MỤC LỤC

MỤC LỤC   1

0. MỞ ĐẦU   3

1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG   6

1.1. Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng  6

1.2. Các yêu cầu hỗn hợp cháy của động cơ xăng  6

1.2.1. Yêu cầu nhiên liệu xăng  6

1.2.2. Tỷ lệ hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí (hoà khí)  6

1.2.3. Hệ số dư lượng không khí (α)  7

1.2.4.  Đường đặc tính của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng  8

1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trong động cơ xăng  11

1.3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu dùng cacbuaratơ  11

1.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu phun xăng. 20

1.3.3. So sánh động cơ phun xăng với động cơ dùng bộ chế hòa khí 23

2. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ K20Z2  26

2.1. Giới thiệu chung  26

2.1.1. Giới thiệu chung về xe Honda Civic 2.0 i-VTEC   26

2.1.2. Giới thiệu chung về động cơ K20Z2  29

2.2. Các thành phần chính trong động cơ K20Z2  30

2.2.1. Những chi tiết cố định  30

2.2.2. Cơ cấu phân phối khí 30

2.2.3. Cơ cấu trục khuỷu_thanh truyền  32

2.2.4. Hệ thống nhiên liệu  33

2.2.5. Hệ thống bôi trơn  34

2.2.6. Hệ thống làm mát 35

2.2.7. Hệ thống đánh lửa  35

2.2.8. Hệ thống hồi lưu khí xả(EGR)  37

3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ K20Z2. 39

3.1. Hệ thống phun xăng điện tử động cơ K20Z2  39

3.1.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phun xăng điện tử động cơ K20Z2  39

3.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính  40

3.2. Hệ thống cung cấp không khí động cơ K20Z2  47

3.2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp không khí 47

3.2.2. Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp không khí 48

3.3. Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử động cơ K20Z2  48

3.3.1. Nguyên lý chung  48

3.3.2. Sơ đồ điều khiển lượng phun  49

3.3.3. Các cảm biến  49

3.3.4. Hệ thống điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit). 60

4. TÍNH TOÁN NHIỆT & ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC   63

4.1. Tính toán nhiệt 63

4.1.1. Các số liệu ban đầu  63

4.1.2. Các số liệu chọn  64

4.1.3. Tính toán các quá trình công tác  64

4. 2. Tính toán động học và động lực học  72

4.2.1. Xây dựng đồ thị công  72

4.2.2. Xây dựng đồ thị chuyển vị pittông bằng phương pháp đồ thị BRICK   75

4.2.3. Xây dựng đồ thị vận tốc  76

4.2.4. Xây dựng đồ thị gia tốc theo phương pháp TÔLÊ   78

4.2.5. Xây dựng đồ thị lựcc quán tính P_J, lực khí thể P_KH, lực tổng P₁ 79

4.2.6. Xây dựng lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N   81

4.2.7. Tính momen tổng T (ST)  84

4.2.8. Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu  86

4.2.9. Triển khai đồ thị phụ tải ở toạ độ cực đại thành đồ thị Q-α  87

4.2.10. Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền  90

4.2.11. Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu  91

5. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ K20Z2 & QUI TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG VÒI PHUN   93

5.1. Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2  93

5.1.1 . Xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình  93

5.1.2. Tính toán bơm nhiên liệu  95

5.2. Qui trình kiểm tra vòi phun  96

5.2.1. Kiểm tra sự hoạt động của vòi phun  96

5.2.2. Kiểm tra điện trở của vòi phun  96

5.2.3. Kiểm tra sự rò rỉ của vòi phun  97

5.2.4. Qui trình Bảo dưỡng vòi phun  98

KẾT LUẬN   100

TÀI LIỆU THAM KHẢO   101

MỞ ĐẦU

   Trong cuộc sống hiện đại cùng với sự phát triển của xã hội việc vận chuyển hàng hóa và đi lại của con người giữa vùng này và vùng khác, giữa nước này và nước khác là một nhu cầu không thể thiếu.

   Ngành vận tải nói chung và ngành vận tải ôtô nói riêng có chức năng vận chuyển hành khách và hàng hóa, nhằm đáp  ứng nhu cầu đi lại của con người cũng như nhu cầu cho sản xuất và tiêu dùng. Là mạch máu của nền kinh tế quốc dân, có liên quan trực tiếp đến tất cả các ngành ở mỗi quốc gia, giao lưu liên vận quốc tế. Là khâu then chốt là đòn bẩy đối với toàn bộ các hoạt động kinh tế văn hóa xã hội. Đặc biệt còn làm nhiệm vụ chuyển tải giữa các ngành vận tải khác như: Vận tải đường không vận tải đường thủy, vận tải đường sắt đến các địa điểm sản xuất và tiêu dùng.

   Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngành vận tải ôtô  cũng phát triển không ngừng, nhằm tạo ra các dòng xe chuyên dùng và hiện đại để phục vụ cho nhu cầu ngày càng tăng và yêu cầu ngày càng khắt khe của xã hội. Trong đó dòng xe du lịch được chú trọng cải tiến nhất với cả về mẫu mã và chất lượng vì nó đáp ứng nhu cầu đi lại và tiện lợi trong việc lưu thông hiện nay. Đặc biệt động cơ được là bộ phận được quan tâm nhất, vì nó là bộ phận phát ra công suất chính cho xe, tiêu thụ nhiên liệu và thải khí thải ra môi trường chung quanh. Hệ thống nhiên liệu trong động cơ được đặt lên hàng đầu để các nhà sản xuất nghiên cứu để cải tiến làm sao tận dụng tối đa lượng nhiên liệu cần thiết cung cấp cho động cơ được sử dụng triệt để và có hiệu quả nhất, để giảm bớt tiêu hao nhiên liệu nhằm giảm lượng khí thải độc hại ra môi trường  và hạ giá thành sản phẩm.

   Từ ngày đầu sơ khai là động cơ hơi nước (đầu máy hơi nước) mà nhiên liệu chủ yếu là than đá với hiệu suất η_e có ích chỉ đạt từ η_e =  0.09 ÷ 0.14. Rất nặng và cồng kềnh vì cần có nhiều trang bị phụ như: Nồi hơi, buồng cháy và máy nén… khởi động chậm và khó khăn, bảo dưỡng khó khăn và tốn rất nhiều nước trong suốt quá trình hoạt động. Hiện nay qua hơn hai thế kỷ cải tiến kỹ thuật và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật khác vào động cơ thì động cơ ôtô hiện nay đã được cải tiến thành động cơ động cơ đốt trong hoàn chỉnh chủ yếu các nhiên liệu lỏng và hóa lỏng như: Xăng, dầu điêden, hoặc ga hóa lỏng, hoặc hỗn hợp các loại nhiên liệu trên. Với hiệu suất có ích cao có thể đạt được từ η_e = 0.4÷ 0.52, có kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhẹ vì toàn bộ chu trình của động cơ đốt trong được thực hiện trong một thiết bị duy nhất, khởi động nhanh và dễ dàng, ít hao nước, bảo dưỡng đơn giản và thuận tiện.

   Trong đó, hệ thống nhiên liệu động cơ xăng được cải thiện rõ rệt và đã có được những bước đột phá vượt bậc. Hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí đơn giản nhất là bộ chế hòa khí kiểu bốc hơi có cấu tạo rất đơn giản, việc hòa trộn không khí và nhiên liệu (hòa khí) xảy ra trực tiếp trong bình xăng và tiếp tục trên đường ống nạp bằng việc cho không khí đi qua mặt thoáng của bình xăng tận dụng sự bốc hơi của xăng hình thành hòa khí rồi qua đường ống nạp đi vào động cơ. Rồi đến, bộ chế hòa khí kiểu phun có cấu tạo khá phức tạp nó dựa vào áp suất chân không để vận hành việc phun xăng từ bình xăng  ra đường ống nạp để tạo thành hòa khí cung cấp cho động cơ. Sau đó là bộ chế hòa khí loại hút đơn giản, nó lợi dụng áp suất dư trên đường ống nạp bằng việc thay đổi kích thước của cổ góp trong khí lưu lượng của dòng khí không đổi để hút xăng từ bình xăng vào đường ống nạp để tạo thành hòa khí. Và bộ chế hòa khí hút hiện đại có nguyên lý hoạt động gàn giống như bộ chế hòa khí đơn giản nhưng nó có thêm các hệ thống và cơ cấu phụ khác ngoài hệ thống phun chính như: Hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, bơm tăng tốc, hệ thống khởi động, cơ cấu hiệu chỉnh độ cao so với mặt nước biển, cơ cấu hiệu chỉnh theo trạng thái của động cơ, hiệu chỉnh không tải nhanh, hiệu chỉnh không tải cưỡng bức, hạn chế tốc độ cực đại. Nhằm tạo thành hòa khí có thành phần khí nhiên liệu phù hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ. Các hệ thống nhiên liệu trên liên tục được cải tiến và nâng cấp tuy nhiên chúng vẫn còn tồn tại một số khuyết điểm như: Thành phần hỗn hợp không khí_nhiên liệu không được tối ưu, do các mạch xăng ở các chế độ làm việc hoàn toàn điều khiển bằng cơ khí. Nếu hoà khí quá đậm dẫn đến xăng cháy không hết sản sinh ra khí độc như HC, CO và ngược lại nếu hoà khí quá nhạt sẽ sinh ra khí độc NO_x. Các xilanh trên cùng một động cơ nhận lượng hoà khí đồng nhất, hỗn hợp không khí_nhiên liệu càng xa bộ chế hòa khí càng giàu xăng.

   Để tối ưu hóa việc cung cấp nhiên liệu cho động cơ và khắc phục các nhược điểm trên, hiện nay cùng với sự phát triển của các ngành khác đặc biệt là ngành điện tử và vi mạch điện tử. Người ta đã áp dụng các thành tựu của các ngành khoa học  này để cải tiến hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng cho ôtô đời mới. Và hệ thống phun xăng điện tử đã ra đời nó kết hợp giữa các tín hiệu điện tử, bộ vi xử lý và hệ thống nhiên liệu thông thường, nó giúp khắc phục các nhược điểm không thể khắc phục được của bộ chế hòa khí và giúp cho việc tạo ra hòa khí để cung cấp cho xi lanh động cơ  được chính xác, thuận lợi hơn, tiết kiệm tối đa nhiên liệu, giảm khí thải độc hại ra môi trường và công suất động cơ được nâng cao. Vì việc cung cấp nhiên kiểu để tạo thành hòa khí trong động cơ được điều chỉnh bằng bộ điều khiển điện tử thông minh (ECU) và hoàn toàn tự động.

   Điều đó đã được các hãng xe lớn trên thế giới như: Honda, Toyota, Mecider, Pord… đặc biệt quan tâm và phát triển từ những thập niên 90 của thế kỷ trước. Trong đó nỗi lên là hãng Honda ra đời tại Nhật Bản đầu tiên vào năm 1973 trải qua tám thời kỳ cải tiến kỹ thuật và phát triển quan trọng đến năm 2006 hãng đã cho ra đời dòng xe đời mới hạng sang đó là xe Honda Civic 2.0 i-VTEC.

   Xe được trang bị động cơ đời mới K20Z2, sử dụng hệ thống phun xăng điện tử đa điểm tiên tiến nhất hiện nay, có hệ thống đóng mở xupáp thông minh nhằm tiết kiệm nhiên liệu, khung gầm chắc chắn, hệ thống lái ổn định, hộp số năm tay số tự động, khả năng chống xóc, chung rung và chống ồn đặc biệt tốt, với giá cả hợp lý khoảng 605 triệu đồng Việt Nam (vào năm 2008). Nên kể từ khi Honda Việt Nam chính thức giới thiệu xe Honda Civic trên thị trường Việt Nam vào ngày 24 tháng 8 năm 2006 cho đến ngày 19 tháng 10 năm 2007 các đại lý của hãng Honda đã bán được 4000 xe Civic, liên tục giữ ngôi đầu trong phân khúc thị trường xe cùng loại.

   Với tất cả các ý nghĩa nêu trên em đã chọn “Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2 lắp trên xe Honda Civic 2.0 i-VTEC” làm đề tài tốt nghiệp cho mình nhằm tìm hiểu kĩ hơn nữa về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng, một lĩnh vực luôn được ưu tiên phát triển qua các giai đoạn phát triển của ngành công nghiệp ôtô.

    Với những nội dung chính sau:

+ Tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng.

+ Giới thiệu chung động cơ về K20Z2.

+ Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2.

+ Động học và động lực học.

+ Tính toán lượng phun và kiểm tra vòi phun.

1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG

1.1. Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng

Chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp hơi xăng và không khí (hoà khí) cho động cơ, đảm bảo số lượng và thành phần của hỗn hợp không khí và nhiên liệu luôn phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.

Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng bao gồm các thiết bị: Thùng xăng, bơm xăng, lọc xăng... Đối với hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử còn có ống phân phối, vòi phun chính, vòi phun khởi động lạnh, bộ điều áp, bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu, các cảm biến và hệ thống điều khiển kim phun ECU.

1.2. Các yêu cầu hỗn hợp cháy của động cơ xăng

1.2.1. Yêu cầu nhiên liệu xăng

 Để đảm bảo cho động cơ hoạt động bình thường xăng phải đạt các yêu cầu sau:

+ Có độ bay hơi thích hợp để động cơ dễ khởi động và làm việc ổn định, không tạo ra hiện tượng nghẽn hơi, đặc biệt vào mùa hè khi nhiệt độ môi trường cao.

+ Có tính chống kích nổ cao, để động cơ làm việc bình thường ở phụ tải lớn.

+ Có tính ổn định hóa học tốt, không tạo ra các hợp chất keo trong bình chứa, khi cháy không để lại muộn than trong buồng đốt và không ăn mòn các chi tiết trong động cơ.

+ Không đông đặc khi nhiệt độ hạ thấp, không hút nước và tạo ra các tinh thể nước đá khi gặp lạnh.

1.2.2. Tỷ lệ hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí (hoà khí)

+ Hỗn hợp cung cấp phải đáp ứng với ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và nhiệt độ động cơ.

+ Thành phần nhiên liệu phải đảm bảo giúp cho sự hình thành hỗn hợp tốt.

+ Công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và thành phần khí thải phù hợp với tỷ lệ hỗn  hợp khí trên động cơ.

+Với động cơ xăng tỷ lệ hỗn hợp không khí - hơi xăng là 14,7 trên 1.

+ Lượng nhiên liệu được phun tùy theo tải, tốc độ động cơ và một thành phần tùy theo thành phần của khí thải.

  + Sự hoạt động phụ thuộc chế độ hoạt động: Chế độ không tải, một phần tải, đầy tải mà dẫn đến hệ số dư lượng không khí thích hợp.

1.2.3. Hệ số dư lượng không khí (α)         

Trong đó:

G_k, G_nl- Lưu lượng không khí và nhiên liệu qua bộ chế hoà khí [kg/s]

L₀- lượng không khí lý thuyết dùng để đốt cháy 1 kg nhiên liệu [kg/kgnl]

Dựa vào đồ thị ta thấy công suất động cơ (Ne) đạt cực đại khi hỗn hợp hoà khí đậm (a = 0,8 ÷ 0,9) và  suất tiêu hao nhiên liệu (ge) cực tiểu khi hỗn hợp hoà khí hơi loãng (a = 1,05 ÷ 1,15)

CH- Hydrocarbons; CO- Carbon monoxide; No_x- Nitrogen monoxide.

+ Với a= 1 lượng không khí nạp bằng lượng không khí lý thuyết.

+ Với a<1 không khí nạp ít, hỗn hợp giàu nhiên liệu. Như vậy công suất tăng nhưng tiêu hao nhiên liệu cũng  tăng.

+ Khi a = 0,80 ¸0,95 công suất động cơ  đạt cực đại.

+ Với a > 1 không khí nạp nhiều, hỗn hợp nghèo nhiên liệu, nhiên liệu tiêu thụ ít. Công suất động cơ thấp hơn.

+ Với a > 1,3 hỗn hợp không thể kéo dài sự cháy, với hai hình vẽ trên chứng tỏ rằng  công suất động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu, thành phần khí thải luôn bị ảnh hưởng của hệ số dư lượng không khí (a).

 Tuy vậy để đạt được giới hạn này người ta phải đo lưu lượng không khí hút vào động cơ, từ đó đưa ra lượng nhiên liệu thích hợp.

 + Khi a= 0,885 ¸0,9 công suất động cơ đạt tối đa, lượng không khí thiếu so với trường hợp lý tưởng từ 5 ¸15%. Bộ phận đáp ứng chế độ này tương đương với bộ phận mở rộng cánh bướm ga trong bộ chế hòa khí.

+ Khi a= 1,05 ¸1,15 khi đó suất tiêu hao nhiên liệu bé nhất, lượng không khí thiếu khoảng 20%.

1.2.4.  Đường đặc tính của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng

Là quan hệ giữa hệ số dư lượng không khí theo độ chân không ở họng α = f(ΔP_h)

1.2.4.1. Bộ chế hoà khí đơn giản

 Hệ số dư lượng không khí (a) của hoà khí trong bộ trong bộ chế hoà khí đơn giản sẽ giảm dần (tức hoà khí đậm dần lên) khi tăng độ chân không ở họng hoặc lưu lượng không khí qua họng. Trên thực tế, mật độ không khí giảm dần khi tăng độ chân không ở họng (Dp) trong khi đó khối lượng riêng của xăng (rnl) hầu như không thay đổi, đó là lý do làm cho hoà khí đậm dần khi tăng Dp.

Hình1-3 Đặc tính của bộ chế hoà khí đơn giản

1.2.4.2. Bộ chế hoà khí lý tưởng

+ Đồ thị a-Gk thể hiện biến thiên của hệ số dư lượng không khí (a) theo lưu lượng không khí (Gk) (tính theo % lượng không khí mở hoàn toàn bướm ga) ở chế độ công suất cực đại (đường 2) và suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (đường 3) trong thực tế sử dụng, người ta chỉ đòi hỏi công suất cực đại khi mở 100% bướm ga (điểm 1), còn lại các vị trí đóng nhỏ bướm ga cần điều chỉnh để động cơ hoạt động với thành phần hoà khí tiết kiệm nhiên liệu nhất. Vì vậy mối quan hệ lý tưởng nhất giữa a và Gk sẽ là đường 4 đó chính là đặc tính của bộ chế hoà khí lý tưởng khi chạy ở một số vòng quay nhất định.

Hình 1- 4 Đặc tính của bộ chế hoà khí lý tưởng

         1. Công suất cực đại khi mở 100% bướm ga; 2. Chế độ công suất cực đại

3. Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất; 4. Mối quan hệ lý tưởng giữa α và Gk.

+ So sánh đặc tính của bộ chế hoà khí đơn giản (hình 1-3) và bộ chế hoà khí lý tưởng (hình 1-4) thấy rằng: Bộ chế hoà khí lý tưởng hoà khí cho động cơ với thành phần tốt nhất ở mọi chế độ hoạt động. Do đó muốn hiệu chỉnh để được hình dạng sát với đặc tính của bộ chế hoà khí lý tưởng, thì trên cơ sở bộ chế hoà khí đơn giản cần bổ sung thêm một số hệ thống và cơ cấu đảm bảo thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Ở chế độ không tải, muốn động cơ chạy ổn định cần có hoà khí đậm (α » 0,4 ¸ 0,8 ) và phải tạo điều kiện để xăng được phun tơi, phân bố đều và dễ bay hơi trong dòng khí nạp.

+ Khi bướm ga mở tươmg đối rộng cần cung cấp hoà khí tương đối loãng (α » 1,07 ¸ 1,15 ).

+ Để đạt công suất cực đại khi mở 100% bướm ga cần đảm bảo (α » 0,75 ¸ 0,9).

            Ngoài ra còn có các yêu cầu phụ, đảm bảo động cơ hoạt động tốt trong các chế độ làm việc sau:

+ Khi khởi động lạnh ở tốc độ thấp cần hoà khí đậm (α » 0,3 ¸ 0,4 hoặc đậm hơn) để dễ khởi động.

+ Khi ôtô bắt đầu lăn bánh hoặc khi cần tăng tốc nhanh phải mở bướm ga để hút nhiều hòa khí vào xilanh, những lúc ấy thường làm cho hòa khí bị nhạt (do quán tính của xăng nhỏ hơn nhiều so với không khí làm cho tốc độ xăng vào xilanh chậm hơn). Vì vậy khi mở nhanh bướm ga cần có biện pháp tức thời phun thêm xăng tới mức cần thiết để hòa khí khỏi nhạt, qua đó rút ngắn thời gian bắt đầu lăn bánh cũng như tăng tốc độ của ôtô.

1.2.4.3. Hệ thống phun xăng điện tử

      Trong quá trình hoạt động của động cơ ECU của động cơ luôn nhận được tín hiệu từ các cảm biến để nhận biết được tình trạng hoạt động của động cơ. Nhờ tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga mà ECU nhận biết được động cơ đang ở chế độ không tải, tăng tốc hay toàn tải. Đồng thời nhờ tín hiệu từ cảm biến lưu lượng khí nạp và cảm biến nhiệt độ khí nạp ECU xác định lượng nhiên liệu thích hợp cần cung cấp cho phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ.

      Tuy nhiên lượng nhiên liệu phun vào động cơ luôn được ECU hiệu chỉnh để động cơ hoạt động tối ưu nhất, lượng nhiên liệu hiệu chỉnh dựa trên các tín hiệu từ cảm biến nồng độ ôxy. ECU động cơ sẽ so sánh điện áp của tín hiệu từ cảm biến so với một điện áp định trước. Nếu điện áp của tín hiệu cao hơn, nó nhận biết rằng tỷ lệ của hỗn hợp đậm hơn lý thuyết và nó sẽ giảm lượng nhiên liệu phun ở mức xác định. Nếu điện áp của tín hiệu thấp hơn thì ngược lại nó sẽ tăng lượng nhiên liệu phun. Hệ số hiệu chỉnh này  thay đổi trên khoảng  0,8 ÷ 1,2 .

      Mặc dù vậy, để ngăn ngừa không cho bộ lọc khí xả quá nóng và đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt ECU của động cơ sẽ không nhận được tín hiệu từ cảm nồng độ ôxy trong các trường hợp sau: Trong khi động cơ khởi động, quá trình làm đậm hỗn hợp sau khi khởi động, quá trình làm đậm khi tăng tốc, khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn dưới một giá trị xác định, khi xảy ra cắt nhiên liệu.

            Khi tình trạng kỹ thuật của động cơ thay đổi theo thời gian (do hao mòn) tỷ lệ khí - nhiên liệu tạo bởi khoảng thời gian phun cơ bản do ECU động cơ tính toán sẽ biến động so với lý thuyết. Sự biến động này lớn sẽ làm cho hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí - nhiên liệu vượt quá tỷ lệ hiệu chỉnh và làm tăng thời gian hiệu chỉnh để trở về tỷ lệ lý thuyết.

            Vì vậy khi có sự cố xảy ra, ECU động cơ ghi nhớ giá trị trung bình của tỷ lệ hiệu chỉnh và xác định lại khoảng thời gian phun cơ bản theo giá trị trung bình đó. Chức năng này gọi là điều khiển ghi nhớ tỷ lệ khí - nhiên liệu. Kết quả của điều khiển ghi nhớ này là sự hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ khí - nhiên liệu luôn luôn đưa được giá trị trung bình của tỷ lệ hiệu chỉnh về một. Điều này cho phép tỷ lệ khí - nhiên liệu nhanh chóng trở về khoảng gần với lý thuyết. Hơn nữa, hiệu chỉnh ghi nhớ được thực hiện sẽ làm cho tỷ lệ khí - nhiên liệu nhanh chóng trở về với khoảng gần lý thuyết hơn.

Hình 1.5. Đường đặc tính động cơ phun xăng

1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trong động cơ xăng

1.3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu dùng cacbuaratơ

Trên các động cơ xăng cổ điển việc tạo hỗn hợp nhiên liệu không khí đều ở bên ngoài động cơ một cách thích hợp trong một thiết bị riêng trước khi đưa vào buồng cháy động cơ gọi là bộ chế hòa khí. Các bộ chế hòa khí hiện nay được chia ra làm ba loại sau: Loại bốc hơi, loại phun, loại hút.

Trong bộ chế hoà khí loại hút có hai loại là bộ chế hoà khí loại hút đởn giản và bộ chế hoà khí loại hút hiện đại.

1.3.1.1. Bộ chế hòa khí bốc hơi

Bộ chế hòa khí bốc hơi chỉ dùng cho loại xăng dễ bốc hơi.

Sơ đồ nguyên lý

Hình 1-6 Sơ đồ bộ chế hòa khí bốc hơi

1- Họng; 2- Bầu xăng; 3- Ống nạp; 4- Bướm ga.

Xăng được đưa từ thùng chứa đến bầu xăng (2) của bộ chế hòa khí. Trong hành trình hút của động cơ không khí theo đường ống (1) lướt qua mặt xăng của bầu xăng (2), ở đây không khí hòa trộn với hơi xăng tạo thành hỗn hợp giữa hơi xăng và không khí. Sau đó hỗn hợp đi qua đường ống nạp (3), bướm ga (4) và được hút vào động cơ. Bướm ga (4) có nhiệm vụ dùng để điều chỉnh lượng hòa khí nạp vào động cơ. Muốn điều chỉnh nồng độ của khí hỗn hợp tức là điều chỉnh thành phần hơi nhiên liệu chứa trong hỗn hợp phải thay đổi thể tích phần không gian bên trên giữa mặt xăng và thành của bầu xăng (2).

Ưu điểm chính của loại chế hòa khí bốc hơi là hơi xăng và hỗn hợp không khí hòa trộn với nhau rất đều. Nhưng loại này lại có nhiều khuyết điểm như cồng kềnh, dễ sinh hỏa hoạn, rất nhạy cảm với mọi thay đổi của điều kiện khí trời, lúc động cơ chạy phải luôn điều chỉnh vì vậy nên hiện nay người ta ít dùng.

1.3.1.2. Chế hòa khí loại  phun

Sơ đồ nguyên lý

Hình 1-7  Sơ đồ bộ chế hòa khí phun

1- Họng; 2- Buồng chứa không khí áp suất cao; 3- Màng mỏng; 4- Buồng chứa        không khí áp suất thấp; 5- Buồng chứa nhiên liệu áp suất thấp; 6- Màng mỏng; 7- Buồng chứa nhiên liệu áp suất cao; 8- Cán van; 9- Van nhiên liệu; 10- Ziclơ; 11- Vòi phun; 12- Bướm ga; 13- Đường ống.

Nguyên lý làm việc của chế hòa khí loại là dùng áp lực để phun nhiên liệu vào không gian hỗn hợp.

Buồng không khí (2) ăn thông với đường ống nạp động cơ nhờ đường ống (13). Miệng của đường ống (13) đặt đối diện với chiều lưu động của dòng khí vì vậy áp suất trong buồng (2) bằng tổng áp suất động và áp suất tĩnh của dòng khí. Buồng không khí (4) nối liền với họng (1) nên trong buồng (4) có độ chân không. Lực tác động ở buồng (2) lên màng mỏng (3) làm cho màng (3) uốn cong về phía buồng (4). Kết quả làm cho cán van (8) và van (9) chuyển dịch sang bên phải làm cho cửa van(9) được mở rộng. Với một áp suất nhất định nhiên liệu được bơm qua van (9) buồng (7). Từ buồng (7) đi qua ziclơ (10) và vòi phun (11), nhiên liệu được phun thành những hạt nhỏ và hỗn hợp đều với không khí. Nhờ một đường ống nối liền với nhiên liệu ở sau ziclơ (10) nên buồng (5) cũng chứa đầy nhiên liệu nhưng áp suất trong buồng (5) thấp hơn áp suất trong buồng (7) vì vậy màng mỏng (6) cũng bị uốn cong với khuynh hướng đóng nhỏ van (9). Khi các lực tác dụng lên màng mỏng ở vị trí cân bằng thì van nhiên liệu (9) nằm ở một vị trí nhất định tương ứng với một chế độ làm việc của động cơ.

Các bộ chế hòa khí phun làm việc chính xác, ổn định dù động cơ đặt ở bất kỳ vị trí nào nhưng việc bảo dưỡng, điều chỉnh khó khăn và phức tạp.

1.3.1.3. Bộ chế hoà khí hút đơn giản

Sơ đồ nguyên lý

Hình 1-8  Sơ đồ bộ chế hoà khí hút

1- Bướm ga; 2- Đường ống nhiên liệu; 3- Van kim; 4- Buồng phao;

5- Phao; 6- Ziclơ; 7- Đường ống nạp; 8- Vòi phun; 9- Họng.

Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng (9) của bộ chế hòa khí họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân không khi không khí đi qua họng. Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi có độ chân không nhỏ nhất. Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng. Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun. Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ. Để bộ chế hòa khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mức cố định vì vậy trong buồng phao có đặt phao (5). Nếu mức nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thì phao (5) cũng hạ theo, van kim (3) rời khỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống (2) đi vào buồng phao. Phía sau họng còn có bướm ga (1) dùng để điều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động cơ.

1.3.1.4. Bộ chế hoà khí hút hiện đại

Hệ thống phun chính là hệ thống cung cấp lượng xăng chủ yếu cho các chế độ tải của động cơ, được phát triển từ bộ chế hòa khí kiểu hút đơn giản nhưng nó có khả năng kết hợp với các hệ thống và cơ cấu phụ khác để giúp cho tỉ lệ hòa trộn giữa không khí và nhiên liệu được tốt hơn và tiến sát hơn đến đường đặc tính của bộ chế hòa khí lý, nhằm giúp động cơ hoạt động tốt hơn ở mọi chế độ tải cũng như sự thay đổi về nhiệt độ môi trường và địa hình.   

Hình 1-9 Hệ thống phun chính

1- Van khởi động; 2- Bướm gió; 3- Họng thắt; 4- Vòi phun chính; 5- Jiclơ không khí hệ thống phun chính; 6- Lọc nhiên liệu; 7- Kim phao; 8- Phao xăng; 9- Bầu phao; 10- Mắt kính; 11- Jiclơ chính; 12- Đường cung cấp nhiên liệu phun chính; 13- Ống nhũ tương; 14- Bướm ga.

            Khi động cơ hoạt động bướm gió được mở ra, tạo áp suất chân không ở họng thắt (3), ở đây người ta đặt một vòi phun chính (4). Lúc này xăng được hút từ bầu phao (9) tới Jiclơ (11) được đặt trong đường cung cấp nhiên liệu chính (12) để tăng tốc dòng nhiên liệu trước khi tới vòi phun chính (4) rồi phun ra họng gió để cung cấp nhiên liệu cho hòa khí; mắt kính (10) dùng để xem mức xăng trong bầu phao (9). Khi nhiên liệu trong bầu phao (9) giảm xuống lúc đó phao xăng (8) cũng chìm xuống theo và mở van kim (7) tạo điều kiện cho xăng đi từ thùng xăng qua lọc nhiên liệu (6) đến cung cấp xăng cho bầu phao (9). Hệ thống phun chính cung cấp xăng cho mọi chế độ tải của động cơ nhưng và nguyên tắc nó hoạt động gần giống với bộ chế hòa khí đơn giản, nên nó chưa cải thiện được các nhược điểm chính của bộ chế hòa khí đơn giản  như: Khi đáp ứng được yêu cầu làm việc của động cơ ở chế độ không tải và tải nhỏ thì khi động cơ làm việc ở chế độ tải ổn định và toàn tải thì hỗn hợp lại quá đậm, động cơ không thể làm việc được. Ngược lại, khi động cơ làm việc tốt ở chế độ tải lớn thì khi ở tải nhỏ và không tải thì hỗn hợp lại quá loãng. Để hòa khí phù hợp với mọi chế độ tải của động cơ, ngoài hệ thống phun chính, các bộ chế hòa khí hiện đại còn có thêm những hệ thống hỗ trợ như : Hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, bơm tăng tốc, hệ thống khởi động.v.v.

a) Hệ thống không tải

        Ở chế độ không tải bướm ga gần như đóng kín, độ chân không ở họng ΔP_h giảm xuống chỉ vài mm cột nước, nên không thể hút xăng ra vòi phun chính (hình 1-10) lúc ấy, trong xilanh có hệ số khí sót γ_r rất lớn, muốn cho động cơ chạy ổn định đòi hỏi phải có hoà khí đậm (α ≈ 0,6). Muốn vậy người ta đã sử dụng độ chân không sau bướm ga  Δp_g (đạt tới 400 mm cột nước hoặc lớn hơn), cho truyền qua lỗ (9) vào đường không tải (7, 3) để hút xăng từ buồng phao qua jiclơ (13, 1) vào hòa trộn không khí được hút qua Jiclơ (14, 5) tạo thành bong bóng xăng trong đường không tải (7).

Hình 1-10  Hệ thống không tải

1- Jiclơ không tải; 2,3,7- Đường thông; 4,5- Lỗ thông khí; 6- Vít điều chỉnh; 8- Lỗ không tải; 9- Lỗ phun; 10- Bướm ga; 11- Tay gạt; 12- Vít tỳ; 13- Jiclơ chính.

 Sau đó bong bóng xăng được hút qua lỗ (9) vào không gian sau bướm ga, hòa trộn với không khí đi qua lỗ nhỏ giữa bướm ga và thành ống hút tạo nên hòa khí cấp cho xilanh động cơ. Lỗ (8) được đặt cao hơn mép bướm ga khi bướm ga đóng kín tức là nằm trong vùng áp suất khí trời nên bong bóng xăng chỉ hút qua lỗ (9) còn lỗ (8) để hút không khí phía trước bướm ga vào hòa trộn với bong bóng xăng trong đường không tải rồi cùng hút qua lỗ (9) vào đường nạp. Lỗ (8) có tác dụng ngăn không cho hòa khí quá nhạt khi chuyển từ chế độ không tải chậm sang chế độ không tải nhanh vi khi đó bướm ga đã mở rộng hơn khiến lỗ (8) nằm ở khu vực sau bướm ga có độ chân không Δp_g nên nó chuyển thành lỗ hút bong bóng xăng từ đường không tải vào ống nạp như lỗ (9). Nhờ đó hòa khí có thành phần phù hợp để chuyển qua chế độ tải một cách êm dịu.

b) Hệ thống làm đậm

        Đó là hệ thống đảm bảo cho hòa khí có thành phần đậm cần thiết để động cơ phát công suất cực đại khi mở hết bướm ga. Nhờ hệ thống làm đậm, lưu lượng xăng cấp cho động cơ G_nl sẽ tăng ở chế độ công suất đạt cực đại (mở hết bướm ga) và G_nl sẽ giảm khi bướm ga đóng nhỏ (chế độ ít tải) để chạy ở chế độ tiết kiệm nhất. Vì vậy hệ thống làm đậm còn được gọi là hệ thống tiết kiệm nhiên liệu. Lượng xăng làm đậm đi qua jiclơ làm đậm đặt song song với jiclơ chính.

Hình 1-11 Hệ thống làm đậm dẫn động cơ khí lắp song song

1- Van; 2- Jiclơ làm đậm; 3- Jiclơ chính; 4- Vòi phun; 5- Bướm ga-

        Phương án hệ thống làm đậm dẫn động cơ khí đặt song song (hình 1-11) có: Jiclơ chính (3) và jiclơ làm đậm (2). khi mở 100% bướm ga nhờ hệ thống truyền động cơ khí kéo van (1) mở thông jiclơ làm đậm (2), bổ sung 10 ÷ 15% xăng đi qua jiclơ (2) vào vòi phun để cấp cho động cơ, do đó jiclơ (2) rất nhỏ so với jiclơ chính (3). Lúc đóng kín jiclơ làm đậm (ở tải nhỏ và vừa), jiclơ chính đảm bảo hòa khí có thành phần tiết kiệm nhất.

        Hình 1-12 giới thiệu phương án hệ thống làm đậm dẫn động chân không nhờ pittông (4) và cán (2). Khi động cơ hoạt động ở tải nhỏ và trung bình bướm ga đóng một phần, độ chân không sau bướm ga Δp_g tương đối lớn truyền qua đường (5) hút pittông (4) ép lò xo (3) để cán (2) không tỳ lên van (1) nên van (1) đóng kín lỗ thông.

Hình 1-12 Hệ thống làm đậm dẫn động chân không

1- Van làm đậm; 2, 4- Cán và pittông; 3- Lò xo; 5- Ống chân không.

        Khi mở rộng bướm ga, Δp_g  giảm, lực lò xo lớn hơn lực hút pittông, khiến cán van (2) bị đẩy xuống mở đương thông của van (1) bổ sung xăng làm đậm tới jiclơ chính và vòi phun. Thời điểm mở cửa van (1) của phương án chân không được bắt đầu khi Δp_g  đạt khoảng 70 ÷ 180 mm cột thuỷ ngân.

        Điểm khác nhau cơ bản của phương án dẫn động chân không so với dẫn động cơ khí là vị trí bướm ga khi hệ thống làm đậm hoạt động, phương án dẫn động chân không điều khiển cho hệ thông hoạt động ở các vị trí bướm ga khác nhau tùy theo tốc độ động cơ, động cơ chạy càng chậm, hệ thống làm đậm bắt đầu hoạt động ở vị trí đóng bướm ga càng nhỏ, nhờ đó gây tác dụng tốt với tính tăng tốc của xe. Thông thường hệ thống bắt đầu hoạt động khi Δp_g ≈ 60 ÷ 100 mm thủy ngân, như vậy khi bướm ga mở 100%, hệ thống dẫn động chân không hoạt động ở mọi tốc độ động cơ.

        Nhược điểm chính của phương án dẫn động chân không là cấu tạo phức tạp, khó điều chỉnh trong sử dụng, có yêu cầu cao đối với độ kín khít của hệ thống, khi độ mòn của pittông (4) thay đổi thì giá trị của Δp_g thay đổi khiến hệ thống bắt đầu hoạt động sẽ thay đổi theo.

c) Bơm tăng tốc

Muốn cho tải hoặc tốc độ tăng nhanh, phải mở bướm ga đột ngột, do cản trên đường nạp giảm, nên không khí ngoài trời tràn vào nhanh làm tăng Δp_h ở họng và tốc độ xăng qua jiclơ W_d. Vì quán tính của xăng lớn hơn của không khí gần 1000 lần nên lưu lượng xăng không khí G_nl tăng chậm hơn lưu lượng không khí G_k. Mặt khác do không khí tràn vào nhiều làm tăng áp và giảm nhiệt độ trong không gian hòa trộn khiến xăng khó bay hơi và đọng thành màng trên đường ống nạp, kết quả làm cho hòa khí nhạt rất nhanh trong giai đoạn đầu mở đột ngột bướm ga, gây khó cháy thậm chí gây bỏ lửa. Muốn cải thiện tình trạng trên cần phải phun thật nhanh một lượng xăng bổ sung vào số hòa khí nhạt kể trên, giúp hòa khí được đậm bình thường, việc này được thực hiện bởi bơm tăng tốc.

Dẫn động bơm tăng tốc thường dùng dẫn động cơ khí hoặc chân không và thường được kết hợp với hệ thống làm đậm.

Bơm tăng tốc cơ khí (hình 1-13) gồm có: Lò xo (3) lồng vào cán của pittông (5). Mặt dưới lò xo tỳ lên vai pittông còn mặt trên tỳ vào thanh ngang (2) của hệ tay đòn nối với tay gạt (9) của bướm ga (10). Ở vị trí đóng nhỏ bướm ga, thông qua hệ tay đòn, thanh ngang kéo pittông lên trên.

Hình 1-13 Bơm tăng tốc dẫn động cơ khí

1- Jiclơ tăng tốc; 2- Thanh ngang; 3- Lò xo; 4- Cán pittông; 5- Pittông; 6- Xi lanh; 7- Van lá; 8- Van kim; 9- Tay gạt; 10- Bướm ga.

        Xăng từ buồng phao qua của van (7) vào chứa đầy xilanh (6). Khi mở đột ngột bướm ga (10) thì tay gạt (9) thông qua hệ tay đòn kéo thanh ngang (2) ép lò xo (3) đẩy pittông (5) đi xuống làm tăng áp suất trong xilanh (6) lúc ấy van (7) bịt kín lỗ thông vào buồng phao. Dòng xăng từ xilanh (6) đẩy mở van kim (8), phun qua jiclơ tăng tốc (1) vào họng bộ chế hòa khí đảm bảo làm đậm hòa khí khi tăng tốc. Nếu chỉ mở bướm ga một cách từ từ thì xăng trong xilanh (6) sẽ lọt qua van (7) và qua khe hở giữa pittông (5) và xilanh (6) quay về buồng phao. Do hòa khí nhạt nặng nhất vào lúc bắt đầu mở đột ngột bướm ga nên phải đặt vị trí tay đòn (9) sao cho pittông có hành trình lớn nhất vào lúc bắt đầu mở đột ngột bướm ga.

d) Hệ thống khởi động

Lúc khởi động tốc độ động cơ rất thấp (n ≈ 50 ÷ 100 vòng/phút), tốc độ dòng khí qua họng và Δp_h đều rất thấp, nên vòi phun cung cấp rất ít xăng. Mặt khác khi đó động cơ còn lạnh, xăng khó bay hơi khiến hòa khí đi vào động cơ với thành phần rất loãng, khó cháy nên khó khởi động. Muốn khởi động dễ dàng, kể cả trường hợp trời lạnh, cần phải cấp hòa khí đậm (α ≈ 0,3 ÷ 0,4) thừa xăng để thành phần nhẹ trong xăng kịp bay hơi tạo nên hòa khí dễ dàng khi khởi động.

        Thường dùng bướm gió (hình 1-14) lắp ở miệng vào của bộ chế hòa khí làm cơ cấu chính của hệ thống khởi động. Khi khởi động đóng kín bướm ga (hình 1-14 b), lúc ấy mặt cam trên tay gạt (7), thông qua vít tỳ (12), đẩy bướm ga nhích mở so với vị trí không tải chuẩn. khi quay động cơ để khởi động, số khí trên đường nạp được hút vào xilanh làm cho độ chân không trên suốt đường nạp và tại họng bộ chế hòa khí tăng nhanh, do có các vòi phun chính và không tải đều hoạt động làm cho hòa khí đậm hẳn lên. Để ngăn cho hòa khí không quá đậm khi động cơ đã nổ mà chưa kịp mở bướm ga, trên bướm ga có van an toàn (4) và lò xo. Độ chân không trong ống nạp tự động hút mở van (4) bổ sung không khí giúp hòa khí có thành phần nằm trong giới hạn cháy.  Bướm gió chỉ được đóng lúc khởi động và chạy không tải, các chế độ khác của động cơ bướm gió mở hoàn toàn.

Hình 1-14 Sơ đồ cơ cấu khởi động

a)     Vị trí không khởi động; b) Vị trí khởi động.

1- Thanh kéo; 2- Miệng vào của bộ chế hoà khí; 3- Bướm gió; 4- Van an toàn; 5,7,9- Tay gạt; 6- Họng; 8- Cam; 11- Thành ống; 12- Vít tỳ.

Tùy theo điều kiện sử dụng, bộ chế hòa khí còn có thể có các cơ cấu khác nhau:

        + Hiệu chỉnh so với mặt nước biển.

        + Hiệu chỉnh theo trạng thái nhiệt của động cơ.

        + Hiệu chỉnh tải nhanh.

        + Hiểu chỉnh không tải cưỡng bức.

+ Hạn chế tốc độ cực đại.

1.3.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu phun xăng.

1.3.2.1. Hệ thống phun xăng cơ khí.

Sơ đồ nguyên lý.

Hình 1-15 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng kiểu cơ khí

Có thể chia các cơ cấu của hệ thống này thành 3 bộ phận chính:

          + Bộ phận cung cấp nhiên liệu gồm: Bình chứa, bơm xăng điện, bộ tích tụ xăng, bộ lọc xăng, các ống dẫn nhiên liệu.

+ Bộ phận cung cấp không khí bao gồm: Đường ống nạp và bộ phận lọc khí.

+ Bộ phận điều khiển tạo hỗn hợp bao gồm: Thiết bị đo lưu lượng khí và thiết bị định lượng nhiên liệu.

Lượng không khí nạp vào xilanh được xác định bởi lưu lượng kế. Căn cứ vào lượng khí nạp thực tế lưu lượng kế sẽ chỉ huy việc định lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Nhiên liệu được phun vào qua các vòi phun vào đường ống nạp ở ngay trên xupáp nạp. Lượng hỗn hợp nạp vào xilanh được điều khiển bởi bướm ga.

Bộ tích tụ xăng có hai chức năng: Duy trì áp suất trong mạch nhiên liệu sau khi động cơ đã ngừng hoạt động để tạo điều kiện khởi động dễ dàng và làm giảm bớt dao động áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc sử dụng bơm xăng kiểu phiến gạt.

1.3.2.2. Hệ thống phun xăng điện tử

            Hệ thống phun xăng điện tử thực chất là một hệ thống điều khiển tích hợp cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ. Hệ thống bao gồm ba khối thiết bị sau:

Hình 1-16 Sơ đồ khối hệ thống phun xăng điều khiển điện tử

+ Các cảm biến có nhiệm vụ ghi nhận các thông số hoạt động của động cơ (lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ, tải trọng, nồng độ ôxi trong khí thải...)

+ Bộ xử lý và điều khiển trung tâm: Tiếp nhận và xử lý các thông tin do các cảm biến cung cấp. Tín hiệu điện đưa đến từ các cảm biến sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu số rồi được xử lý theo một chương trình đã vạch sẵn. Những số liệu cần thiết khác cho việc tính toán đã được ghi nhớ sẵn trong bộ nhớ của máy tính dưới dạng các thông số vận hành hay đặc tính chuẩn.

+ Các tín hiệu ra của bộ điều khiển trung tâm được khuếch đại và đưa vào khối thứ ba là bộ phận chấp hành. Bộ phận này có nhiệm vụ phát các xung điện chỉ huy việc phun xăng và đánh lửa cũng như chỉ huy một số cơ cấu thiết bị khác (hồi lưu khí thải, điều khiển mạch nhiên liệu, mạch khí...) Đảm bảo sự làm việc tối ưu của động cơ.

  a) Hệ thống phun xăng điện tử một điểm

Trong phương án phun xăng này, xăng được phun vào ống nạp chung để cung cấp hòa khí cho các xilanh. Toàn bộ động cơ chỉ có một vòi phun ở đường ống nạp chung cho tất cả các xilanh. Về mặt nguyên tắc có thể sử dụng các phương pháp phun liên tục hay phun gián đoạn. Vòi phun được bố trí ngay trên bướm tiết lưu, tại đây vận tốc dòng không khí lớn nhất tạo điều kiện tốt cho quá trình xé tơi xăng và hòa trộn với không khí. Bộ điều khiển điện tử ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau trên động cơ, trong đó thông số điều khiển chính là lưu lượng khí nạp.

Hình 1-17  Sơ đồ hệ thống phun xăng một điểm

Ưu nhược điểm: Dạng phun nhiên liệu ở hệ thống này có cấu tạo đơn giản hơn. Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ thống này là hỗn hợp không đều, sự lưu thông không khí bị cản trở, trên cánh bướm ga có thể tạo thành màng xăng. Vì vậy loại này ít dùng

b) Hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm

        Trong hệ thống phun xăng nhiều điểm, mỗi xilanh có một vòi phun bố trí ngay trước xupáp nạp. Hệ thống phun xăng nhiều điểm so với hệ thống phun xăng một điểm có ưu điểm là xăng được phun vào trước xupáp là nơi có nhiệt độ cao nên điều kiện bay hơi tốt hơn và tránh được hiện tượng đọng bám xăng trên thành ống nạp.

Không khí qua bướm ga vào bình giảm âm, khi qua van tiết lưu thi lưu lượng không khí được xác định bởi cảm biến lưu lượng không khí, cảm biên vị trí bướm ga và cảm biến nhiệt độ khí nạp. Tùy theo lượng không khí đưa vào động cơ mà bộ xử lý ECU điều khiển vòi phun phun một lượng nhiên liệu tương ứng với lượng không khí nạp. Hỗn hợp được điền đầy vào kỳ nạp của động cơ

Hình 1-18 Sơ đồ hệ thống phun xăng nhiều điểm

      Ưu nhược điểm: Hệ thống phun xăng loại này được sử dụng khá phổ biến trên toàn thế giới vì chúng có nhiều ưu điểm (giới thiệu ở phần sau). Tuy nhiên giá thành còn khá cao, điều chỉnh và bảo dưỡng khó khăn khi các thông số sử dụng của các bộ phận không đạt tiêu chuẩn mà nhà chế tạo qui định.

1.3.3. So sánh động cơ phun xăng với động cơ dùng bộ chế hòa khí

1.3.3.1Cách tạo hỗn hợp không khí – nhiên liệu

Tạo thành hòa khí dùng bộ chế hòa khí, trong quá trình nạp, không khí được hút vào động cơ phải lưu thông qua họng khuếch tán có tiết diện bị thu hẹp. Tại đây, do tác dụng của độ chân không DP_h, Xăng được hút ra từ buồng phao qua giclơ nhiên liệu. Giclơ định lượng xác định lưu lượng xăng hút ra phù hợp với lượng không khí để tạo thành hòa khí có hệ số dư lượng không khí a đúng như thiết kế. Sau khi ra họng khuyết tán, nhiên liệu được dòng không khí xé tơi với độ chênh lệch vận tốc đạt tới 20 – 40 m/s. Đồng thời, nhiên liệu bay hơi và hòa trộn với không khí tạo thành hòa khí. Quá trình này còn tiếp tục diễn ra trên đường ống nạp và ở các xilanh ở các thời kỳ nạp và nén. Do xăng nhẹ và rất dễ bay hơi, được hút ra họng khuyết tán là nơi có áp suất chân không, được xé nhỏ bởi dòng không khí và khi vào trong xilanh được sấy nóng bởi các chi tiết và khí sót nên gần cuối quá trình nén hòa khí có thể coi là đồng nhất.

Hình thành hòa khí khi dùng phun xăng, xăng được đưa vào động cơ với áp suất cao (khoảng 3 – 4 bar đối với phun xăng vào đường ống nạp và 40 bar đối với phun xăng trực tiếp) thay vì hút qua bộ chế hòa khí. Do được phun ra với áp suất cao và định lượng chính xác bằng điện tử nên xăng được xé nhỏ, bay hơi và hòa trộn với không khí rất tốt tạo thành hòa khí.

1.3.3.2. Các chế độ làm việc

a)Khi khởi động

+ Bộ chế hòa khí: Khi khởi động nhiệt độ còn thấp, bướm gió đóng hoàn toàn để giúp đạt được hỗn hợp đủ đậm. Sau khi khởi động bộ ngắt bướm gió sẽ hoạt động để mở bướm gió ra một chút, nhằm tránh trường hợp hỗn hợp quá đậm dẫn đến ngột xăng làm tắt máy.

+ Phun xăng điện tử: Hệ thống phun xăng sẽ nhận biết động cơ đang quay nhờ vào tín hiệu máy khởi động, từ tín hiệu của máy khởi động bộ điều khiển trung tâm sẽ điều khiển vòi phun cung cấp một lượng hỗn hợp đậm hơn trong khi khởi động.

b) Khi động cơ còn lạnh.

+ Khi động cơ còn lạnh nhiên liệu bay hơi rất kém, vì vậy cần phải có một hỗn hợp đậm hơn so với khi khởi động.

+ Bộ chế hoà khí: Hệ thống bướm gió của bộ chế hoà khí thực hiện chức năng này. Khi nhiệt độ còn thấp, bướm gió có thể vận hành bằng tay hay tự động để cung cấp một hỗn hợp đậm hơn. Ở hệ thống vận hành bằng tay, sau khi động cơ đã khởi động lái xe sẽ mở bướm gió khi động cơ ấm lên. Ở hệ thống tự động, bướm gió cũng được mở như vậy nhờ cuộn nhiệt điện trở.              

+ Phun xăng điện tử: Nhiệt độ nước làm mát được đo bằng một cảm biến, nó nhận ra nhiệt độ nước làm mát còn thấp. Cảm biến có một nhiệt điện trở mà sự thay đổi của điện trở này rất nhạy với sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát. Nhiệt độ nước làm mát được chuyển thành tín hiệu điện và gởi đến bộ điều khiển trung tâm, bộ điều khiển trung tâm sẽ làm đậm hỗn hợp tùy theo tín hiệu này. Ngoài ra ở hệ thống phun xăng điện tử còn có vòi phun khởi động lạnh, hoạt động chỉ khi nhiệt độ động cơ còn thấp để cung cấp một lượng phun lớn hơn khi đã khởi động. Vòi phun này được thiết kế để cải thiện sự phun sương của nhiên liệu giúp cho nhiên liệu dễ dàng hòa trộn và bốc cháy hơn.

c) Khi tăng tốc.

+ Bộ chế hòa khí: Để tránh cho hỗn hợp quá nhạt khi xe tăng tốc, một hệ thống bơm tăng tốc được tạo ra. Khi bướm ga mở đột ngột, một lượng nhiên liệu xác định được phun ra từ bơm tăng tốc để bù trừ lại sự chậm trễ trong việc cung cấp nhiên liệu qua vòi phun chính.

+ Phun xăng điện tử: Ngược lại với bộ chế hòa khí, ở hệ thống phun xăng điện tử không thực hiện bất kỳ hiệu chỉnh đặc biệt nào trong khi tăng tốc, bởi vì bộ chế hòa khí hút nhiên liệu vào bằng độ chân không còn hệ thống phun xăng điện tử phun trực tiếp nhiên liệu có áp suất cao tỷ lệ với sự thay đổi của lượng khí nạp, do vậy không có sự chậm trễ trong việc cung cấp nhiên liệu. Tuy nhiên trong thực tế để nâng cao khả năng tải khi xe tăng tốc trong khi bướm ga còn đóng, một lượng nhỏ nhiên liệu được phun ra thêm qua các vòi phun.

d) Khi phát huy hết công suất

+ Bộ chế hòa khí: Điều này được thực hiện bằng hệ thống toàn tải, hệ thống toàn tải nhận biết tải trọng đặt lên động cơ bằng độ chân không của đường nạp. Khi độ chân không này giảm xuống, van tăng tải mở ra và hỗn hợp đậm hơn được cung cấp.

+ Phun xăng điện tử: Tải trọng đặt lên động cơ được xác định bằng độ mở của bướm ga và nó được chuyển thành tín hiệu điện nhờ vào cảm biến vị trí bướm ga. Khi góc mở của bướm ga tăng lên, có một lượng nhiên liệu lớn hơn để cung cấp tỷ lệ hòa khí phù hợp với chế độ toàn tải của động cơ.

1.3.3.3. Ưu, nhược điểm động cơ phun xăng so với động cơ dùng bộ chế hòa khí

  a) Bộ chế hòa khí

+ Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí về cơ bản chỉ có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, giá thành thấp hơn so với hệ thống phun xăng điện tử. Nhưng bên cạnh đó bộ chế hòa khí lại tồn tại hai khuyết điểm sau:   

+ Các mạch xăng ở các chế độ làm việc của động cơ được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí, do đó thành phần hỗn hợp không được tối ưu. Nếu hỗn hợp quá đậm dẫn đến xăng cháy không hết, sản sinh ra khí độc như HC, CO và ngược lại nếu hỗn hợp quá nhạt sẽ sinh ra khí độc NO_x.

+ Các xilanh trên cùng một động cơ nhận được lượng khí hỗn hợp không đồng nhất, hỗn hợp của các xilanh càng ở xa bộ chế hòa khí càng giàu xăng. Nguyên nhân của hiện tượng này là do xăng nặng hơn không khí nên lưu thông không xuyên suốt qua các đoạn cong của các ống góp hút. Các hạt xăng lớn tiếp tục lưu thông theo quán tính đến vách cuối cùng của ống góp hút và ngưng đọng tại đây. Số xăng này bốc hơi và cung cấp thêm cho các xilanh đầu và cuối, hậu quả là khí hỗn hợp cung cấp cho các xilanh này luôn giàu xăng hơn các xilanh khác.

b) Phun xăng điện tử

+ So với bộ chế hoà khí, hệ thống phun xăng điện tử có nhiều ưu điểm hơn như:                 

+ Tiết kiệm nhiên liệu: Trong hệ thống phun xăng điện tử mỗi xilanh đều có riêng một vòi phun, các vòi phun này lại được điều khiển bởi bộ xử lý trung tâm nhờ vậy các xilanh động cơ được cung cấp lượng xăng đồng đều ở bất kỳ chế độ hoạt động nào của động cơ.

+ Thích ứng với các chế độ tải trọng khác nhau: Hệ thống phun xăng điện tử có khả năng đáp ứng việc cung cấp nhiên liệu cho động cơ ở tất cả các chế độ và tải trọng thay đổi khác nhau của động cơ một cách nhanh chóng, nhờ vào khả năng của bộ điều khiển trung tâm chỉ huy vòi phun phun xăng vào đường ống nạp trong thời gian nhỏ nhất. Nhưng nó cũng có nhược điểm là cấu tạo phức tạp, việc bảo dưỡng sửa chữa khó khăn, giá thành cao.

2. GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ K20Z2

2.1. Giới thiệu chung

2.1.1. Giới thiệu chung về xe Honda Civic 2.0 i-VTEC

Xe Honda Civic 2.0 i-VTEC là loại xe du lịch 5 chỗ ngồi. Xe được trang bị động cơ  đời mới K20Z2, sử dụng hệ thống phun xăng điện tử nhiều điểm (i) và có hệ thống đóng mở xupáp thông minh (VTEC). Khung gầm xe cứng cáp, chắc chắn cho hiệu quả lái xe ổn định. Khả năng giảm xóc, chống rung và chống ồn tốt tạo cảm giác thoải mái và êm ả cho người người sử dụng ngồi trong xe ở mọi lúc mọi nơi.

Hình 2-1 Sơ đồ tổng thể xe Honda Civic 2.0 i-VTEC

Bảng 2-1  Các thông số kỹ thuật của xe Honda Civic 2.0 i-VTEC

2.1.2. Giới thiệu chung về động cơ K20Z2

Động cơ K20Z2 lắp trên xe Honda Civic 2.0 i-VTEC của hãng Honda là loại động cơ xăng thế hệ mới. Mỗi xilanh được trang bị 4 xupáp trong đó gồm 2 xupáp nạp và 2 xupáp thải nên đáp ứng được nhu cầu nạp đầy, thải sạch cho động cơ. Buồng cháy được thiết kế với góc nghiêng giữa xupáp nạp và xupáp thải là 55 độ vì vậy có thể tăng diện tích xupáp nạp từ đó có thể tăng được tiết diện nạp. Bugi được đặt ở tâm buồng cháy, đỉnh piston được khoét lõm. Có hệ thống đóng, mở van nạp biến thiên thông minh (vvt-i).

Động cơ có công suất 144kw/6000v/p có hệ thống đánh lửa trực tiếp, hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp được điều khiển bởi ECU

Hình 2-2 Động cơ K20Z2

Bảng 2-2 Các thông số kỹ thuật của động cơ K20Z2

2.2. Các thành phần chính trong động cơ K20Z2

2.2.1. Những chi tiết cố định

+ Nắp máy, cácte, thân máy và xilanh được chế tạo theo phương pháp đúc bằng hợp kim nhôm, ống lót xilanh là loại ống lót khô có đường kính 86 mm.

        + Nắp quy lát được chế tạo phương pháp đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam được bố trí trên đầu quy lát.

        + Việc làm kín được thực hiện nhờ keo tổng hợp.

2.2.2. Cơ cấu phân phối khí

2.2.2.1. Công dụng

Cơ cấu phối khí trên động cơ đốt trong có tác dụng thực hiện quá trình thay đổi môi chất: Thải sạch sản vật cháy ra khỏi xilanh, nạp đầy môi chất mới (hòa khí) vào xilanh giúp cho động cơ làm việc liên tục.

Động cơ K20Z2 có hai trục cam được dẫn động bằng hai puly có đường kính bằng nhau thông qua xích truyền động được dẫn động từ trục khuỷu như vậy có thể làm giảm tiếng ồn trong động cơ, kết cấu động cơ nhỏ gọn hơn, làm giảm được giá thành sản xuất.

2.2.2.2. Các thành phần chính trong cơ cấu phân phối khí

Động cơ K20Z2 là kiểu động cơ DOHC VTEC có đặc điểm nổi bật là điều khiển sự thay đổi độ mở và thời gian phân phối của cả xupáp nạp và xupáp thải phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ. Đây là loại động cơ có hiệu suất cao tiết kiệm nhiên liệu.

Hình 2-2  Sơ đồ bố trí các chi tiết trong cơ cấu  phân phối khí

1- Đầu trục cam; 2, 25- Vòng đàn hồi; 3- Dàn cò mổ; 4- Chốt định vị; 5- Trục cam; 6- Lò xo xupáp nạp; 7- Vòng làm kín; 8- Puli trục cam; 9- Vòng làm kín xupáp nạp; 10- Ống dẫn hướng xupáp nạp; 11- Vỏ sau; 12- Keo làm kín động cơ; 13- Xupáp thải; 14- Xupáp nạp; 15- Đầu xilanh; 16- Ống dẫn hướng xupáp thải; 17-  Chén chận trên xupáp thải; 18- Vòng làm kín xupáp thải; 19- Lò xo xupáp thải; 20- Chén chận dưới xupáp thải; 21- Móng ngựa, 24- Lỗ dầu về.

            Khi hoạt động ở tốc độ thấp hai vấu cam bên ngoài tác dụng trực tiếp lên hai cò mổ. Những  vấu cam tốc độ này tối ưu hóa cho hoạt động êm dịu và tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ. Vấu cam tốc độ cao lúc này tiếp xúc với cồ mổ nhưng cò mổ này không nối với chi tiết nào do đó không xảy ra quá trình truyền công suất.

Hình 2-3  VTEC hoạt động ở tốc độ cao

2.2.3. Cơ cấu trục khuỷu_thanh truyền

            Các thành phần chính trong cơ cấu trục khuỷu_thanh truyền

Hình 2-4 Sơ đồ bố trí các chi tiết trong cơ cấu trục khuỷu_thanh truyền

1- Roang làm kín; 2- Nắp bạc lót cổ trục chính; 3- Bánh đà; 4- Bạc làm kín; 5- Vòng         chặn; 6- Đuôi trục khuỷu; 7- Bạc lót cổ biên; 8- Chốt định vị; 9- Bulông đầu to thanh truyền; 10- Bạc lót thanh truyền; 11- Đầu nhỏ thanh truyền; 12- Chốt pittông;

13- Các xécmăng.

+        Pittông: Được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh pittông được khoét lõm. Rãnh pittông trên cùng có tráng  lớp ôxit axit, phần đuôi pittông có vát, để đảm bảo độ cứng vững, giảm khối lượng pittông và thiết kiệm vật liệu

Bảng 2-3 Đường kính tiêu chuẩn cổ pittông

            + Chốt pittông được chế tạo bằng thép hợp kim cứng, có đường kính từ f18,996 đến f19 mm, được thiết kế lệch tâm

            + Xécmăng: Có 3 Xécmăng loại có ứng suất thấp, 2 Xécmăng khí và 1 xécmăng dầu.

Bảng 2-4 Khe hở cho phép của các xécmăng

+        Thanh truyền: Được đúc bằng thép hợp kim có đường kính đầu to: f52,989 đến f53,002mm.

+        Trục khuỷu: Là trục khuỷu nguyên có kết cấu khá đặc biệt, bên trong có đường dầu đi bôi trơn các bạc lót và cổ trục.                                                         

Bảng 2-5 Đường kính cổ trục

+            Bánh đà: Thực chất là một chiếc đĩa có vành răng để tiếp xúc với hệ thống khởi động và khoan các lỗ để gắn biến mô thuỷ lực

2.2.4. Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2 đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu, bởi nó hợp thành từ nhiều hệ thống đó là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống nạp không khí, hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới. Khả năng điều khiển tốt, công suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu.

         Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí. Tỷ lệ hòa trộn được ECU tính toán và hòa trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất. Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn.

        Bơm xăng đặt trong bình xăng, khi được cấp điện cho bơm thì bơm sẽ cấp xăng có áp suất cao qua lọc xăng, theo đường ống đến dàn phân phối xăng trước các vòi phun. Khi nhận được tín hiệu từ ECU xăng sẽ được phun vào trước xupáp nạp.  

Hình 2-5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng động cơ K20Z2

2.2.5. Hệ thống bôi trơn

Hình 2-6  Sơ đồ nguyên lý mạch dầu bôi trơn

            Động cơ K20Z2 dùng hệ thống bôi trơn cưỡng bức loại bôi trơn cácte ướt bởi toàn bộ lượng dầu bôi trơn được chứa trong cácte của động cơ, chi tiết đều được bôi trơn đầy đủ bằng lưu lượng và áp suất dầu thích hợp do bơm dầu cung cấp đến bề mặt làm việc của các chi tiết để bôi trơn và làm mát các chi tiết chuyển động của động cơ.

            Hệ thống bôi trơn gồm có: Bơm dầu ,bầu lọc dầu, cácte dầu, lọc thô, các đường dẫn dầu,…mạch dầu bôi trơn động cơ đựơc thể hiện qua hình 2-6.

2.2.6. Hệ thống làm mát

            Hệ thống làm mát tuần  hoàn cưỡng bức một vòng kín, van hằng nhiệt được đặt ở đầu ra của két nước, nhiệt độ van hằng nhiệt mở ở 80⁰C, dung tích bình chứa 7,5 lít, nước làm mát là nước tinh khiết có pha thêm chất chống rỉ. Quạt làm mát được dẫn động bằng điện, gồm một quạt hút không khí nóng ra ngoài và một quạt thổi không khí mát vào làm mát bộ tản nhiệt.

Hình 2-7  Sơ đồ bố trí các chi tiết trong hệ thống bôi trơn

1- Quạt hút không khí; 2- Vòng đàn hồi; 3- Ống dẫn đường nước ra; 4- Nắp két nước; 5- Bộ tản nhiệt; 6- Bình chứa nước làm mát; 7-Ống dẫn đường nước vào;

8- Bộ phận vòi dẫn nước làm mát hộp số tự động; 9- Nút xả nước làm mát; 10- Quạt làm mát két nước; 11- Môtơ quạt két nước; 12- Vỏ quạt làm mát.

2.2.7. Hệ thống đánh lửa

            Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp. Mỗi xilanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạch bán dẫn dùng transitor. Hệ thống đánh lửa điện tử luôn luôn gắn liền với hệ thống phun nhiên liệu, nó điều khiển tia lửa, góc đánh lửa luôn phù hợp với góc phun của nhiên liệu nhờ các cảm biến để thực hiện quá trình đốt cháy tốt hơn và nhiên liệu được cháy hoàn toàn, ít tốn nhiên liệu, tăng công suất động cơ, giảm chất thải độc hại. Hệ thống đánh lửa khắc phục các nhược điểm như: Hoạt động tốt, khả năng duy trì tia lửa, hiệu điện thế tăng lên đột ngột, không xảy ra hiện tượng tự cháy, làm mát cuộn dây khi bị nung nóng, điều khiển thời điểm đánh lửa khi động cơ bỏ máy, thời gian chuẩn bị đánh lửa tăng.

Hình 2-8 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ K20Z2

1- Cầu chì dòng cao; 2- Khóa điện; 3- Cầu chì; 4- Cuộn đánh lửa số 1; 5- Cuộn đánh lửa số 2; 6- Cuộn đánh lửa số 3; 7- Cuộn đánh lửa số 4; 7,8- Bọc chống nhiễu; 9- Cảm biến vị trí trục khuỷu; 10- Cảm biến vị trí trục cam; 11- Bộ lọc chống ồn.

ECU căn cứ vào tín hiệu nhận được từ  cảm biến vị trí trục khuỷu và căn cứ vào góc đánh lửa cơ sở đã ghi sẵn trong bộ nhớ cũng như trong các thông số hiệu chỉnh để xác định góc đánh lửa sớm cho động cơ. Việc tạo ra các tín hiệu dạng xung để cung cấp dòng điện cho cuộn dây đánh lửa được lập trình sẵn để các cuộn dây cung cấp dòng điện trong thời gian định mức trước với giá trị tính toán để đảm bảo cho:

 Từ thông sinh ra trong các cuộn dây đạt giá trị lớn nhất, đảm bảo cuộn dây đủ năng lượng để đánh lửa.

Điều khiển sự phát ra và chấm dứt tia lửa được ECU tính toán sau khi các dữ liệu được nhập vào bởi các cảm biến:

            + Cảm biến vị trí trục khuỷu.

            + Cảm biến vị trí trục cam.

            + Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ.

            + Cảm biến vị trí bướm ga.

            + Cảm biến vị trí bàn đạp ga.

            + Cảm biến kích nổ.

2.2.8. Hệ thống hồi lưu khí xả(EGR)

            Trong thành phần khí thải của động cơ có chất NOx rất độc hại đối với con người và môi trường xung quanh. NOx sinh ra trong điều kiện động cơ hoạt động ở chế độ mang tải nặng, nhiệt độ bên trong buồng cháy động cơ cao... Ngày nay do các quy định về kiểm soát khí thải trong động cơ cho nên trên các ôtô hiện đại đã thực hiện nhiều biện pháp nhằm giảm lượng NOx độc hại có trong khí thải động cơ. Một trong những biện pháp đơn giản và có hiệu quả cao là dùng hệ thống hồi lưu khí thải, việc đưa một phần khí thải quay về đường nạp có tác dụng tương tự như tăng hệ số khí sót trong động cơ, đồng thời làm giảm nhiệt độ trong buồng cháy động cơ do đó nó có thể giảm được sự  hình thành khí NOx trong khí xả động cơ vì vậy giảm được khí thải ô nhiễm do động cơ sinh ra.

Các tác động của hệ thống EGR lên động cơ.

            Để chủ động trong việc điều khiển động cơ có sử dụng hệ thống hồi lưu khí thải, để giảm lượng khí NOx trong khí thải động cơ người ta phải quan tâm đến sự tác động của khí thải lên quá trình cháy của động cơ.

            Thực tế khí thải có những ảnh hưởng đến quá trình cháy như: Nhiệt độ của khí cháy thấp hơn khi động cơ có trang bị hệ thống hồi lưu khí thải. Quá trình cháy diễn ra chậm hơn vì vậy khi động cơ chạy ở chế độ không tải thì hệ thống không làm việc. Làm giảm công suất của động cơ nên khi động cơ phát huy công suất tối đa (chế độ toàn tải) thì hệ thống không làm việc.

            Khi đưa lượng khí thải quay về đường ống nạp, lượng không khí sạch đưa vào động cơ giảm xuống vì vậy lượng ôxy cung cấp cho quá trình cháy cũng giảm xuống. Lúc này ECU sẽ điều chỉnh lượng nhiên liệu phun theo xu hướng giảm xuống. Mặc dù việc đưa khí thải quay về đường nạp của động cơ gây ra những tác hại không tốt đối với động cơ như tăng tính mài mòn, nó còn có tác động xấu đối với môi trường vì nó làm tăng nồng độ các chất ô nhiễm khác trong khí xả như nồng độ CO, lượng bồ hóng... tuy nhiên nó cũng có tác dụng đáng kể trong việc giảm lượng NOx trong khí thải động cơ. Nếu kết hợp với tăng áp hệ thống hồi lưu khí thải cho phép giảm đồng thời các chất sau đây: NOx, HC, bồ hóng... thì rất tốt.

      Việc điều chỉnh tỷ lệ khí thải hồi lưu cần phải căn cứ vào tải trọng và tốc độ của động cơ. Hệ thống điều khiển điện tử cho phép điều chỉnh van hồi lưu khí thải theo đường đặc tính chọn trước, cắt lượng khí thải hồi lưu khi động cơ nguội sau đó lượng khí thải hồi lưu tăng dần phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát, áp suất môi trường, lượng nhiên liệu cung cấp.

.

Hình 2-9 Sơ đồ hệ thống tuần hoàn khí xả (EGR)

A. Các cảm biến khác

3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ K20Z2.

3.1. Hệ thống phun xăng điện tử động cơ K20Z2

3.1.1. Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phun xăng điện tử động cơ K20Z2

Hình 3-1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phun xăng điên tử động cơ K20Z2

1- Bàn đạp ga; 2- Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 3- Rơle điều khiển bơm xăng; 4- Thùng xăng;  5- Bơm xăng; 6- Lọc xăng; 7- Dàn vòi phun; 8- Vòi phun; 9- Bộ ổn định áp suất; 10- Đường xăng hồi; 11- Van thoát khí hai chiều; 12- Van EVAP; 13-Lọc không khí; 14- Cảm biến lưu lượng khí nạp; 15- Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 16- Môtơ điều khiển bướm ga; 17- Cảm biến vị trí bướm ga; 18- Bướm ga; 19- Đường không tải; 20- Van điều chỉnh không tải; 21- Ống góp nạp; 22- Đường ống nạp; 23- Xupáp nạp; 24- Pittông; 25- Xilanh; 26- Xupáp thải; 27- Đường ống thải; 28- Van hồi lưu khí thải (EGR); 29- Cảm biến ôxy; 30- Bộ xúc tác ba thành phần; 31- Bộ tiêu âm; 32- Cảm biến tốc độ trục khuỷu; 33- Cảm biến kích nổ; 34- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

Khi nhận được tín hiệu truyền về từ các cảm biến trong đó quan trọng nhất là cảm biến lưu lượng khí nạp và cảm biến tốc độ động cơ, ECU sẽ nối mạch cho rơle điều khiển bơm xăng cấp điện cho bơm xăng. Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm và đưa qua lọc nhiên liệu, sau đó qua dàn vòi phun rồi đến các vòi phun, cuối ống dàn vòi phun có bộ ổn định áp suất nhằm giữ áp suất của nhiên liệu ở một khoảng nhất định (phía có áp suất cao), nhiên liệu thừa được đưa trở lại bình xăng qua đường xăng hồi. Kết hợp với lượng khí nạp được đưa vào động cơ qua hệ thống nạp, các vòi phun sẽ phun nhiên liệu vào đường ống nạp tùy theo các tín hiệu phun được ECU tính toán, để phù hợp với các tình trạng hoạt động của động cơ.

3.1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính

3.1.2.1. Bơm nhiên liệu

a) kết cấu và nguyên lý hoạt động

Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được đặt trong thùng xăng, do đó loại bơm này ít sinh ra tiếng ồn và rung động hơn so với loại bơm đặt trên đường ống. Các chi tiết chính của bơm bao gồm: Mô tơ, hệ thống bơm nhiên liệu, van một chiều, van an toàn và bộ lọc được gắn liền thành một khối.

Hình 3-2  Kết cấu của bơm xăng điện.

1-Van một chiều; 2- Van an toàn; 3- Chổi than; 4- Rôto; 5- Stato; 6,8- Vỏ bơm;

7,9- Cánh bơm; 10- Cửa xăng ra; 11- Cửa xăng vào.

Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm sẽ gạt nhiên liệu từ cửa vào (11) đến cửa ra (10) của bơm, do đó tạo được độ chân không tại cửa vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩy nhiên liệu đi.

Van an toàn (2) mở khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn cho phép (khoảng 6 kG/cm2).

Van một chiều (1) có tác dụng khi động cơ ngừng hoạt động. Van một chiều kết hợp với bộ ổn định áp suất duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu khi động cơ ngừng chạy, do vậy có thể dễ dàng khởi động lại. Nếu không có áp suất dư thì nhiên liệu có thể dễ dàng bị hóa hơi tại nhiệt độ cao gây khó khăn khi khởi động lại động cơ.

b) Ðiều khiển bơm nhiên liệu

Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy. Ðiều này tránh cho nhiên liệu không bị bơm đến động cơ trong trường hợp khóa điện bật ON nhưng động cơ chưa chạy.

+ Khi động cơ đang quay khởi động

Dòng điện chạy qua cực ST2 của khóa điện đến cuộn dây máy khởi động (ký hiệu ST) và dòng điện vẫn chạy từ cực STA của ECU (tín hiệu STA).

Khi tín hiệu STA và tín hiệu NE được truyền đến ECU, transitor công suất bật ON, dòng điện chạy đến cuộn dây mở mạch (C/OPN), rơle mở mạch bật lên, nguồn điện cấp đến bơm nhiên liệu và bơm hoạt động.

+ Khi động cơ đã khởi động

Sau khi động cơ đã khởi động, khóa điện được trở về vị trí ON (cực IG2) từ vị trí Start cực (ST), trong khi tín hiệu NE đang phát ra (động cơ đang nổ máy), ECU giữ Tr bật ON, rơle mở mạch ON bơm nhiên liệu được duy trì hoạt động.

+ Khi động cơ ngừng

Khi động cơ ngừng, tín hiệu NE đến ECU động cơ bị tắt. Nó tắt Transistor, do đó cắt dòng điện chạy đến cuộn dây của rơle mở mạch. Kết quả là, rơle mở mạch tắt  ngừng bơm nhiên liệu.

Hình 3-3  Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu

1- Cầu chì dòng cao;  2,6,8,9- Cầu chì; 3,4,10- Rơ le;

 5- Bơm; 7- Khóa điện; 11- Máy khởi động.

  3.1.2.2. Bộ lọc nhiên liệu

Lọc nhiên liệu lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiên liệu. Nó được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu, động cơ K20Z2 sử dụng loại lọc thấm dùng giấy. Ưu điểm của loại lọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch. Tuy nhiên loại lọc này cũng có nhược điểm là tuổi  thọ thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500 (km).

Hình 3-4  Kết cấu bộ lọc nhiên liệu

1- Thân lọc nhiên liệu; 2- Lõi lọc; 3- Tấm lọc;

4- Cửa xăng ra; 5- Tấm đỡ; 6- Cửa xăng vào.

Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần tử lọc (2). Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10mm. Các tạp chất có kích thước lớn hơn 10mm được giữ lại đây. Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3) các tạp chất nhỏ hơn 10mm được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc là xăng sạch cung cấp nhiên liệu cho quá trình nạp của động cơ.

3.1.2.3. Bộ giảm rung  động

Áp suất nhiên liệu được duy trì tại 2,55 hoặc 2,9 kg/cm2 tùy theo độ chân không đường nạp bằng bộ ổn định áp suất. Tuy nhiên vẫn  có sự dao động nhỏ trong áp suất đường ống do phun nhiên liệu. Bộ giảm rung động có tác dụng hấp thụ các dao động này bằng một lớp màng. 

3.1.2.4. Bộ ổn định áp suất

Bộ điều chỉnh áp suất được bắt ở cuối ống phân phối. Nhiệm vụ của bộ điều áp là duy trì và ổn định độ chênh áp trong đường ống.

Hình 3-5 Sự điều chỉnh áp suất nhiên liệu theo áp suất đường ống nạp

của bộ ổn định áp suất

Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu cấp đến vòi phun phụ thuộc vào áp suất trên đường ống nạp. Lượng nhiên liệu được điều khiển bằng thời gian của tín hiệu phun, nên để lượng nhiên liệu được phun ra chính xác thì mức chênh áp giữa xăng cung cấp đến vòi phun và không gian đầu vòi phun phải luôn luôn giữ ở mức 2,9 kG/cm2 và chính bộ điều chỉnh áp suất bảo đảm trách nhiệm này.

Hình 3-6  Kết cấu bộ ổn định áp suất

1- Khoang thông với đường nạp khí; 2- Lò xo; 3- Van; 4- Màng;

5- Khoang thông với dàn ống xăng; 6- Ðường xăng hồi về thùng xăng.

Nguyên lý làm việc của bộ ổn định          

Nhiên liệu có áp suất cao từ dàn ống phân phối sẽ ấn màng (4) làm mở van (3). Một phần nhiên liệu chạy ngược trở lại thùng chứa qua đường xăng hồi trở về thùng (6). Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng, áp suất nhiên liệu thay đổi tùy theo lượng nhiên liệu hồi. Ðộ chân không của đường ống nạp được dẫn vào buồng phía chứa lò xo làm giảm sức căng lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi, do đó làm giảm áp suất nhiên liệu. Nghĩa là, khi độ chân không của đường ống nạp tăng lên (giảm áp), thì áp suất nhiên liệu chỉ giảm tương ứng với sự giảm áp suất đó. Vì vậy áp suất của nhiên liệu A và độ chân không đường nạp B được duy trì không đổi. Khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt động, lò xo (2) ấn van (3) đóng lại. Kết quả là van một chiều bên trong nhiên liệu và van bên trong bộ điều áp duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu.

3.1.2.5. Vòi phun xăng điện tử

Vòi phun trên động cơ K20Z2 là loại vòi phun đầu dài, trên thân vòi phun có tấm cao su cách nhiệt và giảm rung cho vòi phun, các ống dẫn nhiên liệu đến vòi phun được nối bằng các giắc nối nhanh.

Vòi phun hoạt động bằng điện từ, lượng phun và thời điểm phun nhiên liệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU. Vòi phun được lắp vào nắp  quy lát ở gần cửa nạp của từng xilanh qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vào ống phân phối xăng.

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động của vòi phun

Hình 3-7  Kết cấu vòi phun nhiên liệu

1- Thân vòi phun ; 2- Giắc cắm; 3- Đầu vào; 4- Gioăng chữ O;

5- Cuộn dây; 6- Lò xo; 7- Pittông ; 8- Đệm cao su; 9- Van kim.

Khi cuộn dây (4) nhận được tín hiệu từ ECU, pittông (7) sẽ bị kéo lên thắng được sức căng của lò xo. Do van kim và pittông là cùng một khối nên van cũng bị kéo lên tách khỏi đế van của nó và nhiên liệu được phun ra.

Lượng phun được điều khiển bằng khoảng thời gian phát ra tín hiệu của ECU. Do độ mở của van được giữ cố định trong khoảng thời gian ECU phát tín hiệu, vậy lượng nhiên liệu phun ra chỉ phụ thuộc vào thời gian ECU phát tín hiệu.

b) Mạch điện điều khiển vòi phun

 Hiện có 2 loại vòi phun, loại có điện trở thấp 1,5¸3W và loại có điện trở cao 13,8W, nhưng mạch điện của hai loại vòi phun này về cơ bản là giống nhau. Điện áp ắc quy được cung cấp trực tiếp  đến các vòi phun qua khóa điện. Các vòi phun được mắt song song.

Động cơ K20Z2 với kiểu phun độc lập nên mỗi vòi phun của nó có một transitor điều khiển phun.

Hình 3-8  Sơ đồ mạch điện điều khiển vòi phun động cơ K20Z2

1- Ắc quy; 2- Cầu chì dòng cao; 3- Khóa điện; 4- Cầu chì; 5- Vòi phun.

3.1.2.6. Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu

Do yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng khắt khe, hơi xăng tạo ra trong trong thùng chứa trên xe hiện đại sẽ không được thải ra ngoài mà được đưa trở lại đường nạp động cơ, nhằm giảm ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.

Bộ điều khiển khí thải bay hơi (EVAP) giảm thiểu số lượng nhiên liệu bay hơi thoát vào không khí. Hơi trong bình nhiên liệu được lưu tạm thời trong hộp EVAP cho đến khi nó được thanh lọc từ hộp EVAP vào trong động cơ và được đốt cháy. Hộp EVAP được lọc bằng cách kéo khí sạch qua đó và vào trong một cổng trên cổ hút. Máy lọc được điều khiển bởi van lọc hộp EVAP,  và mở ra khi nhiệt độ nước làm động cơ trên 60⁰C. Khi áp suất hơi trong thùng nhiên liệu lớn hơn giá trị đã đặt của van hai chiều EVAP, van mở ra và điều phối luồng hơi nhiên liệu tới hộp EVAP.

Hình 3-9  Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu động cơ K20Z2

1- Hơi bình nhiên liệu van tách chất lỏng; 2- Van thoát khí hai chiều; 3- Van EVAP; 4- Van xả hộp EVAP; 5- Rơle điều khiển bơm xăng; 6- Thùng xăng; 7- Bơm xăng; 8-Nắp thùng xăng; 9- Lọc xăng; 10- Đường xăng hồi; 11- Ống góp nạp; 12- Đường ống nạp; 13- Dàn phân phối; 14- Ắc qui

3.2. Hệ thống cung cấp không khí động cơ K20Z2

3.2.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp không khí

Hình 3-10  Sơ đồ nguyên lý hệ thốngcung cấp không khí động cơ K20Z2

1- Lọc không khí; 2- Cảm biến lưu lượng khí nạp; 3- Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 4- Cảm biến vị trí vị trí bướm ra; 5- Môtơ điều khiển bướm ga; 6- Bướm ga; 7- Đường không tải; 8- Ốc vít điều khiển đường không tải; 9- Ống góp nạp; 10- Đường ống nạp; 11- Vòi phun; 12- Xupáp nạp; 13- Xilanh; 14- Pittông; 15- Xupáp thải; 16- Đường ống thải; 17- Van hồi lưu khí thải; 18- Cảm biến ôxy;  19- Bộ xúc tác ba thành phần; 20- Ống tiêu âm; 21- Cảm biến tốc độ trục khuỷu; 22- Cảm biến kích nổ; 12- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 24- Bộ ổn định áp suất; 25- Van hệ thống kiển soát sự bay hơi nhiên liệu.

Không khí từ lọc gió đi qua cảm biến đo lưu lượng không khí và đi vào khoang nạp khí, lượng khí nạp đi vào khoang nạp được xác định bằng độ mở bướm ga. Từ khoang nạp khí, không khí sẽ được phân phối đến các đường ống nạp và hoà trộn với nhiên liệu tạo thành hòa khí rồi được hút vào xilanh động cơ. Khi động cơ còn lạnh van không tải mở cho phép không khí đi vào khoang nạp khí. Không khí đi vào khoang nạp khí để tăng tốc độ không tải của động cơ thậm chí bướm ga còn đóng.

3.2.2. Các bộ phận chính của hệ thống cung cấp không khí

3.2.2.1. Lọc không khí

Lọc không khí nhằm mục đích lọc sạch không khí trước khi không khí đi vào động cơ. Nó có vai trò rất quan trọng nhằm lọc các bụi bẩn lẫn trong không khí làm giảm sự mài mòn các chi tiết của động cơ. Trên động cơ K20Z2 dùng kiểu lọc thấm, lõi lọc bằng giấy. Loại này có ưu điểm giá thành không cao, dễ chế tạo. Tuy vậy nhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế ngắn.

3.2.2.2. Cổ họng gió.

Các bộ phận tạo thành gồm: Bướm ga, môtơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga và các bộ phận khác.

Bướm ga dùng để thay đổi lượng không khí dùng trong quá trình hoạt động của động cơ, cảm biến vị trí bướm ga lắp trên trục của bướm ga nhằm nhận biết độ mở bướm ga, môtơ bướm ga để mở và đóng bướm ga, và một lò xo hồi để trả bướm ga về một trí cố định. Môtơ bướm ga ứng dụng một môtơ điện một chiều (DC) có độ nhạy tốt và ít tiêu thụ năng lượng.

Nguyên lý làm việc

ECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến môtơ điều khiển bướm ga, làm quay hay giữ môtơ, và mở hoặc đóng bướm ga qua một cụm bánh răng giảm tốc. Góc mở bướm ga thực tế được phát hiện bằng một cảm biến vị trí bướm ga, và thông số đó được phản hồi về ECU động cơ.

Khi dòng điện không chạy qua môtơ, lò xo hồi sẽ mở bướm ga đến vị trí cố định (khoảng 7⁰). Tuy nhiên, trong chế độ không tải bướm ga có thể được đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cố định.

Khi ECU động cơ phát hiện thấy có hư hỏng, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng hồ táp lô đồng thời cắt nguuồn đến môtơ, nhưng do bướm ga được giữ ở góc mở khoảng 7⁰, xe vẫn có thể chạy đến nơi an toàn.

3.3. Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử động cơ K20Z2

3.3.1. Nguyên lý chung

 Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử trên động cơ K20Z2 về cơ bản được chia thành ba bộ phận chính:

+ Các cảm biến: Có nhiệm vụ nhận biết các hoạt động khác nhau của động cơ và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU hay còn gọi là nhóm tín hiệu vào.

+ECU: Có nhiệm vụ xử lý và tính toán các thông số đầu vào từ đó phát ra các tín hiệu điều khiển đầu ra.

+Các cơ cấu chấp hành: Trực tiếp điều khiển lượng phun thông qua các tín hiệu điều khiển nhận được từ ECU.

3.3.2. Sơ đồ điều khiển lượng phun

Hình 3-11  Sơ đồ khối hệ thống phun xăng điện tử

3.3.3. Các cảm biến

3.3.3.1. Cảm biến lưu lượng khí nạp

a)  Kết cấu và nguyên lý hoạt động

Hình 3-12 Kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp

1- Thân cảm biến; 2- Đầu cắm; 3- Dây nóng; 4- Dây nguội.

a) Nguyên lý hoạt động

Dòng điện chạy vào dây sấy làm cho dây nóng lên. Khi không khí chạy qua, dây sấy được làm nguội tương ứng với khối lượng không khí nạp, bằng cách điều chỉnh dòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ dây sấy không đổi, dòng điện đó sẽ tỉ lệ thuận với lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó ta xác định được lượng không khí nạp. Trong trường hợp này, dòng điện có thể chuyển thành điện áp và gửi đến ECU động cơ.

b) Mạch điện cảm biến đo lưu lượng khí

Hình 3-13  Sơ đồ kết cấu và điều khiển của cảm biến lưu lượng khí nạp

1- Bộ khuyếch đại; 2- Ra(nhiệt điện trở); 3- Ra(bộ sấy).

Cảm biến lưu lượng khí nạp có một dây sấy được ghép vào mạch cầu. Mạch cầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chéo bằng nhau (Ra + R3)*R1=Rh*R2.

Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫn đến sự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B. Một bộ khuyếch đại xử lý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điện chạy qua dây sấy). Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy lại tăng lên dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nên bằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn). Bằng cách sử dụng các đặc tính của loại mạch cầu này, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượng khí nạp bằng cách phát hiện điện áp ở điểm B.

Trong hệ thống này nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì liên tục ở nhiệt độ không đổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sử dụng nhiệt điện trở (Ra). Do đó có thể đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU động cơ không cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối với nhiệt độ không khí nạp.

Ngoài ra khi nhiệt độ không khí giảm ở các độ cao lớn, khả năng làm nguội của không khí giảm xuống so với cùng thể tích khí nạp ở mức nước biển. Do đó mức làm nguội cho dây sấy này giảm xuống. Vì khối khí nạp được phát hiện cũng giảm xuống, nên không cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn.

Khi ECU phát hiện thấy cảm biến lưu lượng khí nạp bị hỏng một mã nào đó, ECU sẽ chuyển vào chế độ dự phòng. Khi ở chế độ dự phòng, thời điểm đánh lửa được tính toán bằng ECU, dựa vào tốc độ động cơ và vị trí của bướm ga. Chế độ dự phòng tiếp tục cho đến khi hư hỏng được sửa chữa.

3.3.3.2. cảm biến nhiệt độ khí nạp

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động

Cảm biến nhiệt độ khí nạp lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp và theo dõi nhiệt độ khí nạp. Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng một nhiệt điện trở - điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ khí nạp, có đặc điểm là điện trở của nó giảm khi nhiệt độ khí nạp tăng. Sự thay đổi của điện trở được thông tin gửi đến ECU dưới sự thay đổi của điện áp.

Hình 3-14  Kết cấu cảm biến nhiệt độ khí nạp

b) Mạch điện cảm biến đo lưu lượng khí

Hình 3-15  Sơ đồ điện cảm biến nhiệt độ khí nạp

1- Khối cảm biến; 2- Điện trở nhiệt; 3- ECU; 4- Điện trở giới hạn dòng.

Cảm biến nhiệt độ khí nạp có một nhiệt điện trở được mắc nối tiếp với điện trở được gắn trong ECU động cơ sao cho điện áp của tín hiệu được phát hiện bởi ECU động cơ sẽ thay đổi theo các thay đổi của nhiệt điện trở này, khi nhiệt độ của khí nạp thấp, điện trở của nhiệt điện trở lớn tạo nên một tín hiệu điện áp cao trong tín hiệu THA.

3.3.3.3. Cảm biến vị trí bướm ga

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động

Cảm biến vị trí bướm ga trong động cơ K20Z2 loại không tiếp xúc, nó sẽ chuyển sự thay đổi mật độ đường sức của từ trường thành tín hiệu điện.

Hình 3-18 Cảm biến vị trí bướm ga

1- Các IC Hall; 2- Đế chổi than; 3- Chổi than.

Cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng các phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng. Các nam châm được lắp trên trục của bướm ga và quay cùng trục bướm ga.

Khi bướm ga mở các nam châm quay cùng một lúc và các nam châm này thay đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó IC Hall phát hiện thay đổi từ thông gây ra bỡi sự thay đổi vị trí nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall từ các cực VTA và VTA2 theo mức thay đổi này. Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga.

b) Mạch điện cảm biến vị trí bướm ga

Hình 3-17  Sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga

1- Các IC Hall; 2- Các nam châm.

Cảm biến vị trí bướm ga có 2 tín hiệu phát ra VTA và VTA2. VTA được dùng để phát hiện góc mở bướm ga và VTA2 được dùng để phát hiện hư hỏng trong VTA. Điện áp cấp vào VTA và VTA2 thay đổi từ 0-5V tỉ lệ thuận với góc mở của bướm ga. ECU thực hiện một vài phép kiểm tra để xác định đúng hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga và VTA.

ECU đánh giá góc mở bướm ga thực tế từ các tín hiệu này qua các cực VTA và VTA2, và ECU điều khiển môtơ bướm ga, nó điều khiển góc mở bướm ga đúng với đầu vào của người lái.

3.3.3.4. Cảm biến ôxy

Để giúp cho động cơ có lắp bộ lọc khí xả 3 thành phần (TWC) đạt được hiệu quả lọc tốt đồng thời giúp cho động cơ hoạt động được tốt, giảm ô nhiễm môi trường, đảm bảo tỷ lệ hỗn hợp xăng và không khí đạt được giá trị lý tưởng người ta sử dụng cảm biến ôxy nhằm kiểm soát lượng ôxy có trong khí xả của động cơ.

      Cảm biến ôxy là cảm biến quan trọng trong động cơ có trang bị hệ thống phun xăng điện tử. Với xu thế chung về thị hiếu của người tiêu dùng, đồng thời đáp ứng được những yêu cầu khắt khe của luật môi trường thì trên động cơ K20Z2 cũng được trang bị bộ lọc khí xả 3 thành phần và cảm biến Ôxy.

Hình 3.23. Kết cấu cảm biến ôxy.

1 - Đầu bảo vệ; 2 - Bộ phận cảm biến; 3 - Đệm; 4 - Thân cảm biến ; 5 - Lớp cách điện; 6 - Đường không khí vào; 7 - Giắc cắm; 8 - Đường khí xả vào.

      Cấu tạo của cảm biến ôxy bao gồm thân cảm biến được giữ trong một chân có ren, bao ngoài một ống bảo vệ và được nối với các đầu dây điện. Bề mặt ngoài của chất ZrO2 được phủ một lớp platin mỏng cả mặt trong lẫn mặt ngoài. Ngoài lớp platin là một lớp gốm ZrO2 rất xốp và kết dính có nhiệm vụ bảo vệ lớp platin không bị hỏng do va chạm với các phần tử rắn có trong khí thải. Một ống kim loại bảo vệ bao ngoài cảm biến tại đầu nối điện uốn kép giữ liền với ống này có một lỗ để bù trừ áp suất trong cảm biến và để đỡ lò xo đĩa. Để giữ cho muội than không đống vào lớp gốm ZrO2, đầu tiếp xúc khí thải của cảm biến có một ống đặc biệt có cấu tạo dạng rãnh để khí thải và phân tử khí cháy đi vào sẽ bị giữ lại và không tiếp xúc trực tiếp với thân gốm ZrO2.

      Đặc điểm của cảm biến ôxy với ZrO2 là nhiệt độ làm việc phải trên. Do đó, để giảm thời gian chờ người ta dùng loại cảm biến có điện trở tự nung bên trong. Điện trở dây nung được lắp trong cảm biến, được cung cấp điện từ ăcquy qua công tắc máy và được điều khiển bằng ECU.

      Nguyên lý hoạt động, cảm biến được chế tạo chủ yếu từ chất Zirconium (ZrO2) có tính chất hấp thụ những ion ôxy âm tính. Thực chất cảm biến này là một pin điện có suất điện động phụ thuộc vào nồng độ ôxy trong khí thải với ZrO2 là chất điện phân. Mặt trong ZrO2 tiếp xúc với không khí, mặt ngoài tiếp xúc với ôxy trong khí thải. Ở mỗi mặt của ZrO2 được phủ một lớp điện cực bằng platin để dẫn điện, lớp platin này rất mỏng và xốp để ôxy dễ khuyếch tán vào. Khi khí thải chứa lượng ôxy ít do hỗn hợp giàu nhiên liệu thì số ion ôxy tập trung ở điện cực tiếp xúc khí thải ít hơn số ion tập trung ở điện cực tiếp xúc với không khí, sự chênh lệch số ion này sẽ tạo ra một tín hiệu điện áp khoảng 600 - 900 mV. Ngược lại, khi độ chênh lệch số ion ở hai cực điện nhỏ trong trường hợp nghèo xăng, pin ôxy sẽ phát ra tín hiệu điện áp thấp khoảng 100 - 400 mV.

      Mạch điện cảm biến.

Hình 3.24. Sơ đồ mạch điện cảm biến ôxy.

1 - Khối cảm biến; 2 - Giắc kiểm tra; 3 - Khối điều khiển.

      Mạch điện của cảm biến gồm: khối điều khiển, cảm biến ôxy, các dây dẫn và bộ phận tạo điện áp thay đổi được đấu nối tiếp với một biến trở. Bộ phận tạo điện áp tạo ra điện áp có giá trị thay đổi và dao động trong khoảng 0 – 1V. Điện trở bảo vệ cho cảm biến không bị quá tải khi xảy ra đoản mạch giữa cảm biến và khối điều khiển

3.3.3.5. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động

Hình 3-20. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

1- Đầu cảm biến; 2- Thân cảm biến; 3- Giắc cắm

       Nguyên lý làm việc: Khi động cơ hoạt động, cảm biến nhiệt độ nước làm mát thường xuyên theo dõi và báo cho ECU biết tình hình nhiệt độ nước làm mát động cơ. Nếu nhiệt độ nước làm mát của động cơ thấp (động cơ vừa mới khởi động) thì ECU sẽ ra lệnh cho hệ thống phun thêm xăng khi động cơ còn nguội. Cũng thông tin về nhiệt độ nước làm mát, ECU sẽ thay đổi điểm đánh lửa thích hợp với nhiệt độ động cơ.

Khi ECU tính toán nhiệt độ nước làm mát thấp hơn -40⁰C hoặc lớn hơn 140⁰C lúc này ECU sẽ báo hỏng và ECU nhập chế độ dự phòng với nhiệt độ quy ước là 80⁰C.

b) Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát.

`

Hình 3-21 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát

1- Khối cảm biến; 2- Điện trở nhiệt; 3- Khối điều khiển; 4- Khối điện trở giới hạn dòng.

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và điện trở R được mắc nối tiếp. Khi giá trị điện trở của cảm biến thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát, điện áp tại cực THW cũng thay đổi theo. Dựa trên tín hiệu này ECU tăng lượng phun nhiên liệu nhằm nâng cao khả năng ổn định khi động cơ nguội.

3.3.3.6. Cảm biến vị trí trục cam

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động

Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có 3 răng. Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu nhô ra trên trục cam và cảm biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G.

Hình 3-22 Cảm biến vị trí trục cam

1- Đầu; 2- Vòng đệm ; 3- Nam châm.

          Tín hiệu G này được truyền đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ trục khuỷu để xác định điểm chết trên kì nén của mỗi xilanh để đánh lửa và phát hiện góc quay trục khuỷu. ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa.

b)  Mạch điện cảm biến vị trí trục cam.

Hình 3-23  Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam

1- Rôto tín hiệu ; 2- Cuộn dây cảm biến vị trí trục cam.

3.3.3.7. Cảm biến vị trí trục khuỷu(CKP)

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động

Đĩa tạo tín hiệu NE được làm liền với puly trục khuỷu và có 36 răng, thiếu 2 răng (thiếu 2 răng vì ứng với từng tín hiệu được tạo ra do sự chuyển động quay của một răng ta sẽ xác định được 10⁰ của góc quay trục khuỷu và xác định được góc đánh lửa sớm của động cơ). Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm thay đổi khe hở không khí giữa các răng của đĩa và cuộn nhận tín hiệu NE, điều đó tạo ra tín hiệu NE. ECU sẽ xác định khoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu này. Khi răng càng ra xa cực nam châm thì khe hở không khí càng lớn, nên từ trở cao, do đó từ trường yếu đi. Tại vị trí đối diện, khe hở nhỏ, nên từ trường mạnh, tức là có nhiều đường sức từ cắt, trong cuộn dây sẽ xuất hiện một dòng điện xoay chiều, đường sức qua nó càng nhiều, thì dòng điện phát sinh càng lớn. Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, và nó được ECU đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mà ECU nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc động cơ.

Hình 3-24 Cảm biến vị trí trục khuỷu

1- Đầu; 2- Vòng đệm ; 3- Nam châm.

Loại tín hiệu NE này có thể nhận biết được cả tốc độ động cơ và góc quay trục khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu, nhưng không xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải.

b) Mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu

Hình 3-25  Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu

1- Rôto tín hiệu ; 2- Cuộn dây cảm biến vị trí trục cam.

3.3.3.8. Cảm biến tiếng gõ

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động

Cảm biến tiếng gõ trong động cơ K20Z2 là loại phẳng (không cộng hưởng) có cấu tạo để phát hiện rung động trong phạm vi từ 6- 15khz. Bên trong cảm biến có một điện trở phát hiện hở mạch.

Cảm biến tiếng gõ được gắn vào thân máy và truyền tín hiệu KNK tới ECU động cơ khi phát hiện tiếng gõ động cơ. ECU động cơ nhận tín hiệu KNK và làm trễ thời điểm đánh lửa để giảm tiếng gõ.

Hình 3-26 Kết cấu cảm biến tiếng gõ

1- Đầu; 2- Bộ phận piezo ceramic.

Cảm biến này có một phần tử áp điện tạo ra một điện áp AC khi tiếng gõ gây ra rung động trong thân máy và làm biến dạng phần tử này.

b) Mạch điện cảm biến tếng gõ.

Hình 3-27 Sơ đồ mạch điện cảm biến tiếng gõ

1- Phần tử áp điện; 2- Điện trở.

3.3.3.9. Cảm biến vị trí bàn đạp ga

a) Kết cấu và nguyên lý hoạt động

Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga loại phần tử Hall: Có cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall.

Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng các phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng. Các nam châm được lắp trên trục của bàn đạp chân ga  và quay cùng trục bàn đạp chân ga.

Khi đạp chân ga các nam châm quay cùng một lúc và các nam châm này thay đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó IC Hall phát hiện thay đổi từ thông gây ra bởi sự thay đổi vị trí nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall từ các cực VPA và VPA2 theo mức thay đổi này. Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu đạp chân ga.

Hình 3-28 Kết cấu cảm biến vị trí bàn đạp ga

1- Mạch IC Hall; 2- Nam châm.

b) Mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hình 3-29 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga

1- Mạch IC Hall; 2- Nam châm.

Trong cảm biến vị trí bàn đạp ga, điện áp được cấp đến cực VPA và VPA2 của ECU, thay đổi từ 0-5V tỷ lệ với góc của bàn đạp ga. VPA là tín hiệu chỉ ra góc mở bàn đạp thực tế và dùng để điều khiển động cơ. VPA2 thường được dùng để phát hiện các hư hỏng của cảm biến.

ECU kiểm soát góc bàn đạp ga từ tín hiệu VPA và VPA2 phát ra và điều khiển môtơ bướm ga theo các tín hiệu này.

3.3.4. Hệ thống điều khiển điện tử ECU (Electronic Control Unit).

Bộ điều khiển điện tử đảm nhiệm nhiều chức năng khác nhau tùy theo từng loại của nhà chế tạo. Chung nhất là bộ tổng hợp vi mạch và bộ phận phụ dùng để nhận biết tín hiệu, lưu trữ thông tin, tính toán, quyết định chức năng hoạt động và gửi các tín hiệu đi thích hợp. Những bộ phận phụ hỗ trợ cho nó là các bộ ổn áp, điện trở hạn chế dòng. Vì lý do này bộ điều khiển có nhiều tên gọi khác nhau tùy theo nhà chế tạo. Trong đồ án này em dùng ECU để chỉ chung cho bộ điều khiển điện tử thông minh .

3.3.4.1. Chức năng hoạt động cơ bản

Bộ điều khiển ECU hoạt động theo dạng tín hiệu số nhị phân điện áp cao biểu hiện cho số 1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0 trong hệ số nhị phân có hai số 0 và 1.

Mỗi một số hạng 0 hoặc 1 gọi là 1 bít. Một dãy 8 bít sẽ tương đương 1byte hoặc một từ (word). Byte này được dùng biểu hiện cho một lệnh hoặc một mẫu thông tin. Một mạch tổ hợp (IC) tạo byte và trữ byte đó. Số byte mà IC có thể chứa là có giới hạn khoảng 64 kilobyte hoặc 256 kilobyte. Mạch tổ hợp IC còn gọi là con chíp IC, vì hình dạng của nó.

IC có chức năng tính toán và tạo ra quyết định gọi là bộ vi xử lý  (microprosessor). Bộ vi xử lý có thể là loại 8 bít, 16 bít hay cao hơn, số bít càng cao thì việc tính toán càng nhanh.

Thông tin gửi đến bộ vi xử lý từ một con IC thường được gọi là bộ nhớ. Trong bộ nhớ chia ra làm nhiều loại:

+ ROM (read only memory): Dùng trữ thông tin thường trực, bộ nhớ này chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không ghi vào được. Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn, ROM cung cấp thông tin cho bộ vi xử lý.

+ PROM (programable Read Only Memory): Cơ bản giống ROM ngoài ra trang bị thêm nhiều công dụng khác.

+RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên trữ thông tin. Bộ vi xử lý có thể nhập bội duy nhỏ cho RAM.

RAM có hai loại:

+      Loại RAM xoá được: Bộ nhớ mất khi mất nguồn

+      Loại RAM không xoá được: Giữ duy trì bộ nhớ dù khi tháo nguồn. Ngoài bộ nhớ, bộ vi xử lý ECU còn có một đồng hồ để tạo ra xung ổn định và chính xác.

·      Các bộ phận phụ

Ngoài bộ nhớ, vi xử lý và đồng hồ, ECU còn trang bị thêm các mạch giao tiếp giữa đầu vào và đầu ra gồm:

+      Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành số còn gọi là bộ chuyển đổi A/D (Anlog to Digital).

+      Bộ đếm  (counter).

+      Bộ nhớ trung gian (Buffer).

+      Bộ khuyếch đại.

+      Bộ ổn áp.

a) Bộ chuyển đổi A/D (Anlog to digital converter)     

Dùng chuyển đổi các tín hiệu tương tự từ đầu vào thay đổi điện trở như trong các cảm biến nhiệt độ, cảm biến lưu lượng, cảm biến vị trí bướm ga thành các tín hiệu số để bộ vi xử lý hiểu được.

Ngoài ra còn dùng một điện trở hạn chế dòng giúp bộ chuyển đổi A/D đo điện áp rơi trên cảm biến.

Hình 3-30 Sơ đồ mạch chuyển đổi A/D

b)     Bộ đếm (counter)

Dùng để đếm xung. Ví dụ như từ cảm biến vị trí trục khuỷu rồi gửi lượng đếm về bộ xử lý.

Hình 3-31 Sơ đồ mạch điện bộ đếm

c) Bộ nhớ trung gian (Buffer)

Chuyển tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu sóng vuông dạng số. Nó không gửi lượng đếm như trong bộ đếm. Bộ phận chính là một transtor sẽ đóng mở theo cực tính của tín hiệu xoay chiều.

Hình 3-32  Sơ đồ bộ nhớ trung gian

d) Bộ khuếch đại (Amplifier)

Dùng để khuyếch đại tín hiệu từ các cảm biến gửi đến rồi sau đó gửi đến bộ xử lý để tính toán.

Hình 3-33  Sơ đồ mạch bộ khuyếch đại

e) Bộ ổn áp (voltage regulator)

Hạ điện áp xuống 5volt mục đích để tín hiệu báo được chính xác.

Hình 3-34 Bộ ổn áp

f) Giao tiếp ngõ ra

Tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý đưa đến các transitor công suất điều khiển rơle, solenoid môtơ. Các transitor này có thể được bố trí bên trong hoặc bên ngoài ECU.

Hình 3-35 Giao tiếp ngõ ra

3.3.4.2. Chức năng thực tế

ECU có hai chức năng chính:

Điều khiển thời điểm phun: Được quyết định theo thời điểm đánh lửa.

Điều khiển lượng xăng phun: Tức là xác định thời điểm phun, thời gian này quyết định theo tín hiệu phun cơ bản: Được xác định theo tín hiệu tốc độ động cơ và tín hiệu lượng gió nạp.

Tín hiệu hiệu chỉnh: Được xác định từ các cảm biến (nhiệt độ, vị trí, mức độ tải, thành phần khí thải và từ các điều kiện của động cơ như điện áp bình).

3.3.4.3. Các bộ phận của ECU

ECU được đặt trong vỏ kim loại để tránh nước văng. Nó được đặt ở nơi ít bị  ảnh hưởng bởi nhiệt độ và va đập cơ học cũng như sự rung động mạnh.

Các linh kiện điện tử của ECU được sắp xếp trong một mạch kín. Các linh kiện công suất của tầng cuối bắt liền với một khung kim loại của ECU mục đích để tản nhiệt tốt. Vì dùng IC và linh kiện tổ hợp nên ECU rất gọn, sự tổ hợp các nhóm chức năng trong IC (bộ tạo xung, bộ chia xung, bộ dao động đa dạng điều khiển việc chia tần số) giúp ECU đạt độ tin cậy cao. Một đầu ghim đa chấu dùng nối ECU với hệ thống điện trên xe, với kim phun và các cảm biến.

4. TÍNH TOÁN NHIỆT & ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC

4.1. Tính toán nhiệt

4.1.1. Các số liệu ban đầu

Bảng 4-1 Thông số ban đầu

4.1.2. Các số liệu chọn

Bảng 4-2  Các số liệu chọn

4.1.3. Tính toán các quá trình công tác

4.1.3.1. Tính toán quá trình nạp

+ Hệ số khí sót

                                                    [4.1]

+ Hệ số nạp

                                             [4.2]

+ Nhiệt độ cuối qúa trình nạp T_a[^oK]

                        T_a =                                                                             [4.3]

                        T_a =  = 341,0249[^oK]

+ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M₀

                                                                                                                [4.4]

                                    Bảng 4-3 Thành phần các chất có trong 1kg nhiên liệu [kg]

            Vậy   Mo = =0, 5119 [kmol không khí/kg nhiên liệu]

+ Tính toán số mol khí nạp mới M₁ [kmol không khí/kg nhiên liệu]                                                                                 [kmol không khí/kg nhiên liệu]     [4.5]

== 0,5202[kmol không khí/kg nhiên liệu]

4.1.3.2. Tính toán quá trình nén

+ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí [KJ/Kmol.K]

                                                                                [KJ/Kmol.K]          [4.6]

                         =20,4303[KJ/Kmol.K].

+ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :

                                                                                                            [KJ/Kmol.K] [4.7]

Trong đó:

                         vậy  = 21,5010

                        = 0,0061

 = 24,2538                                  [KJ/Kmol.K]

+ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp chất[KJ/Kmol.K]

                                                                                     [KJ/Kmol.K] [4.8]

Trong đó:

Vậy =19,6911+338,1786 = 20,6222[KJ/Kmol.K]

+ Chỉ số nén đa biến trung bình n₁

         Chỉ số nén đa biến phụ thuộc rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải, trạng thái nhiệt của động cơ. . .

n₁ = 1 +                                                                                                 [4.9]

n₁ =           

             Giải phương trình trên theo phương pháp chia đôi ta được: n₁ = 1,365

+ Nhiệt độ cuối quá trình nén T_c

                        T_c = T₀.                                                                                                               [4.10]

T_c= 298. 9, 6^{1, 365 -1} = 778,6012                                                                  [^oK]

        + Áp suất cuối quá trình nén P_c

                        P_c = p_a.                                                                                          [MN/m²] [4.11]

                        P_c = 0, 0847. 9, 6^{1, 365} = 1,8564                                                      [MN/m²]

4.1.3.3. Tính toán quá trình cháy

+Tính DM:

Động cơ xăng khi a³ 1 thì

                                                                                                              [4.12]

= 0,0279

+ Tính số mol sản phẩm cháy M₂                              [kmol/kg nhiên liệu]

                                                                                                                     [4.13]

= 0,5482                                            [kmol/kg nhiên liệu]

+ Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết

                                                                                                                                            [4.14]

        ==1,0708     

+ Hệ số biến đổi phân tử thực tế

                                                                                                                            [4.15]

==1,0672

+ Hệ số biến đổi phân tử  tại z

                                                                                                                  [4.16]

=1,0612

+ Tính hệ số toả nhiệt x_z tại z

                                                                                                                                               [4.17]

= 0,9105

+ Tổn thất nhiệt do cháy không hòan toàn DQ_H:                

DQ_H = 120000(1-a)M₀                                                                                                                                          [4.18]

Do động cơ phun xăng a = 1 nên DQ_H = 0

+ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z.

                                                                                                                                                      [4.19]

Trong đó

=21,3720

=0,0060

+ Nhiệt độ cực đại của chu trình T_z [^oK]

Nhiệt độ cực đại tính theo phương trình cháy    

                                                                 [4.20]

Đưa về dạng phương trình bậc hai:

Bảng 4-3

A = = 1,0612.0,006 = 0,0031

B = = 1,0612. 21,372= 22,6808

C = = = -70605,28

Vậy ta có phương trình bậc hai:

Giải phương trình ta có:                          T_z = 2344,1878          [^oK]

+ Áp suất cực đại chu trình P_z                                                                                                [MN/m²]

                                                                                                                                                [MN/m²] [4.21]

P_z =  = 5,9316                                          [MN/m²].

4.1.3.4. Quá trình giãn nở

+ Tỷ số giãn nở sớm r                                                

r = 1                                                                                                                                       [4.22]

+ Tỷ số giãn nở sau d                                                              

d = e = 9,6                                                                                                                              [4.23]

-         Kiểm nghiệm lại trị số n₂

Chọn trước n₂, tính lặp n₂ theo công thức:

                                                    [4.24]

                                                Trong đó:                                                              [^oK]

Giải phương trình trên theo phương pháp chia đôi ta được: n₂ = 1,23

+ Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T_b                                                                 [^oK]   

                                                                                                       [^oK]                [4.25]

       =1491,2077                                                   [^oK]

+ Áp suất cuối quá trình giãn nở P_b                                                   [MN/m2]

                                                                                                                                                        [4.26]

P_b==0,3930                                                                                      [MN/m2]

+ Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót                                           [^oK]

                                                                                             [^oK]                 [4.27]

=  = 975,4081                                     [^oK]                                         Sai số:

4.1.3.5. Tính toán các thông số của chu trình công tác

        Tính toán các thông số chỉ thị

+ Áp suất chỉ thị trung bình                                                                      [MN/m2]

                                         [4.28]      

+ Áp suất chỉ thị trung bình thực tế                                                          [MN/m2]

                                                                                                       [MN/m2]        [4.29]                 

=1,5615                                                                [MN/m2]

+ Hiệu suất chỉ thị động cơ :

                                                                                                                     [4.30]            

= 0,4138

+ Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi                                                  [g/kw.h].

                                                                                                                                                [g/kw.h] [4.31]

g_i==197,7341                                                                        [g/kw.h]

Tính toán các thông số có ích

+Tổn thất cơ giới p_m                                                                                       [MN/m²]

                        Theo công thức kinh nghiệm:

                                                                                                                                            [4.32]

                        Trong đó := = 17.2                                                 [m/s]

            Tuỳ theo động cơ và tỷ số S/D, loại buồng cháy (động cơ Diesel) tra các giá trị a, b theo bảng sau

Bảng 4-4

Vậy:   = 0,1204  [MN/m2]

+ Áp suất có ích trung bình                                                                       [MN/m2]

                                                                                                                                      [MN/m2] [4.33]

= 1,5615 - 0,1204 = 1,4411                                                                   [MN/m2]                                     

+ Hiệu suất cơ giới:

                                                                                                                                                                     [4.34]

= = 0,8988           

+ Suất tiêu hao nhiên liệu có ích                                                  [g/kw.h]         [4.35]             = 219,9980                                                                            [g/kw.h]                    

+ Hiệu suất có ích.

                                                                                                                              [4.36]

=0,8988. 0,4138= 0,3692                                              

+ Thể tích công tác của động cơ                                                   [dm³]

                                                                                                                         [4.37]

==  0,4996                                                                        [dm³] 

+ Kiểm nghiệm  đường kính xilanh[dm].

                                                                                                                            [4.38]

=     = 0,8603                                                             [dm]   

+ Sai lệch: =0,03 ≤ 0,1                          [mm]

4. 2. Tính toán động học và động lực học

4.2.1. Xây dựng đồ thị công

4.2.1.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén

Ta có: phương trình đường nén đa biến: p.Vⁿ¹ = conts, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì:

Từ đó rút ra :            

Đặt:

Khi đó, áp suất tại điểm bất kỳ x:               

                                                                                                                    [MN/m²]        [4.1]

Ở đây:  -  Áp suất cuối quá trình nén.

Trong đó:                   p_a - Áp suất đầu quá trình nén.

Động cơ không tăng áp:   p_a = (0,8 ÷ 0,9)p_k   

Chọn:                                  p_a = 0,847p_k

Trong đó: p_k- áp suất trước xupáp nạp

                           Chọn p_k = p₀ = 0,1                                                             [MN/m²]   

                           Vậy:                                              [MN/m²]

n₁- chỉ số nén đa biến trung bình. Động cơ Xăng  n₁ = (1,34¸1,38).

Theo tính toán nhiệt ta có: n₁ = 1,365.

                        Þ P_c = p_a. = 0,0847.9,6 ^1,365 = 1,8564                         [MN/m²]

4.2.1.2. Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở

 Phương trình của đường giãn nở đa biến là: , do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:

Từ đó rút ra:                

Ở đây:          p_z- áp suất cực đại, p_z = 5,9316                                [MN/m²]

                                  V_z = r.V_c

Trong đó:  r- Tỷ số giãn nở sớm

           Động cơ xăng chu trình cấp nhiệt là đẳng tích r = 1

n₂- Chỉ số giản nở đa biến trung bình 

Đối với động cơ xăng: n₂ = (1,23¸1,34).

Theo tính toán nhiệt ta có  n₂ = 1,23

Ta đặt:    

Suy ra:                                                                                               [MN/m²]        [4.2]

a) Lập bảng tính

            Từ công thức [4.1]và [4.2], kết hợp với việc chọn các thể tích V_nx và V_gnx, ta tìm được các giá trị áp suất p_nx, p_gnx. Việc tính các giá trị p_nx, p_gnx được thực hiện trong bảng sau:

Bảng 4-5  Các điểm áp suất trên đường nén và đường giãn nở

V_x = Vc.i, với V_c= 0,0580[l]

b) Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị công

Vẽ hệ trục tọa độ (V, p) với các tỷ lệ xích:    m_v= 0,003             [lít/mm]

                                                                                   m_p= 0,03          [MN/m².mm]

Xác định các điểm đặc biệt:

         -Điểm r (V_c,p_r)

           Ở đây:                 V_c- thể tích buồng cháy:

                                                                                                                   [4.3]

Trong đó:          Vh- thể tích công tác:

                                       0,4996                        [lít]                                                

            Khi đó:                                                                       [lít]

                 p_r- áp suất khí sót, phụ thuộc vào loại động cơ

                       Tốc độ trung bình của pittông:

                                                                     [m/s]

          Như vậy động cơ đang khảo sát là động cơ tốc độ cao, do đó áp suất khí sót p_r được xác định:            

                                 p_r = (1,05÷1,1).p₀                     

             Trong đó: p₀- Áp suất khí trời 

 Vì động cơ không tăng áp, khí thải được thải ra ngoài.                       

Vậy:    P_r = 1,1.p₀ = 1,1.0,1 =  0,11                                                                        [MN/m²]

           Vậy: r (0,0581 [l]; 0,11MN/m²])

        - Điểm a (V_a,p_a)

           Trong đó : V_a =εVc = 9,6. 0,0581= 0,5578                                   [lít]

            Þ a (0,5578[l];0,0847[MN/m²])

      - Điểm b (V_a, p_b)

              Ở đây:    p_b - Áp suất cuối quá trình giãn nở.

        p_b.

Þ p_{b ==}

                p_b = 0,3672                                                                                                            [MN/m²]

            Þ  b (0,5578[l]; 0,3672[MN/m²]).

        - Điểm c (V_c, p_c)

               Þ c (0,0581[l]; 1,8564[MN/m²]).

        - Điểm y (V_c, p_z)

              Þ y (0,0581[l];5,9316[MN/m²])

        - Điểm z (V_z, p_z)

               Với V_z = r.V_c = 1.0,0581= 0,0581                                              [lít]

        Þ z (0,0581 [l];5,9316 [MN/m²])

         Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt, sẽ được đồ thị công lý thuyết.

         Dùng đồ thị Brick xác định các điểm

             - Đánh lửa sớm  c’.

             - Mở sớm (b’), đóng muộn (r’’) xupáp thải.

             - Mở sớm (r’), đóng muộn (a’’) xupáp nạp.

         Hiệu chỉnh đồ thị công

                        Động cơ Xăng lấy áp suất cực đại bằng (0,8-0,9)pz.

         Xác định các điểm trung gian

             - Trên đoạn cy lấy điểm c’’ với c’’c = 1/3 cy.

             - Trên đoạn yz lấy điểm z’’ với yz’’ = 1/2 yz.

             - Trên đoạn ba lấy điểm b’’ với bb’’ = 1/2 ba.

         Nối các điểm c’c’’z’’ và đường giãn nở thành đường cong liên tục tại ĐCT và ĐCD và tiếp xúc với đường thải, ta sẽ nhận được đồ thị công đã hiệu chỉnh.

Hình 4-1 Đồ Thị công

4.2.2. Xây dựng đồ thị chuyển vị pittông bằng phương pháp đồ thị BRICK

Vẽ vòng tròn tâm O, bán kính R = S/2 = 86/2=43                                   [mm]

Chọn tỷ lệ xích:  m_s = 0,5375                                                                                 [mm/mm]

Giá trị biểu diễn của R là :

                                                                       [mm]

       Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía điểm chết dưới một đoạn :         

            Ở đây:            l- thông số kết cấu; l = 0,25.

                            Þ                                                    [mm]

          Giá trị biểu diễn là:

                                                                                      [mm]

Muốn xác định chuyển vị của pittông ứng với góc quay trục khuỷu là α ta làm như sau: Từ  O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB như hình 4-2. Hạ MC thẳng góc với AD. Theo Brick đoạn AC = x.

Thật vậy, ta có thể chứng minh điều này rất dễ dàng.

Hình 4-2 Đồ thị Brick

            Từ hình 4-2 ta có

             AC = AO - OC = AO - (CO’ - OO’) = R - MO’.Cosa + R.l/2

 Coi              

Thay quan hệ trên vào công thức tính AC, sau khi chỉnh lý ta có :

4.2.3. Xây dựng đồ thị vận tốc

Tỷ lệ xích:  m_v = w.m_s

Ở đây:

               w- tốc độ góc của trục khuỷu,                        [rad/s]

             Þ                                                 [m/s.mm]

Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính R1:

                      R = R.w =0,0 43. 628= 27                                                               [mm/s]

Giá trị biểu diễn của R1 là :

                                                                                               [mm]

Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R2:

                                                                 [mm/s]

                                                                         = 3,375                                      [m/s]

Giá trị biểu diễn của R2 là:

                                                                                           [mm]

Chia nữa vòng tròn R1 và vòng tròn R2 thành n phần đánh số 1, 2, 3, ..., n và 1’, 2’, 3’, ..., n’ theo chiều như hình 4.3 (n = 8 ; α =45^o )

Từ các điểm 0, 1, 2, 3... kẻ các đường thẳng góc với AB kẻ từ 0, 1’, 2’, 3’, ... tại các điểm O, a, b, c, ... Nối O, a, b, c, ... bằng đường cong ta được đường biểu diễn trị số vận tốc.

Các đoạn thẳng a1, b2, c3, ... nằm giữa đường cong O, a, b, c với nữa đường tròn R1 biểu diễn trị số của vận tốc ở các góc ( tương ứng; điều đó có thể chứng minh dễ dàng.

Từ hình 4.3, ở một góc a bất kỳ ta có : bb’ = R₂.sin2a vaì b’2 = R₁.sina.

        Do đó  :      

Hình 4-3 Đồ thị xác định vận tốc của pittông

4.2.4. Xây dựng đồ thị gia tốc theo phương pháp TÔLÊ

Chọn tỷ lệ xích m_J = 302,83                                                                                    [mm/s².mm]

Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R = 86                                                                         [mm]

Giá trị biểu diễn là:                                            [mm]

 Tênh j_max,  j_min

                +                [m/s²]

                +                          [m/s²]

 Từ A dựng đoạn thẳng AC thể hiện j_max .

Giá trị biểu diễn của j_max là:

                                                                                       [mm]

Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện j_min .

Giá trị biểu diễn của j_min là:

                                                                                      [mm]

Nối CD cắt AB ở E lấy EF.

                                                     [m/s²]           

Giá trị biểu diễn của EF là:

                                                                                                      [mm]

Nối CF và DF. Phân các đoạn CF và DF thành các đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1, 2, 3, 4, ... và 1’, 2’, 3’, 4’, ... như hình 4.4.

Nối 11’, 22’, 33’, v.v... Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số j=f(x). Diện tích F1 = F2.

Hình 4-4 Đồ thị Tôlê

4.2.5. Xây dựng đồ thị lựcc quán tính P_J, lực khí thể P_KH, lực tổng P₁

4.2.5.1. Đồ thị lực quán tính P_j

Cách xây dựng hoàn toàn giống đồ thị gia tốc, ta chỉ thay các giá trị J_max, J_min và -3lRw² bằng các giá trị P_max, P_min, -3lRw².m

Ở đây m là khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:

                        m = m_np + m₁.

Trong đó:

                       m₁- Khối lượng tập trung tại đầu nhỏ thanh truyền.

                       m₁ có thể xác định sơ bộ theo công thức kinh nghiệm sau đây:

                                                   m₁ = (0,275¸0,35)m_tt

                             Chọn             m₁ = 0,3. m_tt = 0,32.1= 0,32                                 [kg]

                       m_np- Khối lượng nhóm pittông, m_np = 0.58                                    [kg]

                                                Þ m = 0,32+ 0,58 = 0,9                                          [kg]

Lực quán tính P_jmax:                                                                      [4.4]

Ở đây:

F_P- Diện tích đỉnh pittông.

                                                                          [mm²]

            Þ                                           [MN/m²]

Lực quán tính P_jmin:

[MN/m²].                                                                [4.5]

= -3,28                                              [MN/m²]   

Từ A dựng đoạn thẳng AC thể hiện (-P_jmim).

Giá trị biểu diễn của (-P_jmin) là:

                                                                                    [mm]

Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện (-P_jmax).

Giá trị biểu diễn của (-P_jmax) là:

                                                                                [mm]

Nối CD cắt AB ở E.

Lấy EF:

                                                                                       [MN/m²]

Giá trị biểu diễn của EF là:

                                                                                     [mm]

Nối CF và DF. Phân các đoạn CF và DF thành các đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1, 2, 3, 4, ... và 1’, 2’, 3’, 4’, ... như hình 4.5.

Nối 11’, 22’, 33’, v.v... Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số -Pj=f(s).

Hình 4-5 Đồ thị lực quán tính

4.2.5.2. Đồ thị lực khí thể P_kt

Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên ta có cách vẽ như sau:

Từ các góc   0, 10⁰, 20⁰, 30⁰, ..., 180⁰  tương ứng với kỳ nạp của động cơ

190⁰, 200⁰, 210⁰, ..., 360⁰ tương ứng với kỳ nén của động cơ

370⁰, 380⁰, 390⁰, ..., 540⁰ tương ứng với kỳ cháy - giãn nở của động cơ

550⁰, 560⁰, 570⁰, ..., 720⁰ tương ứng với kỳ thải của động cơ

Trên đồ thị Brick ta gióng các đoạn thẳng song song với trục P của đồ thị công sẽ cắt đường biểu diễn đồ thị công tương ứng các kỳ nạp, nén, cháy - giãn nở, thải của động cơ và lần lượt đo các giá trị được tính từ điểm cắt đó đến đường thẳng song song với trục V và có tung độ bằng p₀, ta đặt sang bên phải bản vẽ các giá trị vừa đo ta sẽ được các điểm tương ứng các góc 0⁰, 10⁰, 20⁰, 30⁰, ..., 710⁰, 720⁰ và lần lượt nối các điểm đó ta sẽ được đồ thị lực khí thể P_kt cần biểu diễn.

Ta có đồ thị khai triển P_kt , theo góc quay trục khuỷu a

Hình 4-6 Đồ thị khai triển lực khí thể theo Brick

4.2.5.3. Đồ thị lực tác dụng lên chốt pittông P₁

Lực tác dụng lên chốt pittông là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể:   

                                        P₁ = P_kt + P_j

Từ đồ thị lực quán tính và lực khí thể đã vẽ ở trên, theo nguyên tắc cộng đồ thị ta sẽ được đồ thị P₁ cần biểu diễn.

Hình 4-7 Đồ thị khai triển lực P₁

4.2.6. Xây dựng lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N

Các công thức để tính toán T, Z, N, được chứng minh như sau:

Hình 4-8  Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền giao tâm

Ở đây:

                  p₁ = p_kt + p_J

                   p₁ = P₁/F_p                                                    

                   p_J = P_J/F_p

Phân p₁ thành hai thành phần lực:

Trong đó:    p_tt -Lực tác dụng trên đường tâm thanh truyền.

                               N- Lực ngang tác dụng trên phương thẳng góc với đường tâm xilanh.

Từ quan hệ lượng giác ta có thể xác định được trị số của p_tt và N.

                                                                                                           [4.6]

                                                                                                                 [4.7]

Phân p_tt thành hai phân lực: lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z (sau khi đã dời xuống tâm chốt khuỷu ) ta cũng có thể xác định trị số của T và Z bằng các quan hệ sau:

                                                                          [4.8]                                                                        [4.9]

Lập bảng tính T, N, Z tương ứng với các góc quay trục khuỷu α = 0⁰, 10⁰, 20⁰, ..., 720⁰ và b = arcsin(l.sina).                                 

Chọn tỷ lệ xích m_T = m_Z =m_N =0,03                                                                        [MN/m².mm]

  m_a = 2                                                                                             [độ/mm]        

Sử dụng các công thức [4.7], [4.8], [4.9], ta tính được các giá trị T, Z, N ứng với các góc α.

Bảng 4-6 Giá tri T, N, Z ứng với góc α(độ)

Trên hệ tọa độ T-a, Z-a, N-a, ta xác định các trị số T, Z, N ở các góc độ a=0⁰, a=10⁰, a= 20⁰, ...,a= 720⁰. Trị số của T, Z, N như đã lập Bảng (4-6) được tính theo công thức đã chứng minh ở trên, ta sẽ được các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72. Dùng đường cong nối các điểm ấy lại, ta có đồ thị lực T, Z, N cần xây dựng.

Hình 4-9 Đồ thị T,Z,N

4.2.7. Tính momen tổng T (ST)

Thứ tự làm việc của động cơ: 1 - 3 -4 - 2.

Góc công tác:

Ta tính ST trong 1 chu k ỳ góc công tác:

Khi trục khuỷu của xilanh thứ nhất nằm ở vị trí : 

Khuỷu trục của xilanh thứ  2 nằm ở vị trí :

Khuỷu trục của xilanh thứ  3 nằm ở vị trí :

Khuỷu trục của xilanh thứ  4 nằm ở vị trí : .

Tính mômen tổng :     ST = T1 + T2 + T3 + T4.

Tính giá trị của ST_tb  bằng công thức:

       Trong đó :  là công suất chỉ thị của động cơ                                [Kw]

=160                                                                          [Kw]

n: Là số vòng quay của động cơ:  n =6000                                        [v/p]

: Là diện tích đỉnh pittông : 

R: Là bán kính quay của trục khuỷu :  R = 43                                   [mm]  

: Là hệ số hiệu đính đồ thị công : =0,968.

                        Þ   =1,055                 [MN/m²]

                  Với tỷ lệ xích :                                                              [MN/m2.mm]

                                    .

Bảng 4-7 Bảng tính xây dựng đồ thị tổng T

tự làm việc: 1-3-4-2

Hình 4-10 Đồ thị tổng T

4.2.8. Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng trên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. Sau khi có đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình của phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu cũng như có thể tìm được dể dàng lực lớn nhất và lực bé nhất. Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định khu vực chịu lực ít nhất để xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền trục.

Cách xây dựng được tiến hành như sau

­       - Vẽ tọa độ T-Z  gốc tọa độ O₁ chiều dương hướng xuống dưới.

       - Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơn vị diện tích pittông):

                                                                                                                                    [4.10]

       Ở đây:

              m₂ - Khối lượng tập trung tại đầu to thanh truyền.

                      m₂ = m_tt - m₁ = 1 -0,32 = 0,68                                                                       [kg]

              R - Bán kính quay của trục khuỷu và R = 43                                         [mm]

             Þ                                                    [N]

Tính trên đơn vị diện tích pittông

                                                                           [MN/m²]

Chọn tỷ lệ xích μ_P   = 0,03(MN/m2.mm) nên giá trị biểu diễn lực p_k0 là:

                                                                                                      [mm]

Vẽ từ O₁ xuống phía dưới một véctơ -p_k0 và có giá trị biểu diễn

p_k0 = 66,2 [mm]. Véctơ này nằm trên trục Z, gốc của véctơ là O. Điểm O là tâm chốt khuỷu.

Trên tọa độ T -Z  xác định các trị số của T và Z ở các góc độ α = 0⁰, α = 10⁰,    α = 20⁰, α  = 30⁰, ..., α  = 720⁰, trị số T và Z đã được lập ở Bảng 4-6, tính theo công thức như đã chứng minh ở phần 4.6, ta sẽ được các điểm 0, 1, 2, ..., 72. Dùng đường cong nối các điểm ấy lại, ta có được đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu.

Nếu ta nối O với bất kỳ điểm nào trên hình vẽ (ví dụ nối với điểm α= 370⁰ như ta sẽ có được véctơ biểu diễn phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu khi góc quay của trục khuỷu là α= 370⁰. Chiều của véctơ này từ tâm O ra

Tìm điểm tác dụng của véctơ chỉ cần kéo dài véctơ về phía gốc cho đến khi gặp vòng tròn tượng trưng bề mặt chốt khuỷu tại điểm b. Rất dễ thấy rằng véctơ Q là hợp lực của các lực tác dụng trên chốt khuỷu:

Hình 4-11 Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu

4.2.9. Triển khai đồ thị phụ tải ở toạ độ cực đại thành đồ thị Q-α

Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q-α rồi tính phụ tải trung bình Q_tb.

Vẽ hệ trục Q -. Chọn tỉ lệ xích:

                                                                                                                                           [MN/m².mm]

                                                                                                                                                [⁰/mm]

Trên các điểm chia của trục 0 -, ta lần lượt đặt các véctơ tương ứng với các góc a từ . Vớivà trị số của được lấy ở đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Nối các đầu mút véctơ lại ta sẽ có đường cong biểu diển đồ thị khai triển.

Bảng 4-8 Bảng tính xây dựng đồ thị Q-α

Tỷ lệ xích: µ_Q = µ_T = µ_Z = µ_N = µ_Pk0 = 0,03[MN/m2].

Hình 4-12  Đồ thị khai triển Q-α

Để tínhvà. Xác định trị số đơn vị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu (hoặc ổ trục) theo các công thức sau:

Phụ tải cực đại                                                                               []

Phụ tải bé nhất                                                                    []

Phụ tải trung bình                                                                []

Trong đó:  và  là phụ tải cực đại, cực tiểu và trung bình được xác định trên đồ thị Q-α, đơn vị là.

                                                                 [MN/m]

                                                                                   [MN/m]

                                                                                 [MN/m]

 : Đường kính ngoài và chiều dài làm việc của chốt khuỷu.

    : Là diện tích đỉnh pittông.

Hệ số va đập biểu thị mức độ va đập của phụ tải:

 ;  hệ số  thoả mãn.

4.2.10. Xây dựng đồ thị véctơ phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền

Sau khi đã vẽ được đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu, ta căn cứ vào đó để vẽ đồ thị phụ tải của ổ trượt ở đầu to thanh truyền. Cách vẽ như sau:

Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là O.

Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền với vòng tâm O là điểm 0⁰.

Từ điểm 0⁰, ghi trên vòng tròn các điểm 1, 2, 3, ..., 72 theo chiều quay trục khuỷu và tương ứng với các góc a₁₀⁰ + b₁₀⁰, a₂₀⁰ + b₂₀⁰, a₃₀⁰ + b₃₀⁰, ..., a₇₂₀⁰ + b₇₂₀⁰.

­Đem tờ giấy bóng này đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72 trùng với trục (+Z) của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu. Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véctơ Q₀, Q₁, Q₂,..., Q₇₂ của đồ thị phụ tải chốt khuỷu hiện trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0, 1, 2, 3,..., 72.

Bảng 4-9 Giá trị các góc α, β, (α+β)

Nối các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72 lại bằng một đường cong, ta có đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền như trên hình 4-13.

Hình 4-13 Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng đầu to thanh truyền

4.2.11. Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu...) thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất. Áp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng.

       Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây:

         + Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức.

         + Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 120⁰.

         + Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải.

         + Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép ..

       Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu tiến hành theo các bước sau:

        + Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho vòng tròn chốt khuỷu, rồi chia vòng tròn trên thành 24 phần bằng nhau.

        + Tính hợp lực SQ của các lực tác dụng trên các điểm 0, 1, 2, ..., 23 rồi ghi trị số của các lực ấy trong phạm vi tác dụng trên bảng 4.10

        + Cộng trị số của SQ. Chọn tỷ lệ xích må_Q = 1,6[MN/m2.mm], dùng tỷ lệ xích vừa chọn đặt các đoạn thẳng đại biểu cho SQ ở các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 23 lên vòng tròn đã vẽ, dùng đường cong nối các điểm đầu mút của các đoạn ấy lại ta sẽ có đồ thị mài mòn chốt khuỷu.

Hình 4-14 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

5. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ K20Z2 & QUI TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG VÒI PHUN

5.1. Tính toán hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2

5.1.1 . Xác định lượng nhiên liệu cung cấp cho một chu trình

       Lượng nhiên liệu cần thiết cho một chu trình được ECU tính toán, yêu cầu thời gian mở vòi phun rồi gửi tín hiệu đến cho vòi phun. Thời gian phun xăng được tính toán dựa trên lượng không khí nạp vào trong xilanh ở hành trình nạp.

       Lượng không khí nạp vào trong xilanh động cơ ở hành trình nạp được tính toán nhờ cảm biến đo lượng không khí nạp, cảm biến đo nhiệt độ khí nạp, áp suất khí trời, tín hiệu số vòng quay động cơ.

5.1.1.1. Phân loại thời gian phun

Thời gian phun xăng được chia làm :

+  Thời gian phun sau khi khởi động tính toán dựa vào thông tin lượng khí nạp.

+  Thời gian phun lúc khởi động không tính được vào lượng không khí nạp.

Thời gian phun sau khi khởi động được chia làm hai loại phụ thuộc vào thời gian phun. Nói cách khác là đồng thời hay là phun theo vị trí góc quay trục khuỷu qui định và phun không đồng thời khi gia tốc đột ngột.

           Thời gian đồng thời sau khi khởi động được xác định theo công thức

                                           T_i=T_p.F_c + T_y

 Trong đó:T_i, T_p, T_y lần lượt là thời gian phun xăng, thời gian phun xăng cơ bản, thời gian phun xăng vô ích tính bằng [ms (miligiây)]

                            F_c là hệ số hiệu chỉnh.  

                                           F_c= g(F_ET, F_AD, F_O, F_L , F_H )

          Với:     F_ET, F_AD, F_o , F_H lần lượt là  hiệu số hiệu chỉnh nhiệt độ động cơ, hệ số hiệu chỉnh tăng tốc và gia tốc, hệ số hiệu chỉnh tỉ số không khí nhiên liệu lý thuyết, hệ số hiệu chỉnh sai lệch chuẩn, hệ số hiệu chỉnh lúc vận  tốc cao và tải cao.

5.1.1.2. Thời gian phun cơ bản

Để có được thời gian phun cơ bản cho mỗi vòi phun thì ECU của động cơ phải lấy các thông tin từ các cảm biến. Trong động cơ phun xăng điện tử  EFI lượng phun cơ bản được quyết định bởi hai thông số chính là: Lưu lượng không khí (thông qua cảm biến lưu lượng không khí ) và tốc độ động cơ (thông qua cảm biến số vòng quay trục khuỷu). Sau đó mới hiệu chỉnh lượng phun cho thật chính xác, để lượng phun nhiên liệu vào xilanh động cơ không phụ thuộc vào điều kiện của môi trường, cũng như vùng địa lí của động cơ đang hoạt động và đặc biệt là phải phù hợp với trạng thái nhiệt của động cơ.

Sau khi đã có tín hiệu điều khiển lượng phun cơ bản, ECU liên tục tiếp nhận thông tin từ các cảm biến khác là : nhiệt độ nước làm mát động cơ, nhiệt độ không khí nạp, chế độ tải của động cơ và của cảm biến ôxy. Lúc này ECU sẽ hiệu chỉnh lượng phun cho phù hợp với tiêu chuẩn đã lưu trong bộ nhớ của động cơ để cho động cơ làm việc là tối ưu nhất.

             Thời gian phun cơ bản phụ thuộc vào tín hiệu đầu ra của phương pháp đo lượng không khí. Đối với động cơ K20Z2 thì lưu lượng không khí được đo trực tiếp từ tín hiệu của cảm biến lưu lượng không khí. Do đó lưu lượng không khí được xác định theo công thức sau:

                                                                                                             [m³/s]

 Trong đó  : C - Hệ số hiệu chỉnh

         U_S - điện áp tiêu chuẩn.

         U_B - Điện áp truyền từ cảm biến

                        Trong phạm vi đồ án do không tìm hiểu được mối quan hệ giữa hiệu tín hiệu điều khiển và lượng không khí. Nên em chỉ tính thời gian phun cơ bản ở chế độ định mức theo phương pháp sau:

                                                                                                  [m³/s] [5.1]

Trong đó:      m_h = 1 - Hệ số bóp dòng.

                        f_h- Tiết diện thông qua hình học, f_h =  2515 [mm²] = 2512.10^-6[m²]

                        r₀- Khối lượng riêng không khí, r₀ = 1,293(Kg/m³)

                        Dp_h - Độ chân không ở họng, Động cơ phun xăng Dp_h = 30       [Kpa]

      Vậy:                                        [m³/s]

            Lượng phun cơ bản được xác định :

                                                                                                                                     [5.2]

Trong đó :     T^’_P - Thời gian phun cơ bản

            G_k - Lưu lượng không khí , G_k= 6,18.10^-3                                                 [m³/s]

        n - Số vòng quay trục khuỷu, n= 6000[v/ph]= 100                      [v/s]     

                   α_T - Tỉ số không khí - nhiên liệu tiêu chuẩn.[14,7]

            k₁ - Hệ số phụ thuộc vào kích thước vòi phun, phương pháp phun, số xilanh.                             k₁= 4.(0,9 ÷ 0,96) = 4.0,95 = 3,8             

Vậy ta có lượng phun cơ bản là:

                                                                       [m³/s]

Với áp suất phun không đổi (3 kG/cm²), lưu lượng của vòi phun phun ra trong 15 giây là 39 (cc) vì vậy trong 1 giây vòi phun được 2,6 (cc) = 2,6.10^-3[m³/s]

  Vậy thời gian phun cơ bản ở chế độ này :

                            T_p= 3,06.10^-6 / 2,6.10^-3 .10³  =  1,18                  [s]

 Khi điều kiện khí trời thay đổi, để tính lưu lượng cần phải tính đến hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ, tuy nhiên do cảm biến nhiệt độ khí nạp nằm trong cảm biến lưu lượng khí nạp cho nên bản thân cảm biến phát ra tín hiệu đã được hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp cho nên khi tính toán ta không cần hiệu chỉnh theo nhiệt độ khí nạp nữa.                         

5.1.2. Tính toán bơm nhiên liệu

       Bơm nhiên liệu được dùng trong hệ thống nhiên liệu của động cơ K20Z2 là loại bơm cánh gạt, lưu lượng của bơm là 2,1 lít/phút với áp suất 280 kPa. Ngoài ra bơm còn có các thông số làm việc khác chúng ta cần tính toán như  cột áp, công suất, hiệu suất...

       Trước hết ta cần xác định cột áp của bơm (H) bằng công thức sau:

         Vì đường kính cửa ra bằng đường kính cửa vào nên ta có thể coi Vra = Vvào và khoảng cách y nhỏ nên có thể bỏ qua. Do vậy cột áp của bơm có thể tính theo công thức:

       Trong đó: [MN/m² ] áp suất của nhiên liệu tại cửa ra.

                         [MN/m² ] áp suất nhiên liệu tại cửa vào.

                             [MN/m³]  trọng lượng riêng của chất lỏng.

                   Vậy :                                   [m cột chất lỏng]

       Công suất thuỷ lực của bơm được xác định theo công thức sau:

                   Với lưu lượng của bơm                                  [m³/s]

                    Vậy                                                         [KW]

5.2. Qui trình kiểm tra vòi phun

5.2.1. Kiểm tra sự hoạt động của vòi phun

5.2.1.1. Dụng cụ : Vít dẹp

5.2.1.2. Thao tác :

      Bước 1: Khởi động động cơ đến nhệt độ làm việc

      Bước 2: Tăng tốc độ động cơ lớn hơn không tải một chút .

      Bước 3: Lần lượt rút giắc cắm điện các vòi phun.

5.2.1.3. Kết luận :

      Trong quá trình rút giắc cắm điện các vòi phun phải tập trung chú ý và quan sát kỹ tình trạng của động cơ .

      Nếu vòi phun còn hoạt động tốt thì khi rút giắc cắm điện của vòi phun đó nhìn thấy được hiện tượng động cơ bị rùng lên tức là lúc này động cơ hoạt động không ổn định .

      Nếu vòi phun nào khi rút giắc cắm điện không thấy hiện tượng trên thì vòi phun này đã hỏng .

5.2.1.4. Khắc phục: Bảo dưỡng hay thay mới vòi phun .

5.2.2. Kiểm tra điện trở của vòi phun

Điện trở của vòi phun có vai trò rất quan trọng đối với sự hoạt động của vòi phun. Thông thường điện trở của vòi phun nằm trong một giới hạn quy định tuy nhiên vì một lý do nào đó mà điện trở của vòi phun tăng lên thì sẽ làm cho thời gian nâng kim phun tăng lên và vòi phun sẽ mở không dứt khoát do đó làm giảm lượng nhiên liệu phun vào động cơ. Ngược lại nếu điện trở của vòi phun giảm xuống thì dòng điện đi qua vòi phun có thể phá hỏng cuộn dây làm cho vòi phun không hoạt động được.

5.2.2.1. Dụng cụ:  Đồng hồ đo điện trở;  Cà lê vòng ; Vít dẹp.

5.2.2.2. Thao tác:

Bước 1: Lần lượt đo điện trở từng vòi phun.

Bước 2: Đọc chỉ số trên đồng hồ đo điện trở

5.2.2.3. Kết luận :

Nếu trong quá trình đo điện trở của vòi phun nào mà nằm trong phạm vi cho phép [12-15.2 Ohm] thì vòi phun đó còn tốt (về mặt điều khiển vòi phun).

Nếu khi đo điện trở của vòi phun nào mà không nằm trong phạm vi cho phép thì vòi phun đó đã hỏng .

5.2.2.4. Khắc phục: Thay mới vòi phun .

5.2.3. Kiểm tra sự rò rỉ của vòi phun

5.2.3.1. Dụng cụ kiểm tra:

+ Vít dẹp.

+ Cà lê vòng.

+ Khay đựng nhiên liệu.

5.2.3.2. Thao tác:

Bước 1: Tháo đầu dưới của vòi phun ra khỏi ống nạp.

Bước 2: Nối +B của ắc qui vào FP của giắc kiểm tra bơm nhiên liệu.

Bước 3: Bật khóa điện đến vị trí ON .

5.2.3.3. Kết luận

Năm giây sau khi bật khoá điện bắt đầu quan sát các vòi phun .Tiêu chuẩn sự rò rỉ của vòi phun : Một giọt hay ít hơn một giọt trong một phút. Quan sát trong vòng một phút xem vòi phun nào rò rỉ nhiều hơn một giọt thì kết luận vòi phun đó đã hỏng ,nếu ít hơn một giọt thì vòi phun đó còn tốt .

5.2.3.4. Khắc phục:  Nếu lượng rò rỉ ít thì ta có thể sửa chữa, nếu không được cần tiến hành thay mới vòi phun .

5.2.4. Qui trình Bảo dưỡng vòi phun

5.2.4.1. Ngâm vòi phun

5.2.4.1.1.Dụng cụ

+ Cốc rót .

+ Bình khí nén có áp suất 5 kG/cm2 gắn vòi thổi khí nén .

+ Dụng cụ để tháo vòi phun .

5.2.4.1.2. Thao tác

Bước 1 :Tháo các vòi phun ra khỏi động cơ .

Bước 2 :Đặt các vòi phun đứng trên một giá cố định.

Bước 2 :Dùng dầu tẩy rửa nhỏ đầy đầu vòi phun .

Bước 4 :Ngâm vòi phun khoảng 3 giờ

5.2.4.2. Súc vòi phun

Bước 1: Gắn giắc cắm điện vào các vòi phun .

Bước 2: Đổ dầu tẩy rửa vào các đầu vòi phun .

Bước 3: Đưa vòi thổi khí nén vào đầu này .

Bước 4: Phối hợp đồng thời bật khoá điện đến vị trí Start và mở vòi thổi khí nén.

Lặp lại bước 2,3,4 khoảng 3 đến 4 lần tức thì vòi phun đã được súc sạch .

KẾT LUẬN

      Qua thời gian thực tập tốt nghiệp tại công ty cổ phần Vận Hội Mới Ôtô em nhận thấy dòng xe Honda Civic hãng Honda tuy mới vào Việt Nam nhưng đã chiếm được lòng tin của người tiêu dùng. Do xe có nhiều ưu điểm trong đó hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2 có nhiều ưu điểm vượt trội hơn các động cơ cùng loại khác, đặc biệt là hệ thống phun xăng đa điểm tiên tiến với bộ vi xử lý ECU thông minh nó nhận tín hiệu truyền về từ tập hợp các cảm biến và xử lý thông tin sau đó đưa ra chế độ cung cấp nhiên liệu tối ưu nhất cho động cơ phù hợp với từng chế độ tải giúp động cơ tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu và giảm thải khí thải độc hại ra môi trường. Nên em đã xin nhận đề tài: “Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2 lắp trên xe ôtô Honda Civic 2.0 i-VTEC” làm đề tài tốt thực tập tốt nghiệp và sau đó phát triển thành đề tài tốt nghiệp. Sau khi nhận được sự đồng ý của thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp, em đã tích cực tìm hiểu kỹ về đề tài thông qua các tài liệu sẵn có, trên mạng internet, anh Nguyễn Hải Bình quản đốc xưởng dịch vụ công ty cổ phần Vận Hội Mới Ôtô, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn: TS...................., các thầy cô giáo và sự chia sẻ thông tin và tài liệu của các bạn cùng nhóm em đã hoàn thành các nội dung mà thầy giáo hướng dẫn đã giao cho đó là: Tìm hiểu tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng phát triển qua các thời kỳ và nguyên lý hoạt động của chúng, đặc biệt chú trọng đến hệ thống nhiên liệu có sử dụng hệ thống phun xăng điện tử  qua đó khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2 và tìm hiểu sơ lược về các hệ thống có trên động cơ,tính toán các thông số nhiệt động học, tính toán các thông số của bơm nhiên liệu và thời gian phun nhiên liệu của vòi phun xăng điện tử, qui trình kiểm tra và bảo dưỡng vòi phun.

   Qua thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài này em đã có điều kiện tìm hiểu sâu hơn và hệ thống lại các kiến thức đã được học về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng và các động cơ xăng đời mới hiện đại đang được sử dụng ngày nay. Điều này sẽ giúp em có được một nền tảng kiến thức vững chắc và sự tự tin sau khi ra trường. Tuy nhiên do kiến thức, tài liệu và thời gian còn nhiều hạn chế nên em chưa thể hoàn thành được đề tài một cách tốt nhất. Em rất mong nhận được sự sẽ chia và cảm thông của quí thầy cô để giúp em bảo vệ thành công đề tài này.

   Em xin chân thành cảm ơn.

                                                                          ........, ngày .... tháng .... năm 20.......

                                                                                Sinh viên thực hiện

                                                                              .........................

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến. “Kết cấu và tính toán động cơ trong-Tập 1,2,3”. Nhà xuất bản giáo dục ,1996.

[2]. Tác giả Nguyễn Văn Bình, Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên lý động cơ đốt trong”. Nhà xuất bản giáo dục, 1994.

[3]. Trần Thanh Hải Tùng. “Chuyên đề động cơ phun xăng”. Dùng cho sinh viên chuyên nghành cơ khí, Đà Nẵng, 2006.

[4. Kỹ sư Trung Minh. “Hệ thống phun nhiên liệu và đánh lửa xe ôtô”. Nhà xuất bản thanh niên, 2005.

[5]. Tài liệu do công ty Cổ Phần Vận Hội Mới cung cấp, 01-2009.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"