Nghiên Cứu Mô Phỏng Quá Trình Phun Nhiên Liệu Trong Động Cơ Diesel

Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ diesel một xy lanh phun trực tiếp, giúp tối ưu hiệu suất và giảm khí thải.

• Tác giả: KS. Phạm Đình Thọ
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hữu Hưởng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Khai Thác Và Bảo Trì Ô Tô Máy Kéo
• Đề tài: Nghiên Cứu Mô Phỏng Quá Trình Phun Nhiên Liệu Trong Động Cơ Diesel
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2004
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TOÀNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu có liên quan đến đề tài trong và ngoài nước
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.3. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
• 1.4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL
• 2.1. Lý thuyết về quá trình phun nhiên liệu trong động cơ Diesel
• 2.2. Sự cung cấp nhiên liệu của bơm cao áp
• 2.3. Điều chỉnh các quá trình cấp nhiên liệu đối với bơm cao áp
• 2.4. Điều chỉnh hoãn hợp cấp của bơm cao áp
• 2.5. Quá trình phun nhiên liệu của vòi phun
• 2.6. Quá trình tạo hoãn hợp thoả
• 2.7. Đo đòng đều của hạt nhiên liệu
• 2.8. Đánh giá chất lượng phun nhiên liệu
• 2.9. Sự lưu động của dòng nhiên liệu qua lọa phun
• 2.10. Sự hình thành chùm tia nhiên liệu khi ra khỏi lọa phun
• 2.11. Quá trình bay hơi nhiên liệu
• 2.12. Sự bay hơi của các hạt lổ lượng khi phun nhiên liệu vào xylanh
• 2.13. Quá trình bay hơi các hạt nhiên liệu phun trong thể tích chùm tia nhiên liệu
• 2.14. Phương pháp hoà trộn hoãn hợp trong buồng đốt
• 2.15. Ảnh hưởng của độ nhớt trong nhiên liệu Diesel
• 2.16. Ảnh hưởng của toác đo lưu động đến dòng nhiên liệu qua lọa phun
• 2.17. Ảnh hưởng của môi trường không khí trong xylanh
• 2.18. Một vài kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu trong động cơ Diesel
• 2.19. Kết cấu của bơm cao áp
• 2.20. Kết cấu của vòi phun
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL MỘT XYLANH VIKYNO RV 125
• 3.1. Đặc điểm kết cấu động cơ VIKYNO RV-125
• 3.2. Nắp quy-lật
• 3.3. Cơ cấu xupap
• 3.4. Khoái xylanh và ống lót xylanh
• 3.5. Piston và xéc măng
• 3.6. Kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ VIKYNO RV-125
• 3.7. Hệ thống nhiên liệu
• 3.8. Bơm cao áp
• 3.9. Bình lọc nhiên liệu
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL MỘT XYLANH PHUN TRỰC TIẾP
• 4.1. Vai trò của mô phỏng trong thiết kế tính toán động cơ đốt trong
• 4.2. Giới thiệu phần mềm HYDSIM
• 4.3. Cơ sở lý thuyết của phần mềm mô phỏng HYDSIM
• 4.4. Biến cơ khí
• 4.5. Biến thủy cơ học
• 4.6. Biến dạng cam
• 4.7. Thể tích không đổi
• 4.8. Công ra trên đường ống
• 4.9. Van thể tích không đổi
• 4.10. Mô hình lọa phun mở rộng
• 4.11. Phân tích chi tiết kết cấu của hệ thống nhiên liệu động cơ VIKYNO RV-125
• 4.12. Thông số hình học của cam nhiên liệu
• 4.13. Xây dựng đường đặc tính quan hệ giữa chiều cao nâng theo thời gian
• 4.14. Thông số kết cấu của bơm cao áp
• 4.15. Mô hình của bơm cao áp trên phần mềm HYDSIM
• 4.16. Thông số kết cấu của kim phun dùng để mô phỏng
• 4.17. Mô hình của vòi phun trên phần mềm HYDSIM
• 4.18. Mô hình hệ thống nhiên liệu
• 4.19. Phân tích kết quả mô phỏng hệ thống nhiên liệu trong động cơ VIKYNO RV-125
• 4.20. Phân tích giá trị áp suất toàn bộ hệ thống
• 4.21. Phân tích giá trị áp suất tại buồng bơm
• 4.22. Phân tích giá trị áp suất tại vòi phun
• 4.23. Phân tích giá trị áp suất và lưu lượng diễn biến trong quá trình đưa nhiên liệu vào buồng đốt
• 4.24. Phân tích các giá trị tại piston bơm
• 4.25. Phân tích các giá trị lưu lượng tại rãnh xiên
• 4.26. Phân tích các giá trị lưu lượng tại buồng bơm
• 4.27. Phân tích giá trị lưu lượng tại van triết áp
• 4.28. Phân tích giá trị tại buồng cấp đến kim phun
• 4.29. Phân tích các giá trị tại vị trí buồng vào của vòi phun
• 4.30. Phân tích giá trị tại vị trí đầu vòi phun
• 4.31. Kết luận chung và đánh giá kết quả mô phỏng của hệ thống
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Mô Phỏng Quá Trình Phun Nhiên Liệu Diesel

Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ diesel là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô. Động cơ diesel, với hiệu suất cao và tiêu hao nhiên liệu thấp, đang ngày càng được ưa chuộng. Việc hiểu rõ quá trình phun nhiên liệu giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Mô phỏng này không chỉ giúp cải thiện thiết kế mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các công nghệ mới.

1.1. Ý Nghĩa Của Nghiên Cứu Mô Phỏng Động Cơ Diesel

Nghiên cứu mô phỏng động cơ diesel giúp xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của động cơ. Điều này bao gồm việc phân tích các thông số như áp suất, nhiệt độ và lưu lượng nhiên liệu.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Công Nghệ Mô Phỏng

Công nghệ mô phỏng đã phát triển mạnh mẽ từ những năm 2000, với sự ra đời của nhiều phần mềm tiên tiến. Những phần mềm này cho phép mô phỏng chính xác hơn các quá trình phun nhiên liệu trong động cơ diesel.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Quá Trình Phun Nhiên Liệu

Quá trình phun nhiên liệu trong động cơ diesel gặp nhiều thách thức, bao gồm việc đảm bảo độ chính xác trong việc cung cấp nhiên liệu và kiểm soát ô nhiễm. Các vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất động cơ mà còn đến môi trường. Việc nghiên cứu và mô phỏng giúp phát hiện và khắc phục những vấn đề này.

2.1. Các Vấn Đề Thường Gặp Trong Quá Trình Phun

Một số vấn đề thường gặp bao gồm sự không đồng nhất trong quá trình phun, dẫn đến hiệu suất không ổn định và tiêu hao nhiên liệu cao.

2.2. Tác Động Của Ô Nhiễm Môi Trường

Ô nhiễm từ động cơ diesel là một vấn đề nghiêm trọng. Việc tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu có thể giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại.

III. Phương Pháp Mô Phỏng Quá Trình Phun Nhiên Liệu Hiệu Quả

Để mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ diesel, nhiều phương pháp khác nhau đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm mô phỏng số và thực nghiệm. Mỗi phương pháp có những ưu điểm và nhược điểm riêng, nhưng đều hướng đến mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất động cơ.

3.1. Mô Phỏng Số Với Phần Mềm HYDSIM

Phần mềm HYDSIM cho phép mô phỏng chi tiết quá trình phun nhiên liệu, giúp phân tích các thông số kỹ thuật và tối ưu hóa thiết kế động cơ.

3.2. Thực Nghiệm Trong Mô Phỏng

Thực nghiệm là một phần quan trọng trong quá trình mô phỏng. Việc thử nghiệm trên động cơ thực tế giúp xác nhận độ chính xác của mô phỏng số.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Mô Phỏng

Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các kết quả từ mô phỏng có thể được áp dụng để cải thiện thiết kế động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và giảm thiểu ô nhiễm.

4.1. Cải Thiện Thiết Kế Động Cơ

Kết quả từ mô phỏng giúp các kỹ sư điều chỉnh thiết kế động cơ để đạt được hiệu suất tối ưu và giảm thiểu tiêu hao nhiên liệu.

4.2. Giảm Thiểu Ô Nhiễm

Việc tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu có thể giúp giảm lượng khí thải độc hại từ động cơ diesel, góp phần bảo vệ môi trường.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu Mô Phỏng

Nghiên cứu mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ diesel đang ngày càng trở nên quan trọng. Với sự phát triển của công nghệ, các phương pháp mô phỏng sẽ ngày càng chính xác và hiệu quả hơn. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều cải tiến cho ngành công nghiệp ô tô.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ Mới

Công nghệ mô phỏng sẽ tiếp tục phát triển, với sự ra đời của các phần mềm mới và các phương pháp mô phỏng tiên tiến hơn.

5.2. Tác Động Đến Ngành Công Nghiệp Ô Tô

Nghiên cứu mô phỏng sẽ giúp ngành công nghiệp ô tô cải thiện hiệu suất động cơ và giảm thiểu ô nhiễm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển công nghiệp và nông nghiệp ngày càng gia tăng, động cơ Diesel một xy-lanh phun trực tiếp đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực như giao thông vận tải, máy kéo, và thiết bị nông nghiệp. Theo ước tính, động cơ Diesel chiếm tỷ lệ sử dụng cao tại các vùng nông thôn Việt Nam, đặc biệt là đồng bằng Bắc Bộ và Nam Bộ, do tính kinh tế và hiệu suất nhiên liệu vượt trội so với động cơ xăng. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa quá trình phun nhiên liệu trong động cơ Diesel vẫn còn nhiều thách thức do đặc tính phức tạp của quá trình hòa trộn và cháy nhiên liệu.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ Diesel một xy-lanh VIKYNO RV-125, nhằm phân tích và đánh giá hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến kỹ thuật. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi động cơ VIKYNO RV-125 do Công ty Máy Nông Nghiệp Miền Nam sản xuất, với thời gian thực hiện tập trung vào năm 2004. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc rút ngắn thời gian thiết kế và thử nghiệm, giảm chi phí sản xuất, đồng thời nâng cao hiệu suất và giảm ô nhiễm môi trường của động cơ Diesel.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết quá trình phun nhiên liệu trong động cơ Diesel: Bao gồm các khái niệm về cung cấp nhiên liệu, điều chỉnh bơm cao áp, quá trình phun qua vòi phun, tạo hỗn hợp và bay hơi nhiên liệu trong buồng đốt. Quá trình này diễn ra trong thời gian rất ngắn (1,6 đến 60 µs) và ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và mức độ ô nhiễm của động cơ.

• Mô hình mô phỏng HYDSIM: Phần mềm mô phỏng động lực học dòng chất và hệ thống cơ khí, được sử dụng để mô phỏng hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ VIKYNO RV-125. HYDSIM dựa trên các phương trình động lực học liên tục, biến dạng cam, và mô hình bơm ống, giúp phân tích áp suất, lưu lượng và các thông số vận hành của hệ thống.

• Khái niệm chính: bao gồm áp suất nhiên liệu, lưu lượng nhiên liệu, đặc tính phun, độ nhớt nhiên liệu, và các thông số cấu tạo của hệ thống cung cấp nhiên liệu như bơm cao áp, vòi phun, bình lọc nhiên liệu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ thiết kế kỹ thuật và thông số thực tế của động cơ Diesel VIKYNO RV-125, bao gồm cấu tạo chi tiết của bơm cao áp, vòi phun, bình lọc nhiên liệu và các thông số vận hành tiêu chuẩn. Phương pháp phân tích sử dụng phần mềm mô phỏng HYDSIM để xây dựng mô hình hệ thống cung cấp nhiên liệu, từ đó mô phỏng quá trình phun nhiên liệu và đánh giá các thông số kỹ thuật.

Cỡ mẫu nghiên cứu là một động cơ Diesel một xy-lanh VIKYNO RV-125, được lựa chọn do tính phổ biến và ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp và công nghiệp nhẹ tại Việt Nam. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu đại diện cho nhóm động cơ Diesel một xy-lanh có công suất nhỏ và cấu tạo tương tự.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian từ đầu năm đến tháng 8 năm 2004, bao gồm các giai đoạn thu thập dữ liệu, xây dựng mô hình, chạy mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Đặc điểm cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu: Hệ thống bao gồm bơm cao áp kiểu BOSCH nhỏ gọn, vòi phun dạng bán loãng tia theo bán hướng, bình lọc nhiên liệu tinh và thô, đảm bảo cung cấp nhiên liệu sạch và áp suất phun ổn định. Thể tích xy-lanh là 624 cm³, công suất định mức 10,5 mã lực tại 2200 vòng/phút.

2. Quá trình phun nhiên liệu và tạo hỗn hợp: Mô phỏng cho thấy quá trình phun diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn, với áp suất phun cao hơn áp suất trong buồng đốt, giúp tạo thành chuỗi tia nhiên liệu có độ đồng đều cao. Lưu lượng nhiên liệu qua vòi phun được điều chỉnh chính xác nhờ bơm cao áp và van điều chỉnh, đảm bảo lượng nhiên liệu cung cấp đồng đều trong các chu trình làm việc.

3. Ảnh hưởng của áp suất và độ nhớt nhiên liệu: Áp suất phun và độ nhớt nhiên liệu ảnh hưởng lớn đến hình dạng và chiều dài chuỗi tia phun. Khi áp suất phun tăng, chiều dài chuỗi tia tăng, giúp cải thiện quá trình hòa trộn nhiên liệu với không khí. Độ nhớt nhiên liệu quá cao làm giảm lưu lượng và gây khó khăn trong việc hòa trộn, trong khi độ nhớt thấp giúp phun tốt hơn nhưng có thể gây hao mòn hệ thống.

4. Hiệu quả mô phỏng HYDSIM: Phần mềm mô phỏng HYDSIM cho kết quả tương đối chính xác với dữ liệu thực tế, giúp phân tích áp suất toàn bộ hệ thống, áp suất tại bơm và vòi phun, cũng như lưu lượng nhiên liệu biến thiên theo thời gian. Mô hình cho phép nhận diện các điểm yếu trong thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu, từ đó đề xuất cải tiến.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ cấu tạo đặc thù của động cơ Diesel một xy-lanh VIKYNO RV-125, với buồng đốt kiểu thoáng nhất và hệ thống phun trực tiếp. So sánh với các nghiên cứu trong ngành, kết quả mô phỏng phù hợp với các mô hình phun nhiên liệu hiện đại, đồng thời phản ánh đúng đặc tính vận hành thực tế của động cơ.

Việc áp dụng phần mềm HYDSIM giúp giảm thời gian thiết kế và thử nghiệm, đồng thời giảm chi phí sản xuất. Kết quả mô phỏng có thể được trình bày qua biểu đồ áp suất theo thời gian tại các điểm khác nhau trong hệ thống, bảng so sánh lưu lượng nhiên liệu và hình ảnh mô phỏng chuỗi tia phun nhiên liệu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa áp suất phun nhiên liệu: Điều chỉnh áp suất phun để đạt được chiều dài chuỗi tia tối ưu, giúp tăng hiệu quả hòa trộn và giảm tiêu hao nhiên liệu. Thời gian thực hiện: 6 tháng; chủ thể: Bộ phận kỹ thuật thiết kế động cơ.

2. Cải tiến thiết kế vòi phun: Sử dụng vòi phun có cấu tạo bán loãng tia theo bán hướng với kích thước lỗ phun phù hợp để nâng cao chất lượng phun và giảm ô nhiễm. Thời gian thực hiện: 1 năm; chủ thể: Nhà sản xuất linh kiện.

3. Nâng cao chất lượng nhiên liệu và lọc nhiên liệu: Áp dụng hệ thống lọc nhiên liệu tinh và thô hiệu quả hơn để loại bỏ tạp chất, bảo vệ hệ thống phun và tăng tuổi thọ động cơ. Thời gian thực hiện: 3 tháng; chủ thể: Nhà cung cấp nhiên liệu và bảo trì.

4. Ứng dụng phần mềm mô phỏng trong thiết kế: Khuyến khích sử dụng phần mềm HYDSIM hoặc tương tự trong quá trình thiết kế và thử nghiệm để giảm chi phí và thời gian phát triển sản phẩm. Thời gian thực hiện: liên tục; chủ thể: Các viện nghiên cứu và doanh nghiệp sản xuất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế động cơ: Nắm bắt các đặc tính kỹ thuật và mô hình mô phỏng để cải tiến thiết kế hệ thống phun nhiên liệu, nâng cao hiệu suất động cơ.

2. Nhà sản xuất linh kiện ô tô và máy nông nghiệp: Áp dụng kết quả nghiên cứu để phát triển các bộ phận bơm cao áp, vòi phun và hệ thống lọc nhiên liệu phù hợp với động cơ Diesel một xy-lanh.

3. Chuyên gia bảo trì và sửa chữa động cơ Diesel: Hiểu rõ cấu tạo và hoạt động của hệ thống cung cấp nhiên liệu để thực hiện bảo dưỡng, khắc phục sự cố hiệu quả.

4. Nhà nghiên cứu và giảng viên kỹ thuật ô tô: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo trong giảng dạy và nghiên cứu về công nghệ động cơ Diesel và mô phỏng kỹ thuật.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô phỏng quá trình phun nhiên liệu có chính xác không?
   Mô phỏng sử dụng phần mềm HYDSIM dựa trên các phương trình động lực học và dữ liệu thực tế, cho kết quả tương đối chính xác, giúp dự đoán áp suất và lưu lượng nhiên liệu trong hệ thống.

2. Tại sao áp suất phun lại quan trọng?
   Áp suất phun ảnh hưởng đến hình dạng và chiều dài chuỗi tia nhiên liệu, từ đó quyết định hiệu quả hòa trộn và cháy nhiên liệu, ảnh hưởng đến công suất và mức độ ô nhiễm.

3. Độ nhớt nhiên liệu ảnh hưởng thế nào đến quá trình phun?
   Độ nhớt cao làm giảm lưu lượng và gây khó khăn trong phun, trong khi độ nhớt thấp giúp phun tốt hơn nhưng có thể làm tăng hao mòn hệ thống phun.

4. Lợi ích của việc sử dụng phần mềm mô phỏng trong thiết kế?
   Giúp rút ngắn thời gian thiết kế, giảm chi phí thử nghiệm, đồng thời phát hiện sớm các điểm yếu trong thiết kế để cải tiến kịp thời.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu cho các loại động cơ khác không?
   Mô hình và phương pháp có thể được điều chỉnh để áp dụng cho các loại động cơ Diesel khác, đặc biệt là động cơ một xy-lanh có cấu tạo tương tự.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng quá trình phun nhiên liệu trong động cơ Diesel một xy-lanh VIKYNO RV-125 bằng phần mềm HYDSIM.
• Phân tích chi tiết cấu tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu, bao gồm bơm cao áp, vòi phun và bình lọc, làm cơ sở cho mô hình mô phỏng chính xác.
• Kết quả mô phỏng cho thấy áp suất phun và độ nhớt nhiên liệu là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả hòa trộn và cháy nhiên liệu.
• Đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm tối ưu hóa hệ thống cung cấp nhiên liệu, nâng cao hiệu suất và giảm ô nhiễm môi trường.
• Khuyến nghị áp dụng phần mềm mô phỏng trong thiết kế và phát triển động cơ Diesel để nâng cao năng lực cạnh tranh và hiệu quả sản xuất.

Tiếp theo, cần triển khai các giải pháp đề xuất trong thực tế sản xuất và tiếp tục nghiên cứu mở rộng mô hình cho các loại động cơ Diesel đa xy-lanh. Độc giả và các chuyên gia được khuyến khích áp dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến công nghệ động cơ Diesel phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHẠM ĐÌNH THỌ NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH PHUN NHIÊN LIỆU TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL MỘT XY-LANH PHUN TRỰC TIẾP NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ MÁY KÉO - 605246 S K C0 0 1 0 0 6 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2004 BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH --------------------o0o---------------------- LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ NGHIEÂN CÖÙU MOÂ PHOÛNG QUAÙ TRÌNH PHUN NHIEÂN LIEÄU TRONG ÑOÄNG CÔ DIESEL MOÄT XY-LANH-PHUN TRÖÏC TIEÁP Chuyeân ngaønh: Khai thaùc vaø baûo trì oâtoâ Maõ soá ngaønh: 60 52 46 Hoï vaø teân hoïc vieân : KS. PHAÏM ÑÌNH THOÏ Ngöôøi höôùng daãn : TS. NGUYEÃN HÖÕU HÖÔØNG Tp.Hoà Chí Minh, thaùng 08 naêm 2004 TOÙM TAÉT Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, vieäc moâ phoûng daàn daàn trôû thaønh moät coâng cuï hoã trôï ñaéc löïc cho vieäc thieát keá kyõ thuaät.

Ñaëc bieät laø trong OÂtoâ coù raát nhieàu phaàn meàm moâ phoûng töø nhöõng chi tieát nhoû ñeán moâ phoûng söï hoaït ñoäng cuûa toaøn boä heä thoáng. Chính vì leõ ñoù ñeà taøi “Nghieân cöùu moâ phoûng quaù trình phun nhieân lieäu trong ñoäng cô Diesel moät xylanh-phun tröïc tieáp” ñaõ öùng duïng phaàn meàm HYDSIM do haõng AVL Coäng Hoøa AÙo saûn xuaát ñeå moâ phoûng heä thoáng nhieân lieäu ñoäng cô VIKYNO RV-125 do Coâng Ty Maùy Noâng Nghieäp Mieàn Nam saûn xuaát nhaèm phaân tích söï hoaït ñoäng cuûa heä thoáng nhieân lieäu naøy Do thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi coù haïn. Vì theá ngöôøi nghieân cöùu chæ neâu caùc noäi dung sau: Chöông 1: Trình baøy toång quan veà tình hình vaø yù nghóa cuûa vieäc nghieân cöùu. Chöông 2: Nghieân cöùu veà lyù thuyeát quaù trình phun nhieân lieäu ñoäng cô Diesel, ñeå laøm neàn taûng cho vieäc phaân tích, ñaùnh giaù keát quaû cuûa caùc chöông keá tieáp.

Chöông 3: Phaân tích ñaëc ñieåm caáu taïo cuûa heä thoáng cung caáp nhieân lieäu trong ñoäng cô VIKYNO RV-125, ñaây laø cô sôû cho chuùng ta xaây döïng moâ hình moâ phoûng cho heä thoáng nhieân lieäu moät caùch chính xaùc. Chöông 4: Nghieân cöùu lyù thuyeát moâ phoûng HYDSIM vaø thöïc hieän moâ phoûng heä thoáng cung caáp nhieân lieäu cuûa ñoäng cô VIKYNO RV-125, ñeå töø ñoù ta coù theå ñaùnh giaù keát quaû hoaït ñoäng vaø tìm ra caùc öu, nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng cung caáp nhieân lieäu naøy. Chöông 5: Ñöa ra keát luaän vaø caùc höôùng phaùt trieån veà heä thoáng nhieân lieäu cuûa ñoäng cô VIKYNO RV-125, nhaèm ñeà ra phöông aùn toái öu cho ñoäng cô naøy ngaøy caøng toát hôn. Vôùi nhöõng noäi dung neâu treân seõ giuùp cho chuùng ta hieåu roõ theâm phaàn naøo veà ñoäng cô VIKYNO RV-125 vaø phaàn meàm moâ phoûng HYDSIM.

Khi öùng duïng phaàn meàm naøy seõ ñem laïi cho ngöôøi thieát keá nhöõng lôïi ích:  Ruùt ngaén ñöôïc thôøi gian thieát keá vaø thöû nghieäm.  Giaûm chi phí trong vieäc thieát keá, v.v… COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc: Hoï vaø teân : Nguyeãn Höõu Höôøng. Chöùc danh khoa hoïc : Hoïc vò : Kyù teân : Caùn boä chaám nhaän xeùt 1: Hoï vaø teân : Phaïm Xuaân Mai. Chöùc danh khoa hoïc : Hoïc vò : Kyù teân : Caùn boä chaám nhaän xeùt 2: Hoï vaø teân : Ñoã Vaên Duõng.

Chöùc danh khoa hoïc : Hoïc vò : Kyù teân : Luaän vaên thaïc só ñöôïc baûo veä HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT. LÔØI CAÛM TAÏ Trong quaù trình hoïc taäp taïi Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh phoá Hoà Chí Minh vaø laøm luaän vaên toát nghieäp taïi Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Thaønh phoá Hoà Chí Minh. Tröôùc heát toâi xin caûm ôn cha meï, vôï vaø caùc thaønh vieân trong gia ñình ñaõ taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi cho toâi trong suoát quaù trình hoïc taäp. Toâi xin göûi lôøi caûm ôn ñeán PGS.TS Thaùi Baù Caàn Hieäu tröôûng Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh phoá Hoà Chí Minh ñaõ cho pheùp toâi ñöôïc hoïc taäp vaø thöïc hieän luaän vaên thaïc só trong chöông trình ñaøo taïo cao hoïc cuûa nhaø tröôøng.

Toâi xin göûi lôøi caûm ôn ñeán phoøng Quaûn lyù khoa hoïc-Quan heä quoác teá-Sau ñaïi hoïc, Quyù thaày coâ trong khoa Cô khí Ñoäng löïc vaø caùc phoøng ban khaùc cuûa Tröôøng Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Thaønh phoá Hoà Chí Minh ñaõ giuùp ñôõ toâi trong suoát quaù trình hoïc taäp taïi tröôøng. Toâi xin göûi lôøi caûm ôn ñeán Ban Giaùm Hieäu vaø Quyù thaày coâ trong Khoa Cô khí Tröôøng Cao Ñaúng Giao Thoâng Vaän Taûi III ñaõ taïo ñieàu kieän cho toâi hoaøn thaønh khoùa hoïc. Toâi xin göûi lôøi caûm ôn chaân thaønh ñeán TS. Nguyeãn Höõu Höôøng, Phoù Khoa kyõ thuaät giao thoâng vaø PGS.

Phaïm Xuaân Mai, Tröôûng Khoa kyõ thuaät giao thoâng Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch KhoaThaønh phoá Hoà Chí Minh ñaõ nhaän höôùng daãn vaø giuùp ñôõ toâi trong suoát thôøi gian laøm ñeà taøi. Toâi xin göûi lôøi caûm ôn ñeán Ban Giaùm Ñoác Coâng Ty Maùy Noâng Nghieäp Mieàn Nam ñaõ giuùp ñôõ toâi trong coâng taùc thu thaäp caùc taøi lieäu phuïc vuï cho ñeà taøi nghieân cöùu. Cuoái cuøng toâi xin baøy toû loøng bieát ôn ñeán caùc baïn ñoàng nghieäp trong Boä moân oâtoâ- Maùy ñoäng löïc Tröôøng Ñaïi Hoïc Baùch KhoaThaønh phoá Hoà Chí Minh vaø caùc anh em trong lôùp cao hoïc 2002-2004.HCM ngaøy 30 thaùng 08 naêm 2004. Hoïc vieân thöïc hieän KS.

Phaïm Ñình Thoï MUÏC LUÏC Trang Lôøi caûm taï Toùm taét Summary Chöông I : TOÅNG QUAN 1. Tình hình nghieân cöùu coù lieân quan ñeán ñeà taøi trong vaø ngoaøi nöôùc……. Ñoái töôïng vaø phaïm vi nghieân cöùu……………………………………………………………………. YÙ nghóa khoa hoïc vaø tính thöïc tieãn cuûa ñeà taøi…………………………………………….

Phöông phaùp tieáp caän vaø nghieân cöùu………………………………………………………………. 2 Chöông II : NGHIEÂN CÖÙU QUAÙ TRÌNH PHUN NHIEÂN LIEÄU TRONG ÑOÄNG CÔ DIESEL 2. Lyù thuyeát veà quaù trình phun nhieân lieäu trong ñoäng cô Diesel ……………… 3 2. Söï cung caáp nhieân lieäu cuûa bôm cao aùp………………………………………………… 3 2.

Ñieàu chænh caùc quaù trình caáp nhieân lieäu ñoái vôùi bôm cao aùp………… 4 2. Ñieàu chænh hoãn hôïp caáp cuûa bôm cao aùp………………………………………………. Quaù trình phun nhieân lieäu cuûa voøi phun………………………………………………… 6 2. Quaù trình taïo hoãn hôïp thoâ…………………………………………………………………………… 7 2.

Ñoä ñoàng ñeàu cuûa haït nhieân lieäu………………………………………………………………. Ñaùnh giaù chaát löôïng phun nhieân lieäu……………………………………………………. Söï löu ñoäng cuûa doøng nhieân lieäu qua loã phun……………………………………. Söï hình thaønh chuøm tia nhieân lieäu khi ra khoûi loã phun…………………….

Quaù trình bay hôi nhieân lieäu………………………………………………………………………. Söï bay hôi cuûa caùc haït lô löûng khi phun nhieân lieäu vaøo xylanh…… 12 2. Quaù trình bay hôi caùc haït nhieân lieäu phun trong theå tích chuøm tia nhieân lieäu ………………………………………………………………………………………………………… 12 2. Phöông phaùp hoøa troän hoãn hôp trong buoàng ñoát………………………………… 13 2.

AÛnh höôûng cuûa ñoä nhôùt trong nhieân lieäu Diesel………………………………… 15 2. AÛnh höôûng cuûa toác ñoä löu ñoäng ñeán doøng nhieân lieäu qua loã phun 15 2. AÛnh höôûng cuûa moâi tröôøng khoâng khí trong xylanh…………………………. Moät vaøi keát caáu heä thoáng cung caáp nhieân lieäu trong ñoäng cô Diesel… 16 2.

Keát caáu cuûa bôm cao aùp………………………………………………………………………………. Keát caáu cuûa voøi phun……………………………………………………………………………………… 17 Chöông III: ÑAËC ÑIEÅM CAÁU TAÏO CUÛA HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP NHIEÂN LIEÄU TRONG ÑOÄNG CÔ DIESEL MOÄT XYLANH VIKYNO RV 125 3. Ñaëc ñieåm keát caáu ñoäng cô VIKYNO RV-125……………………………………………. Naép quy-laùt……………………………………………………………………………………………………….

Cô caáu xupaùp……………………………………………………………………………………………………. Khoái xylanh vaø oáng loùt xylanh…………………………………………………………………. Piston vaø xeùc maêng………………………………………………………………………………………… 23 3. Keát caáu heä thoáng cung caáp nhieân lieäu cuûa ñoäng cô VIKYNO RV-125 26 3.

Heä thoáng nhieân lieäu………………………………………………………………………………………. Bôm cao aùp………………………………………………………………………………………………………… 26 3. Bình loïc nhieân lieäu…………………………………………………………………………………………. 28 CHÖÔNG IV: NGHIEÂN CÖÙU MOÂ PHOÛNG QUAÙ TRÌNH PHUN NHIEÂN LIEÄU TRONG ÑOÄNG CÔ DIESEL MOÄT XYLANH PHUN TRÖÏC TIEÁP 4.

Vai troø cuûa moâ phoûng trong thieát keát tính toaùn ñoäng cô ñoát trong………. Giôùi thieäu phaàn meàm HYDSIM………………………………………………………………………. Cô sôû lyù thuyeát cuûa phaàn meàm moâ phoûng HYDSIM………………………………. Bieân cô khí………………………………………………………………………………………………………….

Bieân thuûy cô hoïc………………………………………………………………………………………………. Bieân daïng cam…………………………………………………………………………………………………. Theå tích khoâng ñoåi…………………………………………………………………………………………. Coång ra treân ñöôøng oáng………………………………………………………………………………….

Van theå tích khoâng ñoåi…………………………………………………………………………………… 42 4. Moâ hình loã phun môû roäng……………………………………………………………………………. Phaân tích chi tieát keát caáu cuûa heä thoáng nhieân lieäu ñoäng cô VIKYNO RV-125…………………………………………………………………………………………………… 48 4. Thoâng soá hình hoïc cuûa cam nheân lieäu……………………………………………………… 48 4.

Xaây döïng ñöôøng ñaëc tính quan heä giöõa chieàu cao naâng theo thôøi gian………………………………………………………………………………………………………………………. Thoâng soá keát caáu cuûa bôm cao aùp……………………………………………………………… 49 4. Moâ hình cuûa bôm cao aùp treân phaàn meàm HYDSIM…………………………… 49 4. Thoâng soá keát caáu cuûa kim phun duøng ñeå moâ phoûng…………………………… 50 4.

Moâ hình cuûa voøi phun treân phaàn meàm HYDSIM………………………………… 51 4. Moâ hình heä thoáng nhieân lieäu………………………………………………………………………. Phaân tích keát quaû moâ phoûng heä thoáng nhieân lieäu trong ñoäng cô VIKYNO RV-125…………………………………………………………………………………………………… 52 4. Phaân tích giaù trò aùp suaát toaøn boä heä thoáng……………………………………………… 52 4.

Phaân tích giaù trò aùp suaát taïi buoàng bôm…………………………………………………… 53 4. Phaân tích giaù trò aùp suaát taïi voøi phun………………………………………………………. Phaân tích giaù trò aùp suaát vaø löu löôïng dieãn bieán trong quaù trình ñöa nhieân lieäu vaøo buoàng ñoát……………………………………………………………………. Phaân tích caùc giaù trò taïi piston bôm…………………………………………………………… 55 4.

Phaân tích caùc giaù trò löu löôïng taïi raõnh xieân…………………………………………. Phaân tích caùc giaù trò löu löôïng taïi buoàng bôm………………………………………. Phaân tích giaù trò löu löôïng taïi van trieät aùp……………………………………………… 57 4. Phaân tích giaù trò taïi buoàng caáp ñeán kim phun……………………………………….

Phaân tích caùc giaù trò taïi vò trí buoàng vaøo cuûa voøi phun………………………. Phaân tích giaù trò löu löôïng taïi vò trí buoàng naâng kim………………………… 59 4. Phaân tích giaù trò taïi vò trí ñaàu voøi phun……………………………………………………. Keát luaän chung vaø ñaùnh giaù keát quaû moâ phoûng cuûa heä thoáng……………… 61 Chöông V: KEÁT LUAÄN VAØ HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN ÑEÀ TAØI 5.

Höôùng phaùt trieån ñeà taøi………………………………………………………………………………………. 67 Taøi lieäu tham khaûo ………………………………………………………………………………………………. 70 Luaän vaên toát nghieäp cao hoïc Khoùa 2002-2004 CHÖÔNG I TOÅNG QUAN 1. TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU COÙ LIEÂN QUAN ÑEÁN ÑEÀ TAØI TRONG VAØ NGOAØI NÖÔÙC Ñaõ töø laâu treân theá giôùi noùi chung vaø ôû ñaát nöôùc ta noùi rieâng, nhu caàu veà söï phaùt trieån caùc loaïi maùy ñoäng löïc ngaøy caøng cao, caùc yeâu caàu veà kyõ thuaät ngaøy caøng ña daïng.

Caùc loaïi maùy ñoäng löïc ñöôïc söû duïng chuû yeáu trong caùc lónh vöïc coâng nghieäp, noâng nghieäp, giao thoâng vaän taûi,v. Ñoäng cô Diesel laø moät trong nhöõng loaïi maùy ñoäng löïc ñang ñöôïc öa chuoäng trong noâng nghieäp. Vì coâng suaát cuûa loaïi ñoäng cô naøy lôùn hôn ñoäng cô xaêng, giaù thaønh nhieân lieäu töông ñoái thaáp. Chính vì nhöõng yeáu toá treân maø ñoäng cô Diesel ngaøy caøng gaàn guõi hôn ñoái vôùi ñôøi soáng noâng thoân vaø ñöôïc ñoái töôïng naøy choïn laøm nguoàn ñoäng löïc phuïc vuï cho hoï trong coâng cuoäc cô giôùi hoùa noâng nghieäp ôû nöôùc ta.

Nôi söû duïng ñoäng cô Diesel côõ nhoû nhieàu nhaát ôû nöôùc ta laø ñoàng baèng Baéc Boä vaø ñoàng baèng Nam Boä, noù ñöôïc duøng laøm nguoàn ñoäng löïc ñeå thay theá cho söùc ngöôøi nhö: caøy xôùi, gaët ñaäp, bôm nöôùc, v.v… Maët khaùc noù coøn laøm nguoàn ñoäng löïc phuïc vuï trong sinh hoaït, cheá bieán noâng saûn vaø phöông tieän vaän chuyeån haøng hoùa.