Đồ án động cơ đốt trong đề bài thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ xăng (6 xy lanh)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
Trường Đại Học Công Nghệ Miền
Đơng Khoa Cơng Nghệ Ơ Tơ Và
Kỹ Thuật Hàng Khơng.


Đồ án: Động Cơ Đốt Trong.
GVHD: Lương Hùng Truyện.
Đề bài: Thiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
(6 xy lanh).
Sinh viên thực hiện: Trần Đình Thành.
Vũ Đăng Khơi.
Lớp 19OT1101.

Đồng Nai ngày 15 tháng 11 năm
2022.


Mục lục
1.Điều kiện làm việc của hệ thống..................
2.Yêu cầu của hệ thống...................................
3.Trình bày phương án và chọn phương án thiết
kế....................................................................
3.1 Bộ chế hịa khí..........................................
3.2 Bộ lọc khơng khí......................................
3.3 Bơm xăng.................................................
3.4 Thùng xăng..............................................
3.5 Ống dẫn nhiên liệu....................................
4.

Thiết kế bố trí chung..................................

4.1 Sơ đồ bố trí chung...................................
4.2 Tính tốn sơ bộ........................................
5.Thiết kế kỹ thuật.........................................
5.1 Tính tốn bộ chế hịa khí.........................
5.2 Bơm xăng................................................
5.3 Thùng xăng.............................................
6.Thiết kế công nghệ.....................................
7.Thiết kế kinh tế...........................................


1.Điều kiện làm việc.
-

Động cơ hoạt động ở phạm vi rộng.
Hoạt động ở nhiều điều kiện môi trường (tạp

chất ,bẩn bui).
-

Rung lắc nhiều khi làm việc.

- Có nguy cơ chịu ứng suất nhiệt truyền qua từ
động
cơ.
-

Chịu ăn mịn hóa học.

-

Nhiên liệu dễ bay hơi.

2.u cầu.
-

Lượng hịa khí được đưa đến các xy lanh đồng đều,

xăng – khơng khí phải được lọc sạch nước và tạp chất
cơ học,...
-

Nhiên liệu phải đạt tiêu chuẩn Euro hiện hành, động

cơ phù hợp chỉ số octan, ít ăn mịn.
-

Sử dụng vật liệu tránh sự ăn mịn, biến tính do tiếp

xúc xăng (rị rỉ,cháy nổ).


-

Lượng nhiên liệu phù hợp chỉ số A/F, đáp ứng tồn

dãy hoạt động (chế độ tải và số vịng quay).
-

Kết cấu ống nạp (từ chế hịa khí đến buồng cháy)

phù hợp.
-

Thùng nhiên liệu phải có cơ cấu giảm áp hóa hơi,

giảm chấn động mạnh.
Yêu cầu chung: Độ bền, ổn định, tuổi thọ cao, dễ chế
tạo, dễ bảo trì bảo dưỡng, sửa chữa, có phụ tùng thay
thế, mẫu mã đẹp, giá thành rẻ.
3.Trình bày phương án và chọn phương án.
3.1 Bộ chế hịa khí.
3.1.1 Khơng có buồng
phao Ưu điểm:
- Có kết cấu đơn giản, dễ gia cơng, chế tạo.
Nhược điểm:
- Kích thước lớn, cồng kềnh, không đảm bảo được
yêu cầu về thành phần hỗn hợp hịa khí, hiện tại
khơng cịn được sử dụng trong chế tạo ơ tơ.
3.1.2 Có buồng phao
Có giclơ


Hình 1. Hệ thống nhiên liệu với bộ chế hịa khí có buồng phao.

Ưu điểm:
- Có kết cấu gọn nhẹ, độ chính xác trong từng chế
độ làm việc cao hơn, dễ dàng điều chỉnh thành
phần hỗn hợp hịa khí mà không phụ thuộc vào độ
cao của mức nhiên liệu.

Nhược điểm:
- Có cơ cấu phức tạp hơn, giá thành cao, các chi
tiết địi hỏi tính chính xác cao hơn, q trình bảo
dưỡng, sữa chữa cũng phức tạp hơn.
Các phương pháp điều hịa hỗn hợp hịa khí ở bộ chế
hịa khí có buồng phao:
a. Điều chỉnh tiết diện lưu thông của giclơ chính phối
hợp với hệ thống khơng tải
Ưu điểm:
- Đường xăng chính đơn giản, vì khơng cần nhiều
mạch xăng.


Nhược điểm:
- Chỉ có thể điều chỉnh thành phần khí hỗn hợp
theo vị trí của bướm ga mà khơng thể điều chỉnh
theo số vịng quay.
- Việc xác định hình dạng của kim và đặt kim vào
vị trí chính xác trong giclơ chính đều là những việc
rất khó địi hỏi cơng nhân có kỹ thuật cao thực
hiện.
- Mối quan hệ giữa thành phần khí hỗn hợp và vị
trí của bướm ga phụ thuộc vào mức độ mài mòn
của kim và lỗ giclơ nên không thể dùng biện pháp
điều chỉnh để khắc phục sự biến đổi này được.

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống chính điều chỉnh tiết diện của gíclơ kết
hợp với hệ thống không tải.

1- gíc-lơ; 2 – van kim ; 3 – thanh kéo ; 4 – vòi phun; 5 – thanh kéo; 6 –
tay gạt; 7 – đường ống không tải; 8,9 – gíclơ.

b. Lắp thêm giclơ bổ sung
Ưu điểm:
- Cung cấp đủ nguồn nhiên liệu bổ sung vào chế
độ toàn tải.
Nhược điểm:
-Lắp thêm một giclơ bổ sung sẽ tạo ra một nguồn sai
lệch phụ của bộ chế hịa khí.
-Việc hiệu chỉnh hệ thống phun chính có hai ziclơ
thường gặp nhiều khó khăn.
-Có cấu tạo phức tạp hơn vì phải thêm đường ống
khơng khí, đường ống xăng phụ và vịi phun bổ sung

Hình 3. Sơ đồ ngun lý hệ thống chính có gíclơ bổ sung.
1- gíclơ chính; 2 – gíclơ bổ sung; 3 - ống khơng khí;
4 – vịi phun; 5 – vòi phun.


c. Điều chỉnh độ chân khơng ở họng
Ưu điểm:
-Có thêm đường thơng gió bổ sung cung cấp cho động
cơ.
Nhược điểm:
-Rất khó điều chỉnh các chi tiết đàn hồi mở đường thơng
gió bổ sung.
-Chất lượng làm việc của các chi tiết đàn hồi, mở đường
thơng gió bổ sung, khơng ổn định. d. Tạo bọt khí trong
xăng

Ưu điểm:
-Tăng chất lượng của khí hỗn hợp.
-Có cấu tạo đơn giản hơn so với các phương pháp trên.
Nhược điểm:
-Cấu tạo đường dẫn phức tạp, do phải tích hợp nhiều
mạch xăng cũng như tính tốn về các thơng số áp suất
địi hỏi tính chính xác cao.
3.1.3 Số họng
a. Một họng

Ưu điểm:
-Được áp dụng ở bộ chế hịa khí kiểu đơn giản, có kết
cấu đơn giản, dễ gia cơng, chế tạo, kích thước bộ chế
hịa khí nhỏ gọn, hệ số lưu lượng lớn so với loại bộ chế


hịa khí có nhiều họng với cùng kích thước đường kính
buồng hỗn hợp.
Nhược điểm:
-Hệ số cản lớn, cản trở dịng hịa khí đi vào xy lanh.
b.Hai hoặc ba họng:

Hình 4. Bộ chế hịa khí loại nhiều họng.

Ưu điểm:
-Có thể làm tăng độ chân khơng từ họng trong và hiệu
suất hịa trộn nhiên liệu mà sức cản của bộ chế hòa khí
vẫn giữ ngun khơng tăng.
Nhược điểm:

-Đường kính và chiều dài của họng tăng lên đáng kể,
dẫn đến kích thước tổng thể của bộ chế hịa khí cũng
tăng, hệ số lưu lượng thấp hơn so với loại bộ chế hịa
khí có một họng.
3.2 Bộ lọc khơng khí.
3.2.1 Lọc khơ:
Ưu điểm:
-Lọc sạch những hạt bụi lớn.
Nhược điểm:
-Khơng thể lọc sạch những hạt bụi nhỏ.
-Chất lượng làm việc của lọc qn tính khơ sẽ giảm khi
giảm lưu lượng khơng khí qua bình lọc.

Hình 5. Lọc khơ.

3.2.2. Lọc ướt:
Ưu điểm:
-Lọc sạch những hạt bụi nhỏ.


Nhược điểm:
-Loại lưới tẩm dầu, khi dầu trên mặt lưới bốc hơi
hoặc chảy hết thì hệ số lọc giảm.
-Chỉ làm việc ở vị trí thẳng đứng hoặc có góc nghiêng
nhỏ.

Hình 6. Bầu lọc ướt.

3.2.3. Lọc kết hợp:

Ưu điểm:
-Kết hợp hai loại lọc, lọc sạch khơng khí ở mọi chế độ
làm việc.
Nhược điểm:
-Sức cản của bình lọc lớn.


Hình 7. Lọc kết hợp.

3.3. Bơm xăng.
3.3.1. Dẫn động cơ khí - Bơm màng
Ưu điểm:
-Điều chỉnh lưu lượng tự động, áp suất xăng phía sau
bơm khơng thay đổi.
-Giá thành rẻ, dễ mua, dễ chế tạo.
-Dễ bảo dưỡng, độ bền cao.
Nhược điểm:
-Dẫn động bơm khó khăn .
-Phải dùng tay hoặc chân đề bơm xăng để bơm xăng
vào buồng phao trước khi khởi động. -Dễ gây hỏa
hoạn.
-Tốn xăng động cơ hoạt động không ổn định.


Hình 8. Bơm xăng kiểu màng.
1.Cần dẫn động; 2. Tay kéo bơm tay; 3. Thanh; 4. Lò xo; 5. Màng;
Van

Bơm xăng kiểu màng như hình 3.3 làm việc như sau:
Khi bánh lệch tâm của trục phân phối tác động lên đầu

ngồi của địn bẫy 1 của bơm, màng 5 của thanh 3 kéo
xuống phía dưới. Ở khoang phía trên màng tạo ra giảm
áp; van giảm áp 6 mỏ ra dưới tác động của giảm áp này.
Nhiên liệu từ thùng chứa đi lưới lọc 7, đến đầy vào
khoang phía trên màng. Khi vấu của bánh lệch tâm rơi
khỏi cần 1, lò xo 10 đưa cần trở về vị trí ban đầu. Đồng
thời dưới tác động của lò xo 4, màng 5 cong lên phía
trên. Áp suất của nhiên liệu phái trên màng làm đóng
các van nạp và van xả 9. Nhiên liệu bị bơm đẩy về


buồng phao của bộ chế hịa khí. Khi nhiên liệu đến đầy
buồng phao, màng của bơm vẫn ở vị trí dưới, cịn cần 1
chuyển động khơng tái dọc theo thanh 3. Trong trường
hợp này, nhiên liệu không đi vào bộ chế hịa khí.
3.3.2. Dẫn động điện
a. Bơm màng
Ưu điểm:
-Dễ dẫn động bơm.
-Giá thành rẻ.
Bơm xăng tự động vào buồng phao trước khi khởi động.
-

An toàn.

Nhược điểm:

Lưu lượng xăng đi vào buồng phao không đều làm cho
lượng xăng trong buồng phao lúc cao lúc thấp.
-Các chi tiết phức tạp.

Hình 9. Bơm xăng bằng điện kiểu màng.

b.Bơm li tâm


Ưu điểm
-Lưu lượng xăng đều.
-Dễ dẫn động bơm.
-An toàn, độ tin cậy cao.
Nhược điểm
-Khối lượng lớn, tổn hao điện lớn.
-Giá thành cao.
-Đặt trong thùng xăng, nguy cơ hư hỏng ăn mịn.
-Địi hỏi cơng nghệ cao.
-Khó bảo dưỡng.
-Khó thiết kế tính tốn.

Hình 10. Ngun lý hoạt động của bơm li tâm.


3.4. Thùng xăng.
Xăng có tính ăn mịn kim loại do sự có mặt của các hợp
chất lưu huỳnh, các axít, keo nhựa chưa tinh chế hết
trong quá trình chế biến. Cần thùng dày, có lỗ thơng hơi.

Hình 11. Kết cấu vỏ thùng.

3.4.1. Tơn mạ kẽm:
Ưu điểm:

-Nhẵn bóng, bền, giảm sự oxy hóa.
-Rẻ, nhẹ, dễ tái sử dụng.
-Chịu nhiệt tốt.
Nhược điểm:
-Mềm, mỏng (thường dưới 2mm).
-Bề mặt mạ kẽm dễ bị bong tróc.
3.4.2. Thép (dập) tráng thiếc:


Ưu điểm: Cứng, dày, bền, giảm sự oxy hóa.
-Bề mặt sáng bóng.
-Chịu nhiệt tốt.
Nhược điểm:
-Ơ nhiễm mơi trường, độc hại.
-Giá cao.
3.4.3 Nhựa (thường dùng cho xe mơ hình, xe cỡ nhỏ)
Ưu điểm:
-Nhẹ, rẻ, bóng, dễ tái sử dụng.
-Chống ăn mịn.
-Khơng dẫn điện.
Nhược điểm:
-Giòn, chịu nhiệt và va đập kém.
¿

Chọn Phương án

a.Chọn bộ chế hịa khí
-Loại 1 họng.
-1 buồng hỗn hợp.
Vì loại một họng và một buồng hỗn hợp được áp dụng

ở bộ chế hịa khí kiểu đơn giản, có kết cấu đơn giản, dễ
gia cơng, chế tạo, kích thước bộ chế hịa khí nhỏ gọn, hệ
số lưu lượng lớn so với loại bộ chế hịa khí có nhiều
họng với cùng kích thước đường kính buồng hỗn hợp.
b.Chọn bơm xăng


-Bơm màng dẫn động cơ khí.
Vì bơm màng dẫn động khí có những ưu điểm:
Điều chỉnh lưu lượng tự động, áp suất xăng phía sau
bơm khơng thay đổi.
Giá thành rẻ, dễ mua, dễ chế tạo.
Dễ bảo dưỡng, độ bền cao.
c.Chọn lọc gió
-Lọc gió kết hợp.
Vì kết hợp hai loại lọc, lọc sạch khơng khí ở mọi chế
độ làm việc.
d.Chọn thùng xăng
-Vị trí thùng xăng phía sau.
-Vật liệu thép tráng thiết.
Vì thép cứng, dày, bền, giảm sự oxy hóa, bề mặt sáng
bóng và chịu nhiệt tốt.
3.5 Ống dẫn nhiên liệu:


Hình 12. Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ xăng dùng bộ chế hịa
khí.

Trong sơ đồ có ba đường ống dẫn xăng : đường nhiên
liệu chính dẫn từ bình chứa tới bơm, đường hồi nhiên

liệu về bình chứa và đường dẫn hơi nhiên liệu từ bình
chứa đến bộ lọc hơi xăng (khơng cho hơi xăng thốt ra
mơi trường).
3.5.1 Bình chứa nhiên liệu:
Bình chứa nhiên liệu được làm từ các tấm thép
mỏng được đặt ở phía sau xe để chống sự rò rỉ của xăng
trong trường hợp xảy ra va chạm. Phía trong bình chứa
có mạ một lớp kim loại chống rỉ.


Trong bình chứa xăng có các tấm ngăn để tránh
việc thay đổi mức nhiên liệu khi xe chuyển động, đặc
biệt là khi tăng tốc và giảm tốc đột ngột. Miệng của ống
dẫn xăng được đặt cao hơn đáy thùng khoảng 2 ÷ 3 cm
để chống cặn và nước có lẫn trong bình chứa. Ngồi ra
trong bình chứa nhiên liệu cịn có lọc thơ và cảm biến để
đo mức nhiên liệu.

Hình 13. Bình chứa nhiên liệu.

3.5.2 Lọc nhiên liệu:
Lọc nhiên liệu được bố trí giữa bình chứa nhiên
liệu và bơm nhiên liệu để loại bỏ cặn bẩn, tạp chất hoặc
nước có lẫn trong xăng. Các phần tử bên trong bầu lọc
làm giảm tốc độ dòng nhiên liệu, làm cho các phần tử


nặng hơn xăng được giữ lại ở đáy của lọc và các chất
bẩn nhẹ hơn xăng lọc ra bởi các phần tử lọc.

Hình 14. Lọc nhiên liệu

3.5.3 Bơm nhiên liệu:
Có hai loại bơm nhiên liệu, một loại có đường hồi
và một loại khơng có đường hồi. Tuy nhiên, về cấu tạo
và hoạt động của hai loại này cơ bản giống nhau.
Khi cam tác động vào cánh tay đòn của bơm,
màng bơm sẽ chuyển động làm thay đổi thể tích của
buồng phía trên và phía dưới (hình 3.5.3). Khi màng
chuyển động xuống phía dưới van nạp mở, van thốt
đóng nhiên liệu từ bình chứa nạp vào bơm. Khi màng
chuyển động lên phía trên, van thốt mở và van đóng
nạp, nhiên liệu được cung cấp đến chế hịa khí.


Hình 15. Bơm nhiên liệu

Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu trên động cơ ô tô
chạy xăng
Cung cấp hỗn hợp hịa khí (xăng + khơng khí) cho độngcơ.

Đảm bảo lượng và tỷ lệ hịa khí phù hợp với các
chế độ làm việc động cơ.
3.5.4 Phân loại hệ thống nhiên liệu
Trên động cơ xăng thường trang bị một trong hai hệ
thống nhiên liệu sau:
- Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hịa khí
- Hệ thống nhiên liệu sử dụng phun xăng điện tử
3.5.5 Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí

Cấu tạo

Hình 16. Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hịa khí.
¿

Chức năng của một số bộ phận chính:
-

Thùng xăng: chứa xăng.
- Bơm xăng: hút xăng từ thùng xăng lên bộ chế
hịa

khí

-

-

Bình lọc xăng: lọc sạch cặn bẩn trong xăng.

-

Bình lọc khơng khí: làm sạch khơng khí.

Bộ chế hịa khí: hịa trộn xăng với khơng khí thành

hịa khí.
¿

Ngun lí làm việc:


Khi động cơ làm việc, xăng từ thùng được bơm
xăng hút lên chảy vào buồng phao của bộ chế hòa khí.
Ở kì nạp, piston đi xuống tạo độ chân khơng trong xy
lanh, khơng khí được hút qua bầu lọc khí rồi qua bộ chế
hịa khí, tại đây chúng hút xăng trong buồng phao, hịa
trộn tạo thành hịa khí ngay trên đường ống nạp rồi đi
vào xy lanh.
3.5.6 Hệ thống nhiên liệu sử dụng phun xăng điện tử:
Cấu tạo


Hình 17. Hệ thống nhiên liệu sử dụng phun xăng điện tử.
¿

Chức năng của một số bộ phận chính:
- Bình nhiên liệu: là nơi chứa nhiên liệu.
- Bơm nhiên liệu: tạo áp suất bơm nhiên tới các
vòi

phun.
-

Bộ điều áp: điều chỉnh áp suất nhiên liệu vịi phun.

Ngồi ra, bộ điều áp cịn duy trì áp suất dư trong đường
ống nhiên liệu cũng như cách thức duy trì ở van một
chiều của bơm nhiên liệu.

-

Bộ giảm rung: Bộ giảm rung này dùng một màng

ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của áp suất nhiên
liệu sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ nén của bơm
nhiên liệu.
-

Vòi phun: Vòi phun phun nhiên liệu vào các cửa

nạp của các xy lanh theo tín hiệu từ ECU động cơ.
¿

Nguyên lí làm việc:
Khi động cơ làm việc, nhờ bơm xăng và bộ điều

chỉnh áp suất, xăng ở vịi phun ln có áp suất nhất định.
Q trình phun xăng của vịi phun được điều khiển bởi bộ
điều khiển phun, khơng khí được hút vào xy lanh

ở kì nạp nhờ sự chênh lệch áp suất. Do q trình phun
được điều khiển theo nhiều thơng số về tình trạng và