khai thác động cơ toyota 7m-ge

Cụ thể trên thân máy bố trí xylanh, hệ trục khuỷu, và các bộphận truyền động để dãn động các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ như trụccam, bơm nhiên liệu, bơm nước, bơm dầu, quạt gió…

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ TOYOTA 7M-GE

1.1 Giới thiệu động cơ toyota 7M-GE:

Động cơ toyota 7M - GE được sản suất từ năm 1986 đến 1992 nắp trên các

xe Toyota Celica Supra, Toyota Cressida Động cơ toyota 7M-GE là động cơmột hàng 6 xylanh, thứ tự đánh lửa 1-5-3-6-2-4, dung tích xylanh 3,0l sử dụng

24 supap (4 supap cho một xylanh) cho phép tăng hiệu quả trao đổi khí nhưngkhông làm tăng đường kính xylanh quá lớn Nắp máy được làm từ hợp kimnhôm Sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu phun xăng điện tử EFI,Xylanh đượcđúc liền thân máy, thân máy thuộc nhóm vỏ thân chịu lực

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật của động cơ Toyota 7M-GE

Thông số hiệuKý Đơnvị Giá trị Ghi chú

Công suất cực đại Nemax kw 142-152 Tại 5600v/pMômen xoắn cực đại Memax Nm 250-260 Tại 4800v/p

Góc đóng muộn supap thải ϕ4 độ 100

Hình 1.1 Mặt cắt dọc động cơ Toyota 7M-GE

Các hệ thống trên động cơ bao gồm:

- Hệ thống làm mát bằng nước cưỡng bức một vòng tuần hoàn kín

- Hệ thống đánh lửa điện tử(ESA), tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm nhờ tínhiệu ECU của động cơ

- Hệ thống bôi trơn

- Hệ Thống tự động chuẩn đoán ODB được tích hợp với hệ thống cung cấp nhiênliệu EFI và hệ thống tự động điều chỉnh đánh lửa sớm ESA giúp người sử dụngnhanh chóng phát hiện tình trạng hỏng hóc của động cơ

- Hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử gián tiếp một điểm trước supap nạp EFI,tích hợp với hệ thống đánh lửa điện tử ESA giúp động cơ đạt hiệu suất lớn nhất ởmọi chế độ làm việc

Các cơ cấu chính của động cơ gồm:

- Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

- Cơ cấu phối khí

CHƯƠNG 2 CÁC CƠ CẤU CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền.

2.1.1 Nhiệm vụ:

Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ nó có nhiệm vụnhận và biến đổi lực khí thể do đốt cháy nhiên liệu thành momen quay của trụckhuỷu, nó bao gồm hai nhóm chi tiết là nhóm chi tiết cố định và nhóm chi tiếtchuyển động Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy nắp xylanh và các te dầu.Nhóm chi tiết chuyển động gồm nhóm piston, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà

2.1.2 Các chi tiết chính

a,Thân máy

Thân máy cùng với nắp xylanh là nơi nắp đặt và bố trí hầu hết các cụm cácchi tiết của động cơ Cụ thể trên thân máy bố trí xylanh, hệ trục khuỷu, và các bộphận truyền động để dãn động các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ như trụccam, bơm nhiên liệu, bơm nước, bơm dầu, quạt gió…

Thân máy động cơ 7M-GE được giới thiệu trên hình 2.1

Hình 2.1 Thân máy

Thân máy của động cơ loại thân xylanh - hộp trục khuỷu Khối thân xy lanhcủa động cơ được chế tạo liền với nửa trên hộp trục khuỷu theo hình thức vỏthân xylanh chịu lực

b.Nắp xylanh

Nắp xylanh đậy kín một đầu xylanh, cùng với piston và xylanh tạo thànhbuồng cháy, buồng cháy động cơ Toyota 7MGE có dạng đỉnh lõm Nhiều bộphận của động cơ được nắp trên nắp xylanh như bugi, vòi phun, cụm supap…Ngoài ra trên nắp xylanh còn bố trí các đường nạp, đường thải, đường nước làmmát, đường dầu bôi trơn… Do đó kết cấu của nắp xylanh rất phức tạp

Lắp xylanh động cơ 7M-GE được giới thiệu trên hình 2.2

Hình 2.2Nắp xy lanh và đệm nắp máy

Điều kiện làm việc của nắp xylanh rất khắc nhiệt như nhiệt độ cao,áp suấtkhí thể rất lớn và bị ăn mòn hoá học bởỉ các chất ăn mòn trong sản phẩm cháy Nắp xylanh của động cơ Toyota 7MGE là một dạng nắp chung một khối cho

6 xylanh Nó được chế tạo bằng hợp kim nhôm, có ưu điểm là nhẹ, tản nhiệt tốt,giảm được khả năng kích nổ Nắp được lắp với thân máy qua đệm nắp máy bằngcác gu giông

Điều kiện làm việc: Điều kiện làm việc của piston rất khắc nhiệt Trong quátrình làm việc piston phải chịu tải trọng cơ học lớn có chu kỳ,nhiệt độ cao.

Piston của động cơ được chế tạo bằng hợp kim nhôm chịu nhiệt

Piston có dạng đỉnh lõm, do đó có thể tạo xoáy lốc nhẹ tạo thuận lợi cho quátrình hình thành khí hỗn hợp và cháy Trên phần đầu piston có xẻ 3 rãnh để lắpcác xéc măng khí và xécmăng dầu Khe hở giữa phần đầu piston và thành xylanhnằm trong khoảng 0,4 ÷ 0,6 mm.

Thân piston có dạng hình côn tiết diện ngang hình ôvan và có hai bệ để đỡchốt piston, trên thân có phay rãnh phòng nở để tránh bó kẹt piston Thân piston

Để đảm bảo cho piston chuyển động dễ dàng trong xylanh, khe hở giữa phầnthân piston và thành xylanh ở chế độ khi nước làm mát 80 ÷ 900C nằm trongkhoảng 0,004 ÷ 0,008 mm

• Xécmăng:

Xéc măng của động cơ Toyota 7M-GE được giới thiệu trên hình 2.5

Trên piston có 2 loại xécmăng là xécmăng khí và xecmăng dầu.

Hình 2.5 Xécmăng

1.Xécmăng dầu, 2.Xécmăng khí

Xécmăng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ và dẫn nhiệt từđỉnh piston ra thành xylanh và tới nước làm mát Mỗi piston được lắp 2 xécmăngkhí vào hai rãnh trên cùng của đầu piston Để xécmăng rà khít với thành xylanh

nó được mạ một lớp thiếc Xécmăng khí phía trên được mạ crôm để giảm màimòn Khi lắp khe hở miệng của xécmăng nằm trong khoảng 0,25 ÷ 0,6 mm đểgiảm hiện tượng lọt khí xuống các te khi lắp đặt miệng xécmăng phải lệch nhau

1800 Vật liệu chế tạo xécmăng khí là thép hợp kim cứng

Xécmăng dầu được làm từ thép chống gỉ Xéc măng dầu có nhiệm vụ sanđều lớp dầu trên bề mặt làm việc và gạt dầu bôi trơn thừa từ thành xylanh vềcácte Xécmăng dầu có các lỗ dầu và được lắp vào rãnh dưới cùng của piston.Trong rãnh có lỗ nhỏ ăn thông với khoang trống phía trong piston Khi lắp khe

hở miệng xécmăng nằm trong khoảng 0,25 ÷ 0,6.

• Chốt piston

Chốt piston là chi tiết nối piston và đầu nhỏ thanh truyền Tuy có kết cấu đơngiản nhưng chốt piston có vai trò rất quan trọng để đảm bảo điều kiện làm việcbình thường của động cơ Trong quá trình làm việc của mình chốt piston chịu lặc

va đập tuần hoàn, nhiệt độ cao và điều kiện bôi trơn khó khăn

Chốt pistong của động cơ Toyota 7M-GE được giới thiệu trên hình 2.6

d.Thanh truyền

Thanh truyền là chi tiết nối giữa piston và trục khuỷu Trong quá trình làmviệc thanh truyền chịu lực khí thể, lực quán tính của nhóm piston và lực quántính của bản thân thanh truyền Các lực trên đều là các lực tuần hoàn va đập Trong qúa trình làm việc của động cơ thanh truyền thực hiện hai chuyển độngphức tạp: Chuyển động tịnh tiến dọc theo thân xylanh và chuyển động lắc tương

đố so với trục của chốt piston Thanh truyền được chế tạo bằng thép thép hợpkim, trong thân thanh truyền có khoan rãnh dẫn dầu bôi trơn nên bề mặt bạc đầunhỏ và chốt piston

Trên thanh truyền và có đánh dấu ở nửa trên đầu to thanh truyền và nửa dướiđầu to thanh truyền, cùng với dấu ở pistong khi nắp các dấu này phải cùng phí vàquay về phía đầu động cơ

Trên hình 2.7 giới thiệu dấu định vị trên nhóm pistong thanh chuyền

Hình 1.7

vạch dấu định vị trên nhóm pistong thanh truyền

Bạc đầu nhỏ thanh truyền bằng đồng thanh có dạnh hình trục rỗng, trên bạc

có lỗ dẫn dầu tương ứng với lỗ trên dầu nhỏ thanh truyền

Bạc đầu to là loại thanh mỏng và lắp lẫn được Bạc lót gồm hai nửa được dậpghép từ thép mềm và được phủ một lớp chịu mòn là hợp kim nhôm có hàmlượng thiếc cao, chiều dầy của bạc lót sau khi phủ là 1,6mm, chiều rộng là

25mm, bạc có gờ khớp với rãnh ở nửa trên và nắp dưới của đầu to để chốngxoay.

Để đảm bảo cân bằng cơ cấu khủy trục – thanh truyền, khối lượng của thanhtruyền lựa chọn khi lắp không chênh lệch quá 6-8 gam

e.Trục khuỷu

Vai trò của trục khuỷu: trục khuỷu nhận lực tác dụng từ piston tạo mômenquay kéo các máy công tác và nhận năng lượng của bánh đà; sau đó truyền chothanh truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí trongxylanh

Điều kiện làm việc của trục khuỷu hết sức khắc nhiệt nó phải chịulực T, Z do lực khí thể và lực quán tính của nhóm piston thanh truyền gây ra.Ngoài ra trục khuỷu còn chịu lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay lệchtâm của bản thân trục khuỷ và của thanh truyền Những lực này gây uốn xoắndao động xoắn và dao động ngang của trục khuỷu trên các ổ đỡ

Trục khuỷu của động cơ Toyota 7M-GE được giới thiệu trên hình 2.8

Hình2.8

Cấu tạo trục khuỷu

Trục khuỷu của động cơ được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phầnmănggan, vômphram… Phôi trục khuỷu chế tạo bằng phương pháp rèn khuôn

theo gia công cơ trục khuỷu được nhiệt luyện và xử lý bề mặt rồi gia công lầnchính sác các bề mặt làm việc, cổ trục chính và cổ khuỷu.

Trên trục khuỷu gồm có đầu trục, các cổ khuỷu, má khuỷu, đối trọng và đuôitrục Trục khuỷu gồm có 6 chốt khuỷu và 4 cổ trục Trục khuỷu của động cơtoyota 7M-GE có 8 đối trọng đúc liền

Trên đầu trục có then để lắp puli dẫn động quạt gió, bơm nước cho hệ thốnglàm mát, có bánh răng trục khuỷu để dẫn động trục cam, bơm dầu

Cổ trục khuỷu được gia công và xử lý bề mặt đạt độ cứng và độ bóng cao.Các cổ trục đều có chung một đường kính.Cổ khuỷu được làm rỗng để làm rãnhdần dầu bôi trơn đến các cổ và chốt khác của trục khuỷu

Chốt khuỷu cũng được gia công và xử lý bề mặt để đạt độ cứng và độ bóngcao Đường kính chốt nhỏ hơn đường kính cổ Chốt khuỷu cũng được làm rỗng

để giảm trọng lượng và chứa dầu bôi trơn

Các đối trọng được làm liền với má Đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh

đà và được làm rỗng để lắp vòng bi đỡ trục sơ cấp của hộp số

f.Bánh đà

Bánh đà của động cơ có kết cấu dạng đĩa như hình 2.9

Hình 2.9 Bánh đà

Bánh đà giữ cho độ chuyển động không đồng đều của trục khuỷ động nằmtrong giới hạn cho phép và dự trữ động năng cho quá trình nén và thải, la nơi nắpcác chi tiết của cơ cấu khởi động như vành răng khởi động và là nơi đánh dấutương ứng với điểm chết và khắc vạch chia độ góc quay trục khuỷu Bánh đàđược chế tạo từ gang xám và được cân bằng động cùng với trục khuỷu.

2.2 cấu phối khí:

2.2.1 Nhiệm vụ - Yêu cầu:

Cơ cấu phối khí (hình 2.8) bao gồm tất cả các cụm, các chi tiết và các kết cấuvới chức năng đảm bảo quá trình trao đổi khí giữa xylanh động cơ với môitrường bên ngoài trong các quá trình nạp khí vào xylanh và thải các sản phẩmcháy từ xylanh ra môi trường bên ngoài

Yêu cầu đối với cơ cấu phối khí đó là: Nạp đầy và thải sạch ở mọi chế độlàm việc của động cơ; Tiếng ồn thấp, khả năng bao kín tốt; Độ bền và độ tin cậylàm việc cao; Dễ dàng lắp ráp thay thế chi tiết và sửa chữa bảo dưỡng điềuchỉnh Cơ cấu phối khí dùng trong động cơ là cơ cấu phối khí dùng xupáp treo

Cơ cấu phối khí của động cơ Toyota 7M-GE được gới thiệu trên hình 2.10

Hình 2.10 Cơ cấu phối khí

1.Phớt chắn dầu đầu trục cam, 2 Nắp Trục cam, 3 Trục cam, 4, Bạc tì vấu cam 5 Chụp đuôi supap, 6 Móng hãm, 7 Đĩa lò xo, 8 Lò xo supap, 9 Phớt chắn dầu bôi trơn, 10 Đế lò xo, 11 Ống dẫn hướng, 12 Đế đặt supap, 13.Supap 12.Móng hãm, 16.Phớt chăn dầu.

Trục cam được chế từ thép hợp kim, các bề mặt làm việc của cam và các cổtrục được thấm than và tôi cứng với độ thấm cứng tôi khoảng 0,7 ÷ 2 mm đạt độcứng 52 ÷ 65 HRC Trong động cơ Toyota 7M-GE có hai trục cam được lắp ở

trên nắp xylanh, các cam được làm liền với trục Trên mỗi trục có 12 cam códạng cam lồi.

Trục cam được dẫn động từ trục khủy, thông qua truyền động đai răng cácbánh răng đai đẫn động cần phải ăn khớp với puly ở vị trí xác định đã được đánhdấu để đảm bảo pha phối khí và thứ tự làm việc của động cơ

Cổ trục và cam được bôi trơn bằng dầu bôi trơn được dẫn từ ống dầu bêntrong trục cam qua cửa dầu

b, Supap

Supap là chi tiết trực tiếp đóng mở các cửa nạp và thải để thực hiện quá trình

nạp thải và bao kín buồng cháy theo yêu cầu làm việc của từng xylanh, trên động

cư sử dụng hai supap nạp và hai supap thải cho mỗi xylanh

Supap là chi tiết làm việc trong điều kiện nặng nề nhất của cơ cấu phối khí

Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các Supap chịu áp lực rất lớn và nhiệt độcao nhất là đối với supap thải Khi supap đóng mở nấm supap va đập với đế nênnấm dễ bị biến dạng cong vênh và mòn rỗ bề mặt nấm Do vận tốc lưu động củamôi chất qua supap rất lớn Đối với supap thải vận tốc này có thể đạt 400 ÷ 600m/s gây ăn mòn cơ học bề mặt nấm và đế

supap thải của động cơ được chế tạo bằng thép hợp kim chịu nhiệt có cácthành phần như silic, crôm, mănggan Đối với supap nạp cũng sử dụng thép hợpkim crôm, mănggan Tuy nhiên khả năng chịu nhiệt không cao như đối với supapthải

Theo kết cấu supap được chia làm 3 phần: nấm, thân và đuôi

Xuppa động cơ Toyota 7M-GE được gới thiệu trên hình 2.11

Hình 2.11

Kết cấu các phần của supap và lắp ghép suppa với đế 1.Đuôi supap, 2.Thân supap, 3.Nấm supap

Nấm supap có chức năng là đóng kín vì vậy phần quan trọng nhất của nấm là

bề mặt làm việc của nấm với góc vát α = 450 Cả supap thải và nạp của động cơđều có kết cấu dạng nấm bằng Ưu điểm của nấm bằng là đơn giản dễ chế tạo và

có diện tích chịu nhiệt nhỏ Độ cứng vững của tán nấm khá cao nên có thể giảmbán kính góc lượn từ phần tán nấm tới phần thân để giảm khối lượng

Thân supap có tiết diện ngang là hình tròn Thân supap có nhiệm vụ dấn

hướng và tản nhiệt cho nấm supap Phần nối tiếp giữa nấm và thân được làm nhỏlại để dễ gia công và tránh bị kẹt supap trong ống dẫn hướng vì phần dưới củathân có nhiệt độ cao hơn phần trên.

Phần đuôi supap có chỗ thắt để ăn khớp với các gờ của móng hãm Có lắpchụp và bạc tì để nhận chuyền động từ trục cam qua các vấu cam

Để tránh hiện tượng giãn nở làm kênh supap nên có khe hở nhiệt Khe hởnhiệt được xác định bằng căn lá có độ dày δ bằng khe hở quy định đặt vào đuôisupap khi điều chỉnh Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt đối với động cơToyota 7M-GE là thay đổi chiều dày của bạc tì ở phía trên chụp đuôi supap chophép thay thế bạc mà không cần phải tháo trục cam, khi điều chỉnh khe hở nhiệtsupap phải đảm bảo đóng kín Khi khe hở nhiệt quá lớn, các supap mở khônghoàn toàn, do đó làm giảm chất lượng quá trình nạp và thải, gây ra va đập, ngượclại khi khe hở nhiệt quá nhỏ, các supap đóng không hoàn toàn do đó dẫn đến lọtkhí, tạo muội trên mặt đế supap, khe hở nhiệt cần phải đảm bảo từ 0,25 – 0,3 mmđối với supap thải, 0,15 - 0,2 mm đối với supap nạp

Đế supap là một chi tiết mặt côn để đảm bảo đóng kín supap Yêu cầu đối với

đế supap là phải có tuổi thọ cao, khả năng tạo ra sự kín khít tốt với mặt côn tánnấm supap để tránh lọt khí cũng như phải dẫn nhiệt tốt để giảm được nhiệt độphần tán nấm Đế supap của động cơ được chế tạo rời bằng thép hợp kim rồi nắpvào nắp máy

c, Ống dẫn hướng supap

Để thuận lợi cho việc gia công, đại tu, sửa chữa và kéo dài tuổi thọ lắp xylanhgiữa thân supap và nắp xylanh có một chi tiết trung gian là ống dẫn hướng Ốngdẫn hướng lắp lỏng với thân supap và có chức năng dẫn hướng cho supap chuyểnđộng tịnh tiến qua lại khi đóng mở Ống được ép căng vào lỗ gia công trong nắpxylanh Ống được chế tạo bằng gang hợp kim hoặc gang dẻo nhiệt luyện Ống có

d, Lò xo supap

Supap tì chặt lên đế đóng kín đường thông là nhờ lực đẩy của lò xo Trên mỗi

supap có lắp một lò xo Lò xo supap được chế tạo bằng thép lò xo (thép cromsillic) sau đó được ram cứng Giúp cho lò xo supap đảm bảo ngay cả ở tốc độđộng cơ cao Lò xo supap có kết cấu hình trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp vớiđĩa supap

CHƯƠNG 3

HỆ THỐNG LÀM MÁT, BÔI TRƠN ĐÁNH LỬA, XỬ LÝ KHÍ THẢI 3.1 Hệ thống làm mát

3.1.1 Nhiệm vụ hệ thống làm mát:

Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ nhất là các chi tiết trong buồngcháy tiếp xúc với khí cháy nên có nhiệt độ rất cao Nhiệt độ đỉnh piston có thểđến 6000C còn nhiệt độ supap thải có thể lên đến 9000C Nhiệt độ các chi tiết cao

có thể dẫn đến các tác hại đối với các động cơ:

- Giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ các chi tiết

- Bó kẹt giữa các cặp chi tiết chuyển động như piston – xylanh, trục khuỷ - bạclót…

- Giảm hệ số nạp nên giảm công suất động cơ

- Kích nổ trong động cơ

Hệ thống làm mát có tác dụng tản nhiệt khỏi các chi tiết, giữ cho nhiệt độ củacác chi tiết không vượt quá giới hạn cho phép và do đó bảo đảm điều kiện làmviệc của động cơ

Tuy nhiên nếu cường độ làm mát lớn quá, nhiệt độ các chi tiết thấp dẫn đếnhiện tượng hơi nhiên liệu ngưng tụ và đọng bám trên bề mặt các chi tiết, rửa trôidầu bôi trơn nên các chi tiết bị mài mòn dữ dội Đồng thời độ nhớt của dầu bôitrơn thấp nên ma sát giữa các chi tiết chuyển động tăng

3.1.2 Các chi tiết chính:

Trên động cơ Toyota sử dụng hệ thống làm mát bằng nước lưu thông tuầnhoàn cưỡng bức nhờ bơm nước có các chi tiết chính trên hình 3.1 Trong hệ thốngnày tốc độ lưu động của nước chủ yếu do bơm quyết định

Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát bằng nước của động cơ Toyota 7M-GE được

Hình 3.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

1.Thân máy, 2.Náp xylanh, 3 Đường nước ra khỏi động cơ, 4 Ống dẫn bọt nước,5.Van hằng nhiệt, 6.Nắp rót nước, 7.Két làm mát, 8.Quạt gió, 9.puli, 10 Ống nước nối tắt về bơm, 11 Đường nước vào động cơ, 12.Bơm nước, 13.két làm mát dầu, 14 Ống phân phối nước

a.Bơm nước và quạt gió

Bơm nước trên hệ thống làm mát của động cơ là bơm ly tâm có nhiệm vụcung cấp nước tuần hoàn cưỡng bức trong hệ thống làm mát của động cơ Đượcdẫn động bằng đai từ trục khuỷ động cơ

Quạt gió có nhiệm vụ tạo ra dòng khí hút đi qua két nước để tăng hiệu quảlàm nguội nước nóng sau khi đã làm mát cho động cơ Quạt gió được lắp trênđầu phía trước của trục bơm nước Các cánh quạt được chế tạo bằng thép lá Đểnâng cao năng suất và tạo hướng cho dòng khí vành quạt gió có hom khí

b.Két nước làm mát

Két nước là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để truyền nhiệt từ nước làm mát chodòng không khí chuyển động qua

Két làm măt nước của động cơ Toyota 7M-GE được giới thiệu trên hình 3.2

Hình 3.2 Két nước làm mát

1 Nắp két nước, 2 Ống nước hồi, 3 Ống nước đi.

Két nước làm mát bao gồm các ống dẫn bằng đồng đỏ Các ống này đượchàn với các cánh tản nhiệt hình gợn sóng nhằm tăng tiết diện tiếp xúc với khôngkhí để tăng khả năng toả nhiệt của két làm mát Ngăn trên có miệng đổ nước vàđược đậy bằng nắp

Nắp két nước có hai van (hình2.20) Van xả 1 có tác dụng giảm áp khi ápsuất trong hệ thống cao (khoảng 1,15 ÷ 1.25 kG/cm2) do bọt hơi sinh ra trong hệthống, nhất là khi động cơ quá nóng Còn van hút 2 sẽ mở để bổ sung không khíkhi áp suất chân không trong hệ thống lớn hơn giá trị cho phép (khoảng 0,05 ÷0,1 kG/cm2)

Lắp két nước của động cơ Toyota 7M-GE được giới thiệu trên hình

Hình 3.3 Nắp két nước 1.Van xả, 2.Van hút

c.Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt có nhiệm vụ rút ngắn thời gian sấy nóng khi động cơ bắt đầu

khởi động và tự động duy trì chế độ nhiệt của động cơ trong giới hạn cho phép Van hằng nhiệt của động cơ Toyota 7M-GE được giới thiệu trên hình 3.4

Hình 3.4.Van hằng nhiệt

1.Hộp xếp, 2 Đường về bơm, 3.Van về bơm, 4.Van ra két, 5.Đường ra két, 6 Đường nước nóng đến từ động cơ, 7.Thân van

Trên hệ thống làm mát của động cơ sử dụng van hằng nhiệt với chất giãn nở

là hỗn hợp gồm 30% rượu Etylic và 70% nước cất

Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn 750C, hỗn hợp chất lỏng trong hộp (1)chưa bị giãn nở, van đóng (4) và nước sẽ đi qua đường dẫn (2) trở về bơm màkhông qua két làm mát

Khi nhiệt độ nước tăng cao hơn 750C, hỗn hợp chất lỏng trong hộp giãn nở,

áp suất tăng nên đẩy cán lên làm mở van (4) và nước theo đường ống đến kétlàm mát

Khi nhiệt độ nước băng 900c thì van được mở hoàn toàn

3.2 Hệ thống bôi trơn.

3.2.1 Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn.

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc củacác chi tiết để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ cũng nhưtăng tuổi thọ của các chi tiết

Dầu bôi trơn có nhiều công dụng trong đó một số công dụng quan trọng nhấtcủa dầu bôi trơn là:

Bôi trơn các bề mặt có chuyển động trượt giữa các chi tiết nhằm giảm ma sát

do đó giảm mài mòn tăng tuổi thọ các chi tiết

Rửa sạch bề mặt ma sát của các chi tiết Trên bề mặt ma sát trong quá trìnhlàm việc thường có các vẩy rắn tróc ra khỏi bề mặt Dầu bôi trơn sẽ cuốn trôi cácvảy tróc, sau đó được giữ lại trong các phần tử lọc của hệ thống bôi trơn, tránhcho bề mặt ma sát bị cào xước

Làm mát một số chi tiết

Bao kín khe hở giữa các chi tiết như cặp piston – xylanh – xecmăng để giảmlọt khí

Động cơ Toyota 7MGE sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức Dầu

trong hệ thống bôi trơn được bơm đẩy đến các bề mặt ma sát với áp suất nhấtđịnh, do đó hoàn toàn có thể đủ lưu lượng để bảo đảm bôi trơn làm mát và tẩyrửa các bề mặt ma sát

Sơ dồ cấu tạo HT bôi trơn của động cơ Toyota 7M-GE được gới thiệu trênhình 3.5

Hình 3.5 Sơ đồ cấu tạo hệ thống bôi trơn

1.Cốc lọc 2.Két làm mát dầu, 3.Bơm dầu, 4 Lưới lọc

Hình3.6 Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

b.Bầu lọc dầu

Bầu lọc dầu có nhiệm vụ lọc sạch các tạp chất cơ học do sự mài mòn cơ học

các chi tiết của động cơ, các loại bụi từ không khí lẫn vào các sản vật cháy cóchứa trong dầu Hệ thống bôi trơn của động cơ Toyota 7M-GE sử dụng bầu lọcthô Kiểu bầu lọc được dùng là kiểu bầu lọc cơ khí loại bầu lọc thấm dùng tấmkim loại

Cấu tạo bầu lọc dầu của động cơ toyota 7M-GE được giới thiệu trên hình 3.7

Hình3.7 Bầu lọc thấm dùng tấm kim loại

1.Nắp bầu lọc, 2 Đường dầu ra, 3.Thân bầu lọc, 4 Đường dầu vào, 5.Phiến lọc, 6.Phiến gạt, 7.Phiến cách, 8 Trục của lưới lọc.

Bầu lọc có lõi lọc gồm các phiến kim loại dập (5) và (7) sắp xếp xen kẽ nhautạo thành khe lọc có kích thước bằng chiều dày của phiến cách (7) (khoảng 0,07

÷ 0,08mm) Các phiến gạt cặn (6) có cùng chiều dày với phiến cách (7) và đượclắp với nhau trên một trục cố định trên nắp bầu lọc Còn các tấm (5) và (7) đượclắp trên trục (8) có tiết diện vuông và có tay vặn nên có thể xoay được Dầu bẩntheo đường dầu (4) vào bầu lọc, đi qua các khe hở giữa các tấm (5) để lại các cặnbẩn có kích thước lớn hơn khe hở rồi theo đường dầu (2) ra đi bôi trơn.Khi xoaytay vặn của trục (8), lõi lọc quay theo nên các phiến gạt (6) sẽ gạt cặn bẩn bámbên ngoài lõi lọc tránh cho lõi lọc bị tắc.

c Két làm mát dầu

Ở chế độ nhiệt làm việc ổn định của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn cần

nằm trong giới hạn 80 ÷ 900C Nhưng trong sử dụng do nhiệt độ của môi trườngtương đối cao, do động cơ thường phải làm việc ở những chế độ phụ tải caotrong thời gian dài , nhiệt độ của dầu bôi trơn sẽ vượt quá giới hạn cho phép và

do đó cần được làm mát trong két làm mát dầu Trên hệ thống bôi trơn của động

cơ sử dụng két làm mát dầu kiểu ống được làm mát bằng không khí, bố trí trướckét nước của động cơ

d Đồng hồ đo áp suất dầu.

Đồng hồ áp suất dầu nối với đường dầu chính để kiểm tra tình hình hoạt độngcủa hệ thống

3.3 Hệ thống đánh lửa.

3.3.1 Nhiệm vụ hệ thống đánh lửa.

Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ tạo tia lửa điện cao áp từ 12 ÷ 14 kV để đốtcháy hoà khí trong động cơ vào cuối kỳ nén Để giúp cho sự cháy đạt hiệu quảcao, hệ thống đánh lửa phải đốt cháy hỗn hợp không khí nhiên liệu ngay tức thì.Thời điểm đánh lửa chính xác được tạo ra vào đúng ngay thời điểm liên quanđến vị trí của piston Bộ ECU động cơ nhận các tín hiệu từ các cảm biến liênquan và điều chỉnh thời điểm đánh lửa

2.3.2 Các chi tiết chính:

Sơ đồ hệ thống đánh lửa của động cơ Toyota được thể hiện trên hình 3.8

Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống đánh lửa của động cơ toyota 7M-GE

Khi động cơ nguội hoặc làm việc ở vùng cao thời điểm đánh lửa được điềukhiển hơi sớm hơn để tối ưu hoá đặc tính của động cơ

3.4 Hệ thống kiểm soát khí thải.

3.4.1 Nhiệm vụ của hệ thống kiểm xoát khi thải.

Hệ thống kiểm soát khí thải của động cơ bao gồm hệ thống kiểm soát khí thoát ra

từ cacte , hệ thống điều khiển sự bốc hơi nhiên liệu , hệ thống hồi lưu khí xả và bộ xử

lý khí thải Nhiệm vụ chung của toàn bộ hệ thống là giảm đến mức tối đa lượng khíđộc hại gây ô nhiễm môi trường như: oxit cacbon , Hidrocacbon , oxit nitơ , và cácchất khí khác

3.4.2 Các chi tiết chính.

a, Hệ thống kiểm soát hơi khí thoát từ cacte trục khuỷu.

Là hệ thống có nhiệm vụ giảm tối đa lượng hỗn hợp khí từ các te động cơ

lọc gió vào trong cacte trục khuỷu qua ống thông hơi để được hoà trộn với cáckhí lọt ở bên trong cacte trục khuỷu Các khí lọt xuống ở bên trong cacte trụckhuỷu được rút vào của họng nạp qua van thông hơi (PCV)

Van PCV được thiết kế để điều hòa lượng khí thông hơi thích hợp , pistoncủa van PVC có thể dịch chuyển tương ứng với độ chân không của họng nạp.Khi động cơ hoạt động ở chế độ tải thấp hay hoạt động ở chế độ cầm chừng,lượng khí đi qua van PVC được hạn chế để duy trì sự hoạt động ổn định củađộng cơ

Khi động cơ hoạt động ở tải lớn hay toàn tải, lượng không khí đi qua vanPVC tăng lên đảm bảo cho quá trình thông hơi trong các te động cơ

Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí thoát từ các te trục khuỷu của động cơ toyota7M-GE được giới thiệu trên hình 3.9

Hình 3.9 sơ đồ hệ thống kiểm soát khí thoát từ các te trục khuỷu.

b, Hệ thống hồi lưu khí xả (EGR):

Hệ thống hồi lưu khí xả có nhiệm vụ giảm lượng ôxit nitơ (NOx) sinh ra

trong quá trình cháy thoát ra ngoài môi trường Khi nhiệt độ cháy của hỗn hợpcháy cao, một lượng lớn khí oxit nitơ sẽ được tạo ra ở trong buồng cháy Vì vậy

hệ thống ERG hồi lại một phần khí xả từ đường ống xả đoạn lắp trên nắp máyvào trong buồng đốt thông qua họng nạp Khi khí xả được trộn lẫn với hỗn hợpcháy thì sự lan truyền ngọn lửa trong buồng đốt bị chậm lại, bởi vì phần lớn khí

xả là trơ không cháy được Nhiệt độ cháy do đó giảm xuống và làm giảm lượngNOx sinh ra vì khí trơ hấp thụ nhiệt toả ra

Hệ thống hồi lưu khí xả của động cơ toyota 7M-GE được giới thiệu trênhình 3.10

Hình 3.10 Sơ đồ hệ thống hồi lưu khí xả.

c, hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu

Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu(EVAP) tạm thời hấp thụ hơi nhiên liệu vào

bộ lọc than hoạt tính và dẫn nó vào động cơ để đốt cháy, nhờ thế mà ngăn khôngcho nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu lọt ra ngoài khí quyển

Hoạt động theo nguyên lý: hơi nhiên liệu bốc lên từ bình nhiên liệu(4), đi quavan một chiều (1) và đi vào bộ lọc than hoạt tính, than sẽ hấp thụ hơi nhiên liệulượng hơi đựoc hấp thụ này sẽ được hút vào cửa lọc của họng gió vào xylanh đểđốt cháy khi động cơ đang chạy Van một chiều (2) và van chân không(3) củanắp bình nhiên liệu được mở ra để hút không khí từ bên ngoài vào bình nhiênliệu khi trong thùng có áp suất chân không (do nhiệt độ bên ngoài thấp)

Trên động cơ toyota 7M-GE ECU điều khiển dòng khí bằng cách điều chỉnh độ

mở của van VSV

Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu trên động cơ toyota 7M-GE được giới thiệutrên hình 3.11

Hình 3.11 hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu trên động cơ toyota 7M-GE

1,5 van một chiều, 2 thùng chứa than hoạt tính, 3.van chân không của thùng nhiên liệu, 4.Thùng nhiên liệu.

đo với nguyên lý hiện đại, đô chính xác cao, công cụ xử lý điều khiển hiện đại vàchính xác cao.

Đặc điểm chính của hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ toyota 7M-GElà:

-Phun đơn điểm,phun gián tiếp (vòi phun đặt trước supap nạp) Ưu điểm so vớicác loại động cơ có HT phun nhiên liệu điện tử trực tiếp là không đòi hỏi khắtkhe về thời điểm phun Kết cấu đơn giản và dễ sử dụng hơn

-Lưu lượng không khí đo trực tiếp nhờ cảm biến lưu lượng không khí kiểu vanlật

-Điều khiển qua ECU, theo phương pháp hiệu chỉnh phản hồi tỷ lệ không khínhiên liệu Từ tín hiệu cảm biến oxy

Hệ thống làm nhiệm vụ cung cấp hoà khí (hỗn hợp xăng và không khí) sạchđồng đều về số lượng và thành phần vào các xi lanh của động cơ theo yêu cầu vềtốc độ và tải của máy

Hệ thống có bao gồm 3 phấn cơ bản, nhiên liệu, dẫn nạp không khí và điềukhiển điện tử

4.2 Sơ đồ nguyên lý và nguyên lý làm việc của hệ thống EFI trên động cơ toyota 7M-GE

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống EFI động cơ Toyota 7M-GE được thể hiện trên hình 4.1.

Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp nhiên liệu EFI

1 Công tắc khởi động trung gian; 2.Cảm biến tốc độ, 3 Máy nén khí, 4 Bộ liên kết điều khiển, 5 Đèn báo tín hiệu khởi động động cơ ,6 Bình điện, 7 Rơ le mở mạch ,8 Rơ le bơm nhiên liệu ,9 Điện trở, 10.Bơm xăng, 11 Lọc xăng, 12 Giảm chấn thủy lực, 13 Van mạch điều chỉnh tốc dộ không tải, 14.Vòi phun khởi động,15 Cơ cấu chấp hành kiểu màng, 16.Van điều áp, 17.Vòi phun, 18 Thùng chân không,19.Van VSV hệ thống thay đổi chiều dài hiệu dụng của đường ống nạp, 20 Cảm biến tiếng gõ động cơ, 21.Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, 22.Công tắc nhiệt thời gian vòi phun khởi động, 23.BVVS van của hệ thống tuần hoàn khí xả, 24.Cảm biến ôxy, 25 Cuộn dây đánh lửa, 26 bộ chia điện, 27 Cảm biến nhiệt độ khí nạp, 28 Cảm biến lưu lượng không khí, 29 Cảm biến vị trí bướm ga.

Nguyên lý làm việc: nhiên liệu được bơm nhiên bơm từ thùng chứa vào

đường ống dẫn, trên đường ống này nhiên liệu được lọc nhờ một bầu lọc thấm,

và được dảm rung động nhờ một bộ dảm chấn thủy lực, nhiên liệu tiếp tục đếnvòi phun, ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạngcủa động cơ và điều kiện chạy của xe, tính toán lượng nhiên liệu tối ưu và làmcho các vòi phun phun lượng nhiên liệu cần thiết Van điều áp (16) giữ cho áp

suất của hệ thống ở một giá trị xác định từ đó lượng nhiên liệu phun vào chỉ phụthuộc vào thời gian mở kim phun của vòi phun.

4.3 Chi tiết chính của hệ thống :

a, Bơm nhiên liệu

• Nhiệm vụ:

Bơm xăng có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu có áp suất không đổi vào các vòi phun Những vòi phun này sau đó phun một lượng xăng nhất định vào cụm ống hút theo tín hiệu – lệnh từ hộp ECU Cứ một vòng quay động cơ các vòi phun lạiđồng thời phun một lượng xăng bằng một nửa lượng xăng cần thiết cho quá trìnhcháy lý tưởng

Nhiên liệu được rút ra khỏi từ thùng chứa bằng bơm nhiên liệu và vòi phânphối dưới áp suất đến từ ống phân phối nhiên liệu Sự phân phối áp suất và thểtích của bơm nhiên liệu được thiết kế vượt qua yêu cầu tối đa của động cơ Bộđiều hoà áp suất cho phép một số nhiên liệu trở về thùng chứa khi cần thiết đểduy trì áp suất nhiên liệu đến tại các vòi phun

Hình 4.2 Bơm nhiên liệu

1 Van điều khiển, 2 Van an toàn, 3.Bạc lót, 4 Ống lót, 5 Phần cảm, 6 Phần ứng, 7 Cánh bơm, 8 Lưới lọc, 9 Giảm chấn được đệm lót cao su, 11 đường nhiên liệu ra, 12 đường nhiên liệu vào.

• Nguyên lý làm việc :

Cánh bơm được mô tơ quay để nén đẩy nhiên liệu, Van một chiều đóng lạikhi nhiên liệu dừng để duy trì áp suất trong đường ống nhiên liệu và làm choviệc khởi động động cơ dễ dàng hơn, nếu không có áp suất dư dễ sảy ra hiệntượng khóa hơi ở nhiệt độ cao làm cho việc khởi động lại khó khăn Van an toàn

mở ra khi áp suất phía cửa ra trở lên quá cao, nhằm ngăn áp suất nhiên liệu trởlên quá cao này

b, Bình chứa xăng

Bình chứa xăng được làm bằng kim loại, được đặt ở phía sau xe Trên bìnhchứa xăng có miệng và ống đổ xăng vào bình, ống thông hơi, bầu lọc xăng, bơmxăng, bộ báo mức xăng trong bình và nút xả cặn

Nắp bình xăng lắp ở miệng đổ xăng vào bình, trên nắp có van hút không khí

và van xả hơi xăng để duy trì áp suất ổn định trong thùng xăng Hơi xăng xả ra

được dẫn về thùng than hoạt tính và được hấp thụ tại đây tránh gây ô nhiễm chomôi trường.

c, Bộ lọc nhiên liệu.

• Vai trò của bộ lọc:

Lấy đi ôxit kim loại, chất rỉ sét và các chất rắn lạ khác chứa trong nhiênliệu được đưa đến động cơ, vì thế ngăn ống nhiên liệu, kim phun, bị nghẹt, mònphần cơ khí để bảo đảm sự hoạt động ổn định và hoạt động lâu dài của động cơ

Bộ lọc nhiên liệu được bắt trong đường ống của bơm Bởi vì áp suất từ

200 đến 300 kPa luôn luôn được cung cấp ở bên trong của bộ lọc, cho nên bộ lọcphải có một sức chịu đựng áp suất cao là 540 kPa hoặc lớn hơn

Bầu lọc nhiên liệu của động cơ Toyota 7M-GE được giới thiệu trên hình4.3

• Đặc điểm cấu tạo:

Vùng không gian bên trong của bộ điều hoà áp suất nhiên liệu được phânchia bởi một màng bên trong là buồng lò xo và buồng nhiên liệu Nhiên liệucung cấp từ bơm đi vào buồng nhiên liệu qua ống phân phối Áp suất nhiên liệu

bằng với lực lò xo Nhiên liệu thừa di chuyển về thùng chứa qua van Buồng lò

xo được nối với cổ góp nạp động cơ qua một ống cao su

Bộ điều tiết áp suất nhiên liệu của động cơ toyota 7M-GE được giới thiệu trênhình 4.4

Hình 4.4 Bộ điều tiết áp suấ

1 Lò xo, 2 Van một chiều, 3 Bộ điều tiết áp suất,

4 Ống giảm áp, 5 Ống dẫn nhiên liệu, 6 Đường ống chân không.

• Nguyên lý làm việc:

Khi áp suất nhiên liệu vượt quá lục ép của lò xo van mở ra nhiên liệu được quay trở lại thùng làm giảm áp suất trên đường nạp

e , Đường ống phân phối

Đường ống phân phối phân phối nhiên liệu đến các kim phun được bắt vào

đó Nó cũng có chức năng hấp thụ các dao động nhỏ của áp suất nhiên liệu chảy

ra trong quá trình phun

f, Vòi phun

Vòi phun của hệ thống là vòi phun kiểu điện tử (thực chất là một dạng vanthuỷ lực tác dụng nhanh bằng điều khiển bằng điện) Van của vòi phun có dạngkim phun và có hai trạng thái ổn định là mở và đóng hoàn toàn

Tiết diện lưu thông của vòi phun có thể coi là không đổi vì thời gian chuyểntrạng thái đóng mở rất nhỏ so với thời gian ở trạng thái mở Do đó nếu coi chênh

lệc áp suất không đổi thì việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp cho một chu trìnhthực hiện bằng cách thay đổi thời gian mở (thời gian nâng kim phun).

Thời gian nâng kim phun tỷ lệ với độ dài của xung điều khiển do ECU gửitới cuộn dây điện từ của vòi phun

Vòi phun nhiên liệu của động cơ Toyota 7M-GE được thể hiện trên hình 4.5

Hình 4.5 Vòi phun nhiên liệu động cơ Toyota 7M-GE

1.Cuộn dây điện từ,2 Lõi van điện từ, 3 Lỗ phun nhiên liệu.

g, Cảm biến lưu lượng không khí nạp.

• Cấu tạo:

Cảm biến lưu lượng không khí nạp là một trong những cảm biến quan trọngnhất vì nó được sử dụng trong EFI để phát hiện khối lượng hoặc thể tích khôngkhí nạp, Trên động cơ Toyota 7M-GE sử dụng cảm biến lưu lượng không khínạp kiểu van lật

Cảm biến lưu lượng không khí động cơ Toyota 7M-GE được giới thiệutrên hình 4.6

Hỡnh 4.6 cảm biến đo lưu lượng khụng khớ

1.triết ỏp, 2 Buồng giảm chấn,

3 Lũ xo đàn hồi, 4 Cảm biến nhiệt độ khớ nạp, 5 Cỏnh gạt.

• Nguyờn lý làm việc.

Khi không khớ di qua cảm biến lu lợng khớ nạp này từ bộ lọc khớ, nó đẩytấm đo mở ra cho điến khi lực tác động vào tấm đo cân bằng với lò xo phản hồi,Chiết áp đợc nối đồng trục với tấm đo này, sẽ biến đối thể tích không khớ nạpthành tín hiệu diện áp đợc truyền đến ECU của động cơ

Cảm biến vị trớ bướm ga của động cơ toyota 7M-GE được giới thiệu trờn hỡnh4.7.

Hỡnh 4.7 Cảm biến vị trớ bướm ga

i, Iscv – van điều chỉnh tốc dộ không tải:

• Cấu tạo – chức năng nhiệm vụ:

Hệ thống điều khiển tốc độ không tải có một mạch đi tắt qua bớm ga, và lợngkhông khớ hút từ mạch đi tắt này đợc điều khiển bởi ICSV(van điều chỉnh tốc độkhông tải), Van ISC dùng tín hiệu từ ECU động cơ để điều khiển động cơ ở tốc

độ không tải tối u mọi thời điểm Khi khởi động mạch đi tắt đợc mở ra giúp tăngkhả năng khởi động của động cơ, khi nhiệt độ nớc làm mát thấp tốc độ chạykhông tải của dộng cơ tăng nên để động cơ chạy đợc êm và nhanh chóng đợchâm nóng, Khi nhiệt độ nớc làm mát cao tốc độ chạy không tải đợc giảm xuống