cấu tạo động cơ ô tô 2 hệ thống làm mát - hệ thống cung cấp nhiên liệu

Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới của két nước 7 qua đường ống 10 rồi qua két làm mát dầu 13 dể làm mát dầu, sau đó được đưa vào động cơ.. Do tác dụng

Chương VI: HỆ THỐNG LÀM MÁT 6.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại

6 1.1 Công dụng

- Duy trì chế độ làm việc cho động cơ khi nhiệt độ ổn định

- Giữ cho động cơ ở nhiệt độ thích hợp và ở tất cả các tốc độ, điều kiện vận hành

- Làm cho động cơ đạt đến nhiệt độ vận hành bình thường một cách nhanh chóng

6 1.2 Yêu cầu

- Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động cơ thích hợp

- Nếu làm mát bằng gió thì cánh tản nhiệt phải đảm bảo cho các xylanh được làm

mát như nhau

- Nếu làm mát bằng nước phải đảm bảo đưa nước có nhiệt độ thấp đến vị trí có

nhiệt độ cao, nước phải chứa ít iôn

- Kết cấu của hệ thống làm mát phải có khả năng xả hết nước khi súc rửa để sử

dụng bảo quản dễ dàng

6 1.3 Phân loại

Hệ thống làm mát động cơ được phân loại theo các đặc điểm sau:

- Theo môi chất làm mát được sử dụng gồm có 2 loại :

+ Kiểu vòng tuần hoàn kín

+ Kiểu vòng tuần hoàn hở

+ Kiểu 2 vòng tuần hoàn

- Hệ thống làm mát bằng nước tự nhiên gồm 2 loại:

+ Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

+ Hệ thống làm mát kiểu đối lưu

6.2 K ết cấu và hoạt động của hệ thống làm mát

6 2.1 Hệ thống làm mát bằng nước

Ở hệ thống làm mát bằng nước, nước được dùng làm môi chất trung gian tản

nhiệt cho các chi tiết Tuỳ thuộc vào tính lưu động của nước trong hệ thống làm mát,

phân thành 3 loại:

- Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

- Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

- Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

Đây là hệ thống đơn giản nhất Bộ phận chứa nước bao gồm: Các khoang chứa

nước làm mát của thân máy 1, nắp xylanh 7 và bình bốc hơi 6, lắp với thân máy 1 Khi

động cơ làm việc, tại những khoang chứa nước bao bọc quanh cùng cháy, nước sẽ sôi

Nước sôi nên tỷ trọng giảm, sẽ nổi lên mặt thoáng của bình 6 và bốc hơi mang theo

nhiệt ra ngoài khí quyển Nước sau khi mất nhiệt, và nước có tỷ trọng cao nên chìm

xuống tạo thành dòng lưu động đối lưu tự nhiên

6 2.1.2 Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

Trong hệ thống làm mát đối lưu tự nhiên nước lưu động tuần hoàn nhờ độ chênh

lệch khối lượng riêng (f) ở nhiệt độ khác nhau Nước làm mát nhận nhiệt của xylanh

trong thân máy 1, (f) giảm lên nước nổi lên trên trong khoang của nắp xylanh 3, nước

tiếp tục nhận nhiệt của các chi tiết bao quanh buồng cháy, nhiệt độ nước tiếp tục tăng

và khối lượng riêng tiếp tục giảm nước tiếp tục nổi lên theo đường dẫn ra khoang phía

trên của két làm mát 6 Quạt gió 8 được dẫn động từ puly từ trục khuỷu động cơ hút

không khí qua két Do đó nước trong két được làm mát, tỷ trọng của nước tăng lên,

nước chìm xuống khoang dưới của két và từ đây đi vào thân máy, thực hiện một vòng

tuần hoàn

Hình 6.2 H ệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

4: Đường nước ra két nước 9: Đường nước vào động cơ

5: N ắp để rót nước

6 2.1.3 Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức

Để tăng tốc độ lưu động của nước làm mát động cơ, người ta dùng hệ thống tuần

hoàn cưỡng bức Trong hệ thống này tốc độ lưu động của nước chủ yếu do bơm nước

- Hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức 2 vòng tuần hoàn kín

a) H ệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

Hình 6.3 H ệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

1: Thân máy 8: Qu ạt gió

3: Đường nước ra khỏi động cơ 10: Ống nước nối tắt về bơm

4: Ống dẫn bọt nước 11: Đường nước vào động cơ

Ở hệ thống này thường dùng cho động cơ ô tô, máy kéo một hàng xylanh Nước

làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới của két nước 7 qua

đường ống 10 rồi qua két làm mát dầu 13 dể làm mát dầu, sau đó được đưa vào động

cơ Để phân phối nước làm mát đồng đều cho các xylanh và làm mát đều cho mỗi

xylanh, nước sau khi bơm vào thân máy 1 qua ống phân phối 14 được đúc sẵn trong

thân máy Sau khi làm mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy, rồi theo đường ống 3 ra

khỏi động cơ với nhiệt độ cao, đến van hằng nhiệt 5 Khi van hằng nhiệt mở nước qua

van vào bình chứa phía trên của két nước Tiếp theo nước từ bình phía trên đi qua các

ống mỏng có gắn các cánh tản nhiệt, tại đây nước được làm mát bởi dòng không khí

qua két do quạt 8 tạo ra Quạt được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ Tại

bình chứa phía dưới của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm vào động cơ

thực hiện một chu trình làm mát tuần hoàn

b) H ệ thống làm mát kiểu cưỡng bức 2 vòng tuần hoàn kín

*) Sơ đồ nguyên lý

Hình 6.4 H ệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng kín

1: Thân máy 7: Két làm mát

3: Đường nước ra khỏi động cơ 9: Puly

4: Đường nước nối tắt về bơm 10: Đường nước vào động cơ

6: N ắp két nước 12: Ống phân phối nước

*) Nguyên lý làm vi ệc của hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng kín

Khi động cơ làm việc bơm nước dẫn động bằng puly dẫn động từ trục khuỷu của động

cơ làm việc hút nước từ phía dưới của két làm mát 7 Nước được hút qua ống mềm 4 tới bơm

vào thân máy đi tới áo nước làm mát trong thân máy và nắp máy Lúc này nhiệt độ động cơ

còn thấp dưới 600

C thì van hằng nhiệt 5 đóng để nước trong khoang nước không trở về két nước mà về trực tiếp bơm nước, để tiếp tục đi làm mát động cơ (tồn tại vòng tuần hoàn nhỏ)

Khi nhiệt độ của nước đạt 60 - 700C do tính chất của van hằng nhiệt Van chính

bắt đầu mở ra, van phụ dần đóng lại (khi bắt đầu mở khe hở giữa đế van và van là 0,2-

0,3mm) Lúc này trong hệ thống hình thành 2 vòng tuần hoàn Nước đi qua van 5 ra

két làm mát 7 và qua két nước làm mát tới bơm nước, xong vòng tuần hoàn chính

Vòng tuần hoàn phụ nước qua van 5 dẫn trực tiếp tới bơm và đưa nước vào thân động

cơ

Khi nhiệt độ nước làm mát động cơ nên tới 80 - 900C làm van xoay đi một góc

450 van chính mở hoàn toàn, do kết cấu của van nên van phụ được đóng kín khi đó

trong hệ chỉ tồn tại một vòng tuần hoàn chính (khi van mở khe hở giữa đế van và van

không nhỏ hơn 8 - 9mm) Do đó toàn bộ nước sẽ qua két làm mát và dẫn tới bơm

nước được bơm nước đưa ngược trở lại động cơ

6 2.2 Kết cấu các chi tiết trong hệ thống làm mát

6 2.2.1 Két nước

Két nước được lắp ở phía trước động cơ, két nước gồm 3 phần chính: Bình phía

trên, bình phía dưới, ruột két nước (thân két nước)

Hình 6.5 Két nước 1: Đường nước về 5: Ruột két nước 2: N ắp két nước 6: Bộ lọc

3: Cánh t ản nhiệt 7: Ống nước đi làm mát 4: Chi ều nước làm mát

*) Bình nước trên: Gồm nước từ thân động cơ, phía trên khoảng rỗng có nắp két nước

Vật liệu là đồng tấm dày 0,5mm (hoặc nhựa tổng hợp) Ở miệng đổ nước có nắp đầu

nối cảm biến của bóng đèn kiểm tra nhiệt độ giới hạn của nước và ống nối Ống thoát

hơi hàn ở miệng đổ nước vào két

* Bình nước dưới: Gồm nước từ thân nước sau khi đã làm mát, dập từ đồng lá mỏng

(nhựa tổng hợp) có đường dẫn nước tới bơm nước và ở bình có van xả nước được điều

khiển khóa vặn

* Ru ột két nước (thân két nước): Làm mát nước gồm khoảng 200 - 300 ống dẫn nước

bằng đồng hoặc nhôm Sắp xếp theo các hàng 2 đầu hàn với bình nước trên và bình

nước dưới Hình dạng các ống có thể là tiết diện tròn ô van hay dẹt Được chế tạo

bằng đồng hay đồng thau với bề dày 0,15mm

6 2.2.2 Bơm nước

Bơm nước thường dùng là bơm ly tâm: Thân bơm được đúc bằng gang hoặc

hợp kim nhôm Trên thân có các đường nước vào, đường nước ra, guồng quạt nước

được đúc bằng gang hoặc kim đồng Guồng quạt được lắp cố định trên trục bơm, quay

trượt trên thân bơm bằng các ổ bi Để không cho nước dò rỉ theo trục bơm có nắp vòng

chắn nước gồm: Các đệm cao su, lò xo để chắn không cho nước dò rỉ ra bên ngoài

Hình 6.6 Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ly tâm 1: Đường nước vào 4: Trục bơm

2: V ỏ bơm 5: Guồng quạt nước 3: Đường nước ra

*) Nguyên lý ho ạt động

Khi động cơ làm việc thông qua bộ truyền đai, trục bơm quay làm guồng quạt

nước quay ở trong vỏ bơm Do tác dụng của lực li tâm của cánh guồng mà quạt nước

vào thành trong vỏ bơm sinh ra một áp lực đẩy nước vào các đường nước làm mát vì

guồng quạt quay trong nước tạo ra khoảng chân không xung quanh tâm guồng nước ở

trong két nước không ngừng được bổ sung vào bơm nước lưu lượng bơm từ 68 – 320

lít/ kw.h (số vòng quay từ 1800 - 3500 vòng/ phút) số vòng tuần hoàn từ 7 - 12 lần/

phút Cột áp suất do bơm tạo nên là 0,5 -1,5kG/cm2 công dẫn động bơm chiếm khoảng

0.005 đến 0,01Ne

6 2.2.3 Van hằng nhiệt

*) Van đơn

a b

Hình 6.7 K ết cấu và các chế độ làm việc của van hằng nhiệt loại đơn

a: Van h ằng nhiệt đóng b: Van hằng nhiệt mở

Khi động cơ mới làm việc, nhiệt độ còn thấp Van của bộ điều chỉnh nhiệt chưa

được nâng lên, lúc này cửa 1 (đường nước từ động cơ tới) và cửa 2 (đường nước quay

về động cơ) được thông nhau Nước được bơm chuyển từ két qua bộ điều chỉnh nhiệt

rồi qua bơm nước, mà hoàn toàn không đi qua két làm mát

Khi động cơ làm việc ổn định, nhiệt độ động cơ đã nóng lên Nước được bơm

đẩy đi làm mát các chi tiết, cũng như các cơ cấu trong động cơ Lúc này van của bộ

điều chỉnh nhiệt được nâng lên, làm cho cửa 1(đường nước từ động cơ tới) và cửa 3

(đường nước tới két làm mát) được nối thông với nhau Cửa 2 bị đóng kín

*) Van kép

Hình 6.8 C ấu tạo van hằng nhiệt loại kép

C ấu tạo: Gồm 2 cánh ván gắn trên 2 trụ van Hộp xếp bên trong có chứa chất

bay hơi (gồm 1/ 3 là thể tích rượu êtilic và 2/ 3 là nước cất lượng chất lỏng này có

tổng thể tích khoảng 5 - 8cm3) hộp xếp có thể bằng kim loại có hệ số giãn nở lớn

Trên hộp xếp có gắn liền với trụ van, có đường nước về bơm, đường ra két 5 và

đường nước đến từ động cơ 6

Khi nhiệt độ động cơ còn thấp các chất trong hộp xếp chưa bị giãn nở cánh van 4

đóng kín đường nước ra két làm mát Cánh van 3 mở cho nước từ động cơ vào bơm, nước

từ động cơ ra van hằng nhiệt theo đường dẫn 2 tạo thành một vòng tuần hoàn nhỏ

Khi nhiệt độ động cơ đạt 60 - 700C do các chất lỏng trong hộp xếp bay hơi nên

làm cho hộp xếp giãn nở khoảng 0,2 - 0,3mm sẽ mở van 4 và đóng dần van Từ sự

phân chia lưu lượng giữa hai dòng nước, ra két và về bơm phụ thuộc vào nhiệt độ của

nước ra khỏi động cơ và do đó có tác dụng nhiệt độ làm mát động cơ trong một phạm

vi nhất định

Khi nhiệt độ đạt định mức (800

C) hộp xếp giãn nở hoàn toàn, chiều cao ống xếp khoảng

8 - 9 mm cánh van 3 đóng kín, cánh van 4 mở hoàn toàn, toàn bộ lưu lượng nước làm mát ra

két nước nên van hằng nhiệt không còn tác dụng điều chỉnh nhiệt độ nữa

Hệ thống dùng không khí để đưa nhiệt lượng không cần thiết để ra ngoài môi

trường Lợi dụng sự tương đối giữa dòng không khí chuyển động ngược chiều với

chiều chạy của động cơ để làm mát động cơ Để tăng hiệu quả làm mát của động cơ

người ta lắp các cánh tản nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc làm mát động cơ

Ưu điểm: Ít chi tiết, dễ chăm sóc bảo dưỡng, nhanh đạt hiệu quả nhiệt độ làm

việc định mức Không bị ảnh hưởng của nước tới dầu bôi trơn Phù hợp với những nơi

khan hiếm nước như: sa mạc, rừng sâu…Dùng trên xe mô tô và quân sự

Nhược điểm: Hiệu quả rất kém, động cơ thường bị nóng, nhất là khi cánh tản

nhiệt bị bẩn

CHƯƠNG VII: HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU

7.1 H ệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng

7 1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại

7 1.1.1 Công dụng

Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng dùng để chuẩn bị và cung cấp vào

trong xylanh một hỗn hợp công tác có số lượng và thành phần cháy thích hợp với từng

chế độ làm việc của động cơ

7 1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng phải thoả mãn yêu cầu sau: Cung cấp

hỗn hợp với thành phần λ thích hợp với từng chế độ làm việc của động cơ (λ là số dư

lượng không khí), số lượng hoà khí đầy đủ đảm bảo cho động cơ có công suất lớn nhất

và tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất

Hỗn hợp nhiên liệu phải được cung cấp đầy đủ cho các xylanh Cũng như hỗn

hợp nhiên liệu phải được phân bố đều trên thể tích buồng cháy

Ngoài ra hệ thống nhiên liệu phải đảm bảo lọc sạch không khí và nhiên liệu trước

- Chế hoà khí điều khiển bằng điện tử

- Dùng phun xăng điện tử

7.1.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hòa khí (chế hai cấp)

7.1.2.1 Ưu nhược điểm của chế hai cấp

Chế hoà khí thường, để động cơ phát ra công suất cao thì ở chế độ tải nhẹ số

vòng quay thấp sẽ không đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu Chế hoà khí hai cấp khi xe có

tải nhẹ, xe ở tốc độ thấp, hỗn hợp chỉ được hoà trộn trong một họng để cung cấp cho

một lượng nhiên liệu nhỏ cho động cơ, đảm bảo mức tiết kiệm nhiên liệu thấp nhất

Khi xe chạy ở tốc độ cao, có tải lớn hỗn hợp sẽ được cung cấp cho động cơ để động cơ

phát ra công suất cao nhất Vậy thông qua chế hoà khí hai cấp công suất động cơ tăng

lên đáng kể Tuy nhiên chế hoà khí hai cấp cũng có những nhược điểm nhất định đó là

có cấu tạo có cấu tạo phức tạp, khó chế tạo Vì vậy mà khó trong việc sửa chữa và

khắc phục

Hình 7.1.1 Sơ đồ cấu tạo chế hai cấp

1: Van thông hơi buồng phao 11: Bơm tăng tốc phụ

2: Piston bơm tăng tốc 12: Gíc lơ chính thứ cấp

3: Giclơ chậm 13: Hộp số chân không bướm ga

4: Vòi chính th ứ cấp 14: Bướm ga thứ cấp

5: Vòi phun tăng tốc 15: Bướm ga sơ cấp

6: Bướm gió 16: Vít điều chỉnh không tải

7: Vòi phun chính sơ cấp 17: Gíc lơ chậm

8: Van điện từ 18: Gíc lơ chính

1 Giclơ không khí 7 Nhiên liệu cơ bản của chế độ không tải

2 Giclơ không khí phụ 8 Nhiên liệu phụ của chế độ không tải

3 Giclơ không tải họng thứ cấp 9 Vít điều chỉnh nồng độ CO

4 Giclơ chính họng thứ cấp 10 Vít điều chỉnh số vòng quay không tải

5 H ỗn hợp không tải họng thứ cấp 11 Giclơ chính

6 L ỗ chuyển tiếp

Khi khởi động, bướm gió đóng kín, bướm ga sơ cấp hé mở, bướm ga thứ cấp

đóng Dưới bướm gió có một sức hút rất lớn, ở họng sơ cấp xăng được hút ra từ vòi

phun chính sơ cấp, lỗ chuyển tiếp và lỗ không tải Ở họng thứ cấp xăng chỉ được hút ra

ở lỗ không tải, hỗn hợp thu được là rất đậm đảm bảo cho động cơ khởi động dễ dàng

b) M ạch không tải

Hình 7.1.3 M ạch xăng không tải

Khi động cơ chạy cầm chừng không có phụ tải, bướm ga sơ cấp và thứ cấp đóng

kín, độ chân không dưới bướm ga rất lớn Ở họng sơ cấp xăng được hút ra từ giclơ

chính sơ cấp, hoà trộn với không khí hút vào từ giclơ không khí cơ bản tạo thành nhũ

tương theo mạch không tải và được hút ra từ lỗ không tải mặt khác còn một lượng hỗn

hợp phụ được hút ra từ giclơ chính sơ cấp, hoà trộn với không khí từ giclơ không khí

phụ tạo thành nhũ tương bổ xung cho hỗn hợp nhiên liệu cơ bản Ở họng thứ cấp xăng

được hút ra từ giclơ chính thứ cấp, hoà trộn với không khí từ giclơ hiệu chỉnh không

khí không tải tạo thành nhũ tương theo mạch không tải họng thứ cấp và được hút ra từ

lỗ không tải họng thứ cấp

c) Ch ế độ tải trung bình

*) Chế độ tải trung bình: Bướm ga sơ cấp hé mở, bướm ga thứ cấp đóng, độ chân

không trọng hệ thống nạp vẫn lớn giữ cho piston làm đậm ở vị trí trên, van làm đậm

đóng, xăng chỉ được hút ra ở vòi phun chính sơ cấp hòa trộn với không khí đi vào hệ

thống nạp

*) Chế độ tải trung bình cao: Bướm ga sơ cấp mở rộng, bướm ga thứ cấp vẫn đóng,

độ chân không trong họng sơ cấp yếu đi, piston làm đậm bị đẩy xuống nhờ lò xo

piston làm đậm mở van làm đậm Xăng được hút ra từ van làm đậm sơ cấp bổ sung

thêm cho vòi phun chính sơ cấp, cung cấp hỗn hợp lớn và làm đậm hơn một chút

d) Chế độ chuyển tiếp

Hình 7.1.5 Ch ế độ chuyển tiếp

1 L ỗ thông hơi cho hệ thống chuyển tiếp

2 Giclơ không khí lỗ chuyển tiếp họng thứ cấp

3 Giclơ không khí không tải họng thứ cấp

Khi bướm ga sơ cấp mở từ 60% trở lên, bướm ga thứ cấp bắt đầu mở Ở họng sơ

cấp do độ chân không yếu lên piston làm đậm bị lò xo piston làm đậm đẩy xuống mở

van làm đậm cung cấp hỗn hợp nhiên liệu bổ sung cho vòi pun chính và một phần

nhiên liệu được hút ra từ vòi phun bổ sung do độ chân không trên họng khuyếch tán Ở

họng thứ cấp bướm ga bắt đầu mở nên độ chân không trên bướm ga vẫn còn yếu, vòi

phun chính thứ cấp bắt đầu cung cấp nhiên liệu nhưng với một lượng ít, phần lớn

nhiên liệu được hút ra từ lỗ chuyển tiếp và lỗ không tải do độ chân không sau bướm ga

thứ cấp vẫn lớn

Van làm đậm(mở)

Hình 7.1.4 M ạch xăng ở chế độ tải trung bình

e ) Mạch toàn tải

Bướm ga sơ cấp và thứ cấp mở hết cỡ Ở họng sơ cấp độ chân không ở hệ thống

nạp yếu, piston làm đậm toàn tải vẫn ở phí dưới nhờ sức đẩy của lò xo mở van toàn tải,

hút xăng bổ sung cho vòi phun chính sơ cấp

Hình 7.1.6 M ạch xăng toàn tải

Mặt khác do bướm ga sơ cấp mở hết cỡ nên độ chân không ở phí trên họng

khuếch tán tăng lên, hút xăng từ vòi phun bổ sung, cung cấp cho động cơ Ở họng thứ

cấp do bướm ga thứ cấp mở rộng tạo ra chân không hút xăng từ vòi phun chính thứ

cấp và vòi phun làm đậm toàn tải họng thứ cấp Một lượng hỗn hợp lớn sẽ được cung

cấp cho động cơ hoạt động ở chế độ tải nặng hoặc ở tốc độ cao

f) M ạch tăng tốc

Hình 7.1.7 M ạch xăng tăng tốc

1 Ống phun 5 Đòn bẩy điều khiển bơm

2 C ần bơm 6 Cữ

3 C ữ điều chỉnh bướm ga 7 Van trọng lượng

4 Đòn bẩy bướm ga

Khi nhấn chân ga đột ngột, xăng trong xy lanh bơm tăng tốc bị đẩy dưới áp suất

của bơm tăng tốc, đẩy van trọng lượng lên và xăng được phun ra từ vòi phun tăng tốc

bổ sung thêm cho động cơ Khi nhả chân ga, nhờ sức căng của lò xo bơm tăng tốc đẩy

piston lên, lúc này van trọng lượng chặn lối ra, van nạp mở xăng được hút vào trong

xylanh bơm từ buồng phao

7

7.1.3.1

*) Ưu điểm

- Giảm tiêu hao nhiên liệu động cơ

- Tăng hiệu suất thể tích hay công suất lít của động cơ

- Khí thải bớt độc hại hơn

- Hoạt động tốt trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết, không phụ thuộc vào tư

của xe (lên xuống dốc cao và cua gấp…)

*) M ột số điểm hạn chế

- Cấu tạo phức tạp, độ nhạy cảm cao, yêu cầu khắt khe về chất lượng nhiên liệu

và không khí, sửa chữa bảo dưỡng khó, đòi hỏi trình độ chuyên môn cao

- Giá thành đắt

Phân loại hệ thống phun xăng điện tử theo nhiều tiêu chí: Có thể phân loại theo

số vòi phun, phân loại theo nguyên lí điều khiển quá trình phun hay phân loại theo

nguyên lí đo lưu lượng khí nạp…

Trong những động cơ hiện đại, chúng ta thường nghe tới hệ thống phun xăng

trực tiếp GDI (Gasonline Direct Injection) hoặc hệ thống phun xăng điện tử EFI

(Electronic Fuel Injection)

Điểm khác biệt cơ bản nhất giữa GDI và EFI là vị trí của vòi phun nhiên liệu Hệ

thống GDI sử dụng vòi phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng cháy với áp suất lớn,

còn hệ thống EFI phun nhiên liệu bên ngoài buồng cháy - phun gián tiếp Như vậy hệ

thống GDI, hỗn hợp (nhiên liệu, không khí) sẽ hình thành bên trong buồng cháy, còn

EFI, hỗn hợp sẽ hình thành bên ngoài rồi mới qua xupap nạp vào bên trong buồng

cháy (hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp)

Hệ thống phun xăng điện tử EFI gồm ba khối thành phần sau:

- Khối điều khiển điện tử

- Khối cấp xăng

- Khối cấp gió

Hình 7.1.8 Sơ đồ khối thể hiện kết cấu cơ bản của EFI

Hệ thống EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của động

cơ và điều khiển chạy của xe ECU động cơ tính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu và

làm cho các vòi phun phun nhiên liệu

Hình 7.1.9 Sơ đồ cơ bản của EFI

Theo phương pháp phát hiện lượng không khí nạp thì hệ thống EFI được chia

làm hai loại như sau:

Lo ại L- EFI Loại D-EFI

Hình 7.1.10 Phân lo ại hệ thống EFI

Lo ại L-EFI (loại điều khiển lưu lượng không khí): Loại này sử dụng một cảm

biến lưu lượng khí nạp để phát hiện lượng không khí chạy vào đường ống nạp Có hai

phương pháp phát hiện: Một là trực tiếp đo khối lượng khí nạp và một loại là thực hiện

hiệu chỉnh dựa vào thể tích không khí

Lo ại D- EFI (loại điều khiển áp suất đường ống nạp): Loại này đo áp suất trong

đường ống nạp để phát hiện lượng không khí nạp theo tỷ trọng của không khí nạp

b) Các khối điều khiển của hệ thống phun xăng điện tử gián tiếp

* ) Khối cấp xăng

Khối này có nhiệm vụ cung cấp cho các vòi phun xăng chính và vòi phun khởi

động lạnh Mạch cung cấp xăng thực hiện từ thùng xăng, bơm xăng, lọc thô, bộ điều

áp, bộ triệt xung áp suất, qua ống dẫn tới các vòi phun Xăng được cấp cho các vòi

phun qua các phần tử của bầu lọc tinh Trong đường dẫn sau bơm xăng, áp suất xăng

có thể đạt tới 220 kPa, luôn ổn định Vòi phun chính và vòi phun khởi động lạnh chỉ

phun xăng cấp cho xy lanh động cơ khi có tín hiệu của ECU

Lượng phun của vòi phun chính được quyết định bởi áp suất nhiên liệu khi phun,

thời gian phun, do ECU điều khiển theo trạng thái làm việc của động cơ

Hình 7.1.11 Khối cấp xăng

1: Thùng xăng 5: Bộ điều áp 2: Bơm xăng 6: Vòi phun chính

3: B ầu lọc xăng 7: Vòi phun phụ 4: Dàn phân ph ối 8: Khoang chia khí

* ) Khối cấp gió

Hình 7.1.12 Khối cấp gió

1: C ảm biến gió 4: Vít điều chỉnh tốc độ không tải

2: Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải 5: Khoang chia khí

3: Van khí ph ụ

Khối cung cấp không khí có nhiệm vụ cung cấp không khí đã được lọc sạch với

xăng tạo thành hỗn hợp nạp vào các xy lanh qua xupáp Mạch cấp khí thường xuyên

bao gồm: Không khí từ khí quyển qua bầu lọc khí, qua bộ đo lưu lượng khí (lưu lượng

kế), tới bướm ga (điều tiết lượng khí nạp theo điều khiển của chân ga), vào khoang

chứa khí chung và chia ra các đường nạp vào từng xy lanh Tại đây không khí được

trộn với xăng, phun ra từ vòi phun, đi qua cửa nạp đến buồng xy lanh

* ) Khối điều khiển điện tử

Phần điện trong hệ thống có nhiệm vụ cung cấp thông tin của động cơ tới bộ điều

khiển trung tâm (ECU), thực hiện cấp tín hiệu cho các bộ phận thừa hành, các bộ phận

cảnh báo Các thông tin cần thu thập phản ánh trạng thái làm việc tức thời của động cơ

gồm: Nhiệt độ máy, nhiệt độ khí nạp, lượng O2 trong khí xả, lưu lượng khí nạp, vị trí

bướm ga, tín hiệu thời điểm đánh lửa, tín hiệu khởi động, số vòng quay trục khuỷu,

hiện tượng kích nổ, … Các thông tin được thực hiện nhờ các cảm biến và đưa về

ECU ECU xử lý các thông tin, tính toán các trạng thái thực tế và đưa ra các tín hiệu

tối ưu điều khiển các cơ cấu chấp hành: Vòi phun khởi động lạnh, các vòi phun chính,

điều chỉnh chế độ mở van khí đường không tải Các cảm biến của hệ thống phun xăng

thường được tổ hợp với các hệ thống điều khiển tự động khác (nếu có) trên xe

ECU có hai chức năng chính: Điều khiển thời điểm phun và điều khiển lượng

phun nhiên liệu

Chức năng điều khiển thời điểm phun quyết định khi nào thì từng vòi phun sẽ

phun nhiên liệu vào xylanh Để thực hiện điều này nó sử dụng tín hiệu đánh lửa sơ cấp

từ bộ chia điện hoặc biến áp đánh lửa

Chức năng điều khiển lượng phun sẽ quyết định bao nhiêu lượng nhiên liệu được

phun vào các xylanh Điều đó được xác định bằng:

1) Tín hi ệu phun cơ bản: Tín hiệu này được xác định bằng tín hiệu tốc độ động cơ và

tín hiệu lượng khí nạp

2) Các tín hi ệu hiệu chỉnh lượng phun: Các tín hiệu này nhận từ các cảm biến khác,

ngoài ra còn có một mạch khuếch đại công suất để kích hoạt vòi phun

Hình 7.1.13 Sơ đồ khối bộ điều khiển trung tâm

(GDI và ESI)

Hình 7.1.14 : Sơ đồ hệ thống phun xăng trực tiếp

Theo lịch nghiên cứu và phát minh thì Mercedes – Benz, lần đầu tiên vào năm

1955 đã ứng dụng phun xăng trực tiếp vào buồng cháy cho động cơ 6 xylanh với thiết

bị bơm tạo áp suất của Bosch Tuy nhiên thiết bị này đã bị lãng quên đi vì thiết bị điện

tử chưa phát triển và ứng dụng của nó trên ô tô còn hạn chế

Đến năm 1996, tình trạng giá dầu leo thang và quy định về khí thải càng ngày

càng khắt khe, Misubishi Motors đã thương mại hóa động cơ GDI (Gasonline Direct

injection) đã đưa vào Nhật 400.000 động cơ và đã đem lại một thành công lớn Các

hãng sản xuất khác cũng đồng loạt chuyển đổi theo bản quyền sáng chế của Misubishi

Volkswagen/Audi cũng cho ra mắt nhiều động cơ GDI vào 2001 nhưng với cái tên

FSI(Fule Stratified Injection)

Động cơ GDI (Gasoline Direct Injection Engine) sử dụng phương pháp hình

thành hỗn hợp phân lớp (Stratified Mixture Formation) ở chế độ tải nhỏ Xăng sẽ được

phun vào cuối kỳ nén Bản chất của phương pháp này này là bố trí một bugi đánh lửa

trong buồng cháy của động cơ tại vị trí hỗn hợp có thành phần lambda nhỏ (hỗn hợp

đậm lambda = 0,85 - 0,9) để đốt hỗn hợp bằng tia lửa điện Phần hỗn hợp này sau khi

bốc cháy sẽ làm mồi để đốt phần hỗn hợp còn lại có thành phần lambda lớn (hỗn hợp

nhạt) Như vậy hỗn hợp toàn bộ của động cơ là hỗn hợp nhạt Để điều chỉnh tải ở chế

độ này, người ta sử dụng phương pháp điều chỉnh chất, thay đổi lượng nhiên liệu phun

vào buồng cháy còn lượng không khí không đổi Ở chế độ tải lớn đến toàn tải, xăng

được phun từ đầu quá trình nạp Khi đó xăng bay hơi hòa trộn với không khí trong

xylanh tạo thành hòa khí trong suốt quá trình nạp và nén nên có thể coi là đồng nhất

Để điều chỉnh tải ở chế độ này người ta dùng van tiết lưu để điều chỉnh lượng hỗn hợp

giống động cơ phun xăng gián tiếp

Hình 7.1.15 Động cơ phun xăng trực tiếp của hãng Mitsubishi

Đây là một ví dụ điển hình về động cơ hình thành hỗn hợp phân lớp của hãng

Ford có tên là Ford Proco với buồng cháy thống nhất

Hình 7.1.16 K ết cấu buồng cháy

hãng FORD 1: Xy lanh 2: Vòi phun 3: Bugi 4: N ắp xy lanh 5: Đường nạp 6: Đường thải 7: Piston

Nhiên liệu được vòi phun 2 phun vào gần tâm xylanh tạo thành tia phun có góc

tia khoảng 1000

Do kết cấu đường ống nạp 5 có dạng xoắn tiếp tuyến nên trong xylanh vào thời điểm phun nhiên liệu vẫn còn dòng xoáy quay tròn của không khí

quanh tâm xylanh Nhiên liệu phun ra sẽ được cuốn theo và hoà trộn với không khí tạo

thành hỗn hợp Do ảnh hưởng của lực ly tâm nên thành phần hỗn hợp càng xa tâm

quay (càng sát thành buồng cháy) thì càng đậm Bugi được đặt ở một vị trí nhất định

so với tâm xylanh (dấu chữ thập trên hình vẽ) Khi bugi bật tia lửa điện, hỗn hợp gần

bugi sẽ cháy và làm mồi để đốt phần hỗn hợp còn lại Đối với loại hình thành khí hỗn

hợp này, thời điểm phun và thời điểm đánh lửa có quan hệ mật thiết với nhau và được

điều khiển bằng thiết bị điện tử

Với việc lắp một vòi phun nhiên liệu bên trong xylanh (giống động cơ diesel) với

áp suất phun cao, nhà sản xuất hoàn toàn có thể đẩy tỉ số nén của động cơ lên cao, giúp

hỗn hợp không khí - nhiên liệu “tơi” hơn Quá trình cháy diễn ra “hoàn hảo”, hiệu suất

động cơ cao hơn, công suất lớn hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn và đặc biệt là giảm thiểu

khí xả vào môi trường.Về cấu tạo của hệ thống nhiên liệu GDI khá phức tạp, nhưng

nguyên tắc cơ bản vẫn sử dụng các tín hiệu từ động cơ (qua các cảm biến) rồi xử lý tại

bộ xử lý trung tâm ECU để điều chỉnh vòi phun (thời điểm, lưu lượng, áp suất) Dưới

đây là một số cảm biến quan trọng:

- Cảm biến lượng khí nạp: Đo lượng không khí xy lanh hút vào

- Cảm biến ôxy: Đo lượng ôxy trong khí thải nhằm xác định nhiên liệu hòa trộn

thừa hay thiếu xăng để ECU hiệu chỉnh khi cần thiết

- Cảm biến vị trí xupap: Giúp ECU điều chỉnh lượng xăng phun vào phù hợp khi

đạp ga

- Cảm biến nhiệt độ chất làm mát: Đo nhiệt độ làm việc của động cơ

- Cảm biến hiệu điện thế: Để ECU bù ga khi mở các thiết bị điện trong xe

- Cảm biến áp suất ống tiết liệu: Nhằm giúp ECU đo công suất động cơ

- Cảm biến tốc độ động cơ: Dùng để tính toán xung độ động cơ

Hệ thống nhiên liệu GDI có nhiều ưu điểm hơn hệ thống EFI, nhưng để có thể

trang bị hệ thống GDI, vật liệu sử dụng làm piston và xylanh phải có độ bền cao, do

nhiệt sinh ra trong quá trình cháy cao hơn rất nhiều, ngoài ra việc chế tạo vòi phun

cũng phức tạp hơn Do vậy chi phí cho hệ thống nhiên liệu GDI cao hơn nhiều so với

EFI Có lẽ đây là một lý do quan trọng khiến hệ thống GDI không phổ biến như EFI

7.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diezel

7.2 1 Chức năng yêu cầu nhiệm vụ

7 2.1.1 Chức năng

Hệ thống nhiên liệu diesel có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu diesel vào buồng đốt

để tạo thành hỗn hợp cho động cơ dưới dạng sương mù với áp suất cao, cung cấp kịp

thời, đúng lúc phù hợp với các chế độ của động cơ và đồng đều trong tất cả các xylanh

7 2.1.2 Yêu cầu

- Phải cung cấp nhiên liệu vào buồng cháy của động cơ với áp suất cao và lượng

nhiên liệu cung cấp vào phải phù hợp với phụ tải (chế độ công tác) của động cơ

- Phải phun đúng thứ tự làm việc của các xylanh và lượng nhiên liệu phun vào

phải đồng đều nhau để động cơ có tính kinh tế cao

- Thời gian phun nhiên liệu phải chính xác, kịp thời bắt đầu và kết thúc phải dứt

khoát nhanh chóng

- Nhiên liệu phải được hoà sương tốt và phân tán đồng đều trong buồng cháy của

động cơ để hình thành hỗn hợp cháy tốt

7 2.1.3 Phân loại

Cung cấp nhiên liệu được phân làm hai loại:

- Loại tự chảy: Nhiên liệu tự chảy từ thùng chứa đến bơm cao áp khi đó thùng

chứa đặt cao hơn bơm cao áp

- Loại cưỡng bức: Nhiên liệu được bơm hút từ thùng chứa đẩy đến bơm cao áp,

bằng bơm chuyển nhiên liệu, thùng chứa thường được đặt xa, thấp hơn bơm cao áp

Dựa theo đặc điểm của hai chi tiết chính trong hệ thống đó là bơm cao áp và vòi phun,

hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel được chia ra hai loại sau :

+ Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu phân bơm: ở loại này bơm cao áp và vòi

phun là hai chi tiết riêng biệt và nối với nhau bằng đường ống dẫn nhiên liệu cao áp

+ Hệ thống nhiên liệu kiểu bơm phân cao áp: Ở loại này chức năng của bơm cao

áp và vòi phun được thay thế bằng một thiết bị nhiều tác dụng được gọi bơm phun cao

áp, có nhiệm vụ cung cấp điều chỉnh và phun nhiên liệu cao áp vào buồng đốt

Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu bơm phun cao áp được sử dụng ở mức độ rất

hạn chế trong động cơ diesel hiện đại

7 2.2 Hệ thống nhiên liệu dùng bơm cao áp thường

7 2.2.1 Hệ thống nhiên liệu với bơm dãy (Bơm PE)

* ) Cấu tạo