ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển đến các thanh gốm trong kim phun dựa vào sự giãn nở của thanh gốm để điều khiển sự đóng mở của kim phun qua đó điều khiển sự bắt đầu và kết thúc phun nhiên
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ
MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT VÀ XÂY DỰNG TÀI LIỆU ĐÀO TẠO CHẨN ĐOÁN SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ DIESEL
CÔNG NGHỆ HIỆN ĐẠI
NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TH.S NGUYỄN TẤN NHỰT
Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp:
Nguyễn Thanh Tùng 1811252183 18DOTC4
TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 8 năm 2022
Trang 2DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Động cơ 1GD – FTV 13
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động 15
Hình 2.3: Bơm tiếp vận 16
Hình 2.4: Mặt cắt của bơm Denso 18
Hình 2.5: Cấu tạo của bơm HP5S 18
Hình 2.6: Thời gian van mở ngắn 19
Hình 2.7: Thời gian van mở dài 20
Hình 2.8: Kim phun trên động cơ 1GD – FTV 21
Hình 2.9: Ống phân phối nhiên liệu trên động cơ 1GD – FTV 22
Hình 2.10: Van điều áp 23
Hình 2.11: Cấu tạo lọc nhiên liệu 23
Hình 2.12: Sơ đồ các tín hiệu điều khiển 23
Hình 2.13: Vị trí các cảm ciến trục khuỷu (loại Hall) trên động cơ 1GD – FTV 25
Hình 2.14: Vị trí các cảm biến vị trí trục cam 26
Hình 2.15: Cấu tạo cảm biến A/F 27
Hình 2.16: Van điều khiển đóng mở EGR 28
Hình 2.17: Cấu tạo turbo tăng áp 30
Hình 2.18: Mặt cắt turbo tăng áp trên động cơ 1GD - FTV 31
Hình 2.19: Két làm mát khí nạp 32
Hình 2.20: Van By - pass 32
Hình 2.21: Cảm biến nhiệt độ khí xả 33
Hình 2.22 : Tiêu chuẩn khí xả 34
Hình 2.23 : Bầu lọc DPF 34
Hình 2.24: Sơ đồ bộ xúc tác U – rê 35
Hình 2.25: Hệ thống U – rê 36
Hình 3.1: Van SCV 40
Hình 3.2: Đèn cảnh báo lọc nhiên liệu 40
Hình 3.3: Sơ đồ chân cảm biến trục cam phần tử Hall 42
Trang 3Hình 3.4: Sơ đồ chân cảm biến nhiệt độ nước làm mát 42
Hình 3.5: Cảm biến vị trí bàn đạp ga 44
Hình 3.6: Sơ đồ chân cảm biến vị trí bàn đạp ga 44
Hình 3.7: Sơ đồ chân vị trí bướm ga 45
Hình 3.8: Sơ đồ chân cảm biến khối lượng khí nạp 46
Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện kim phun bù nhiên liệu 47
Hình 3.10: Quá trình tái tạo bộ lọc DPF tự động 49
Hình 3.11: Sơ đồ chân van By – pass 50
Hình 3.12: Giắc cắm OBD II 51
Hình 3.13: Sơ đồ tổng quát quá trình tiếp nhận kiểm tra, sửa chữa 61
Hình 3.14: Sơ đồ quy trình chẩn đoán, kiểm tra sửa chữa hệ thống nhiên liệu và hệ thống nạp khí thải 62
Trang 4DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của động cơ 14
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của bơm 17
Bảng 3.1: Giá trị điện trở của cảm biến nhiệt độ nước làm mát 43
Bảng 3.2: Điện áp vị trí bướm ga 45
Bảng 3.3: Giá trị cảm biến điện trở nhiệt độ khí nạp 46
Bảng 3.4: Sử dụng máy chuẩn đoán 47
Bảng 3.5: Tra cứu mã lỗi của động cơ 1GD – FTV 51
Trang 5CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài
Trong xu thế hội nhập và phát triển, các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người Động cơ Diesel là một trong những động cơ được sử dụng trên ô tô Nó có những ưu điểm là nhiên liệu rẻ hơn các loại nhiên liệu khác, sinh ra mô men xoắn lớn hơn, hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao hơn Tuy nhiên trước kia nó lại chỉ thường sử dụng trên xe tải do gây tiếng ồn lớn và ô nhiễm môi trường, không tiết kiệm nhiên liệu Hiện nay, những lợi ích mà
nó mang lại như tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn trong động cơ Nguyên nhân chủ yếu là do động cơ Diesel được tích hợp những công nghệ hiện đại, khắc phục những nhược điểm và phát huy những ưu điểm của động cơ
+ Hệ thống nhiên liệu (chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động)
+ Hệ thống nạp khí thải (chức năng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động)
- Sau đó đưa các các nguyên nhân hư hỏng và xây dựng cách chẩn đoán, sửa chữa
- Xây dựng tài liệu đào tạo
Trang 6- Khi gặp vấn đề khó khăn em sẽ đề ra hướng giải quyết và chứng minh và lý giải lý
do chọn phương án đó
- Trao đổi và tham khảo ý kiến của thầy hướng dẫn về những vấn đề chưa chắc chắn
và hỗ trợ thêm về kiến thức
1.6 Kết quả
Thông qua đề tài giúp em cũng cố lại kiến thức đã học ở trường, làm nền tản
để tìm hiểu khảo sát các công nghệ mới trên trên động cơ hiện đại Sau đề tài giúp
em có cái nhìn tỏng quát về hệ thống nhiên liệu, hệ thống nạp khí thải và tầm vai trò của hệ thống Đây cũng là tài liệu hữu ích bổ xung một phần kiến thức cho các bạn sinh viên trong quá trình học tập và làm việc sau này
Trang 7CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT ĐỘNG CƠ 1GD - FTV
Hình 2.1: Động cơ 1GD – FTV Dòng động cơ Toyota GD là động cơ được Toyota sản xuất động cơ được giới thiệu vào năm 2015 thay thế các dòng KD cũ lỗi thời
Động cơ này có tính tiết kiệm nhiên liệu hiệu quả vượt trội, mô men xoắn cao, công nghệ quản lý nhiệt thế hệ mới giúp tăng hiệu suất động cơ tối đa lên đến 40%
Ưu điểm lớn nhất của động cơ là giảm độ rung và tiếng ồn
Động cơ thế hệ mới mang lại hiệu quả rất cao cả về hiệu suất và tính kinh tế nhiên liệu
Trang 8Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của động cơ
Thông số kỹ thuật
Kết cấu động cơ 4 xylanh thẳng hàng
Công suất cực đại (HP/rpm) 150 kW (201HP)/3400 rpm
Mô men xoắn cực đại (Nm/rpm) 500 Nm/1600 rpm
Trang 9- Nhiên liệu được hút từ thùng nhiên liệu đến bơm cao áp Nhiên liệu khi được nén bởi bơm cao áp sẽ mang một áp suất lớn đến ống phân phối Tại ống phân phối nhiên liệu được kiểm soát áp suất và phân phối đến các kim phun ở các xylanh ECU sẽ gửi tín hiệu điều khiển đến các thanh gốm trong kim phun dựa vào sự giãn
nở của thanh gốm để điều khiển sự đóng mở của kim phun qua đó điều khiển sự bắt đầu và kết thúc phun nhiên liệu Áp suất nhiên liệu được điều chỉnh bởi lượng nhiên liệu được bơm vào bơm cao áp Trong khi lượng phun này được điều chỉnh bởi ECU gửi đến các điều khiển van hút (Suction Control Value) đóng – mở
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động
1 – Ống phân phối; 2 – Van điều áp; 3– Bộ điều khiển trung tâm ECU; 4 – Cảm biến vị trí trục khuỷu; 5 – Cảm biến vị trí trục cam; 6– Kim phun; 7 – Van điều khiển hút; 8 – Bơm cao áp; 9 – Lọc nhiên liệu bơm cao áp; 10 – Kim phun bù nhiên
liệu; 11– Lọc tinh; 12– Thùng nhiên liệu
Trang 10- Nguyên lý hoạt động: Đường đi nhiên liệu trong bơm: Nhiên liệu được hút bởi
bơm tiếp vận từ thùng nhiên liệu qua lọc thô sau đó qua lọc cao áp đến van điều khiển hút Suctuon Control Value (SCV) Tại đây van SCV điều khiển lượng phun nhiên liệu cần thiết trước khi vào bơm cao áp để áp suất nhiên liệu đầu ra phù hợp cho từng hoạt động Sau khi nhiên liệu nén bởi các piston bơm cao áp thì dẫn
đến ống phân phối
2.1.1 Bơm tiếp vận
Hình 2.3: Bơm tiếp vận
- Nguyên lý hoạt động: Bơm hoạt động dựa trên sự thay đổi của việc tăng lên và
giảm xuống thể tích của hai bánh răng Khi trục cam của bơm quay theo chiều kim đồng hồ làm cho vòng trong quay cùng vận tốc với bơm cao áp và kéo theo vòng ngoài của rotor bơm tiếp vận quay theo Lúc này buồng hút của bơm từ từ tăng lên, nhiên liệu cửa nạp được bơm đầy vào buồn bơm Cùng với sự quay của rotor nhiên liệu được nén dần về phía cửa nén và đi vào piston bơm
2.1.2 Bơm cao áp HP5S của hãng Denso
Có chức năng nâng cao áp suất của nhiên liệu Bơm cao áp loại HP5S của hãng Denso Bơm được dẫn động bởi trục khuỷu động cơ theo tỉ lệ 1:1 Bơm cao áp
có nhiệm vụ hút nhiên liệu từ bình chứa và nén nhiên liệu với áp suất khoảng 2000 bar (200 MPa) khi động cơ hoạt động
Trang 11Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật của bơm
Bơm cao áp là chi tiết trung gian giữa hệ thống nhiên liệu áp suất cao và hệ thống nhiên liệu áp suất thấp Nó có nhiệm vụ duy trì áp suất cao cho nhiên liệu trong suốt quá trình làm việc Lượng nhiên liệu đưa đến và tích trữ trong ống phân phối, sẵn sàng cung cấp đến kim phun trong mọi chế độ làm việc
Nhiệm vụ của bơm cao áp là duy trì áp suất cho nhiên liệu trong hệ thống phân phối Do đó trong hệ thống Common Rail, áp suất nhiên liệu không được tạo
ra trong quá trình phun nhiên liệu riêng lẻ mà khác với các hệ thống phun nhiên liệu
sử dụng bơm cao áp trước đây
Nhờ quá trình tạo áp suất cao nên bơm cao áp luôn đạt chất lượng phun tối
ưu ở mọi tốc độ và chế độ không tải khi động cơ hoạt động
Trang 12Hình 2.4: Mặt cắt của bơm Denso
Hình 2.5: Cấu tạo của bơm HP5S
1 – Van điều khiển hút; 2 – Piston bơm; 3 – Lò xo hồi vị ; 4 – Con đội ; 5 – Con
lăn; 6 – Cam lệch tâm [3]
Cam lệch tâm được đặt trên trục truyền động và một piston bơm được dẫn động bởi cam lệch tâm thông qua con lăn 5 Khi trục bơm quay làm con lăn quay Dựa vào hình dạng đặc biệt của cam lệch tâm làm piston bơm hút nén liên tục
Trang 13Nhiên liệu được cung cấp đến các xylanh Khi cam đội làm cho piston đi lên thì nhiên liệu được nén lại và đi qua các van một chiều đi qua ống phân phối
Khi piston bơm không được cam đội thì lò xo ép xuống, lúc này ECU điều khiển cấp dòng cho van SCV, van SCV mở điều khiển lượng phun nhiên liệu vào trong xylanh của bơm
2.1.3 Van điều khiển hút SCV (Suction Control Value)
Chức năng chính của van SCV là cung cấp lượng nhiên liệu cầm thiết để đạt
áp suất nhiên liệu mà hệ thống cần khi nhiên liệu đi qua bơm cao áp Nhờ đó mà tải kéo bơm cao áp giảm Van động cơ 1GD – FTV là loại thường đóng Van điều khiển sự đóng - mở đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận vào bơm cao áp, từ đó điều khiển lượng phun nhiên liệu vào xylanh thông qua van SCV
- Nguyên lý hoạt động: Thời gian cấp điện cho dây van tỷ lệ thuận với
độ mở của van
Hình 2.6: Thời gian van mở ngắn
Trang 14+ Thời gian cấp điện ngắn SCV, dòng điện trung bình chạy qua dây nhỏ không thắng được lực đẩy của lò xo hồi vị Kết quả tạo ra độ mở van SCV nhỏ dẫn đến kết quả lượng nhiên liệu được cung cấp vào bơm cao áp ít
+ Thời gian cấp điện dài SCV, dòng điện trung bình chạy qua cuộn dây lớn thắng được lực lò xo hồi vị àm cho van bị kéo sang phải Kết quả tạo ra độ mở van lớn dẫn đến kết quả nhiên liệu được cung cấp nhiều
Hình 2.7: Thời gian van mở dài
2.1.4 Kim phun
Chức năng của kim phun nhiên liệu là phun nhiên liệu áp suất cao từ đường ống phân phối vào buồng đốt theo từng thời điểm, thể tích, tỉ lệ và phun theo các tín hiệu từ ECU
Trang 15Hình 2.8: Kim phun trên động cơ 1GD – FTV
1 – Kiểu van điện từ Selenoid; 2 – Kim; 3 – Vòi phun; 4 – Tấm điều khiển; 5 – Giá
- Ưu điểm kim phun:
+ Mở đóng nhanh hơn gấp 5 lần so với kim phun thế hệ trước
+ Tự động điều chỉnh đồng điều lượng phun giữa các xylanh
+ Điều khiển phun và lượng phun chính xác, thời gian nhanh
+ Việc phun giảm tiếng ồn, giúp đốt cháy nhiên liệu sạch hơn, tăng công suất
- Thiết kế mới là mỗi kim phun được tích hợp các cảm biến áp suất và cảm biến nhiệt độ nhiên liệu Dựa trên các tín hiệu này ECM có thể điều khiển chính xác lượng phun giúp tăng tính kinh tế, tiết kiệm nhiên liệu, giảm tiếng ồn
Trang 16- Nguyên lý hoạt động:
+ Khi chưa phun không có tín hiệu điện áp cung cấp cho phần tử gốm, không có sự chênh lệch áp suất buồng điều khiển và áp suất phía dưới van kim Do đó, van kim vẫn đóng không hoạt động
+ Khi có tín hiệu điện áp cung cấp đến phần tử gốm, thì phần tử gốm bắt đầu hiện tượng giãn nở Do đó kim phun thực hiện quá trình phun
+ Khi kết thúc quá trình phun ngắt tín hiệu điện áp cung cấp đến phần tử gốm thì phần tử gốm trở về vị trí ban đầu
Kim phun bù nhiên liệu
Kim phun bù nhiên liệu gắn vào đường ống xả động cơ, nhiên liệu áp suất thấp được cung cấp đến kim phun từ bơm tiếp vận trong bơm cao áp Sau khi kim phun bù nhiên liệu nhận tín hiệu từ ECM để thực hiện việc tái tạo bầu lọc khí thải thì ECM sẽ diều khiển việc nhấn kim phun để kim phun bù nhiên liều vào đường ống xả giúp nhiệt độ của bầu lọc khí xả tăng cao ( để tái tạo bầu lọc)
2.1.5 Ống phân phối nhiên liệu
Hình 2.9: Ống phân phối nhiên liệu trên động cơ 1GD – FTV
- Ống phân phối có vai trò là nơi lưu trữ nhiên liệu áp suất cao để phân phối nhiên liệu áp suất cao cho kim phun, ống phân phối duy trì áp suất 16 MPa Ngay cả khi nhiên liệu bị mất đi khi phun thì ống phân phối vẫn duy trì áp suất thực tế bên trong không đổi
- Cảm biến áp suất được tích hợp trên từng kin phun tăng khả năng phun chính xác nhất đối với từng kim phun
Trang 17 Van điều áp (Pressure dischager valve)
Hình 2.10: Van điều áp Van này nằm trên ống phân phối để giải phóng áp suất cho phép nhiên liệu quay lại thùng nhiên liệu nếu áp suất trên ống phân phối cao hơn giá trị cho phép
2.1.6 Lọc nhiên liệu
Trong dầu có lẫn nhiều tạp chất cứng và nước Mặc dù các tạp chất này rất bé nhưng có thể phá hỏng bơm cao áp và kim phun Nước lẫn trong nhiên liệu sẽ làm cho nhiên liệu không cháy được lúc phun vào buồng đốt
Do đó nhiên liệu phải lọc trước khi đưa vào bơm cao áp Trong hệ thống nhiên liệu được lọc ba lần trước khi vào buồng đốt: Lọc sơ cấp, lọc thứ cấp và lọc cuối nơi kim phun Động cơ còn trang bị công tắc cảnh báo nhiên liệu
Hình 2.11: Cấu tạo lọc nhiên liệu
Trang 18
2.1.7 Sơ đồ các tín hiệu điều khiển
Hình 2.12: Sơ đồ các tín hiệu điều khiển
Hệ thống điều khiển Common Rail có thể chia thành bốn phần:
- Cảm biến: Phát hiện tình trạng của động cơ và máy bơm
- ECU: Nhận tín hiệu từ cảm biến tín toán lượng phun thích hợp và thời gian phun
để tối ưu hoạt động của động cơ và gửi tín hiệu thích hợp đến các cơ cấu chấp hành
- EDU: Cho phép kích hoạt kim phun ở tốc độ cao
- Bộ truyền động: Vận hành để cung cấp lượng phun tối ưu và thời gian phù hợp với tín hiệu nhận được từ ECU động cơ
2.1.8 Hệ thống các cảm biến
Cảm biến vị trí trục khuỷu NE
Cảm biến vị trí trục khuỷu trên động cơ 1GD – FTV là loại cảm biến kiểu Hall Các cảm biến trục khuỷu nhầm phát hiện vận tốc tức thời, tốc độ của trục khuỷu bằng các tín hiệu trên các răng phía bánh đà sau đó gửi về ECU động cơ Cảm biến đặt gần một đĩa răng 34 răng (34 xung trên một vùng quay trục khuỷu)
Trang 19Hình 2.13: Vị trí các cảm ciến trục khuỷu (loại Hall) trên động cơ 1GD – FTV
- Nguyên lý hoạt động: Dựa vào hiệu ứng Hall, trong cảm biến có IC cố định, Khi
có nguồn cung cấp đến IC HAll và có từ trường nam châm đi qua nó thi IC sẽ cho
ra một điện áp Do khoảng cách giữa các răng và cảm biến gần nhau nên mối khi các răng đi qua cho một tín hiệu xung vuông
Vị trí trên bộ tạo xung có 2 răng khuyết giúp cho ECU nhận biêt được thời điểm cảm biến quét qua là thời điểm số xylanh số 1 ở điểm chết trên đồng thời giúp ECU tính toán được tốc độ động cơ
Cảm biến vị trí trục cam G
Cảm biến vị trí trục cảm được đặt phía trước trục cam trên nắp động cơ vị trí xylanh số 1 và thời điểm cuối nén đầu nổ Cảm biến đặt gần một đĩa răng 5 răng (5 xung trên một vùng quay trục khuỷu) và được lắp ở đầu trục cam
Trang 20Hình 2.14: Vị trí các cảm biến vị trí trục cam
- Nguyên lý hoạt động: Tương tự như cảm biến trục khuỷu nhưng ở đây chỉ quét 5 xung ứng với 5 răng trên bộ tạo xung
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến nhiệt độ khí nạp THW
Cảm biến nhiệt độ làm mát động cơ: Là loại bán dẫn có nhiệt điện trở âm khi
tăng nhiệt độ nước thay đổi, điện áp báo về ECM sẽ thay đổi tương ứng
Nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngược lại Dùng để báo cho ECU tình trạng hoạt động của động cơ để tính toán lượng phun cần hiệu chỉnh
Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu THF
Do tỷ trọng dầu thay đổi theo nhiệt độ nên điều kiện cầm thiết phải báo cho ECU biết nhiệt độ nhiên liệu để ECU tính toán ra lượng phun và thời gian phun tương ứng với nhiệt độ nhiên liệu hiện tại Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu động cơ
Trang 21được đặc trên bơm cao áp Nó có cấu tạo và hoạt động giống như cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga APS
Là loại cảm biến bán dẫn phần tử Hall không tiếp xúc được đặt ngay dưới chân ga Nhằm để nhận biết vị trí chân ga báo cho ECM biết trình trạng tăng tốc của động cơ Nó gồm một cần gạt hoạt động căn cứ vào bàn đạp chân ga
Góc này làm cho điện áp ở đầu ra thay đổi Để ngăn ngừa những trục trặc như mạch ngắt cảm biến bao gồm hai hệ thống điện áp đầu ra (điện áp đầu ra bao gồm
cả điện áp 0.8 V ban đầu)
Cảm biến vị trí bướm ga TPS
Cảm biến vị trí bướm ga: Cũng là loại cảm biến bán dấn phần tử Hall như cảm biến vị trí bàn đạp ga nhưng chỉ có một tín hiệu đầu ra
Cảm biến oxy A/F
Là thiết bị điện tử giúp đô nồng độ oxy còn sót lại trong khí thải của ô tô, nhằm giúp động cơ điều chỉnh mức độ phun nhiên liệu phù hợp Điều này giúp đảm bảo hiệu suất vận hành mà vẫn tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn về khí thải Hệ thống đèn sẽ bật sáng để cảnh báo trong trường hợp có bộ phận bị trục trặc
- Nguyên lý hoạt động:
+ Khí xả từ động cơ sẽ lần lượt đi qua đường ống đã lắp đặt cảm biến oxy, tiếp xúc với đầu dò cảm biến Lúc này, thiết bị phát sinh ra dòng điện thế có tỷ lệ nghịch với lượng oxy có trong khí thải và truyền tín hiệu về ECU
+ Khi lượng oxy thải ra cao, dòng điện thế sẽ đạt mức 0.1V Trong khi đó, lượng oxy thải ra thấp thì dòng điện sẽ đạt mức 0.9V Khi có số liệu cụ thể của dòng điện, ECU sẽ tự động điều chỉnh thời gian phun nhiên liệu hợp lý để lượng xăng đạt mức
độ lý tưởng Từ đó nâng cao hiệu suất làm việc của động cơ
Hình 2.15: Cấu tạo cảm biến A/F
Trang 222.2 Hệ thống nạp khí thải
khí thải sau đó gửi về ECU, ECU sẽ tín toán chính xác lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm phun nhiên liệu giúp bầu lọc DPF không bị quá nhiệt trong quá trình làm việc Cấu tạo cảm biến A/F giống cảm biến oxy bao gồm các phần sau: Điện cực Platin, điện cực rắn, bộ sấy nóng và bên ngoài được phủ một lớp gốm
Để hạn chế sự thải ra môi trường các chất độc hại (NO, NO2, N2O5, N2O…),
là loại chất gây độc hại có thể ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người
sử dụng hệ thống luân hồi khí thải EGR cho phép giảm 60% lượng khí thải của động cơ, ngoài ra EGR còn giảm tiếng ồn
2.2.1 Van EGR
- Nguyên lý hoạt động:
Hình 2.16: Van điều khiển đóng mở EGR + Mở van EGR: Khi tăng cường độ dòng điện cung cấp tới cuộn dây là tăng lực FM tác dụng lên van điều khiển đóng - mở bên màng luôn có lực hút FV do bơm chân không tạo ra, khi FM sang FV thì piston bị kéo theo van 1 làm mở đường ống chân không từ bơm chân không đến van điều khiển đóng - mở, lúc này chân không sẽ được bơm đến van EGR Van EGR lúc này có độ chênh lệch áp suất giữa hai bên
Trang 23nên thắng lực đẩy của lò xo và mở van Mặt khác, việc mở van điều khiển đóng -
mở cũng làm tăng áp suất buồng A, tăng lực kéo FV việc này làm cho piston đi lên cho đến khi hai lực FM và FV bằng nhau, thì piston đóng đường chân không từ bơm chân không đến
+ Đóng van EGR: Khi cường độ dòng điện cung cấp đến cuộn dây giảm, làm cho lực FM tăng dần từ đó cho màng chân không và piston từ từ kéo lên trên (thời điểm ban đầu van 1 và piston nhờ vào lực tác dụng của lò xo vẫn đóng vai trò làm kín giũa hai buồng A và B) Piston vẫn tiếp tục đi lên trên làm buồng A và buồng B, không khí được truyền đến van EGR lúc này ở van EGR có sự cân bằng áp suất giữa hai buồng nên van EGR đóng lại do lò xo đẩy về Việc giảm chân không của van đồng nghĩa với việc giảm lực FV, piston bị lò xo đẩy xuống đến khi FM = FV, thì piston đóng vào đường A của van
2.2.2 Turbo tăng áp
Turbo tăng áp: Giúp duy trì áp suất tối ưu trên vòng quy rộng, giảm áp suất ngược ở tốc độ cao, hiệu suất cao ở tốc độ thấp và được làm mát bằng nước
- Nguyên lý hoạt động: Turbo được cố định trên đường ống xả bởi các bu lông Khí
xả từ các xylanh sẽ làm quay cánh tuabin bên trong turbo, cánh tuabin được gắn với trục cánh bơm, cánh bơm được đặt giữa bộ lọc khí và đường ống dẫn khí nạp
Các cánh nén khí hướng dòng khí từ tâm quay theo biên dạng cánh hướng ra ngoài Nhờ cánh bơm không khí được nén vào xylanh với áp suất cao
Trang 24Hình 2.17: Cấu tạo turbo tăng áp
1 – Turbo tăng áp; 2 – Bộ cơ cấu chấp hành; 3 – Thanh nối ; 4 – Cánh bơm; 5 – Lò xo; 6 – Cánh điều hướng; 7 – Cánh tuabin ; 8 – Đòn dẫn; 9 – Đòn bị dẫn + Dòng khí đi từ xylanh ra tạo áp lực cho các cánh tuabin làm cánh tuabin quay, khí càng nhiều thì cánh tuabin quay cành nhanh Các cánh tuabin phải chịu nhiệt độ và
áp suất cao, tốc độ quay cao nên nó được làm bằng hợp kim siêu chịu nhiệt hay làm bằng gốm
+ Để có thể tăng tốc độ cao nhất, trục của tuabin được đỡ bở một ổ đỡ đcặ biệt Để không để bị phá hủy trong quá trình quay đều được sử dụng loại ổ đỡ chất lỏng Turbo hoạt động ở 2 chế độ:
o Ở tải động cơ thấp, tốc độ động cơ thấp bộ truyền động di chuyển và xoay các cánh quạt được kết nối theo trục làm tăng tốc độ khí vào tuabin, tăng áp suất và tăng mô men xoắn
o Ở tải trọng cao và tốc độ cao, các van di chuyển đến vị trí mở cho phép duy trì áp suất mong muốn và giảm lực cản trong không khí
Trang 25Hình 2.18: Mặt cắt turbo tăng áp trên động cơ 1GD – FTV
2.2.3 Két làm mát khí nạp
- Sự hiện đại trong động cơ là bộ làm mát khí xả để giảm nhiệt độ khí thải trước khi
nó được tuần hoàn vào động cơ Điều này tránh đưa nhiệt độ quá cao vào buồng đốt (giảm nhiệt độ xả từ xuống )
- Bộ làm mát khí xả gồm: Lưới tản nhiệt và van By –pass
- Bên trong bộ làm mát khí xả có hai chức năng khác nhau
+ Phần thứ nhất được sử dụng khi nhiệt độ quá cao với nhiệm vụ làm mát để đáp ứng quá trình nạp
+ Phần hai dùng cho nhiệt độ không quá cao với nhiệm vụ đi tắt qua bộ làm mát không cầm làm mát khí xả đồng thời dòng khí xả này hỗ trợ làm nóng động cơ trong trường hợp khỏi động không hiệu quả
Trang 26Hình 2.19: Két làm mát khí nạp
1 – Đường khí nạp sau turbo tăng áp; 2 – Đường khí nạp vào động cơ; 3 – Đường
nước vào; 4 – Đường nước ra
Van By – pass
Hình 2.20: Van By - pass
1 – Vacuum line connecter: Đầu nối chân không; 2 – Spring: Lò xo hồi vị; 3 –
Actuator rod connecter to valve arm: Thanh nối điều khiển van By – pass; 4 –
Sealed housing: Vỏ van By – pass
Trang 27- Nguyên lý hoạt động:
+ Van By – pass được điều khiển bằng ECU động cơ (ECU lấy tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ khí xả) qua van điện từ selenoid Van này sẽ cấp điện áp và cho phép áp suất chân không đi qua nó, dưới tác dụng của chân không thì màng chân không gắn liền với thanh nối điều khiển van By – pass sẽ bị kéo sang bên trái, nhờ đó khí xả trong hệ thống luân hồi EGR được đi tắt qua bộ làm mát và đi trực tiếp vào đường ống nạp để hỗ trợ việc làm nóng động cơ
+ Khi van By – pass không được cấp điện áp dưới tác dụng của lò xo hồi vị thì thanh nối điều khiển van bị đẩy ngược lại về vị trí ban đầu Đường dẫn khí xả đi qua bộ làm mát khí xả được mở ra và khí xả bắt đầu được làm mát
Cảm biến nhiệt độ khí xả (Exhaust gas temputure sensor) EGT sensor
- Cảm biến nhiệt độ khí xả dùng để xác định nhiệt độ khí xả được lắp ở nhiều vị trí
trên đường ống xả sau đó gửi tín hiệu đến ECU cho phép điều khiển động cơ ở nhiều chế độ khác nhau để giảm lượng khí xả và giảm hư hỏng các chi tiết của động
cơ bằng cách giảm áp suất tăng áp đối với động cơ sử dụng turbo tăng áp Ngoài ra, cảm biến có chức năng giám sát bộ lọc DPF (Diesel Particulate filter) để thiết lặp tái
Trang 28trị điện áp thay đổi Nhiệt độ tăng thì giá trị điện áp giảm, tín hiệu điện áp đâu ra giảm và ngược lại
2.2.4 Bộ lọc DPF (Diesel Particulate Filter)
Hình 2.22 : Tiêu chuẩn khí xả DPF là hệ thống sử lý khí thải thông qua sự kết hợp bộ lọc DOC, phản ứng nhiệt và phản ứng hóa học DPF được đặt trong cùng với bộ lọc DOC, cho phép oxy hóa lượng khí thải thành carbon dioxide (CO2) và nước (H2O)
Hình 2.23: Bầu lọc DPF
2.2.5 Công nghệ giảm khí thải độc hại với bộ xúc tác U- rê (SCR)
Được sử dụng để giảm hàm lượng NOx trong khí thải ra ngoài cho tiêu chuẩn Euro 6 bằng cách phun dung dịch U – rê
Trang 29- Sau khi phun dung dịch, nước bốc hơi, sau đó U – rê phân ly thành axit isocyanic
và amoniac bằng cách thủy phân
+ Ở nhiệt độ cao: Dung dịch axit isocyanic phân ly thành carbon dioxide bằng cách thủy phân
NHCO + + Amoniac tích tụ trong chất xúc tác và phản ứng với oxit nitơ của khí thải, tạo ra nitơ và nước tinh khiết
NO + Cấu tạo:
Hình 2.24: Sơ đồ bộ xúc tác U – rê
1 – Kim phun; 2 – Chất xác tác SCR; 3 – Chất xác tác amoniac; 4 – Ống phân phối; 5 – Bể chứa U – rê; 6 – Bơm; 7 – Bộ điều khiển bơm; 8 – ECU điều khiển; 9 – Đồng hồ đo; 10 – Cảm biến áp suất; 11 – Cảm biến nhiệt độ khí thải; 12 – Mạng điều khiển cục bộ ; 13– Mạng điều khiển cục bộ