với VE-cơ khí. Chứng minh được tính khả thi và hiệu quả kinh tế của việc cải tiến chuyển đổi VE-cơ khí thành VE-EDC điều khiển điện tử.
7. ABSTRACT    This thesis mentions to research and improve diesel engine changing from VE mechanical control to VE-EDC electronic control for D4BB. The advantages of the VE-EDC mounted on traditional diesel engine has brought some improvements in performance, emissions and fuel consumption due to the accurate control of injection timing and injection volume. In addition, engine emissions are also significantly reduced. That is why the author chose topic: "RESEARCH, DESIGN AND CONVERT DIESEL FUEL SYSTEM USING VE-EDC ELECTRONIC CONTROL ON 1T25 HYUNDAI H100 VEHICLE". The results of the thesis include: Develop successfully improvement methods of change from engine using the mechanical VE pump motors to engine using the electronic controller VE-EDC pump. Applied and created a model with D4BB engine. Provides some theoretical arguments are used for selecting the equipment replacement. They are the premise for popular replacement on many different cars. This is the differences between improvement engine and previous engine: + Me increases 5% - 10%; + Ne increases 10% - 15%; + ge decreases 12% - 24%; + CO and HC are decreased (% it is not substantial because devices are low sensitivity to CO and HC emissions levels of diesel engines). The engine is optimized thermal efficiency within the average speed is the range of regular work of the engine when driving on the road. This ensures the fuel savings and economic efficiency greatly in reality. The fuel is reduced but the efficiency is increased. Argument demonstrates the hypothesis of early oil spray angle is adjusted optimally than VE-mechanical. Demonstrated the feasibility and economic efficiency of the improvement of change from engine using the mechanical VE pump motors to engine using the electronic controller VE-EDC pump.
8. MỤC LỤC Trang tựa Trang QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CẢM ƠN ii CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC BẢNG vii DANH SÁCH CÁC HÌNH viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix PHỤ LỤC 1: BẢNG QUY ĐỔI ĐƠN VỊ ĐO x PHỤ LỤC 2: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB ĐỂ VẼ ĐỒ THỊ xi PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Dẫn nhập 2 2. Nội dung nghiên cứu 3 3. Lý do chọn đề tài 3 4. Các kết quả nghiên cứu đã công bố 7 4.1. Trong nước 7 4.2. Quốc tế 8 5. Mục đích và nội dung công việc thực hiện 10 6. Đối tượng nghiên cứu 11 7. Giá trị đề tài 13 8. Giới hạn đề tài 13 9. Phương pháp nghiên cứu 13 10. Kế hoạch thực hiện 14
9. PHẦN NỘI DUNG 15 Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 1.1. Bơm cao áp VE – EDC điều khiển bằng điện tử 16 1.1.1. Giới thiệu 16 1.1.2. Yêu cầu đối với hệ thống cung cấp nhiên liệu 16 1.1.3. Nhiệm vụ bơm cao áp 18 1.1.4. Đặc điểm cấu tạo của bơm cao áp VE-EDC 18 1.1.4.1. Bơm tiếp vận 18 1.1.4.2. Đĩa cam và con lăn 18 1.1.4.3. Pít tông bơm 19 1.1.4.4. Bộ chấp hành 19 1.1.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống VE-EDC 22 1.2. Cảm biến dùng trên hệ thống phun dầu điện tử VE-EDC 24 1.2.1. Khái quát về ECU và EDU 24 1.2.2. Cảm biến tốc độ động cơ ( cảm biến Ne – Crankshaft angel sensor) 24 1.2.3. Cảm biến vị trí trục khuỷu (TDC sensor – cảm biến G) 25 1.2.4. Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp (MAP – Manifold Absolute Pressure sensor) 25 1.2.5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát (THW – Coolant water temperature sensor) 26 1.2.6. Cảm biến nhiệt độ khí nạp (THA – Intake air temperature hay manifold air temperrature sensor) 26 1.2.7. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu (THF) 27 1.2.8. Cảm biến bàn đạp ga (TPS – Throttle Position Sensor) 27 1.3. Vòi phun 27 1.3.1. Nhiệm vụ 27 1.3.2. Yêu cầu 28 1.3.3. Phân loại 28 1.3.4. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của vòi phun 28
10. 1.3.4.1. Cấu tạo 28 1.3.4.2. Nguyên tắc hoạt động của vòi phun 30 1.4. Một số đánh giá so sánh giữa BCA VE và VE-EDC 30 1.5. Kết luận nội dung chương 1 31 1.5.1. Các căn cứ cơ sở 31 1.5.2. Nội dung công việc 32 1.5.3. Tính toán lựa chọn thiết bị đồng bộ để thay thế 32 Chương 2: KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU VÀ THÀNH PHẦN KHÍ XẢ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL VE-EDC 33 2.1. Kiểm soát quá trình phun nhiên liệu điều khiển điện tử VE-EDC 33 2.1.1. Lượng nhiên liệu phun ban đầu 33 2.1.2. Chế độ vận hành thông thường 34 2.1.3. Kiểm soát tốc độ không tải 34 2.1.4. Kiểm soát số vòng quay lớn nhất 34 2.1.5. Kiểm soát tốc độ trung bình 35 2.1.6. Kiểm soát tốc độ phương tiện 35 2.1.7. Giới hạn tốc độ phương tiện 35 2.1.7.1. Giới hạn tốc độ có thể thay đổi 35 2.1.7.2. Giới hạn tốc độ cố định 35 2.1.8. Dập tắt rung động 35 2.1.9. Kiểm soát bù lượng nhiên liệu phun 36 2.1.10. Giới hạn lượng nhiên liệu phun 37 2.1.11. Chức năng phanh động cơ 37 2.1.12. Bù lượng phun theo độ cao 37 2.2. Các ảnh hưởng của thành phần khí xả trên động cơ diesel VE-EDC 38 2.2.1. Nội dung cơ bản về quá trình cháy trong động cơ diesel 38 2.2.2. Cơ chế hình thành CO 40 2.2.3. Cơ chế hình thành NOx 40 2.2.4. Cơ chế hình thành HC 42
11. 2.2.5. Cơ chế hình thành bồ hóng (PM) 42 2.3. Kết luận nội dung chương 2 44 2.3.1. Về vấn đề giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu 44 2.3.1.1. Ảnh hưởng của thời điểm phun nhiên liệu 44 2.3.1.2. Ảnh hưởng của lượng phun nhiên liệu cung cấp cho 1 chu trình 46 2.3.1.3. Ảnh hưởng của đặc tính phun 46 2.3.2. Về vấn đề tăng công suất và mô men xoắn động cơ 47 2.3.2.1. Các vấn đề cơ bản của động cơ 47 2.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến công suất và mô men xoắn động cơ 49 Chương 3: NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HTPNL DIESEL VE THÀNH VE – EDC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE HYUNDAI 1T25 - H100 53 3.1. Đánh giá khái quát về tầm chiến lược của hệ thống bơm cao áp điều khiển bằng điện tử VE – EDC 53 3.2. Cơ sở lựa chọn thiết bị và quy trình thực hiện chuyển đổi HTPNL động cơ Huyndai H100 1T25 55 3.2.1. Giới thiệu về mẫu động cơ D4BB trên xe Huyndai H100 1T25 55 3.2.2. Phương pháp luận đối với việc xây dựng cơ sở lựa chọn thiết bị 55 3.3. Khảo sát một số dòng xe có cùng tính tương thích 56 3.4. Gia công cơ khí và chuyển đổi trên động cơ D4BB 59 3.4.1. Các bước thực hiện 59 3.4.2. Nội dung công việc 59 . 3.4.2.1. Đánh giá sự tương đồng của bơm cao áp VE cũ trên xe và bơm cao áp VE-EDC mới lựa chọn 59 3.4.2.2. Gia công cơ khí và nghiên cứu các vị trí lắp đặt cảm biến sao cho phù hợp với hệ thống điều khiển điện tử 60 3.5. Đánh giá chi phí và mức độ phức tạp của công nghệ chuyển đổi 62 3.6. Kết luận nội dung chương 3 63 Chương 4: THỬ NGHIỆM, SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU VE-EDC 64
12. 4.1. Tổng quan về băng thử công suất 64 4.1.1. Giới thiệu về băng thử công suất động cơ 64 4.1.2. Công dụng của băng thử công suất động cơ 65 4.1.2.1. Công dụng 65 4.1.2.2. Phân loại 65 4.1.3. Băng thử công suất động cơ loại phanh thủy lực 66 4.1.3.1. Giới thiệu 66 4.1.3.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của phanh thủy lực 67 4.1.3.3. Ưu điểm và nhược điểm của phanh thủy lực 69 4.2. Thử nghiệm động cơ trước và sau khi chuyển đổi 70 4.2.1. Giới thiệu phòng thử nghiệm ô tô tại nhà máy Z-751/BQP 70 4.2.2. Tiến hành thử nghiệm động cơ D4BB trước và sau khi cải tiến 75 4.2.2.1. Thử nghiệm công suất động cơ 75 4.2.2.2. Thử nghiệm mô men xoắn của động cơ 77 4.2.2.3. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ 79 4.2.2.4. Đo nồng độ khí thải 83 4.3. Các phương pháp giảm phát thải ô nhiễm cho động cơ diesel (động cơ cháy với hỗn hợp hòa khí nghèo) 86 4.4 Kết luận nội dung chương 4 87 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 1. Kết luận các kết quả đã thực hiện được của đề tài 89 2. Tự nhận xét những đóng góp mới của đề tài 89 3. Một số khó khăn trong việc thực hiện đề tài 90 4. Kiến nghị hướng nghiên cứu mở rộng 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
13. DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang PHẦN MỞ ĐẦU Bảng 1. Tiêu chuẩn chung Euro đối với từng loại xe. 4 Bảng 2. Thông số kỹ thuật xe Hyundai H100 12 Bảng 3. Kế hoạch thực hiện luận văn thạc sĩ 14 PHẦN NỘI DUNG Chương 2: KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU VÀ THÀNH PHẦN KHÍ XẢ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL VE-EDC Bảng 2.1. Các chỉ tiêu của nhiên liệu Diesel 44 Bảng 2.2. Tác động của những yếu tố chính của quá trình phun đến sự làm việc của động cơ diesel. 47 Chương 3: NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HTPNL DIESEL VE THÀNH VE – EDC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE HYUNDAI 1T25 - H100 Bảng 3.1. Thông số cơ bản động cơ 4DBB 55 Bảng 3.2. Thông số cơ bản động cơ xe Hyundai Starex 56 Bảng 3.3. Thông số cơ bản động cơ xe Toyota Hilux 57 Bảng 3.4. Thông số cơ bản động cơ xe Toyota Hiace 57 Bảng 3.5. Thông số cơ bản động cơ xe Ford Everest 58 Bảng 3.6. Thông số cơ bản động cơ xe Ford Ranger 58 Chương 4: THỬ NGHIỆM, SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU VE-EDC Bảng 4.1. Thông số thử nghiệm công suất động cơ trước và sau khi cải tiến 76 Bảng 4.2. Thông số thử nghiệm mô men động cơ trước và sau khi cải tiến. 78 Bảng 4.3. Bảng so sánh kết quả đo thử nghiệm và kết quả tính toán. 78 Bảng 4.4. Bảng chuyển đổi từ gnl sang Gnl. 81 Bảng 4.5. Bảng số liệu ge trước và sau cải tiến. 81 Bảng 4.6. Thông số thực nghiệm HC và CO trước và sau cải tiến 84
14. DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang PHẦN MỞ ĐẦU Hình 1. Động cơ Jeep CRD. 2 Hình 2. Động cơ Mercedes SLK 320. 2 Hình 3. Mức tiêu thụ nhiên liệu dạng lỏng của thế giới qua các năm 3 Hình 4. Biểu đồ về mức độ khí thải cho phép của các tiêu chuẩn Euro. 4 Hình 5. Tiêu chuẩn khí thải của một số nước khu vực Đông Nam Á. 5 Hình 6. Xe Huyndai H100 1T25. 11 Hình 7. Mã số động cơ D4BB 9051440. 11 Hình 8. Mô hình động cơ Hyundai H100 13 Hình 9. Bơm cao áp VE 13 PHẦN NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 1.1. Cấu tạo bơm cao áp VE – EDC. 16 Hình 1.2. Cấu tạo bơm tiếp vận. 18 Hình 1.3. Đĩa cam và con lăn. 19 Hình 1.4. Cấu tạo pít tông bơm. 19 Hình 1.5. Cấu tạo van SPV thông thường. 20 Hình 1.6. Quá trình làm việc của van SPV thông thường. 20 Hình 1.7. Cấu tạo van TCV. 21 Hình 1.8. Cấu tạo bộ định thời. 21 Hình 1.9. Sơ đồ nguyên lý hoạt động. 22 Hình 1.10. Điều khiển phun sớm hơn 22 Hình 1.11. Điều khiển phun muộn hơn 22 Hình 1.12. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điện tử VE-EDC. 23 Hình 1.13. Sơ đồ và mạch điều khiển van SPV. 24 Hình 1.14. Cảm biến tốc độ động cơ và dang tín hiệu ra của cảm biến. 25
15. Hình 1.15.Cảm biến vị trí trục khuỷu (a) và dạng tín hiệu ra của cảm biến (b). 25 Hình 1.16. Cảm biến áp suất đường ống nạp. 26 Hình 1.17. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. 26 Hình 1.18. Cảm biến nhiệt độ khí nạp. 27 Hình 1.19. Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu. 27 Hình 1.20. Cảm biến vị trí bàn đạp ga (a) và cảm biến vị trí bướm ga (b.) 27 Hình 1.21. Kết cấu vòi phun kín có chốt trên kim phun. 28 Hình 1.22. Dạng tia phun của vòi phun kín có chốt trên kim phun. 29 Chương 2: KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU VÀ THÀNH PHẦN KHÍ XẢ TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL VE-EDC Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống EDC (a) và tính toán quá trình phun nhiên liệu trong ECU (b) 33 Hình 2.2. Chức năng dập tắt rung động. 36 Hình 2.3. Chức năng điều khiển vận hành êm dịu 37 Hình 2.4. Ảnh hưởng của thời điểm phun đến hàm lượng NOx và HC của động cơ diesel. xe tải (không tuần hoàn khí thải). 45 Chương 3: NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HTPNL DIESEL VE THÀNH VE – EDC ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ TRÊN XE HYUNDAI 1T25 - H100 Hình 3.1. Động cơ D4BB với BCA VE-cơ khí (a) và bơm cao áp VE-EDC (b) . 60 Hình 3.2. Bảo dưỡng thân động cơ, mặt nắp máy và thay đệm nắp máy. 60 Hình 3.3. Dấu các vị trí đặt bơm của nhà chế tạ và cảm biến nhiệt độ nước (vòng tròn đỏ). 61 Hình 3.4. Dấu vị trí lấy tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu (vòng tròn vàng), cảm biến vị trí trục khuỷu (vòng tròn đỏ). 61 Hình 3.5. Cảm biến MAP (vòng tròn đỏ), cảm biến TPS (vòng tròn xanh), cảm biến nhiệt độ khí nạp (vòng tròn đỏ). 62 Hình 3.6. Lắp đặt mô hình và đấu dây hoàn thiện. 62 Hình 3.7. Chạy thử nghiệm và đánh giá tình trạng kỹ thuật động cơ sau cải tiến 62
16. Chương 4: THỬ NGHIỆM, SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ VIỆC CHUYỂN ĐỔI HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU VE-EDC Hình 4.1. Hình ảnh tổng quan về băng thử. 64 Hình 4.2. Thiết bị đo thủy lực. 67 Hình 4.3. Cấu tạo của băng thử thủy lực. 68 Hình 4.5. Bệ thử công suất. 71 Hình 4.6 Mô hình động cơ D4BB sau cải tiến được gá lắp cố định trên bệ thử. . 72 Hình 4.7 Sơ đồ hệ thống nước làm mát động cơ. 72 Hình 4.8 Lắp đặt đường ống thoát khí xả trên mô hình động cơ thử nghiệm. 72 Hình 4.9 Bảng điện điều khiển băng thử công suất và cụm công tắc bật / tắt nguồn điện và các đèn báo nguy. 73 Hình 4.10 Đồng hồ đo áp suất nhớt và áp suất nước động cơ. 73 Hình 4.11 Thông số chỉ thị trên bảng điều khiển. 73 Hình 4.12 Đồng hồ báo nhiệt độ nước và nhiệt độ nhớt động cơ 74 Hình 4.13 Nhiệt độ nước băng thử và đèn báo nguy 74 Hình 4.14 Công tắc tắt tín hiệu vượt tốc và dừng khẩn cấp 74 Hình 4.15 Đồ thị so sánh công suất động cơ trước và sau khi cải tiến 77 Hình 4.16 Đồ thị so sánh mô men động cơ trước và sau khi cải tiến. 79 Hình 4.17 Cân điện tử VIBRA 80 Hình 4.18 Đồ thị so sánh lượng phun dầu diesel trước và sau khi cải tiến. 80 Hình 4.19 Đồ thị so sánh suất tiêu hao nhiên liệu trước và sau khi cải tiến .82 Hình 4.20 Máy đo khí xả NHT-6. 83 Hình 4.21 Đo nồng độ khí xả trên động cơ D4BB trước cải tiến 84 Hình 4.22 Đồ thị so sánh nồng độ CO trước và sau cải tiến. 85 Hình 4.23 Đồ thị so sánh nồng độ HC trước và sau cải tiến. 85 Hình 4.26. Đồ thị so sánh nồng độ HC trước và sau cải tiến. 90
17. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BCA Bơm cao áp DOC Diesel Oxidation Catalyst DPF Diesel Particulate Filter ĐCD Điểm chết dưới ĐCT Điểm chết trên ECU Electronic Control Unit EDC Electronic Diesel Control EGR Exhaust-gas Recirculation 0GQTK độ góc quay trục khuỷu HTĐKĐT Hệ thống điều khiển điện tử HTPNL Hệ thống phun nhiên liệu MAP Manifold Absolute Pressure sensor NE sensor Crankshaft position (CKP) sensor PM Particulate Matter SCR Selective Catalyst Reduction SCV Suction control valve TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCV Timing control valve G sensor Camshaft angel sensor THW Coolant water temperature sensor THA Intake air temperature hay manifold air temperrature sensor THF Thermal Heat Fuel TPS Throttle Position Sensor VE Verteiler
18. A PHẦN MỞ ĐẦU 1
19. TỔNG QUAN 1 Dẫn nhập Trong xu thế hội nhập và phát triển hiện nay, nền công nghiệp ô tô Việt Nam đang đứng trước những cơ hội đầy tiềm năng. Ở nước ta, số lượng ô tô hiện đại đang được ưa chuộng và lưu hành ngày một tăng. Các loại ô tô đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hóa quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ. Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đóng vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành công nghiệp sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô tô. Ra đời sớm nhưng động cơ diesel không phát triển như động cơ xăng do gây ra nhiều tiếng ồn, nồng độ phát thải khí xả cao. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ, các vấn đề trên được giải quyết và động cơ diesel ngày càng trở nên phổ biến và hữu dụng hơn. Hình 1 Động cơ Jeep CRD Hình 2 Động cơ Mercedes SLK 320 Công nghệ hiện đại đang khắc phục được nhiều nhược điểm của động cơ diesel. Sự ra đời của các công nghệ như tăng áp và hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp cách đây vài năm đã khiến động cơ diesel mạnh mẽ không thua kém gì những động cơ xăng tốt nhất, mà vẫn giữ nguyên ưu điểm tiết kiệm nhiên liệu. Chính từ những sự phát triển về công nghệ mà những động cơ diesel sử dụng bơm cao áp thường (điều khiển bằng cơ khí) dần được thay thế bằng các loại bơm cao áp điều 2
20. khiển bằng điện tử ECU như: HTPNL VE – EDC và bước tiến mới là HTPNL Common Rail. 2 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu và xây dựng phương pháp chuyển đổi HTPNL VE kiểu cơ khí thành VE-EDC kiểu điều khiển điện tử phù hợp (qui tắc chọn lựa thiết bị, thiết kế cải tạo, lắp đặt, cân chỉnh và thử nghiệm), đáp ứng với mục tiêu nâng cao hiệu suất nhiệt của động cơ (công suất Ne và mô men xoắn Me tăng với suất tiêu hao nhiên liệu ge nhỏ hơn) và giảm lượng phát thải ô nhiễm (nồng độ HC, CO, NOx, PM) ra môi trường. 3 Lý do chọn đề tài - Hiện nay ô tô là một phương tiện giao thông rất quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Ngành công nghiệp ô tô cũng rất phát triển và là một trong các ngành công nghiệp mũi nhọn. Từ đây đặt ra một số yêu cầu cho sự phát triển không ngừng của ngành động cơ đốt trong như: + Yêu cầu ngày càng cao về hiệu suất động cơ phải lớn hơn; + Giảm tiêu hao nhiên liệu nhiều hơn để giảm tốc độ tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch, giảm phát thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính; Hình 3 Mức tiêu thụ nhiên liệu dạng lỏng của thế giới qua các năm + Ít phát thải ô nhiễm môi trường theo TCVN và dần tiến đến với các tiêu chuẩn chung trên thế giới. 3
21. Hình 4 Biểu đồ về mức độ khí thải cho phép của các tiêu chuẩn Euro Bảng 1 Tiêu chuẩn chung Euro đối với từng loại xe Loại xe Tiêu chuẩn Giới hạn Thành phần khí thải CO HC NOx Loại nhiên liệu Xăng Diesel Xăng Diesel Xăng Diesel Euro I 3,16 1,13 Xe du lịch Euro II 2,20 1,00 0,50 0,90 (g/km) Euro III 2,60 0,64 0,20 0,15 0,50 Euro IV 1,00 1,50 0,10 0,08 0,25 Loại 1 2,72 0,97 0,14 Euro I Loại 2 5,17 1,40 0,19 Loại 3 6,90 1,70 0,25 Loại 1 2,20 1,00 0,50 0,90 Xe Euro II Loại 2 4,00 1,25 0,60 1,30 thương Loại 3 5,00 1,50 0,70 1,60 mại Loại 1 2,30 0,64 0,20 0,56 1,50 0,50 (g/km) Euro III Loại 2 4,17 0,80 0,25 0,72 0,18 0,65 Loại 3 5,22 0,94 0,29 0,86 0,21 0,78 Loại 1 1,00 0,50 0,10 0,30 0,08 0,25 Euro IV Loại 2 1,81 0,63 0,13 0,69 0,10 4
22. S K L 0 0 2 1 5 4