MỤC LỤC

Mục Lục ………………………………………………………………………...1

Mở Đầu………………………………………………………………………….3

Chương1 Giới thiệu về xe du lịch Mazda 6 và động cơ L3 Turbo…………..5

1.1  Giới thiệu chung về xe du lịch Mazda 6……………………………………..5

1.2  Giới thiệu chung về động cơ L3Turbo……………………………………..10

Chương 2 Phân tích đặc điểm kết cấu của động cơ…………...…………….12

2.1 Các cơ cấu chính của động cơ ……………………………………………..12

2.1.1 Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền……………………………………….12

2.1.2 Cơ cấu phối khí…..……………………………………………………20

2.2 Các hệ thống của động cơ…....……………………………………………28

2.2.1 Hệ thống bôi trơn ……………………………………………………..28

 2.2.2 Bộ làm mát dầu ……………………………………………………….31

2.2.3 Vòi phun dầu …………………………………………………………31

2.2.4 Bơm dầu………………………………………………………………32

2.3 Hệ thống làm mát ………………………………………………………….32

2.4 Hệ thống nạp khí …………………………………………………………..34

2.5 Hệ thống thay đổi sự xoáy lốc ……………………………………………..37

2.6 Van điều chỉnh áp suất không khí …………………………………………38

Chương 3 Tính toán kiểm nghiệm động cơ ở chế độ Nemax ……...……….40

3.1 Mục đích …………………………………………………………………...40

3.2 Các thông số ban đầu ………………………………………………………40

3.3 Các thông số chọn …………………………………………………………40

3.4 Tính toán các quá trình của chu trình công tác …………………………….42

3.5 Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác ………………………..50

3.6 Dựng đặc tính ngoài động cơ………………………………………………53

3.7 Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác …………………………...56

Chương 4 Khai thác hệ thống nhiên liệu động cơ…………………………..59

4.1 Tổng quát về hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ xăng …………….59

4.1.1 Khái quát quá trình tạo hỗn hợp ở động cơ đốt trong …………………59

4.1.2 Phân loại hệ thống nhiên liệu …………………………………………59

4.1.3 So sánh hệ thống phun xăng và hệ thống dùng bộ chế hòa khí... ……..63

4.1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử ……..64

4.2 Khảo sát hệ thống phun xăng điện tử động cơ L3 Turbo…………………..64

    4.2.1 Cấu trúc tổng quát các bộ phận của hệ thống nhiên liệu………………66

    4.2.2 Kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu………………………………….67

    4.2.3 Mạch cung cấp nhiên liệu thấp áp …………………………………….68

    4.2.4 Mạch nhiên liệu cao áp ………………………………………………..70

4.3 Hệ thống điều khiển điện tử động cơ………………………………………76

    4.3.1 Tổng quan……………………………………………………………...76

    4.3.2 Cấu tạo …………………………………………………………….......76

     4.3.3 Xử lý tín hiệu trong hệ thống phun nhiên liệu ………………………..78

4.4 Các cảm biến ………………………………………………………………80

    4.4.1 Cảm biến nhiệt độ ……………………………………………………..80

    4.4.2 Cảm biến vị trí bướm ga ………………………………………………82

    4.4.3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga …………………………………………….84

    4.4.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp…………………………………………...84

    4.4.5 Cảm biến tốc độ động cơ ……………………………………………...85

    4.4.6 Cảm biến kích nổ kiểu điện áp ………………………………………..86

    4.4.7 Cảm biến ô xy (lamda) ………………………………………………..86

4.5 Tìm hiểu các dạng hư hỏng, cách khắc phục và chuẩn đoán………………87

    4.5.1 Các dạng hư hỏng thường gặp ở hệ thống nhiên liệu………………….87

    4.5.2 Khắc phục hư hỏng của hệ thống nhiên liệu…………………………..88

   4.5.3 Phương pháp chuẩn đoán ……………………………………………...89

Kết Luận …………...………………………………………………………….92

Tài Liệu Tham Khảo ………………….……………………………………...93

MỞ ĐẦU

   Trong giai đoạn hiện nay cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật trên thế giới đã và đang phát triển không ngừng và ngày càng thu được những thành tựu to lớn ứng dụng vào phát triển kinh tế và quốc phòng.

   Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng phát triển thì ngành công nghiệp ô tô là một trong những ngành có tiềm năng và  được đầu tư phát triển mạnh mẽ. Do sự tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ mới đã phát triển mạnh mẽ, nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao. Các tiến bộ khoa học đó đã được áp dụng nhằm mục đích để đảm bảo độ an toàn, độ tin cậy cho người vận hành và chuyển động của xe, tăng vận tốc trung bình cũng như tăng tính kinh tế của xe. Để đáp ứng được những yêu cầu đó thì các hệ thống, cụm, cơ cấu điều khiển ô tô phải có sự hoạt động chính xác, độ bền cao.

   Trong điều kiện thời gian có hạn nên chỉ tập chung tìm hiểu, đánh giá kiểm nghiệm một số hệ thống, cơ cấu chính trên động cơ, nhằm có biện pháp khai thác, sử dụng động cơ một cách hợp lý, đảm bảo tuổi thọ cho động cơ cũng như khi khai thác động cơ sẽ phát huy hết các tính năng kỹ thuật mà nhà thiết kế đã đề ra.

    Với mục đích trên sau thời gian học tập tại Học Viện Kỹ Thuật tôi đã được giao thực hiện đề tài tốt nghiệp với nội dung “ Khai thác động cơ L3 Turbo lắp trên xe du lịch Mazda 6 ” đi sâu vào giải quyết một số vấn đề sau:

Phần thuyết minh :

Chương 1. Giới thiệu về xe du lịch Mazda 6 và động cơ L3 Turbo         

Chương 2. Phân tích đặc điểm kết cấu động cơ

Chương 3. Tính toán kiểm nghiệm động cơ ở chế độ Nemax

Chương 4. Khai thác hệ thống nhiên liệu của động cơ

Kết Luận, Tài liệu tham khảo

Phần bản vẽ :

01 Bản vẽ mặt cắt dọc động cơ L3 Turbo (A_o);

01 Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu (A_o);

01 Bản vẽ bơm nhiên liệu cao áp (A_o);

01 Bản vẽ đặc tính ngoài và công chỉ thị động cơ L3 Turbo(A_o);

01 Bản vẽ vòi phun nhiên liệu (A_o).

     Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít và đây là một động cơ mới nên trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ dẫn của các thầy, sự đóng góp các bạn sinh viên để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.

    Qua đây tôi gửi lời cảm ơn đến thầy: PGS.TS ……………… cùng các thầy trong bộ môn Động Cơ - Khoa Động Lực cùng tất cả các bạn sinh viên trong lớp đã giúp tôi hoàn thành đồ án của mình.

   Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…                                         

                                                                                 Học viên thực hiện

                                                                                  ………………

  Chương 1. GIỚI THIỆU VỀ XE DU LỊCH MAZDA 6 VÀ ĐỘNG CƠ L3 TURBO

1.1 Giới thiệu chung về xe du lịch Mazda 6

Động cơ L3 Turbo được sử dụng trên xe du lịch có kiểu dáng thể thao Mazda 6 MPS. Đối với một chiếc xe thể thao vì cần độ bốc nhanh nên mômen xoắn lớn ở mỗi khoảng vòng quay là một yếu tố cần thiết. Động cơ L3 Turbo của Mazda 6 MPS cho mômen xoắn cực đại tương đối lớn (380Nm) ở ngay tại 3000 vòng/phút. Nhờ đó chiếc xe này có thể đạt tốc độ 100 km/h sau 6,6 giây và có tốc độ tối đa 240 km/h.

Xe được trang bị hộp số gọn gàng nhờ thiết kế mới. Trong khi số 6 được dùng để tối ưu hóa mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm thiểu tiếng ồn của động cơ khi chạy tốc độ cao. Số 1, 2, 3 sử dụng đồng bộ tam cấp, số 4 sử dụng bộ đồng bộ kép giúp sang số trơn tru và nhạy.

Tùy vào tình trạng mặt đường và các trạng thái lái xe khác, hệ thống dẫn động truyền lực lên 2 trục bánh. Trong những trường hợp cần thiết, nó có thể tải 50% tải trọng về sau. Hệ thống điện tử của xe liên tục theo dõi tình trạng mặt đường và các tình trạng khác của xe như góc lái, tỷ lệ trệch hướng, tốc độ bánh xe, lực tác dụng theo hướng ngang để phân bố lực hài hòa giữa cầu trước và cầu sau. Hệ thống sẽ tự chọn giữa các các chế độ “ Normal ” ( truyền động chủ yếu lên cầu trước ), “ Sport ” (50% động lực được truyền lên cầu sau ) và “ Stability ” ( dùng trong điều kiện đường trơn trượt ). Tóm lại, trong bất kỳ tình huống nào, trên đường cao tốc, trên những đoạn quanh co đường núi, ở những chỗ đường trơn trượt… nếu nhấn ga thì người tài xế không hề bị mất lái.

Hệ thống phanh gồm có:

Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) kết hợp với phân phối lực phanh điện tử (EBD) để tối ưu hóa hiệu suất phanh. Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp được tiêu chuẩn hóa và kết hợp với hệ thống kiểm soát ổn định trong quá trình phanh và mômen phanh được chia đều cho hệ thống dẫn động 4 bánh.

Bộ truyền động:

Xe sử dụng hộp số 6 cấp đặc biệt mang lại, sự thay đổi vị trí sang số mang lại cảm giác của sự hợp nhất giữa người và xe.

Mômen xoắn dẫn động được chia đều cho hệ thống dẫn động 4 bánh dẫn tới độ ổn định khi sử dụng được nâng cao và hiệu suất trên các đường trơn trượt được tối ưu bằng bộ chuyển đổi đặc tính mômen xoắn của một khớp nối điều khiển bằng điện tử để đáp ứng với điều kiện mặt đường hiện tại.

Thân xe:

Đây là loại thân xe có 4 cửa

Kết cấu thân xe một mặt mang lại sự ổn định, chắc chắn và thoải mái mặt  khác còn phải cách âm tốt.

Thân xe được làm toàn bộ bằng thép cứng để chống lại mômen xoắn ở những khu vực chịu lực lớn ở phía trước và phía sau. Để đảm bảo ổn định, an toàn cho người, hành khách thân xe được gia cố thêm bên trong cánh cửa.

Hệ thống treo:

Lò xo được tăng thêm và dập tắt dao động ở tốc độ cao. Đường kính thanh ổn định lớn. Ở áp suất cao khí ga thay đổi sau bộ phận hấp thụ dao động.

Phụ kiện, phụ tùng:

- Đèn sương mù lắp ở phía trước

- Bàn đạp điều chỉnh bằng hợp kim

- Tấm kim loại làm bằng thép không rỉ

1.2. Giới thiệu chung về động cơ L3 turbo

Động cơ L3 turbo do hãng VinaMazda Nhật Bản chế tạo. Đây là động cơ xăng tăng áp 4 kỳ, 4 xy lanh được bố trí một hàng. Động cơ được tăng áp nhờ turbine dẫn động bằng khí thải động cơ.

Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp, nhờ đó nó có công suất cực đại 260 mã lực tại 5500 vòng/phút khỏe hơn động cơ 2.3l thông thường gần 100 mã lực. Vòi phun được lắp trên lắp máy sao cho vòi phun tiếp xúc với không gian buồng cháy và xăng được phun trực tiếp vào xy lanh của động cơ.

 Trên động cơ có lắp thêm bơm nhiên liệu cao áp, để tạo được áp suất phun cao cho vòi phun mục đích là đảm bảo cho nhiên liệu được phun tơi không bị cháy rớt.

Các thông số chính của động cơ được thể hiện trên bảng 1.2. 

Chương 2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ

2.1. Các cơ cấu chính của động cơ.

 Động cơ có hai cơ cấu là: Cơ cấu khuỷu trục-thanh truyền và Cơ cấu phối khí.

2.1.1. Cơ cấu khuỷu trục -  thanh truyền.

Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền của động cơ gồm hai nhóm chi tiết:

Nhóm chi tiết chuyển động và nhóm chi tiết cố định:

- Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, nắp xi lanh, ống lót xi lanh và đáy các te.

- Nhóm chi tiết chuyển động gồm nhóm pít tông, thanh truyền, trục khuỷu và bánh đà.

 2.1.1.1 Nhóm chi tiết cố định.

*  Vỏ che nắp máy.

Cấu tạo của vỏ che nắp máy được thể hiện trên hình 2.1

Hình 2.1. Vỏ che nắp máy

1-cảm biến vị trí trục cam; 2-van kiểm tra dầu; 3-nắp đậy lỗ đổ dầu

Vỏ che nắp máy được làm bằng hợp kim nhôm, nó có trọng lượng nhẹ và hấp thụ được tiếng gõ. Nắp đậy lỗ đổ dầu là loại xoáy. Trên vỏ che nắp máy có lắp bộ điều khiển cảm biến vị trí trục cam và van kiểm tra dầu.

* Thân máy.

Cấu tạo của thân máy được thể hiện trên hình 2.2.

Hình 2.2. Thân máy

1-vị trí nắp thiết bị tách dầu nhớt từ ống thông hơi cacte; 2-van thông khí hộp cacte; 3-khối xy lanh; 4-đồ gá thiết bị tách tách dầu nhớt từ ống thông hơi cacte; 5-nắp bạc lót cổ trục chính

Chức năng: Là nơi lắp đặt toàn bộ chi tiết của động cơ tạo lên hình dạng, kích thước động cơ. Động cơ sử dụng kết cấu thông dụng là khối xi lanh liền với nửa trên của hộp trục khuỷu, theo hình thức vỏ thân xi lanh chịu lực.

Cấu tạo: Khối thân xylanh được làm bằng hợp kim nhôm, được đúc với lớp lót gang, cải thiện được sự tỏa nhiệt và giảm trọng lượng. Khối thân xylanh có vị trí nắp thiết bị tách dầu nhớt từ ống thông hơi cacte kết hợp với van thông khí hộp cacte trên đường dẫn khí nạp sạch. Ngoài ra nó cùng với cacte tạo thành khoang chứa dầu bôi trơn, áo nước làm mát của thân xylanh là một khối khép kín.

Trên thân có lỗ lắp dụng cụ chuyên dùng, nó được dùng để dò piston số 1 ở điểm chết trên, tại vị trí xả được xác định bên ngoài khối xy lanh. Điểm chết trên của piston số 1 có thể dò thấy khi mép dụng cụ chuyên dùng tiếp xúc với bề mặt má khuỷu ( hình 2.3).

Hình 2.3 Khối thân máy

1-khối xy lanh; 2-vị trí điểm chết trên xy lanh số 1; 3-piston số 1; 4-má khuỷu; 5-dụng cụ chuyên dùng; 6-lỗ kiểm tra; 7-xy lanh số 1.

* Ống lót xi lanh.

Trong động cơ lót xi lanh nằm trong khối thân máy, nó có chức năng tạo khoang công tác bao kín động cơ, dẫn hướng cho pít tông chuyển động lên xuống và truyền nhiệt ra hệ thống làm mát.

Động cơ L3 Turbo sử dụng ống lót xylanh khô nghĩa là mặt ngoài không tiếp xúc với nước làm mát, ưu điểm độ cứng vững lớn, không cần bao kín nước làm mát

        Điều kiện làm việc: chịu tác động của tải cơ học, tải nhiệt, ăn mòn và mài mòn rất lớn.

* Nắp máy.

Kết cấu nắp máy được thể hiện trên hình 2.4

Hình 2.4.Nắp máy

1-góc chia giữa 2 xupap; 2-cửa nạp; 3-cửa thải

Công dụng: Cùng với đỉnh pitston, thành xylanh tạo thành thể tích công tác và buồng cháy. Là nơi bố trí nhiều chi tiết quan trọng của động cơ (vòi phun , bugi , xupap cùng cơ cấu dẫn động...). Là nơi bố trí đường làm mát, bôi trơn, đường nạp, thải khí...

Điều kiện làm việc: Chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn. Chịu lực ép lớn do các mối ghép tạo ra. Chịu ăn mòn hóa học nhiều .

Cấu tạo : 

Nắp máy nhỏ gọn được làm bằng hợp kim nhôm có trọng lượng nhẹ có tính dẫn nhiệt cao. Buồng cháy kiểu vát nghiêng. Các bugi được lắp ở phía trên buồng cháy để cải thiện hiệu suất cháy. Các đường ống nạp và ống thải bố trí về hai phía. Theo cách bố trí này trong động cơ xupap nạp được đặt nghiêng một góc , xupap thải đặt nghiêng một góc  so với đường tâm xylanh do đó dễ bố trí đường thải và đường nạp.

 Trong mỗi buồng cháy trên nắp xy lanh có 4 lỗ xu páp nạp và thải thông ra mặt bên của nắp xy lanh và nối buồng cháy với đường nạp và thải. Trong lỗ nạp và thải có lắp các đế xu páp nạp và thải. Đối diện với đế xu páp có khoan 1 lỗ để ép  ống dẫn hướng xu páp

Với việc áp dụng phun xăng trực tiếp, cấu trúc của lắp máy được thiết kế có lỗ để lắp các vòi phun vào buồng cháy được thể hiện trên hình vẽ 2.5

Hình 2.5 Vị trí nắp vòi phun trên nắp máy

1-lỗ lắp kim phun; 2-buồng cháy

*Đệm nắp máy

Kết cấu đệm nắp máy thể hiện trên hình 2.6.

Hình 2.6 Đệm nắp máy

1,3-lá thép kim loại mỏng; 2-đệm điều chỉnh

Đệm nắp máy dùng để bao kín nắp xylanh tại bề mặt liên kết với thân máy, tránh rò khí, rò nước.

Cấu tạo : có 2 lớp kim loại mỏng và đệm điều chỉnh.

2.1.1.2 Nhóm chi tiết chuyển động

      * Nhóm piston: gồm có piston, chốt piston, vòng găng và khóa hãm.

Hình 2.7.Nhóm piston

1-bề rộng thoát vòi phun dầu

* Piston:

Được chế tạo bằng hợp kim nhôm nhằm giảm khối lượng và lực quán tính.

Cấu tạo chính của pittông gồm 3 phần chính: đỉnh pittông, đầu pittông và thân pittông.

Đỉnh piston cùng với nắp xilanh tạo thành buồng cháy ở đầu pittông có tiện rãnh để lắp vòng găng. Đỉnh piston có dạng lõm, tao xoáy lốc mạnh thuận lợi cho quá trình tạo hỗn hợp, có tính kinh tế cao. Nhược điểm diện tích chịu nhiệt lớn, đầu piston nặng, nhiệt độ của xéc măng khí thứ nhất cao. Piston có 2 bệ chốt để lắp chốt pít tông. Mặt ngoài của pít tông có tiện 3 rãnh để lắp vòng găng, trong đó có 2 rãnh ở phía trên lắp vòng găng khí và 1 rãnh ở phía dưới lắp vòng găng dầu. Các piston được mạ để giảm lực ma sát giữa piston và thành xylanh.

Thân piston có chức năng dẫn hướng và chịu lực ngang N. Thân có dạng như hình vẽ, được vát 2 đầu bệ chốt để tránh bó kẹt piston dưới tác dụng của lực khí thể, lực ngang và ứng suất chịu nhiệt. Phần thân dưới pittông được thiết kế phù hợp vòi phun dầu lắp ở phía dưới, vòi phun dầu được lắp ở phía dưới để làm mát đầu pittông.

*Vòng găng:

Trên pittông được lắp 2 loại vòng găng là vòng găng khí và vòng găng dầu. Các vòng găng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ và để dẫn nhiệt từ đỉnh pittông ra thành ống lót xilanh. Vòng găng dầu có nhiệm vụ san đều  dầu trên bề mặt làm việc và gạt dầu bôi trơn thừa từ mặt gương xilanh về cácte. Khi lắp vào píttông miệng vòng găng khí phải lệch nhau 90⁰ kết cấu vòng găng được thể hiện trên hình 2.8

Hình 2.8 Vị trí nắp vòng găng

*Chốt piston:

Có nhiệm vụ nối pittông với đầu nhỏ thanh truyền. Chốt pittông được chế tạo bằng thép hợp kim, có dạng hình trụ rỗng, mặt ngoài được gia công tinh luồn qua bạc đầu nhỏ thanh truyền và gối lên 2 bệ chốt của pittông. Chốt pittông được lắp kiểu bơi, 2 đầu chốt có 2 khóa hãm để hạn chế dịch chuyển dọc trục. Chốt pittông được nắp căng trên bệ chốt, do đó khi lắp cần phải nung nóng pittông trong dầu 80 đến 90⁰C được thể hiện trên hình 2.7

*Thanh truyền :

Có nhiệm vụ nối pittông với chốt khuỷu của trục khuỷu và truyền lực khí thể từ pittông cho trục khuỷu từ hành trình giãn nở và ngược lại ở các hành trình nạp, nén, thải, Kết cấu thanh tryuền được thể hiện trên hình 2.9.

       Thanh truyền có tiết diện ngang chữ I, trên bề mặt thanh truyền được xử lý bằng phương pháp phun bi để làm mất những vết nứt tế vi. Đầu nhỏ thanh truyền lắp với chốt pittông qua ống lót, đầu to thanh truyền gồm 2 nửa tách rời và có gân tăng cứng, 2 nửa của đầu to được cố định với nhau bằng bulông

Trong quá trình làm việc thanh truyền thực hiện 2 chuyển động phức tạp: Tịnh tiến dọc theo đường tâm xilanh và chuyển động lắc tương đối so với trục của chốt

Hình 2.9 Thanh truyền

*Trục khuỷu:

Kết cấu trục khuỷu được thể hiện trên hình 2.10

Hình 2.10 Trục khuỷu.

1-    Bánh răng dẫn động hệ thống cân bằng động

Có nhiệm vụ truyền lực khí thể từ pittông, lực quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến và quay của các chi tiết cơ cấu thanh truyền, sau đó tạo momen quay.

Trục khuỷu được chế tạo bằng vật liệu có độ bền cao.

Trên mỗi cổ trục và cổ khuỷu đều khoan các lỗ để lắp các ống đồng để dẫn dầu bôi trơn từ các khoang của nó ra bôi trơn các bề mặt làm việc.

Đầu trục khuỷu : đầu tự do của trục khuỷu , dùng để lắp puly dẫn động bơm nước, bơm dầu bôi trơn.

Cổ trục khuỷu : Các cổ trục có cùng đường kính được làm rỗng để giảm trọng lượng giảm lực ly tâm.

Đuôi trục khuỷu có dạng mặt bích để lắp bánh đà, ưu điểm dễ tháo lắp , mối ghép chắc chắn.

Bán kính góc lượn giữa cổ trục, chốt khuỷu, má khuỷu sẽ giảm ứng suất tập trung, tăng sức bền trục khuỷu.

*Bánh đà :

Bánh đà có nhiệm vụ đẩy pittông ra khỏi các điểm chết, đảm bảo trục khuỷu của động cơ quay đồng đều khi làm việc ở chế độ không tải, đảm bảo dễ khởi động động cơ, giảm tải tức thời khi xe bắt đầu khởi hành và truyền momen cho cầu xe ở mọi chế độ.

Bánh đà được chế tạo bằng gang và được cân bằng động cùng với trục khuỷu. Bánh đà được lắp với mặt bích của trục khuỷu nhờ các bulông. Trên vành bánh đà có ép một vành răng dùng để khởi động động cơ (bằng động cơ điện), trên vành bánh đà còn có các dấu để xác định điểm chết trên của xilanh thứ nhất khi đặt góc đánh lửa.

2.1.2.Cơ cấu phối khí.

Hệ thống phối khí có nhiệm vụ đóng và mở các xupap xả và nạp, phục vụ cho việc xả sạch hết sản vật cháy trong xylanh từ chu trình trước ra khỏi xylanh và nạp đầy không khí mới, sạch vào xylanh động cơ nhằm đảm bảo đốt cháy hết nhiên liệu trong chu trình tiếp theo, lượng không khí nạp vào xylanh càng nhiều và công suất động cơ sinh ra càng lớn. Các xupap phải đóng mở đúng thời điểm quy định, các hệ thống truyền động phải chính xác. Cơ cấu phối khí của động cơ thuộc loại xu páp treo. Cơ cấu phối khí bao gồm các cụm chi tiết chính: Bộ dẫn động xích cam, trục cam xupap nạp, trục cam xupap thải, lò xo, con đội, cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí.

          Cơ cấu phối khí được thể hiện trên hình 2.11

Hình 2.11 Cơ cấu phối khí

1-trục cam; 2-con đội xupap; 3-lò xo xupap; 4-cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí; 5-thanh dẫn xích; 6-bánh răng trục khuỷu truyền động xích; 7thiết bị căng xích; 8-đòn căng xích; 9-bánh xích trên trục cam; 10-dây xích truyền động trục cam; 11-van tiết lưu dầu.

2.1.2.1.Trục cam

Trục cam của cơ cấu phối khí đặt trên lắp máy tác dụng trực tiếp vào xupap không có bộ cò mổ. Với kiểu bố trí trục cam như trên do có ít chi tiết nên độ sai khác nhỏ, đảm bảo đóng mở chính xác ngay cả khi làm việc với tốc độ cao. Mặt khác do bố trí xupap kiểu treo nên giảm được diện tích truyền nhiệt, giảm khả năng chống kích nổ từ đó tăng được tỷ số nén, chính vì vậy mặc dù động cơ có kích thước nhỏ nhưng công suất lớn. Nhược điểm của kiểu bố trí này là chiều cao tăng dẫn đến chiều cao của xe tăng, trọng tâm của xe cũng tăng lên dẫn đến tính ổn định của xe giảm.

Trục cam chế tạo từ thép hợp kim được nhiệt luyện và mài bóng bề mặt, có cổ lắp thẳng vào ổ đỡ trên lắp máy. Đầu trục cam có lắp bánh răng dẫn động trục cam, phía sau trục cam lắp cam dẫn động bơm nhiên liệu, cảm biến xác định vị trí trục cam

       Do trục cam được bố trí trên lắp máy tác dụng vào con đội thông qua lò xo, đế tựa, phớt làm kín vì vậy lực tác dụng vào con đội tăng dần không đột ngột dẫn đến tiếng ồn giảm và sự sai khác của cơ cấu phối khí nhỏ, do số lượng các cơ cấu nhỏ khe hở lắp ghép ít. Nhưng việc bố trí kiểu này làm cho lực tác dụng không chính tâm của xupap nên khả năng gây uốn cho xupap cao hơn với kiểu bố trí cò mổ.

         Kết cấu trục cam thể hiện trên hình 2.12

Hình 2.12.Trục cam

1-trục cam thải; 2,7-bạc chặn; 3,8-đỉnh cam; 4,12-gối cam; 5,11-cổ trục cam; 6-trục cam nạp; 9-cảm biến xác định vị trí trục cam; 10-cam dẫn động bơm nhiên liệu.

2.1.2.2.Xupap nạp , thải

   Cấu tạo tạo của xupap gồm 3 phần chính : Phần nấm, thân xupap và phần đuôi.

   Phần nấm: kết cấu của nấm xupap có ảnh hưởng quyết định đến giá thành chế tạo mà còn ảnh hưởng đến độ bền, trọng lượng và tình trạng của dòng khí lưu thông qua họng xupap. Nấm xupap nạp và thải được sử dụng là loại nấm bằng. Ưu điểm của loại này là đơn giản dễ chế tạo. Mặt làm việc quan trọng của phần nấm là mặt côn. Điều này vừa đảm bảo được độ bền của nấm, vừa đảm bảo tiết diện lưu thông khi mở xupap và vừa đảm bảo dòng khí lưu động dễ dàng.

    Kết cấu của xupap được thể hiện trên hình 2.13 (chi tiết số 6)

Hình 2.13. Xupap

1-móng hãm; 2-đế tựa; 3-lò xo xupap; 4-phớt làm kín; 5-ống dẫn hướng; 6-xupap

   2.1.2.3.Xích cam

   Bộ truyền động bằng xích:

        Ưu điểm: Truyền động được các trục có khoảng cách xa nhưng vẫn tạo được độ chính xác cao và êm dịu.

         Nhược điểm: Truyền được tải trọng nhỏ, độ bền không cao và sau một sau thời gian làm việc xích bị rão. Chính vì vậy để khắc phục người ta bố trí cơ cấu căng xích tự động kết cấu được thể hiện trên hình 2.14. Một nhược điểm nữa là giá thành cao vì vậy chỉ phù hợp với xe có tải trọng nhỏ như xe con. Ngoài ra với bộ truyền xích việc bố trí bôi trơn tương đối khó khăn, trong khi yêu cầu bôi trơn là rất cao.

          Xích dẫn động trục cam là loại xích cao tốc làm bằng thép hợp kim có sức bền cao khi chuyển động gây ra tiếng ồn ở mức thấp nhất. Khi xích ăn khớp dễ bị rung động và sau một thời gian sử dụng xích thường bị rão gây ra tiếng ồn và sai lệch pha phân phối khí do đó phải tăng cường sức bền cho xích cam để làm việc hiệu quả tốt nhất. Dùng hệ thống điều tiết thời điểm mở xupap đúng lúc sao cho momen đạt giá trị nhỏ nhất hoặc tốc độ trung bình và hiệu suất nhiên liệu tăng lên.

2.1.2.4.Cơ cấu căng xích cam.

        Chức năng thiết bị căng xích cam là khắc phục độ trùng trên xích cam và nó được điều chỉnh một cách tự động.

Nguyên lý làm việc của bộ căng xích: Khi động cơ bắt đầu hoạt động, xích dẫn động bắt đầu làm việc và căng theo. Trong quá trình hoạt động lâu dài các mắt xích sẽ bị mòn làm cho độ chùng của xích tăng lên vượt quá giới hạn cho phép. Khi xích trùng đến giới hạn đó dầu có áp suất cao được đưa vào khoang trái piston 4. Dưới áp lực dầu, piston bị ép về phía bên trái đẩy thanh dẫn hướng xích đi theo và xích được căng ra. Trên piston có khía rãnh, các khía rãnh này ăn khớp với rãnh trên vấu hãm. Nhờ đó piston sẽ được giữ lại tại vị trí có độ chùng cho phép khi áp lực dầu không còn tác dụng. Muốn cho piston trở lại vị trí ban đầu ta nới lỏng vấu hãm cho piston trượt trên các rãnh của vấu hãm nhờ vào lực lò xo.  Kết cấu căng xích cam thể hiện trên hình 2.14

Hình 2.14. Kết cấu căng xích

1-lò xo vấu hãm; 2-vấu hãm; 3-thanh răng; 4-piston; 5-lò xo; 6-thân cơ cấu căng xích.

2.1.2.5.Kết cấu con đội.

Kết cấu con đội được thể hiện trên hình 2.15.

Con đội là chi tiết máy truyền lực trung gian. Kết cấu con đội gồm hai phần phần dẫn hướng (thân con đội) và phần mặt tiếp xúc.

Động cơ L3 Turbo sử dụng loại con đội hình trụ. Khi dùng con đội loại này thì dạng cam phối khí là dạng cam lồi. Đường kính mặt tiếp xúc với cam có đường kính lớn để tránh hiện tượng kẹt.

Loại con đội này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và dễ chế tạo. Đường kính thân con đội có kích thước bằng đường kính mặt tiếp xúc.

Động cơ L3 Turbo có cơ cấu phân phối khí cam dẫn động trực tiếp xupap nên con đội có đường kính lớn để lồng lò xo vào bên trong con đội.

Đường kính đáy và chiều dài thân con đội của xupap nạp và xupap thải như nhau.

Hình 2.15.Kết cấu con đội

1-con đội; 2-trục cam; 3-bề mặt tiếp xúc vấu cam; 5-bề mặt tiếp xúc với đuôi xupap; 6-vị trí đánh dấu thứ tự con đội

2.1.2.6.Hệ thống thay đổi pha phối khí.

*Chức năng của hệ thống: Hệ thống làm thay đổi góc phân phối khí phù hợp quá trình làm việc của động cơ sao cho phù hợp với điều kiện làm việc động cơ. Hệ thống sử dụng áp suất thủy lực điều khiển bằng van điện từ để xoay trục cam nạp và thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm phối khí tối ưu và cải thiện động cơ để giảm bớt sự tiêu hao nhiên liệu.

Hình 2.16.Sơ đồ nguyên lý làm việc.

1-cảm biến vị trí trục khuỷu; 2-cảm biến vị trí trục cam; 3-bộ điều khiển (PCM); 4-van điều khiển phối khí (OCV); 5-cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí; 6-tín hiệu điện; 7-đường dầu.

* Cấu tạo của hệ thống gồm có: Bộ điều khiển (PCM), cảm biến vị trí trục khuỷu, cảm biến vị trí trục cam, van điều khiển phối khí (OCV), cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí.

Bộ điều khiển (PCM): Điều khiển thời điểm đóng mở xupap theo chế độ tải và tốc độ động cơ.

Van điều khiển phối khí (OCV): Nhận tín hiệu từ PCM và thực hiện theo tín hiệu nhận được để bơm dầu vào cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí.

Cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí của hệ thống dùng để xoay trục cam nạp, với áp suất dầu dùng làm xoay bộ điều khiển xác định thời điểm mở sớm hoặc mở muộn xupap.

Cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí được lắp ở đầu trục cam nạp và làm nhiệm vụ quay trục cam nạp theo sự điều khiển của bộ điều khiển (PCM). Cơ cấu này bao gồm một vỏ có bánh răng để liên kết với xích dẫn động và phần vỏ trực tiếp liên kết với trục cam bằng bulông và chốt định vị.

 Giữa roto và vỏ có khoang chứa dầu và đường dẫn dầu đến các khoang. Phụ thuộc vào việc dầu được dẫn đến khoang nào sẽ tạo nên sự chuyển dịch tương đối giữa roto và thân vỏ, như vậy làm xoay trục cam đi một góc nhất định so với vị trí tương đối ban đầu.

Hình 2.17.Cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí.

1-đĩa xích trục cam; 2-vỏ; 3-roto; 4-chốt khóa; 5-đệm kín; 6-nắp bảo vệ; 7-dấu vị trí lắp roto.

*Kết cấu van điều khiển phối khí(OCV) được thể hiện trên hình 2.18

Hình 2.18.Kết cấu van điều khiển phối khí.

1-van trượt; 2-cuộn dây điện từ; 3-cần đẩy ; 4-lò xo

2.2.Các hệ thống động cơ.

2.2.1.Hệ thống bôi trơn.

Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ đưa dầu đến các bề mặt làm việc của các chi tiết, đồng thời lọc sạch các tạp chất lẫn trong dầu nhờn khi dầu nhờn tẩy rửa các bề mặt làm việc này và làm mát dầu nhờn để đảm bảo tính năng hóa lý của nó.

Hệ thống bôi trơn của động cơ sử dụng dầu nhờn để làm giảm ma sát của ổ trục, đưa nhiệt lượng do ma sát sinh ra ra khỏi ổ trục, do đó làm giảm chất lượng mài mòn các loại cổ trục. Ngoài ra, dầu nhờn còn bảo vệ các bề mặt của các chi tiết trong động cơ không bị ôxít hóa.

Dầu nhờn dùng trong hệ thống bôi trơn còn có tác dụng làm giảm tổn thất ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa bề làm việc của các chi tiết, bao kín khe hở giữa pittông với xi lanh và giữa xéc măng với pittông.

* Kết cấu các thành phần của hệ thống bôi trơn.

Sơ đồ các thành phần của hệ thống được thể hiện trên hình vẽ 2.19

                          Hình 2.19. Sơ đồ các thành phần hệ thống bôi trơn.

         1-Bình làm mát dầu; 2- Đệm kín; 3-van an toàn; 4-Bộ phận nối lọc dầu; 5-lọc dầu; 6-nắp lọc dầu; 7-van thoát nước lọc dầu; 8-vòng đệm chữ O; 9-cacte dầu; 10-vòng đệm; 11-van thoát nước lọc dầu; 12-bơm dầu; 13-bánh răng dẫn động bơm dầu; 14-dây xích dẫn động bươm dầu; 15-thanh dẫn xích bơm dầu; 16-thiết bị căng xích bơm dầu; 17-vỉ lọc dầu; 18-vòi phun dầu.

* Đặc điểm của hệ thống bôi trơn.

Đây là hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt, có sử dụng bầu lọc dầu có lõi lọc bằng giấy. Lọc dầu không có hại cho môi trường nó được thiết kế lắp bên trong bầu lọc dầu để khi lọc dầu bẩn có thể dễ dàng thay thế.

Toàn bộ lượng dầu của hệ thống bôi trơn được chứa trong cacte của động cơ.Bơm dầu 12 được dẫn động từ trục khuỷu động cơ bằng xích.

Ưu điểm: Cung cấp lượng dầu bôi trơn khá đầy đủ cả về số lượng lẫn chất lượng, độ tin cậy làm việc của hệ thống tương đối cao.

Nhược điểm: Do toàn bộ dầu bôi trơn chứa trong cacte nên cacte phải sâu để có dung tích chứa lớn, do đó làm tăng chiều cao động cơ. Ngoài ra, dầu trong cacte luôn tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ cao từ buồng cháy lọt xuống mang theo hơi nhiên liệu và các hơi axit làm giảm tuổi thọ của dầu.

* Sơ đồ đường dẫn dầu của hệ thống bôi trơn thể hiện trên hình 2.20.

Hình 2.20.Sơ đồ dẫn dầu của hệ thống bôi trơn.

1-van điều khiển phối trí; 2-cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí; 3-con đội; 4-trục cam; 5-tua bin tăng áp; 6-hệ thống cân bằng trục; 7-cacte; 8-vỉ lọc dầu; 9-bơm dầu; 10-bình làm mát dầu; 11-lọc dầu; 12-van an toàn; 13-khẩu độ ; 14-dây xích nguồn dẫn động trục cam; 15-thiết bị căng xích; 16-piston; 17-vòi phun dầu; 18-bạc lót cổ trục chính; 19-trục khuỷu; 20-bạc lót thanh truyền; 21-đường dầu chính; 22-đường dầu áp suất thấp; 23-đường dầu phân nhánh.

Bơm dầu được dẫn động từ trục khuỷu. Dầu trong cacte 7 được hút vào bơm qua vỉ lọc dầu 8. Vỉ lọc 8 có lưới chắn để lọc sơ bộ những tạp chất có kích thước lớn. Sau bơm, dầu có áp suất cao được đưa đến bình làm mát dầu 10, dầu được chia làm 2 nhánh. Một nhánh đến lọc dầu tại đây những phần tử tạp chất rất nhỏ được giữ lại nên dầu lọc rất sạch, một nhánh không qua lọc dầu đến đường dầu chính. Từ đường dầu chính dầu đi bôi trơn trục khuỷu 19, bôi trơn ổ trục chính, trục cam, con đội... Cũng từ đường dầu chính dầu được đưa đến van điều khiển phối khí để điều khiển cơ cấu chấp hành thay đổi góc phối khí 2, và dầu cũng được đưa đến để bôi trơn trục tuabin tăng áp 5. Sau khi đi bôi trơn và đến van điều khiển dầu lại được hồi về cacte 7. 

2.2.2.Bộ làm mát dầu

Dầu động cơ L3 được làm mát bằng nước, để giảm sự biến chất của dầu. Bộ phận làm mát này được nắp được nắp cùng với bộ phận lối lọc dầu.

Hình 2.21.Bộ làm mát dầu

1-Hướng dòng chảy làm mát động cơ

      2.2.3.Vòi phun dầu.

       Kết cấu vòi phun được thể hện trên hình 2.22.

Hình 2.22.Kết cấu vòi phun

1-mặt trước động cơ; 2-dầu; 3-vòi phun dầu; 4-thân khối xylanh.

      Đây là vòi phun dầu dùng để làm mát piston, vòi phun này được lắp ở trong khối thân xylanh. Các đầu vòi phun được lắp hướng về phía bề mặt sau của mỗi piston.

       Các vòi phun dầu này được thiết kế để hạn sự nhỏ giọt dầu từ hệ thống bôi trơn khi động cơ ngừng hoạt động.

   2.2.4.Bơm dầu.

    Kết cấu bơm dầu được thể hiện trên hình 2.23.

Hình 2.23.Bơm dầu

1-roto bên trong; 2-đường dầu vào; 3-van an toàn; 4-roto phía ngoài; 5-mặt sau bơm; 6-đường dầu ra; 7-mặt trước bơm.

Đây là kiểu bơm bánh răng ăn khớp trong. Roto bên trong và roto bên ngoài luôn đặt lệch tâm nhau. Khi roto bên trong quay kéo theo roto bên ngoài cùng chiều. Chất lỏng ở trong các rãnh răng theo chiều quay của các bánh răng vận chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy vòng theo vỏ bơm. Khoang hút và khoang đẩy được ngăn cách với nhau.

       2.3.Hệ thống làm mát.

2.3.1.Công dụng của hệ thống làm mát.

Hệ thống làm mát có tác dụng tản nhiệt khỏi các chi tiết, giữ cho nhiệt độ của các chi tiết không vượt quá giá trị cho phép và do đó bảo đảm điều kiện làm việc bình thường của động cơ.

Tuy nhiên nếu cường độ làm mát quá lớn nhiệt độ chi tiết thấp sẽ gây ra hiện tượng hơi nhiên liệu ngưng tụ trên thành xylanh dẫn đến trôi dầu bôi trơn nên sẽ tăng mài mòn của các cặp chi tiết có chuyển động tương đối.

2.3.2.Sơ đồ đường dẫn nước làm mát của hệ thống.

Sơ đồ được thể hiện trên hình 2.24.

Hình 2.24.Sơ đồ đường dẫn nước làm mát.

1-bình chứa nước làm mát; 2-két nước; 3-van hằng nhiệt; 4-bơm nước; 5-khối xylanh; 6-nắp máy; 7-van tuần hoàn khí thải; 8-thân bướm ga; 9-tuabin tăng áp;10-dầu làm mát hộp số; 11-hệ thống sấy; 12-bình làm mát dầu; 13-Đường dẫn của nước làm mát.

Đây là hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng, dung tích bình chứa 8,0 lít. Hệ thống làm mát có 2 quạt dẫn động bằng motor thông qua bộ điều khiển.

       Khi mới khởi động nước làm mát của động cơ có sẵn trong két nước được bơm nước hút qua ống hút của bơm rồi được đẩy vào khoang chứa nước trong thân máy của động cơ thông qua các đường lỗ khoan sẵn trong thân máy. Nước được phân chia để làm mát đều cả bốn xylanh, làm mát dầu bôi trơn sau đó đến làm mát thân máy, nắp máy…

Hệ thống có kiểu van hằng nhiệt lắp ở đầu vào của bơm nước. Van hằng nhiệt này được trang bị van đi tắt, tùy theo sự thay đổi nhiệt độ của nước làm mát mà van này đóng hoặc mở van hằng nhiệt để điều chỉnh nước làm mát đi qua mạch chính và qua mạch tắt. Khi nước làm mát còn thấp, van hằng nhiệt sẽ đóng và van đi tắt mở. Khi đó nước làm mát sẽ tuần hoàn qua mạch rẽ mà không qua van hằng nhiệt. Nhờ vậy nhiệt độ của nước sẽ tăng lên và động cơ sẽ đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn. Khi nhiệt độ nước làm lên cao, van hằng nhiệt mở van đi tắt đóng lại. Toàn bộ nước làm mát sẽ chảy qua két nước, ở đây nó được làm mát, sau đó đi qua van hằng nhiệt và trở về bơm nước. Bằng cách này nhiệt độ động cơ được duy trì. 

2.4.Hệ thống nạp khí.

2.4.1.Các bộ phận của hệ thống.

Các bộ phận được thể hiện trên hình 2.25.

Chức năng của hệ thống là để cấp lượng không khí nạp đến các xylanh.

Yêu cầu: Có sức cản nhỏ để giảm tổn thất bơm trong chu trình công tác, tăng hệ số nạp, giảm tổn hao năng lượng khí thải khi sử dụng tuabin. Cấp đồng đều lượng không khí đến các xylanh. Cấp lượng không khí mới phải sạch, không bụi bẩn. Có khả năng sấy nóng lượng khí nạp mới nhằm giảm thời gian khởi động.

Trên động cơ L3 turbo có sử dụng hệ thống tuabin tăng áp để tăng thêm lượng không khí vào buồng đốt, và khi đưa nhiên liệu vào nhiều hơn làm tăng công suất khí hỗn hợp đốt cháy trong xylanh. Nhờ đó mà công suất của động cơ tăng lên. Năng lượng khí thải được sử dụng để dẫn động cánh tuabin, cánh nén quay theo (nhờ được gắn đồng trục với tuabin) để nén vào xylanh.

       Không khí mới sau khi qua bầu lọc gió, được lọc sạch, được hút vào tuabin. Lúc này nhiệt độ và áp suất khí nạp tăng lên, được dẫn qua bộ làm mát khí nạp, đi vào ống góp, rồi được phân phối vào các xylanh theo thứ tự làm việc của động cơ.

Hình 2.25 Các bộ phận hệ thống nạp khí

1-thiết bị làm mát không khí nạp; 2-tuabin tăng áp; 3-lọc gió; 4-bàn đạp ga; 5-buồng cộng hưởng; 6-van điều áp không khí; 7-bộ chấp hành của van thay đổi sự  xoáy lốc; 8-bướm ga; 9-van điện từ điều khiển van xoáy ; 10-bộ tác động wastegate; 11-van điện từ điều khiển wastegate.

2.4.2. Đặc điểm kết cấu các bộ phận trong hệ thống nạp.

Bầu lọc gió:

 Động cơ sử dụng loại bầu lọc bằng giấy (lọc thô). Không khí từ môi trường ngoài đi qua bầu lọc. Những chất bẩn được giữ lại, không khí sạch đi vào tuabin được nén đến một áp suất cần thiết rồi đưa vào xylanh động cơ.

Hệ thống làm mát khí nạp:

 Bộ làm mát trung gian được lắp giữa bánh nén khí và động cơ, dùng để làm mát khí nạp (do tuabin tăng áp nén ép và làm nóng khí nạp).

 Nhiệt độ không khí tăng lên do bị nén trong tuabin tăng áp. Hiệu suất nạp khí sẽ bị thấp vì không khí giãn nở ở nhiệt độ cao. Bộ làm mát trung gian làm tăng mật độ không khí bằng cách giảm nhiệt độ của không khí, nhờ thế mà tăng hiệu suất nạp khí. Bộ làm mát trung gian là kiểu làm mát bằng không khí.

Turbo tăng áp :

Turbo tăng áp bao gồm các cánh tuabin, cánh máy nén, van wastegate, bộ tác động wastegate.

 Kết cấu được thể hiện trên hình 2.26.

Nguyên lý hoạt động:

Hình 2.26.Kết cấu tuabin tăng áp.

1-van điện từ điều khiển wastegate; 2-lỗ van ;3-khí được làm mát; 4-khí từ lọc gió; 5-turbin tăng áp; 6-bộ xúc tác trong bộ hóa khử khí thải; 7-wastegate ; 8-màng điều khiển wastegate; 9- đường ống nạp.

Nguyên lý hoạt động:

- Ở chế độ tải nhỏ: Khí thải từ đường ống thải đi vào tuabin , tuabin quay kéo theo máy nén quay, không khí được tăng áp đi vào đường nạp vào trong xylanh động cơ. Lúc này bộ wastegte đóng, ở van điện từ điều khiển wastegate 1 do PCM không cung cấp điện đến solenoid, dẫn tới van điện từ điều khiển wastegate 1 mở cho không khí từ máy nén đi qua van điều khiển wastegate trở về đường ống nạp.

- Ở chế độ tốc độ cao và đầy tải : ở chế độ này, PCM điều khiển van điện từ. Dưới tác dụng của van điện từ, lúc đó van điện từ điều khiển wastegate đóng. Không khí tăng áp đi vào màng điều khiển wastegate 8 ép lò xo làm mở bộ wastegate 7. Lúc này khí thải qua được bộ wastegate 7, làm giảm công suất turbin do đó công suất máy nén giảm.

2.5.Hệ thống thay đổi sự  xoáy lốc.

Hình 2.27.Sơ đồ hệ thống nạp khí

1-bộ điều khiển van xoáy; 2-van điện từ điều khiển van xoáy; 3-lọc gió; 4-van xoáy;

Hình 2.28. Xoáy lốc trong buồng cháy

1-van xoáy mở ; 2-van xoáy đóng; 3-đường khí nạp.

Chức năng của hệ thống là làm giảm lượng khí thải ở động cơ, khi động cơ còn lạnh ( khi nhiệt độ động cơ giảm hơn) và ở chế độ tốc độ động cơ thấp (thấp hơn 3750 vòng/phút). Khi động cơ ở 2 chế độ này,  thì hệ thống thay đổi sự xoáy lốc làm tăng tốc độ dòng khí nạp bằng cách thay đổi vị trí van xoáy 4 để thu hẹp lượng khí thông qua (được thể hiện qua sơ đồ hình 2.27). Kết quả là, chất lượng hỗn hợp nhiên liệu được cải thiện. Ngoài ra, việc tạo ra một vòng xoáy không khí mạnh trong buồng đốt sẽ tăng được sự hòa trộn hỗn hợp không khí nhiên liệu (được thể hiện trên hình 2.28). Do đó chất lượng khí thải được cải thiện. Sự thay đổi van xoáy 4 được kết nối từ bộ điều khiển (PCM).

2.6.Van điều chỉnh áp suất không khí.

Hình 2.29. Sơ đồ nguyên lý hoạt động van điều chỉnh áp suất không khí.

1,5-bướm ga; 2-van điều chỉnh áp suất không khí; 3-cần đẩy; 4-lọc gió; 6- đường áp suất thực; 7-đường áp thấp; 8-đường áp suất khí quay trở lại tuabin tăng áp.

Sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 2.29.

Chức năng bảo hệ thống nạp vì khi áp suất khí trong hệ thống nạp mà cao quá sẽ dẫn đến hỏng các đường ống dẫn khí hoặc cũng có thể hỏng cả hệ thống nạp. Để ngăn chặn điều này thì khi áp suất trong hệ thống nạp vượt quá giá trị quy định thì van điều chỉnh áp suât không khí sẽ mở ra và áp suất khí này quay trở lại vào phần nén khí của tuabin tăng áp.

Khi bướm ga đóng lại, dưới tác dụng của chân không làm cho màng ngăn của van điều chỉnh áp suất không khí 2 mở ra, khi đó áp suất khí này sẽ quay trở lại phần nén khí của tuabin tăng áp.

Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM ĐỘNG CƠ Ở CHẾ ĐỘ Nemax

3.1. Mục đích.

Tính toán kiểm nghiệm động cơ ở chế độ Nemax là xác định các chỉ tiêu về kinh tế, hiệu quả của chu trình công tác và sự làm việc của động cơ ở điều kiện Việt Nam.

Kết quả tính toán cho phép xây dựng đồ thị công chỉ thị của chu tình để làm cơ sở cho việc tính toán động lực học, tính toán sức bền và sự mài mòn các chi tiết của động cơ. Chế độ tính toán là chế độ công suất có ích lớn nhất () ứng với số vòng quay của trục khuỷu (n­_N­).

3.2. Các thông số ban đầu.

* Sốxi lanh (i) :                        i = 4

* Đường kính xi lanh (D) :       D = 87,5        [mm]

* Hành trình của pít tông (S) :          S = 94         [mm]

* Công suất có ích lớn nhất () : = 191   [kW]

* Số vòng quay ứng() :              n_Nemax = 5500    [v/ph]

* Vận tốc trung bình của pit tông (C_TB) :

C_TB =17,23   [m/s]

* Tỷ số nén():                         = 9,5

3.3. Các thông số chọn.

* Hệ số dư lượng không khí (a):

Với động cơ sử dụng turbo tăng áp ở chế độ công suất cực đại thì giá trị của hệ số dư lượng không khí cao, chọn a = 0,95

* Nhiệt độ môi trường (T):

Nhiệt độ trung bình của môi trường ở nước ta, theo thông kê của nha khí tượng là T = 24C do đó.             T=297       [];

* Áp suất môi trường (p) :

 Ta chọn áp suất môi trường theo áp suất khí quyển ở độ cao mực nước biển.                                                   p=0,103     [MN/m²];

* Hệ số nạp ():

Ở tốc độ trục khuỷu là 5500 (ứng với ), thời gian nạp và thải  ngắn, áp suất cuối quá trình thải tương đối cao, do đó khí sót trong xi lanh tương đối nhiều, nên ta chọn.

=0,75

* Áp suất cuối quá trình thải (p_r):

Ở tốc độ trục khuỷu 5500 v/ph thời gian thải tương đối ngắn và tốc độ thải lớn nên áp suất cuối quá trình thải cao hơn.

p_r = 0,11   [MN/m²];

* Nhiệt độ cuối quá trình thải (T_r) :

Động cơ tăng áp làm việc ở chế độ công suất cực đại ứng với tốc độ trục khuỷu là 5500 v/ph nên hiện tượng cháy rớt thường xuất hiện, do vậy nhiệt độ của quá trình thải  lớn, nên ta chọn.           T_r = 900      [];

* Độ sấy nóng khí nạp( ):

 Ở chế độ  ứng với tốc độ trục khuỷu là 5500 v/ph, nên thời gian tiếp xúc của hỗn hợp với thành xi lanh ngắn, hơn nữa đường ống nạp và ống thải bố trí về hai phía nên khả năng hấp thụ nhiệt của hỗn hợp giảm nên ta chọn

                 = 10   [];

* Chỉ số nén đa biến trung bình(n₁):

 Ở chế độ  ứng với tốc độ trục khuỷu là 5500 v/ph, nên cường độ hoạt động của các chi tiết tăng, dẫn đến nhiệt độ trung bình của động cơ tăng làm cho hỗn hợp công tác nhận thêm nhiệt, dẫn đến chỉ số nén đa biến trung bình tăng, nên ta chọn                             n₁ =1,36

* Hệ số sử dụng nhiệt (x_Z):

Ở chế độ  tổn thất nhiệt cho nước làm mát và cho việc phân giải nhiên liệu giảm nên hệ số sử dụng nhiệt sẽ tăng,nên ta chọn    x_Z  = 0,95

* Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Q_T):

 Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, nên ta chọn.

                                                       Q_T  = 44000    [kJ/kgnl];

* Chỉ số giãn nở đa biến trung bình (n₂):

Ở chế độ trục khuỷu tuơng đối cao (5500 v/ph) tổn thất nhiệt do truyền nhiệt với nước làm mát và do lọt khí sẽ giảm, nên chỉ số giãn nở đa biến trung bình giảm, nên ta chọn.                          n₂ =1,39

* Trọng lượng phân tử của nhiên liệu ():

Với nhiên liệu xăng ta chọn:            

                                                 = 111   [kg/kmol] ;

* Hệ số điền đầy đồ thị công ():= 0,9.

3.4. Tính toán các quá trình của chu trình công tác.

          3.4.1. Tính toán quá trình trao đổi khí.

Mục đích của việc tính toán quá trình trao đổi khí là xác định các thông số cuối quá trình nạp như áp suất P_a và nhiệt độ T­­_a

Động cơ xăng tăng áp, giá trị áp suất P_a và nhiệt độ T­­_a được xác định như sau:

-Áp suất cuối quá trình nạp p_a

p_a= (0,87 0,97)p_k  chọn p_a = 0,97.p_k       [MN/m²] ;

p_a = 0,97.0,25 = 0,24    [MN/m²] ;

           -Nhiệt độ của không khí sau máy nén khí:

           = = 408,32    [K]

      * Hệ số nap

Hệ số nạp được xác định theo công thức :

:hệ số sấy nóng khí nạp :==1,02

:hệ số quét buồng cháy , chọn= 0,75

:hệ số công nạp , chọn = 0,85

Thay số vào ta được:

 = 0,94

* Nhiệt độ cuối quá trình nạp ().

Giá trị của T_a được xác định theo công thức :

                                                                       [K];

Thay số vào ta được .

           = 454,38   [K];

         *Hệ số khí sót :

             Thay số vào ta được

 = 0,023

       3.4.2. Tính toán quá trình nén.

Mục đích của việc tính toán quá trình nén là xác định các thông số như áp suất p_c  và nhiệt độ T­_c ở cuối quá trình nén

* Áp suất cuối quá trình nén (p_c).

Giá trị của p_c được xác định theo công thức sau :

                                       p_c = p_a           [MN/m²];

Thay số vào ta được.

                              p_c = 0,24. 9,5^1,39  = 5,48        [MN/m²] ;

* Nhiệt độ cuối quá trình nén (T­_c).

Giá trị của T­_c được xác định theo công thức sau :                                                                    T_c=T_a.    [K] ;

Thay số vào ta được:

                              T_c= 454,384. 9,5^1,39-1 = 1093,29    [K] ;

      3.4.3. Tính toán quá trình cháy.

Mục đích tính toán quá trình cháy là xác định các thông số cuối quá trình cháy như áp suất p_z và nhiệt độ T_z

3.4.3.1 Tính tương quan nhiệt hoá.

* Xác định lượng không khí cần thiết lý thuyết (M₀)để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu thể lỏng.

Lượng không khí lý thuyết M₀ được xác định theo công thức.

                                   [kmol/kgnl];

Trong đó g_C, g_H, g₀ lần lượt là thành phần nguyên tố tính theo khối lượng của Cácbon, Hyđrô và Ôxy tương ứng chứa trong 1 kg nhiên liệu, trị số các thành phần đó đối với nhiên liệu xăng.   

                             g_C =0,855; g_H =0,145; g₀ =0

Thay số vào ta được.

                   M₀ =     [kmol/kgnl];

* Xác định lượng không khí thực tế nạp vào xi lanh động cơ ứng với 1 kg nhiên liệu (M_t).

Lượng không khí thực tế được xác định theo công thức

                             M_t = a.M_o                  [kmol/kgnl];

Thay số vào ta được.

                             M_t = 0,95. 0,512 = 0,486      [kmol/kgnl]

* Lượng hỗn hợp  cháy (M₁) tương ứng với lượng không khí  thực tế .

Lượng hỗn hợp  cháy (M₁) tương ứng với lượng không khí  thực tế đối với động cơ xăng được xác định theo công thức sau [4]

                             M₁ = a.M_o             [kmol/kgnl];

Thay số vào ta được.

          M₁ =0,95. 0,512 +      [kmol/kgnl];

* Số mol sản vật cháy ( M₂).

Động cơ làm việc với , nên M₂ được xác định theo công thức sau

                                               [kmol/kgnl];

Thay số vào ta được.

                   M₂ =0,79. 0,95. 0,512 + [kmol/kgnl];

* Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết ().

Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết được xác định theo công thức sau                                                

Thay số vào ta được.

                               =

* Hệ số thay đổi phân tử thực tế ().

Hệ số thay đổi phân tử thực tế được xác định theo công thức sau 

Thay số vào ta được.

                              =

3.4.3.2 Tính tương quan nhiệt động.

*  Tính toán nhiệt độ cuối quá trình cháy (T_z).

Với động cơ xăng,thực hiện quá trình cháy với  thì T_z được xác định theo công thức sau

                                  (*)

Trong đó.

-m_cvc là Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp công tác ở  cuối quá trình nén , m_cvcđược xác định theo công thức sau

          m_cvc= 20,223 + 1,742. 10^-3. T_c   [kJ/kmol.độ]

Thay số vào ta được.

m_cvc= 20,223 +1,742. 10^-3. 1093,29 = 22,127   [kJ/kmol.độ]

- m_cvz là Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình tại điểm z.

Khi 0,7<<1, m_cvzđược xác định theo công thức sau :

m_cvz   [kJ/kmol.độ]

Thay số vào ta được.

                               m_cvz= 20,889 + 0,002861.T_Z             [kJ/kmol.độ]

- ∆Q_T là tổn thất nhiệt do cháy nhiên liệu không hoàn toàn, được xác định theo công thức sau .

          ∆Q_T =120..(1-).M            [kJ/kgnl]

Thay số vào ta được.

                   ∆Q_T =120. .(1-0,95).0,512=3071,429    [kJ/kgnl]

Thay các số liệu vào phương trình ( *) ta được.

Rút gọn phương trình trên ta được.

                             0,00284.T_Z+ 20,7423.T_Z - 100910,3= 0

Giải phương trình và loại nghiệm âm ta được.

                                       T_Z =  3338,418  [] ;

* Tỷ số tăng áp suất ().

Giá trị của được xác định theo công thức sau

Thay số vào ta được.

                              =0,993.

* Áp suất cuối quá trình cháy( p_z).

Giá trị của p_z được xác định theo công thức sau

                              p_z = l_P .p_c                                                           [MN/m² ];

Thay số vào ta được.

          p_z = 3,03. 5,48  = 16,634       [MN/m² ];

           3.4.4. Tính toán quá trình giãn nở.

Mục đích tính toán quá trình giãn nở là xác định áp suất p_b và nhiệt độ T_b cuối quá trình giãn nở.

* Áp suất cuối qúa trình giãn nở (p_b).

Giá trị của p_b được xác định theo công thức sau:

                                       [MN/m² ]

Thay số vào ta được.

                   p_b =    [MN/m² ];

* Nhiệt độ cuối qúa trình giãn nở (T_b).

Giá trị của T_b được xác định theo công thức sau

                                                             [K];

Thay số vào ta được.

                              T_b =     [K];

3.4.5. Kiểm tra kết quả tính toán.

Sau khi tính toán nhiệt cho động cơ, ta dùng công thức thực nghiệm để kiểm tra lại kết quả tính toán:

Nhiệt độ của khí sót được xác định theo công thức sau [4] :

                                           [K];

Thay số vào ta được.

                               [K];

So sánh kết quả tính toán theo công thức thực nghiệm và lựa chọn ban đầu,  ta có

            =  =%.

Ta thấy:

Sai số < 3% nên các thông số đã chọn và kết quả tính toán là hợp lý.

3.5 Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ.

3.5.1. Các thông số chỉ thị.

Đó là những thông số đặc trưng cho chu trình công tác của động cơ. Khi xác định các thông số chỉ thị, ta chưa kể đến các dạng tổn thất khác mà chỉ xét tổn thất về nhiệt.

Các thông số cần tính bao gồm:

* Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết (p’_i).

Đối với động cơ xăng p_i^’ được xác định theo công thức sau:

p’_i    [MN/m² ];

Thay số vào ta được.

p’_i 

     p_i^’ = 2,4                            [MN/m² ];

* Áp suất chỉ thị trung bình thực tế (p_i).

Giá trị của p_i được xác định theo công thức sau

                              p_i = p’_i j_đ                                                      [MN/m² ];

Thay số vào ta được.

                              p_i =2,4.0,9= 2,2        [MN/m² ];

* Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị (g_i).

Giá trị của g_i được xác định theo công thức sau

                                                           [g/kW.h]

Thay số vào ta được.

                              g_i =        [g/kW.h]

* Hiệu suất chỉ thị ().

Giá trị của  được xác định theo công thức sau

Thay số vào ta được.

=

3.5.2. Các thông số có ích.

* Áp suất tổn hao cơ khí trung bình (p_cơ).

Với i=4, tỉ số S/D = 87,5/94 <1, khi bướm ga mở hết cỡ thì p_cơ  được xác định theo công thức sau

          p_cơ = 0, 05 + 0, 0155.C_TB                      [MN/m² ]

Thay số vào ta được.

                               p_cơ= 0, 05 + 0, 0155. 17,23 = 0,317  [MN/m² ]

* Áp suất có ích trung bình (p_e).

Giá trị của p_e được xác định theo công thức sau

                              p_e=p_i -p_cơ                                                                             [MN/m² ]

Thay số vào ta được.

                              p_e= 2,2 - 0,317=1,84             [MN/m² ]

* Hiệu suất cơ khí (h_cơ).

Giá trị của h_cơ  được xác định theo công thức sau.

                                       h_cơ

Thay số vào ta được.

                              h_cơ=

* Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g_e).

Giá trị của  g_e được xác định theo công thức sau.

                                      g_e =

Thay số vào ta được.

               g_e =    [g/kW.h];

* Hiệu suất có ích (h_e).

Giá trị của h_e được xác định theo công thức sau

                                       h_e = h_i.h_cơ

Thay số vào ta được.

                               h_e = 0,359. 0,85 = 0,3

* Công suất có ích lớn nhất  của động cơ ở (N) .

Công suất Nđược xác định theo công thức sau

                                                              [kW]

Trong đó:

 Thể tích công tác của xi lanh.

                               i.V_h  = 2,3         [dm³]

Thay số vào ta được.

                               N =   [kW];

* Mômen xoắn có ích (M^N_e ).

Mômen M^N_e được xác định theo công thức sau

Thay số vào ta được.

                                             [Nm]

* So sánh kết quả tính toán với số liệu ban đầu đề bài cho.                   

Ta có:

                     N_e = %

Như vậy N_e < 3%.

* Với kết quả trên ta có nhận xét .

- Các thông số của các quá trình, các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ đều nằm trong giới hạn cho phép.

- Động cơ làm việc hoàn toàn ổn định, phù hợp với môi trường và điều kiện ở việt nam.

- Động cơ đạt được các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng theo thiết kế và có khả năng phát huy hết công suất.

3.6. Dựng đặc tính ngoài của động cơ

Để dựng đường đặc tính, ta chọn trước một số giá trị trung gian của số vòng quay n trong giới hạn giữa n_min và n_max rồi  tính các giá trị biến thiên tương ứng của N_e,  M_e,  G_nl,  g_e theo các biểu thức sau :

   [kW]    ;        

      [Nm] ;                

   [g/kW.h] ;         

Gnl = g_e. N_e                               ;            

Trong đó:

 Ne_max: Là công suất có ích lớn nhất tính được.  Ne_max= 194,46  [kW]

 n_N :Số vòng quay ứng với công suất lớn nhất.  n_N = 5500              [v/ph]

:Mô men xoắn có ích ứng với số vòng quay n_N. =337,799 [N.m]

: Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với tốc độ quay n_N. =299 [g/kW.h]

N_e,  M_e,  g_e: Là các giá trị biến thiên của công suất, mô men xoắn và suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với từng giá trị số vòng quay được chọn trước.

* Kết quả tính toán được cho trong bảng sau (bảng 3.1)

Bảng 3.1

* Đặc  tính ngoài động cơ: 

Hình 3.1.Đường đặc tính ngoài động cơ

3.7. Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình công tác

a) Khái quát :

+ Đồ thị công chỉ thị là đồ thị biểu diễn các quá trình của chu trình công tác xảy ra trong xy lanh động cơ trên hệ toạ độ p-V. Việc dựng đồ thị được chia làm hai bước: dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết và hiệu chỉnh đồ thị đó để được đồ thị công chỉ thị thực tế.

+ Đồ thị công chỉ thị lý thuyết được dựng theo kết quả tính toán chu trình công tác khi chưa xét các yếu tố ảnh hưởng của một số quá trình làm việc thực tế trong động cơ.

+ Đồ thị công chỉ thị thực tế là đồ thị đã kể đến các yếu tố ảnh hưởng khác nhau như góc đánh lửa sớm hoặc góc phun sớm nhiên liệu, góc mở sớm và đóng muộn các xu páp cũng như sự thay đổi thể tích khi cháy.

b) Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết:

Tỷ số dãn nở sớm :

    -Thể tích cuối quá trình nén V_c

Giá trị của V_c được xác định theo công thức sau:

                                  V_c=                                    [dm³];

Thay số vào ta được:

                                  V_c= =  0,068                    [dm³];

- Thể tích cuối quá trình nạp V_a

Giá trị của V_a được xác định theo công thức sau:

                                  V_a=V_c+V_h                                                      [dm³];

Thay số vào ta được:

                                  V_a= 0,068 + 0,575 = 1,908           [dm³]   ;

Theo kết quả phần tính toán nhiệt, ta có:

-Nhiệt độ cuối quá trình nạp:

                                    T_a=454,38                               [^oK];

- áp suất cuối quá trình nạp:

                                     p_a= 0,24                             [MN/m²] ;

- Nhiệt độ cuối quá trình nén:

                                     T_c= 1093,3                            [^oK];

- áp suất cuối quá trình nén:

                                      p_c= 5,48                                [MN/m²];

- Nhiệt độ cuối quá trình cháy:

                                        T_z= 3338,42                       [^oK]  ;     

- áp suất cuối quá trình cháy:

                                        p_z=  16,63                               [MN/m²];

- Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở:

                                       T_b= 1901,6                         [⁰K];       

- áp suất cuối quá trình giãn nở:

                                       p_b= 0,99                           [MN/m²];

  Dựng các đường nén và dãn nở đa biến bằng phương pháp đồ thị Braue

          + Giá trị  nằm trong khoảng 1,2 đến 1,9 , suy ra chọn t = 0,25

        Từ gốc tọa độ của hệ tọa độ p-v , kẻ tia ox về phía dưới và tạo với trục hoành một góc nhọn

        Cũng từ gốc tọa độ o ta kẻ về bên trái trục tung các tia oy và oz tạo với trục tung các góc tương ứng  . Trong đó góc   dùng để dựng đường nén đa biến và dung đường dãn nở đa biến

Hình 3.2. Đồ thị công chỉ thị p-v.

Chương 4. KHAI THÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ

4.1.Tổng quát về hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ xăng.

    4.1.1.Khái quát quá trình tạo hỗn hợp ở động cơ đốt trong.

Việc tạo hỗn hợp nhiên liệu khí ở động cơ đốt trong được thực hiện bởi một số các cơ cấu hợp thành hệ thống nhiên liệu. Tùy theo bản chất của quá trình chế hòa khí có thể phân biệt ba kiểu tạo hỗn hợp sau:

Chế hòa khí ngoài hay chế hòa khí sớm: Hỗn hợp nhiên liệu không khí được chuẩn bị một cách thích hợp ở bên ngoài động cơ trong một thiết bị riêng gọi là bộ chế hòa khí và được đưa vào động cơ qua hệ thống nạp.

Chế hòa khí trong hay là chế hòa khí trực tiếp, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ và hỗn hợp nhiên liệu khí được hình thành bên trong xylanh động cơ.

Chế hòa khí trung gian (nửa trong nửa ngoài ): Nhiên liệu được phun trên đường ống nạp hoặc gần xupap nạp. Trong trường hợp này quá trình tạo hỗn hợp nhiên liệu được bắt đầu ở đường nạp và kết thúc bên trong xylanh động cơ.

      4.1.2.Phân loại hệ thống nhiên liệu.

      4.1.2.1 Đối với hệ thống dùng cacbuarator.

- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng.

- Hệ thống có ziclơ bổ sung.

- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở ziclơ chính.

4.1.2.2 Phân loại các hệ thống phun xăng.

4.1.2.2.1 Phân loại theo số vòi phun sử dụng.

a) Hệ thống phun xăng nhiều điểm.

Mỗi xylanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một vòi phun riêng biệt. Xăng được phun vào đường ống nạp ở vị trí gần xupap nạp. Thường dùng cho các loại xe du lịch cao cấp có dung tích xylanh lớn.

b) Hệ thống phun xăng một điểm.

Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí được tiến hành ở một vị trí tương tự như trường hợp bộ chế hòa khí, sử dụng một vòi phun duy nhất. Xăng được phun vào đường nạp, bên trong bướm ga. Hỗn hợp được tạo thành trên đường nạp.

c) Hệ thống phun xăng hai điểm.

Thực chất đây là một biến thể của hệ thống phun xăng một điểm trong đó sử dụng thêm một vòi phun thứ hai đặt bên dưới bướm ga nhằm cải thiện chất lượng quá trình tạo hỗn hợp.

4.1.2.2.2 Phân loại theo nguyên lý làm việc.

a) Hệ thống phun xăng cơ khí

Trong hệ thống này, việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh định lượng hỗn hợp được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản như động học, động lực học, cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học…

Có hai loại dẫn động cơ khí. Loại dẫn động bởi động cơ bao gồm bơm xăng và một bộ phận định lượng nhiên liệu và một loại thứ hai hoạt động độc lập không có dẫn động từ động cơ.

b) Hệ thống phun xăng điện tử.

Các loại hệ thống phun xăng này, một loạt các cảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng các tín hiệu liên quan đến các thông số làm việc của động cơ cho một thiết bị tính toán thường được gọi là bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm. Sau khi xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ theo một chương trình tính toán đã được lập trình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun xăng  (thời điểm phun và thời gian phun)

4.1.2.2.2 Phân loại theo nguyên lý đo lưu lượng khí nạp.

a) Hệ thống phun xăng dùng lưu lượng kế

-Hệ thống phun xăng loại này được trang bị thiết bị đo lưu lượng cho phép đo trực tiếp thể tích hay khối lượng không khí lưu thông trong đường nạp. Thông tin về lưu lượng khí được cung cấp cho bộ điều khiển trung tâm dưới dạng tín hiệu điện để làm cơ sở tính toàn thời gian phun.

+ Lưu lượng kiểu cánh xoay: thiết bị này làm việc theo nguyên tắc đo lực của dòng khí tác động lên một cửa đo quay quanh một trục lắp trên đường nạp. Góc quay của cửa phụ thuộc lưu lượng khí nạp và được xác định bởi một điện thế kế. Như vậy thiết bị sẽ cung cấp một tín hiệu điện tỷ lệ với lưu lượng khí cho bộ điều khiển trung tâm. Để tăng độ chính xác phép đo, người ta thường dùng thêm một nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí trong quá trình nạp.

+Lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng: Một sợi dây kim loại rất mảnh được căng ở một vị trí đo trong đường nạp. Khi lưu lượng khí thay đổi thì nhiệt độ và điện trở của dây cũng thay đổi theo. Một mạch điện tử cho phép điều chỉnh tự động dòng điện đốt nóng dây để duy trì nhiệt độ dây không đổi. Dòng điện này sẽ tỷ lệ với lưu lượng khí . Theo nguyên tắc này việc đo nhiệt độ dòng khí sẽ không cần thiết nữa vì lưu lượng khối lượng được đo trực tiếp nên độ chính xác phép đo không bị ảnh hưởng bởi những dao động của nhiệt độ khí như phương pháp trên.

+ Lưu lượng kế khối lượng kiểu tấm đốt nóng: Hệ thống này hoạt động theo nguyên lý tương tự như hệ thống trên. Việc thay thế dây kim loại bằng hai tấm kim loại gốm mỏng cho phép tăng độ bền vững của thiết bị đo và hạn chế ảnh hưởng do bụi bặm hoặc rung động. Hai tấm kim loại này có điện trở phụ thuộc nhiệt độ được mắc thành cầu điện trở, một để đo lưu lượng, một để đo nhiệt độ khí.

+ Dùng lưu lượng kế kiểu vật nổi: Lưu lượng kế này làm việc theo nguyên tắc tác dụng trực tiếp của dòng khí nạp lên một đĩa đo. Hành trình nâng lên của đĩa đo phụ thuộc vào lưu lượng dòng khí nạp theo quan hệ tuyến tính.

Nhìn chung các phương đo lưu lượng không khí nạp bằng lưu lượng kế có một số hạn chế là:

+ Hệ thống nạp phải thật kín

+ Làm tăng sức cản trên đường nạp

+ Có sai số nhất định do sự dao động áp suất trong đường ống nạp nhất là động cơ ít xylanh, làm việc ở chế độ tải nhỏ.

       b) Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu áp suất - tốc độ.

Hệ thống phun xăng loại này, lượng khí nạp được xác định thông qua áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp và chế độ tốc độ của động cơ, dựa vào các thông số hay đặc tính chuẩn đã được xác định từ trước, có tính đến biến thiên áp suất trong quá trình nạp. Các đầu đo được sử dụng thường là cảm biến áp suất kiểu áp điện-điện trở kết hợp với nhiệt kế để đo nhiệt độ khí nạp.

c) Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu siêu âm sử dụng hiệu ứng Karman-Vortex.

Một cơ cấu đặc biệt được nắp trên đường nạp nhằm tạo ra các chuyển động xoáy lốc của dòng khí ở một vị trí xác định. Số lượng xoáy lốc sẽ tỷ lệ với lưu lượng thể tích. Một nguồn sóng siêu âm đặt trên đường ống nạp, phát sóng có tần số xác định theo hướng vuông góc với dòng chảy không khí. Tốc độ lan truyền của sóng siêu âm xuyên qua dòng khí phụ thuộc vào lưu lượng khí chuyển động xoáy. Một thiết bị nhận sóng siêu âm sẽ đo tốc độ này và gửi tín hiệu điện đến bộ diều khiển trung tâm.

4.1.2.2.3 Phân loại theo vị trí phun nhiên liệu.

a) Phun nhiên liệu vào đường nạp

Hệ thống phun xăng (HTPX) vào đường ống nạp sử dụng một vòi phun trung tâm đặt trước bướm ga phun xăng vào đường ống nạp, sau đó hỗn hợp xăng-không khí được phun vào các xylanh.

b) Phun vào họng các xupap nạp trong nắp máy

Mỗi họng xupap nạp của động cơ nhiều xylanh sẽ được bố trí một vòi phun.Phương án này có 2 ưu điểm:

+ Không đòi hỏi khắt khe trong việc lựa chọn thời điểm phun

+ Kết cấu nắp máy đơn giản và dễ sử dụng

c) Phun trực tiếp vào xylanh động cơ

Trong các hệ thống này, vòi phun được lắp trên nắp máy hoặc trên khối thân xylanh sao cho đầu vòi phun tiếp xúc trực tiếp với không gian buồng cháy và xăng được phun trực tiếp vào xylanh động cơ.

Với phương án phun trực tiếp, việc lựa chọn hình dạng buồng cháy và vị trí bố trí bugi phải chú ý đến khả năng chống kích nổ của động cơ. Đồng thời không gian buồng cháy phải bao được cả vùng mặt nấm của xupap nạp và thải để đảm bảo chất lượng quá trình trao đổi khí trong quá trình trao đổi khí. Vòi phun phải bố trí sao cho chùm tia phun hướng về phía xupap thải để làm giảm ứng suất nhiệt cho tán nấm xupap. Ngoài ra đầu vòi phun phải được bảo vệ quá tải nhiệt và bảo vệ không bị muội than.

4.1.3 So sánh hệ thống phun xăng và hệ thống dùng bộ chế hòa khí

   Hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí (kiểu cơ khí thông thường) có ưu điểm đơn giản, giá thành thấp và làm việc chắc chắn. Trái lại, hệ thống nhiên liệu phun xăng có điểm nổi bật sau:

-Hệ số nạp cao hơn vì không có chỗ thắt như họng khuyếch tán để giảm áp suất như ở bộ chế hòa khí và không phải sấy nóng đường ống nạp.

-Trong hệ thống phun nhiều điểm, hệ số dư lượng không khí giữa các xylanh đồng đều hơn. Đồng thời, phần lớn lượng xăng phun ra bay hơi trong xylanh có tác dụng giảm nhiệt độ môi chất do đó khi thiết kế có thể tăng tỷ số nén.

-Hai ưu điểm chủ yếu trên dẫn tới tăng tính hiệu quả công suất lớn và tính kinh tế nhiên liệu nhỏ của động cơ. Ngoài ra tính kinh tế cao còn do những nguyên nhân khác như xăng không đọng bám trên đường nạp khi động cơ khởi động và khi động cơ bị kéo nhiên liệu được cắt hoàn toàn.

-Không cần thêm hệ thống  tăng tốc riêng rẽ do bộ điều khiển phản ứng tức thời để tăng lượng nhiên liệu phun phù hợp với lượng khí nạp.

-Động cơ có tính thích ứng cao trong các điều kiện sử dụng khác nhau dù là tĩnh tại hay chuyển động

-Hệ số dư lượng không khí được điều chỉnh chính xác nên có thể giảm được các thành phần độc hại trong khí thải, giảm ô nhiễm môi trường

4.1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống phun nhiên liệu (HTPNL) điều khiển điện tử

4.1.4.1 Ưu điểm.

* Tăng công suất lít

Việc sử dụng HTPNL điều khiển điện tử sẽ tạo điều kiện để tăng công suất lít của động cơ vì các lý do sau :

+ Bộ điều khiển điện tử của các HTPNL hiện đại vừa có chức năng điều khiển lượng phun và điều khiển thời điểm phun, thời điểm đánh lửa cho phép tối ưu hóa quá trình phun, đánh lửa lên chất lượng quá trình cháy tốt hơn.

+ Việc dùng HTPNL có điều khiển điện tử sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc sử dụng tuabin tăng áp, nhấp là đối với động cơ công suất nhỏ.

+ Khi áp suất phun cao hơn thì chất lượng quá trình phun và cháy tốt hơn.

+ Kết cấu đường nạp tối ưu hóa để thực hiện việc tăng áp động tạo điều kiện nạp đầy không khí nạp cho các xy lanh động cơ.

* Giảm tiêu hao nhiên liệu

Khi sử dụng HTPNL điều khiển điện tử sẽ giảm mức tiêu hao nhiên liệu của động cơ vì các nguyên nhân sau :

+ Cho phép định lượng nhiên liệu phun rất chính xác phù hợp với từng chế độ và điều kiện làm việc của động cơ có xét đến các yếu tố vận hành như các thông số môi trường (nhiệt độ, áp suất không khí), tình trạng kỹ thuật động cơ.

+ Xăng được phân bố đều cho các xy lanh và tránh được hiện tượng ngưng đọng hơi xăng trên đường ống nạp và tình trạng hỗn hợp không đồng nhất giữa các xy alnh của động cơ nhiều xy lanh.

* Động cơ nhạy cảm hơn với điều khiển và làm việc tốt hơn ở các chế độ không ổn định

Khi sử dụng HTPNL điều khiển điện tử, động cơ sẽ có phản ứng tốt hơn đối với người vận hành và làm việc tốt hơn ở các chế độ không ổn định, do các nguyên nhân sau :

+ Các quá trình điều khiển bằng điện tử có quán tính nhỏ

+ Hiệu quả gia tốc tức thời của động cơ và phương tiện tốt hơn

+ Rút ngắn và tối ưu quá trình khởi động và sấy nóng

+ Cải thiện sự làm việc ổn định của động cơ ở chế độ không tải

* Giảm mức độ độc hại của khí thải

Khi sử dụng HTPNL điều khiển điện tử, sẽ giảm được mức độ ô nhiễm môi trường của động cơ, do các nguyên nhân sau:

+ Nhiên liệu được phun tơi do áp suất cao hơn nên hỗn hợp nhiên liệu-không khí được hòa trộn tốt hơn, phân bố đều hơn trong các xy lanh nên quá trình cháy tốt hơn

+ Việc sử dụng cảm biến ô xy (cảm biến lambda) cho phép hiệu chỉnh được thành phần hỗn hợp chuẩn ở các chế độ làm việc của động cơ , kết hợp với hồi lưu khí thải và sử dụng bộ xử lý khí thải, do đó giảm thiểu tối đa các thành phần độc hại trong khí thải.

4.1.4.2 Nhược điểm

+ Cấu tạo của HTPNL phức tạp vì trong hệ thống phải có đầy đủ các thành phần như các cảm biến, bộ điều khiển điện tử, các cơ cấu chấp hành và một số thành phần khác

+ Giá thành của HTPNL đắt, do đó giá thành chung của động cơ và cau phương tiện cũng đắt.

      4.2 Khảo sát hệ thống phun xăng điện tử động cơ L3 Turbo

Nhận xét hệ thống nhiên liệu của động cơ L3 Turbo là hệ thống phun xăng trực tiếp vào xy lanh có điều khiển điện tử thay thế cho bộ chế hòa khí. Kiểu phun xăng điều khiển điện tử có tính kinh tế cao, tăng công suất động cơ, giảm lượng độc hại khí xả…(do luôn đảm bảo hệ số dư lượng không khí a = 0,9 đến 1 ) là tối ưu ở các chế độ tải của động cơ.

4.2.1.Cấu trúc tổng quát các bộ phận của hệ thống nhiên liệu.

* Phía khoang động cơ

Hình 4.7.Bộ phận HTNL phía khoang động cơ

1-Bơm nhiên liệu cao áp; 2-rơle kiểm soát tốc độ bơm nhiên liệu; 3-rơle bơm nhiên liệu; 4-ống phân phối nhiên liệu; 5-vòi phun nhiên liệu; 6-cảm biến áp suất nhiên liệu.

* Phía thùng nhiên liệu

Hình 4.8.Bộ phận HTNL phía thùng nhiên liệu

1-thùng nhiên liệu; 2-van hồi; 3-bơm nhiên liệu thấp áp; 4-bộ điều chỉnh áp suất.

  4.2.2 Kết cấu hệ thống cung cấp nhiên liệu

   4.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý

    HTPNL bao gồm các thành phần chính sau:

+Mạch nhiên liệu thấp áp: gồm những bộ phận hệ thống cấp nhiên liệu

+Mạch nhiên liệu cao áp: gồm bơm cao áp, ống phân phối nhiên liệu, vòi phun, đường ống cao áp.

+Hệ thống điều khiển điện tử động cơ: cảm biến, PCM, môđun điều khiển vòi phun và cơ cấu chấp hành.   

     Sơ đồ được thể hiện trên hình 4.9

Hình 4.9 Sơ đồ hệ thống phun xăng trực tiếp

1-bộ điều khiển điện tử; 2-cảm biến áp suất trong đường nạp; 3-ống chứa xăng cao áp; 4-vòi phun; 5-bơm xăng cao áp; 6-cảm biến và cơ cấu chấp hành thay đổi pha phối khí; 7-van an toàn; 8-cuộn dây đánh lửa và bugi; 9-cảm biến vị trí truc cam; 10-cảm biến nhiệt dộ khí xả; 11-cảm biến lamda thứ 1; 12-cảm biến lamda thứ 2; 13-bộ xử lý khí thải; 14-cảm biến nhiệt dộ nước làm mát; 15- cảm biến tốc độ động cơ; 16-cảm biến kích nổ; 17-bơm nhiên liệu thấp áp; 18-thùng chứa xăng; 19-cảm biến vị trí chân ga; 20-PCM động cơ; 21-van tuần hoàn khí thải; 22-Cảm biến lươu lượng khí nạp.

4.2.3. Mạch cung cấp nhiên liệu thấp áp

Chức năng của mạch cung cấp nhiên liệu áp suất thấp là chứa, lọc nhiên liệu và chuyển nó tới mạch áp suất cao với một áp suất nhất định. Bao gồm các bộ phận chính sau: thùng chứa nhiên liệu, bầu lọc thô, bầu lọc tinh, bơm nhiên liệu thấp áp, bộ điều áp và các đường ống nhiên liệu thấp áp.

Thùng chứa nhiên liệu: thùng chứa được làm từ vật liệu chống ăn mòn và phải giữ cho không bị rò rỉ ở áp suất gấp đôi áp suất hoạt động bình thường. Bộ điều áp được lắp để khi áp suất cao nhiên liệu có thể tự thoát ra quay về thùng chứa nhiên liệu. Khi xe quay vòng, lên /xuống dốc hoặc bị va chạm thì nhiên liệu không được rò rỉ ra ngoài qua nắp thùng hoặc thoát ra ngoài các lỗ van.Thùng chứa được đặt tách riêng với động cơ để ngăn ngừa nhiên liệu bốc cháy khi gặp tai nạn.

Đường ống dẫn nhiên liệu: gồm có ống dẫn bằng vật liệu mềm, chịu nhiệt cốt thép. Các ống dẫn được định vị để tránh tiếp xúc với các bộ phận chuyển động có thể gây hư hại cho chúng. Các đường ống này chịu được sự xoắn /vặn của khung xe, chuyển động của động cơ và các ảnh hưởng tương tự khác. Tất cả các bộ phận liên quan đến đường nhiên liệu đều được cách nhiệt.

Bầu lọc nhiên liệu: chức năng của nó là giảm lượng tạp chất để ngăn ngừa ăn mòn do các hạt này gây ra; tách nước lẫn trong nhiên liệu để ngăn ngừa những hư hại do ăn mòn hóa học.

Bơm thấp áp: Bơm thấp áp hút nhiên liệu từ thùng chứa và chuyển nó một cách liên tục tới bơm cao áp. Bơm trong mạch nhiên liệu áp suất thấp có trách nhiệm duy trì lượng cung cấp nhiên liệu phù hợp tới các bộ phận của mạch cao áp. Nó phải làm việc ổn định trong mọi trạng thái vận hành của động cơ, có tiếng ồn nhỏ nhất tại áp suất làm việc cần thiết, và có độ bền thích hợp với tuổi thọ của xe. Bơm thấp áp lắp trên xe Mazda6 MPS là bơm điện. Ngoài việc cung cấp nhiên liệu, nó còn là một bộ phận của hệ thống giám sát động cơ (cắt nguồn nhiên liệu trong các trường hợp khẩn cấp). Bơm điện được lắp trong thùng chứa nhiên liệu, bơm được cố định với thân thùng và có bầu lọc ở phía trước cửa hút, một cảm biến mức nhiên liệu, các đường nối điện và ống dẫn nhiên liệu có áp ra bên ngoài. Khi khởi động động cơ, bơm điện hoạt động liên tục và không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Do vậy nó cung cấp nhiên liệu thường trực (từ thùng chứa qua bầu lọc) tới HTPNL. Lượng nhiên liệu thừa quay về thùng chứa qua bộ điều chỉnh áp suất (Hình 4.8). Một mạch an toàn được tích hợp trong bơm để ngăn việc cấp nhiên liệu nếu có hiện tượng hỏa hoạn hoặc khi động cơ dừng. Bơm xăng điện được sử dụng cho hệ thống là loại cánh quạt. Motor điện có cấu tạo như một motor điện một chiều khi có dòng điện qua quận dây làm cho rotor quay.

Bánh công tác: có 1 cánh,  quay nhờ mô tơ điện. Khi mô tơ quay bánh công tác sẽ kéo xăng từ cửa vào đưa đến cửa ra. Sau khi đi qua cửa vào xăng sẽ đi quanh mô tơ điện và đến van một chiều. 

Van một chiều: van một chiều sẽ đóng khi bơm ngưng làm việc. Tác dụng của nó là giữ cho áp suất của mạch nhiên liệu ở một giá trị nhất định, điều này sẽ giúp cho sự khởi động được dễ dàng. Nếu áp suất trong mạch nhiên liệu không giữ được do nhiên bốc hơi nên khi khởi động lại sẽ khó khăn.

Van an toàn chỉ làm việc khi áp suất ra vượt quá giá trị qui định. Van này có tác dụng bảo vệ mạch nhiên liệu khi áp suất vượt quá giới hạn cho phép xăng quay trở về buồng hút.

Bơm và động cơ điện làm thành một khối, dòng chảy xăng qua bơm làm mát động cơ điện. Lưu lượng do bơm cung cấp luôn lớn hơn nhu cầu, nhằm tạo ra áp suất dư trong mạch nhiên liệu. Một rơle bơm do bộ điều khiển trung tâm điều khiển, cho phép khởi động hay ngắt bơm một cách thích hợp. Bơm chỉ hoạt động khi khởi động và làm việc. Vì lý do an toàn, bơm sẽ ngừng hoạt động khi động cơ dừng.

Hình 4.10 Bơm cánh quạt

1-van một chiều; 2-van an toàn; 3-chổi than; 4-roto; 5-stato; 6-đường nhiên liệu vào; 7-đường nhiên liệu ra; 8-cánh bơm; 9-van bơm.

   4.2.4.Mạch nhiên liệu cao áp

* Cấu tạo: Được thể hiện trên hình 4.11

                            Hình 4.11 Cấu tạo bơm cao áp.

1-quận dây điều khiển van tràn; 2-cần đẩy van tràn; 3- van nạp nhiên liệu; 4- xylanh; 5-trục cam; 6-lò xo; 7-piston bơm; 8-van thoát niên liệu; 9-đầu nối áp suất cao; 10-bộ dập tắt dao động áp suất nhiên liệu (mục đích để giữ cho áp suất nhiên liệu không đổi); 11-van giảm áp; 12-đầu nối dẫn nhiên liệu vào; 13-giắc kết nối với PCM.

Mạch cao áp của hệ thống phun nhiên liệu được chia ra thành 3 bộ phận chính: tạo áp suất (bơm cao áp); tích áp suất (bình tích áp với van an toàn (van xả), cảm biến áp suất; định lượng và thời điểm phun nhiên liệu (vòi phun). Đường ống cao áp có nhiệm vụ nối liền 3 bộ phận trên.

        Thiết kế và các yêu cầu: bơm cao áp chính là “điểm nối” giữa mạch cao áp và thấp áp. Chức năng của nó là bảo đảm luôn có đủ nhiên liệu dưới một áp suất nhất định trong mọi chế độ hoạt động của động cơ. Bơm cao áp tạo ra một áp suất không đổi trong bình tích áp, độc lập với quá trình phun nhiên liệu. Do đó nhiên liệu trong mạch cao áp của HTPNL sẽ không bị nén trong suốt quá trình phun. Bơm cao áp lắp ở đầu nắp máy và được dẫn động từ trục cam nạp thông qua biên dạng cam.

     * Nguyên lý hoạt động:

Bơm thấp áp sẽ chuyển nhiên liệu qua bầu lọc tới cửa nạp của bơm cao áp. Nhiên liệu trong bơm cao áp được di chuyển lên xuống do sự chuyển động của piston, piston chuyển động là do sự quay của 3 đầu cam trên trục cam nạp. Áp suất nhiên liệu được điều chỉnh thích hợp nhờ quận dây (solenoid) điều khiển van tràn (1). Van tràn đóng mở là do môđun điều khiển (PCM) gửi tín hiệu điện tới cuộn dây (solenoid).

* Trường hợp van tràn tác dụng chậm:

Khi quận dây (solenoid) điều khiển van tràn (1) tắt thì van tràn (3) mở ra, nhiên liệu được đẩy ra ngoài quay ngược trở lại van tràn (3) về đường thấp áp, do piston 3 đẩy trở lại, như vậy nhiên liệu không bị gây ra áp suất lớn.

* Trường hợp van tràn tác dụng nhanh :

Khi cuộn dây (solenoid) điều khiển van tràn(1) bật thì van tràn (3) đóng lại làm nhiên đẩy ra vào bình tích áp (ống phân phối nhiên liệu) và áp suất nhiên liệu được tăng lên do piston (5) đẩy ngược lại.

Do bơm cao áp được thiết kế để cung cấp nhiên liệu cao áp với lưu lượng lớn nên sẽ dư thừa một lượng nhiên liệu nhất định khi động cơ ở chế độ không tải cục bộ. Lượng nhiên liệu thừa sẽ quay trở về thùng chứa qua van an toàn được lắp trên bìnhh tích áp. Quá trình này gây tổn thất công suất và làm cho nhiên liệu nóng lên.

Bình tích áp:

Chức năng: Bình tích áp có nhiệm vụ giữ nhiên liệu ở áp suất cao và phân phối đến vòi phun. Ngoài ra bình tích áp còn phải dập dao động áp suất (nhằm bảo đảm áp suất phun không đổi trong suốt quá trình phun) sinh ra bởi quá trình phun nhiên liệu. Một mặt, bình tích áp phải có thể tích đủ lớn để đáp ứng những yêu cầu trên. Mặt khác, nó phải có thể tích đủ nhỏ để bảo đảm mức độ gia tăng áp suất khi khởi động động cơ. Thể tích thực tế của bình tích áp thường được xác định từ quá trình mô phỏng HTPNL.

Hình 4.12. Bình tích áp và các bộ phận đi kèm

1-vòi phun nhiên liệu; 2-Bình tích áp (ống phân phối nhiên liệu); 3-cảm biến áp suất nhiên liệu; 4-van an toàn.

* Cấu tạo và nguyên lý hoat động: Bình tích áp có dạng hình ống (2), có lắp cảm biến áp suất nhiên liệu (3), van an toàn (4). Nhiên liệu cao áp được cung cấp bởi bơm cao áp, qua một đoạn đường ống cao áp tới cửa vào của bình tích áp. Từ bình tích áp dùng chung này, nhiên liệu được phân phối tới các vòi phun riêng biệt. Áp suất nhiên liệu được đo bởi cảm biến áp suất và được điều chỉnh tới giá trị yêu cầu thông qua van an toàn. Van an toàn (có nhiện vụ là giới hạn áp suất nhiên liệu trong bình tích áp luôn dưới một giá trị áp suất lớn nhất cho phép). Các khoang trong bình tích áp luôn được điền đầy nhiên liệu có áp. Tính chịu nén của nhiên liệu dưới áp suất cao được sử dụng để thu được hiệu ứng tích áp. Khi nhiên liệu được giải phóng từ bình tích áp, áp suất trong bình tích áp hầu như không đổi (ngay cả khi một lượng lớn nhiên liệu được phun ra).

Van an toàn:

* Chức năng: Van an toàn có chức năng như một bộ hạn chế áp suất. Nó giới hạn áp suất trong bình tích áp bằng cách mở lỗ thoát khi áp suất vượt quá một giá trị giới hạn (13 MPa ) và nhiên liệu quay ngược lại bơm cao áp. Ngoài ra, nó còn đảm bảo duy trì một áp suất nhất định trong bình tích áp để phương tiện tiếp tục vận hành mà không gặp cản trở.

Đường ống cao áp: Đường ống cao áp nối bơm cao áp với bình tích áp và từ bình tích áp tới vòi phun.

* Đầu nối chịu áp suất cao: Các đầu nối chịu áp suất cao phải đảm bảo sự làm kín chắc chắn, chống lại sự rò rỉ dưới áp suất phun lớn nhất.

* Đường ống cao áp: Đường ống cao áp phải chịu được áp suất phun lớn nhất cũng như sự dao động áp suất trong hệ thống. Các đường ống cao áp là những ống thép có cấu trúc đặc biệt vững chắc và được chế tạo chính xác. Tất cả các đường ống cao áp đều phải tránh bị uốn cong đột ngột bán kính cong không được nhỏ hơn 50mm.

Chiều dài, đường kính và độ dày thành ống của đường ống cao áp đều có ảnh hưởng đến quá trình phun nhiên liệu. Do vậy, các kích thước này phải được quan tâm chi tiết. Trong quá trình bảo dưỡng hoặc sửa chữa động cơ, không bao giờ được thay thế hoặc đổi đường ống cao áp khác loại. Khi kiểm tra/bảo dưỡng, cần quan tâm đến hiện tượng đọng bám của nhiên liệu trong hệ thống. Đường ống cao áp của động cơ ngắn sẽ đạt được hiệu quả phun tốt hơn. Đường ống cao áp của động cơ thường được định vị bằng các giá kẹp tại các vị trí xác định trong không gian nhằm giảm thiểu hoặc triệt tiêu dao động từ bên ngoài truyền cho đường ống.

Vòi phun:

Vòi phun được lắp trực tiếp vào trong nắp máy thông qua một cơ cấu kép và nằm ở dưới cổ góp hút. Vòi phun điện từ được điều khiển từ bộ môđun điều khiển (PCM), vòi phun có chức năng phun vào xylanh một lượng xăng đã được định lượng chính xác. Mỗi 1 xylanh có riêng một vòi phun xăng. Vòi phun hoạt động nhờ quận dây kích từ. Mỗi khi nhận được tín hiệu của PCM, cuộn dây kích từ được từ hóa và dẫn động van kim mở cho xăng phun ra.

Cấu tạo vòi phun được thể hiện trên hình 4.13.

Hình 4.13 Cấu tạo vòi phun xăng điện tử

1-lọc nhiên liệu; 2-cuộn dây kích từ; 3-thân vòi phun; 4-lõi từ tính; 5-kim phun; 6-lỗ phun; 7-phớt chặn; 8-lò xo; 9-đầu nối điện; 10-phớt chặn

    Dòng điều khiển được gửi từ môđun điều khiển vòi phun. Khi chưa có dòng điện chạy qua cuộn dây kích từ, lò xo 8 ép kim phun 5 xuống đế. Khi có dòng kích thích, cuộn dây kích từ 2 sẽ hút lõi từ tính4, và kim phun 5 được nâng lên. Nhiên liệu sẽ được phun ra qua một tiết diện có kích thước hoàn toàn xác định. Lượng nhiên liệu cung cấp chỉ phụ thuộc vào thời gian mở của vòi phun, nói khác đi chỉ phụ thuộc vào độ dài của tín hiệu điều khiển vòi phun, được tính toán từ bộ môđun điều khiển (PCM) tùy theo các chế độ làm việc của động cơ.

Các vòi phun được mắc song song thành một dàn. Quá trình phun được tiến hành theo phương án phun xăng theo thứ tự pha việc của các xylanh tức là mỗi vòi phun chỉ phun một lần sau mỗi chu trình. Thời điểm phun được xác định theo thứ tự  làm việc của các xilanh tương ứng. Do đó hệ thống nhiên liệu được lắp các cảm biến để xác định thứ tự  làm việc của các xylanh. Việc xử lý thông tin và xác định thời điểm phun sẽ trở lên phức tạp. Bù lại, quá trình phun xăng sẽ hoàn thiện hơn, cho phép hiệu chỉnh lượng xăng phun với từng xilanh riêng biệt. Việc đấu mạch điện của các vòi phun phải theo đúng thứ tự làm việc, giống như bugi.

Hỗn hơp xăng-khí được hình thành trong xylanh, nhờ chuyển động xoáy được tạo ra khi không khí bị hút vào xylanh qua xupap nạp.

Vòi phun được lắp với các đệm (roăng) đặc biệt có tác dụng bao kín, hấp thụ rung động cơ học và cách nhiệt để tránh hiện tượng tạo hơi xăng trong vòi phun. Hiện tượng này có thể gây trở ngại cho việc khởi động khi động cơ nóng, do khi đó vòi phun không được làm mát bởi dòng chảy của xăng.

Chế độ làm việc của hệ thống: Hệ thống phun nhiên liệu có hai chế độ làm việc (hay còn gọi là hai chế độ phun). Một là chế độ làm việc với hỗn hợp đồng nhất () và chế độ cháy tầng hay chế độ cháy sạch vời thành phần hỗn hợp (). Ở chế độ làm việc với thành phần hỗn hợp đồng nhất() thì xăng được phun vào xylanh trong hành trình nạp, còn ở chế độ làm việc với thành phần hỗn hợp () thì xăng được phun vào cuối hành trình nén trước khi đánh lửa. Khi xăng được phun vào cuối quá trình nén trước thời điểm đánh lửa thì hỗn hợp cục bộ xung quanh bugi (), phần còn lại khác của không gian buồng cháy chủ yếu là không khí và khí sót hoặc có thêm cả phần khí thải do hệ thống hồi lưu khí thải đưa vào nên hỗn hợp tổng cộng trong buồng cháy sẽ có giá trị (). Chế độ phun vào cuối hành trình nén trước khi đánh lửa được thực hiện ở dải tốc độ và mômen của động cơ thấp để đảm bảo chất lượng quá trình cháy, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.3 Hệ thống điều khiển điện tử động cơ

 Bao gồm  các cảm biến, PCM, môđun điều khiển vòi phun và cơ cấu chấp hành.

4.3.1 Tổng quan

Hệ thống điều khiển động cơ theo chương trình bao gồm các cảm biến kiểm soát liên tục tình trạng hoạt động của động cơ, một bộ PCM tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành luôn bảo đảm nhận tín hiệu từ PCM và đáp ứng các tín hiệu phản hồi từ các cảm biến. Hoạt động của hệ thống điều khiển động cơ đem lại sự chính xác và thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại trong khí thải cũng như lượng nhiên liệu tiêu hao nhiên liệu. PCM cũng đảm bảo công suất tối đa ở các chế độ hoạt động của động cơ và giúp chuẩn đoán động cơ khi có sự cố xảy ra.

Điều khiển động cơ bao gồm hệ thống điều khiển xăng, đánh lửa, tốc độ cầm chừng, quạt làm mát, góc phối cam, ga tự động…

Bộ điều khiển, máy tính, PCM, ECU, hay hộp đen là những tên gọi khác nhau của mạch điều khiển điệ tử. Nhìn chung, đó là bộ tổ hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi đi các tín hiệu điều khiển thích hợp.

PCM được đặt trong vỏ kim loại để giải nhiệt tốt và được bố trí ở nơi ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ ẩm.

Các linh kiện trong PCM được xếp trong một mạch in. Các linh kiện công suất của tâng cuối-nơi điều khiển các cơ cấu chấp hành- được gắn với khung kim loại của PCM với mục đích giải nhiệt. Sự tổ hợp các chức năng trong IC (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa hài điều khiển việc chia tần số) giúp PCM đạt độ tin cậy cao.

Một đầu ghim đa chấu dùng nối PCM với hệ thống điện trên xe, với các cơ cấu chấp hành và cảm biến

4.3.2 Cấu tạo

a) Bộ nhớ: Bộ nhớ trong PCM chia ra làm 4 loại:

- ROM : Dùng trữ thông tin thường trực. Bộ nhớ bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Thông tin của nó đã được cài sẵn, Rom cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý và lắp cố định trên mạch in.

- RAM : Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới được ghi trong bộ nhớ và xác định bởi vi xử lý, RAM có thể đọc và ghi các số liệu theeo địa chỉ bất kỳ. RAM có hai loại:

   + Loại RAM xóa được: bộ nhớ sẽ mất khi mất dòng điện cung cấp.

   + Loại RAM không xóa được: vẫn duy trì bộ nhớ cho dù khi tháo nguồn cung cấp ô tô. RAM lưu trữ thông tin về hoạt động của các cảm biến dùng cho hệ thống tự chuẩn đoán.

- PROM: Cấu trúc cơ bản giống như ROM nhưng cho phép lập trình (nạp dữ liệu) ở nơi sử dụng chứ không phải nơi sản xuất như ROM. PROM cho phép sửa đổi chương trình điều khiển theo những đòi hỏi khác nhau.

- KAM dùng để lưu trữ thông tin mới (những thông tin tạm thời) cung cấp đến bộ vi xử lý. KAM vẫn duy trì bộ nhớ cho dù động cơ ngưng hoạt động hoặc tắt công tắc máy. Tuy nhiên, nếu tháo nguồn cung cấp từ accu đến máy tính thì bộ nhớ KAM sẽ bị mất.

b) Bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định. Nó là bộ não của PCM

c) Đường truyền

Chuyển các lệnh và số liệu trong máy tính theo hai chiều

4.3.3 Xử lý tín hiệu trong hệ thống phun nhiên liệu

Việc xử lý tín hiệu trong hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử bao gồm các bước nhận tín hiệu vào, chuẩn hóa tín hiệu, xử lý tín hiệu trong PCM, xuất tín hiệu ra và các giao diện khác

a)Tín hiệu vào

  Các tín hiệu từ các cảm biến được truyền đến PCM gọi là các tín hiệu vào. Có 3 dạng tín hiệu:

+ Tín hiệu số: Tín hiệu số chỉ có hai trạng thái là cao biểu diễn bằng 1 và thấp biều diễn bằng 0, tương ứng với 2 chế độ bật /tắt (on/off). Bộ xử lý có thể xử lý những tín hiệu này không cần biến đổi.

+ Tín hiệu tương tự: Tín hiệu tương tự có thể có mức điện áp bất kỳ trong dải đo. Các thông số vật lý như lưu lượng không khí nạp, áp suất không khí trong đường nạp, điện áp ắc quy, nhiệt độ không khí nạp, nhiệt độ nước làm mát sẽ được ghi nhận dưới dạng tín hiệu tương tự. Một bộ biến đổi A/D trong bộ vi xử lý của PCM sẽ biến đổi thành dạng tín hiệu số.

+ Tín hiệu xung : Tín hiệu xung với thông tin về số vòng quay và dấu tham chiếu do các cảm biến cảm ứng sẽ được chuẩn hóa trong một mạch riêng trong PCM. Các xung nhiễu sẽ được khử còn các xung tín hiệu thực sẽ chuyển thành các tín hiệu sang hình chữ nhật dạng số.

b) Chuẩn hóa tín hiệu

Trong PCM có các mạch điện bảo vệ giới hạn điện áp của các tín hiệu vào đến những ngưỡng để chuẩn hóa. Hầu hết các tín hiệu nhiễu được lọc bỏ. Nếu cần, các tín hiệu sử dụng được khuếch đại để điện áp vào nằm trong giới hạn cho phép của bộ vi xử lý là từ 0-5V

c)Xử lý tín hiệu

Quá trình xử lý tín hiệu được tiến hành trong PCM. Các tín hiệu vào từ các cảm biến và từ các bộ giao tiếp với các hệ thống khác (CAN) là các thông số vào.Bộ vi xử lý sẽ chạy kiểm tra trên số liệu này. Chương trình của PCM thực hiện việc xác định những tín hiệu ra được sử dụng để điều khiển cơ cấu chấp hành.

d) Tín hiệu ra

Các tín hiệu ra được bộ vi xử lý phân chia cho các tầng và khuyếch đại đủ lớn để có thể điều khiển được các cơ cấu chấp hành.

Các tín hiệu ra gồm 2 dạng:

+ Các tín hiệu bật /tắt (on/off) để bật tắt cơ cấu chấp hành làm việc trong chốc lát.

+ Các tín hiệu điều biên theo độ rộng xung. Các tín hiệu này là các tín xung hình chữ nhật với tần số không đổi nhưng độ dài xung có thể thay đổi

4.4 Các cảm biến

  4.4.1 Cảm biến nhiệt độ.

- Cảm biến nhiệt độ động cơ: Cảm biến này được lắp ở khoang nước làm mát (ở khu vực phía thân máy) của động cơ. Tín hiệu của nó được hệ thống điều khiển dùng để tính toán nhiệt độ động cơ ; khoảng đo cảm biến này từ -40  +130 gửi đến PCM

Nguyên lý:

Điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ. Nó được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm. Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm và ngược lại. Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau. Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến PCM trên nền tảng cầu phân áp.

Hình 4.14 Mạch điện của cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Trên sơ đồ hình 4.14 ta có:

           Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi trở trở về PCM và về mass. Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp. Điện thế giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (bộ chuyển đổi ADC –analog to digital converter).

          Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện thế gửi đến bộ biến đổi ADC lớn. Tín hiệu điện thế được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ bộ vi xử lý để thông báo cho PCM biết động cơ đang lạnh. Khi động cơ nóng, giá trị cảm biến giảm, kéo theo điện thế giữa cầu  giảm, báo cho PCM biết là động cơ đang nóng.

Cấu tạo:

Thường là 1 ống trụ rỗng có ren ngoài, bên trong có gắn một điện trở dạng bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm. ở một đầu có 2 giắc cắm để nố với PCM, đầu phía bên kia có ren để vặn vào tiếp xúc với đường nước động cơ.

Hình 4.15 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

     1-đầu nối; 2-thân cảm biến; 3-đệm làm kín; 4-mối ghép ren; 5-điện trở đo; 6-nước làm mát

 - Cảm biến nhiệt độ khí nạp : Cảm biến này được nắp trên đường nạp. Tín hiệu của nó cùng với tín hiệu từ cảm biến áp suất khí tăng áp sẽ được dùng để tính khối lượng khí nạp. Ngoài ra, tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ khí nạp còn được dùng cho việc điều khiển các vòng lặp khác nhau (tuần hoàn khí thải, kiểm soát khí tăng áp). Khoảng đo của các cảm biến này từ -40 120.

     Cũng giống như cảm biến nhiệt độ nước, nó gồm có một điện trở, đặt trong một ống có ren và được gắn trong bộ đo gió hoặc trên đường ống nạp.Tỷ trọng của không khí thay đổi theo nhiệt độ. Nếu nhiệt độ không khí cao, hàm lượng oxy trong không khí thấp. Khi nhiệt độ không khí thấp, hàm lượng oxy trong không khí tăng. Trong các hệ thống điều khiển phun xămg  lưu lượng không khí được đo bởi các bộ đo gió khác nhau chủ yếu được tính bằng thể tích. Vì vậy, khối lượng không khí sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ của khí nạp.

     - Cảm biến nhiệt độ khí xả : Cảm biến này được lắp trên đường thải, tại điểm có trường nhiệt độ tới hạn. Tín hiệu của cảm biến này được dùng cho hệ thống điều khiển vòng lặp ngược của hệ thống xử lý khí thải. Để đo nhiệt độ khí thải thường sử dụng cảm biến điện trở bạch kim. Khoảng đo cảm biến này từ -401000.

      4.4.2 Cảm biến vị trí bướm ga.

Cảm biến vị trí bướm ga dùng để ghi lại vị trí góc quay của bướm ga động cơ xăng. Ngoài ra, nó còn được dùng làm thông tin phụ trợ cho các chức năng động học động lực học, nhận biết chế độ vận hành của động cơ (không tải, tải cục bộ, toàn tải), tín hiệu khẩn cấp khi cảm biến tải chính (cảm biến đo khối lượng khí nạp) bị hỏng.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động :

Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga được thể hiện trên hình 4.16

Hình 4.16 Cảm biến vị trí bướm ga

    1-trục quay cảm biến; 2-rãnh điện trở 1;3-rãnh điện trở ;4-con quay và tiếp điểm; 5-đầu nối điện 4 dây.

Nguyên lý hoạt động :

Cảm biến độ mở bướm ga là cảm biến góc quay kiểu điện thế với một (hoặc hai ) đường đặc tính tuyến tính. Cánh quay của cảm biến được nối cơ khí với trục cảm biến, các tiếp điểm (dạng thanh) gắn trên cánh sẽ trượt từ bên này sang bên kia của ránh trượt. Trong quá trình di chuyển này, cảm biến sẽ chuyển góc quay của cảm biến thành tỷ số điện áp đo/điện áp vận hành (tỷ lệ với góc quay của bướm ga). Điện áp vận hành của cảm biến là 5V.

       4.4.3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga.

Cảm biến vị trí bàn đạp ga biến đổi mức đạp xuống của bàn đạp ga (góc) thành một tín hiệu điện được chuyển đến PCM động cơ. Cảm biến góc quay dùng hiệu ứng Hall dựa trên nguyên lý nam châm di động. Nó có khả năng đo được góc xấp xỉ 90 độ.

      4.4.4 Cảm biến lưu lượng khí nạp.

 Cảm biến khối lượng khí nạp: Cảm biến khối lượng khí nạp được bố trí giữa bầu lọc không khí và bướm ga để xác định khối lượng (tính theo kg/h) không khí nạp vào xi lanh. Cảm biến kiểu màng nóng là các cảm biến kiểu tải trọng nhiệt. Chúng hoạt động theo nguyên lý là dòng khí nạp khi đi qua phần tử nóng của cảm biến sẽ lấy nhiệt từ nó. Cường độ dòng điện cấp cho phần tử cảm biến để nó có nhiệt độ không đổi sẽ tỷ lệ với khối lượng khí nạp thổi qua nó. Mạch đo của cảm biến sẽ xử lý cường độ dòng điện và tạo ra một tín hiệu điện áp tương ứng. Trong cảm biến khối lượng khí nạp kiểu màng nóng, phần tử đo là một tấm platin mỏng, còn gọi là “màng nóng”, được đặt cùng với các bô phận khác của cảm biến trong một vỏ gốm.

Hình 4.17 Cảm biến đo khối lượng khí nạp kiểu màng nóng

1-thân; 2-cảm biến nhiệt độ khí nạp; 3-lưới ổn định; 4-kênh đo; 5-màng nóng; 6-lưới điện tử.

 4.4.5  Cảm biến tốc độ động cơ

Cảm biến tốc độ động cơ dùng để xác định số vòng quay động cơ và vị trí của trục khuỷu (nhằm xác định vị trí của pít tông). Số vòng quay được tính toán từ tần số tín hiệu của cảm biến. Tín hiệu ra từ cảm biến số vòng quay là một trong các tín hiệu điều khiển quan trọng nhất của hệ thống điều khiển động cơ.

Hình 4.18. Cảm biến tốc độ quay

    1-Nam châm vĩnh cửu; 2- Hộp đấu dây; 3- Vỏ bánh đà động cơ; 4-Lõi sắt non; 5- Cuộn dây; 6- Roto tạo tín hiệu (xung)

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Cảm biến được lắp đối diện trực tiếp với một bánh quay kích từ, 2 chi tiết này cách nhau một khe hở không khí hẹp. Một lõi sắt non (4) được bao kín bởi một cuộn dây điện từ (5). Lõi sắt non này cũng được liên kết tới nam châm vĩnh cửu (1), và một từ trường phát qua lõi sắt tới bánh kích hoạt. Mức của từ trường qua cuộn dây phụ thuộc vào vị trí cảm biến (đang đối diện với răng của bánh kích hoạt hay khe hở). Khi răng của bánh quay đối diện với cảm biến sẽ làm tăng từ trường hoạt động qua cuộn dây, và ngược lại sẽ làm giảm từ trường khi cảm biến đối diện với khe hở. Vì thế, khi bánh kích từ quay, nó gây ra sự dao động của từ trường và tạo ra một điện áp hình sin trong cuộn dây. Tín hiệu từ cảm biến số vòng quay kiểu cảm ứng tỷ lệ với tốc độ thay đổi từ trường. Biên độ của điện áp xoay chiều tăng mạnh cùng với sự tăng tốc độ quay của bánh kích từ (từ vài mV cho đến trên 100 V).

 4.4.6  cảm biến kích nổ kiểu điện áp

Theo nguyên lý hoạt động, cảm biến kích nổ kiểu áp điện là một dạng cảm biến dao động và nó có khả năng nhận diện dao động cấu trúc của động cơ. Điều này xuất hiện khi xảy ra hiện tượng kích nổ trong động cơ và được cảm biến chuyển thành tín hiệu điện gửi đến PCM.

Hình 4.19. Cấu tạo và lắp đặt cảm biến kích nổ

1- Phần tử gốm áp điện; 2- Khối tạo dao động (với lực nén F); 3- Vỏ cảm biến; 4-Vít định vị; 5- Bề mặt tiếp xúc; 6-Đầu nối ; 7-Khối thân xy lanh; V- dao động       

  4.4.7. Cảm biến ô xy (lambda)

           Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Hình 4-20.  Cảm biến oxy với thành phần Zirconium

      1- Chất điện phân Zirconium; 3, 4- Đầu cực của cảm biến; 2- Điện cực Platin; 5-ống xả; 6- Lớp gốm  bảo vệ; 7- Khí thải; 8- Không khí bên ngoài                 

   Loại này được chế tạo chủ yếu từ chất Zirconium dioxide (Zr0₂) có tính chất hấp thụ những ion oxy âm tính. Thực chất, cảm biến oxy loại này là một pin điện có suất điện động phụ thuộc vào nồng độ oxy trong khí thải với Zr0₂ là chất điện phân. Mặt trong Zr0₂ tiếp xúc với không khí, mặt ngoài tiếp xúc với oxy trong khí thải. Ở mỗi mặt của Zr0₂ được phủ một lớp điện cực bằng platin để dẫn điện. Lớp platin này rất mỏng và xốp để oxy dễ khuyếch tán vào. Khi khí thải chứa lượng oxy ít do hỗn hợp giàu nhiên liệu thì số ion oxy tập trung ở điện cực tiếp xúc khí thải ít hơn số ion tập trung ở điện cực tiếp xúc không khí.

  4.5 Tìm hiểu các dạng hư hỏng, cách khắc phục và chẩn đoán.

          4.5.1 Các dạng hư hỏng thường gặp ở hệ thống nhiên liệu.

           a. Các hư hỏng bơm cao áp.

          Cặp piston-xylanh bơm cao áp bị mòn: do có lẫn tạp chất cơ học có trong nhiên liệu tạo ra các hạt mài, khi piston chuyển động trong xylanh các hạt mài này gây mòn piston-xylanh. Do điều kiện làm việc của pittông-xylanh bơm cao áp chịu áp lực cao, mài mòn... , nên trong hành trình nén áp lực dầu tác dụng lên các phần trên đầu piston không cân bằng gây ra va đập. Điều đó làm cho phần đầu pittông và xylanh mòn nhiều nhất. Khi pittông-xylanh mòn làm áp suất nhiên liệu trong thời kỳ nén nhiên liệu giảm, áp suất nhiên liệu đưa đến ống phân phối nhiên liệu không đúng giá trị qui định gây ảnh hưởng đến chất lượng phun nhiên liệu. Lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình giảm, động cơ không phát huy được công suất, suất tiêu hao nhiên liệu tăng.

          b. Các hư hỏng của vòi phun.

          Lỗ phun bị tắc hoặc giảm tiết diện: do trong quá trình sử dụng muội than bám vào đầu vòi phun làm tắc lỗ phun. Trong nhiên liệu và quá trình cháy tạo ra các axít ăn mòn đầu vòi phun làm ảnh hưởng đến chất lượng phun.

          Kim phun mòn: tăng khe hở phần dẫn hướng làm giảm áp suất phun, lượng nhiên liệu hồi tăng lên giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào buồng cháy. Công suất động cơ giảm.

          Lò xo van điện từ bị giãn: Khi đó chỉ cần một lực nhỏ cũng có thể nâng được kim phun lên. Do đó nhiên liệu phun vào buồng cháy không tơi, nhỏ giọt. Động cơ không khởi động được, khi động cơ làm việc thì công suất không cao, động cơ hoạt động có khói đen.

          Kẹt kim phun: Do nhiệt độ từ buồng cháy truyền ra làm cho kim phun nóng lên và giãn nở. Do sự giãn nở không đồng đều làm tăng ma sát giữa kim phun và phần dẫn hướng làm kim phun khó di chuyển.

c. Các hư hỏng của bộ lọc nhiên liệu.

          Lõi lọc quá cũ, bẩn gây mất chức năng lọc dẫn đến tắc lọc. Cặn bẩn, tạp chất nhiều trong cốc lọc gây tắc lọc giảm tính thông qua của lọc.

d. Các hư hỏng của đường ống dẫn nhiên liệu.

          Các đường ống hở không khí lọt vào làm động cơ không nổ. Tại các điểm nối bị hở, ống bị thủng. Làm rò rỉ nhiên liệu, nhiên liệu không cung cấp đến bơm cao áp hay vòi phun, nhiên liệu cung cấp không đủ áp suất làm động cơ không nổ. Các đường ống bị va đập làm dẹp, các chỗ uốn bị gãy gây trở lực lớn trong đường ống hoặc bị tắc ống dẫn. Các van an toàn, van một chiều lắp trên đường ống không điều chỉnh đúng áp lực mở theo qui định.

e.  Hư hỏng hệ thống điện tử và các cảm biến.

          Đối với các hư hỏng này phải dùng các pan mà nhà chế tạo cung cấp để phát hiện các triệu chứng. Để khắc phục các hư hỏng này thì thường phải thay mới.     

  4.5.2 Khắc phục hư hang của hệ thống nhiên liệu

a. Bơm cao áp.

          Bơm cao áp bị hư ta thay bơm mới, ta thiết lập giá trị ban đầu, cân lượng nhiên liệu cung cấp từ bơm điện cấp nhiên liệu liệu

b. ống phân phối.

Nếu ống phân phối bị hỏng ta chỉ việc thay mới, không thao rã ống phân phối.

c. Vòi phun.

Sau khi sữa chữa vòi phun hoặc thay mới thì phải cài đặt lại thông số hiệu chỉnh lượng phun cho vòi phun.

KẾT LUẬN

  Qua thời gian nghiên cứu và thu thập tài liệu, vận dụng những kiến thức đã được học trên lý thuyết cũng như trên thực tế. Đồng thời được sự hướng dẫn kiểm tra tận tình, chu đáo, tỉ mỉ của thầy giáo:……………….. cùng các thầy giáo trong bộ môn “ Động Cơ Đốt Trong ” và sự nỗ lực của bản thân. Đến nay bản thuyết minh, bản vẽ mặt cắt dọc động cơ, bản vẽ vòi phun, bản vẽ bơm nhiên liệu, bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng đã hoàn thành.

- Bản thuyết minh đã thể hiện các thông số được lựa chọn, kết quả tính toán, các số liệu liên quan đảm bảo đầy đủ những nội dung mà nhiệm vụ đã đặt ra .

- Các bản vẽ: Bản vẽ mặt cắt dọc động cơ, bản vẽ vòi phun, bản vẽ bơm nhiên liệu, bản vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng đã hoàn thành và các thành phần cũng đã thể hiện những số liệu đã tính toán trong thuyết minh.

   Với những gì bản thân đã thể hiện trong việc lựa chọn, tính toán và vẽ các bản vẽ chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, do trình độ còn hạn chế. Kính mong được sự giúp đỡ của các thầy giáo trong bộ môn bộ môn “ Động Cơ Đốt Trong” để bản thân tôi khắc phục những sai sót để ngày càng tiến bộ hơn. Đáp ứng được những yêu cầu của quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá mà đất nước đã đặt ra .

    Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn !

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đào Hoa Việt, Thiết bị điện tử trên xe, Học viện KTQS, 2005.

2. Đào Trọng Thắng, Bài giảng Kết cấu tính toán động cơ đốt trong, Học viện KTQS, 2012.

3. Hoàng Xuân Quốc, Hệ thống phun xăng điện tử dùng trên xe du lịch, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

4. Hà Quang Minh, Nguyễn Hoàng Vũ; Phun nhiên liệu điện tử trên động cơ đốt trong, Chuyên đề cao học, Học viện KTQS, 2009.

5. Nguyễn Hoàng Vũ, Thử nghiệm động cơ đốt trong, Chuyên đề cao học, Học viện KTQS, 2008.

6. Lại Văn Định, Vy Hữu Thành, Kết cấu tính toán Động Cơ Đốt Trong, Học viện KTQS.

7. Vy Hữu Thành, Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong, Học viện KTQS.

8. Training Manual Mazda6 MPS Supplement.

9.Robert Bosch GmbH, Gasoline-Engine Management, 2nd Edition, Warrendale USA- 2004.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"