Đề tài tốt nghiệp hệ thống thông khí ô tô

Những loại khí thải ô nhiễm Cacbon monoxít CO : Là sản phẩm của sự nổ không hoàn toàn và xuất hiện khi Cacbon phản ứng với Oxy trong điều kiện nhiệt độ và áp lực cao, và thiếu Oxy.. EC

Trang 2

A LỊCH SỬ

1 NGUYÊN NHÂN PHÁT TRIỂN

2 NHỮNG YÊU CẦU TẠI THỜI ĐIỂM

BẮT ĐẦU

Trang 3

1 NGUYÊN NHÂN PHÁT TRIỂN

XE VÀ Ô NHIỄM

NHỮNG NGUỒN KHÍ XẢ TỪ Ô TÔ

CÁC LOẠI KHÍ THẢI Ô NHIỄM

Trang 4

 XE VÀ Ô NHIỄM

 Khí xả từ xe cá nhân, xe chuyên dùng, xe vận chuyển V.V

 Khí xả từ các hàng triệu phương tiện trên đường, cộng thêm rất nhiều ống

xả từ các nhà máy V.V

Khí thải xe buýt Khí thải công nghiệp

Trang 5

 Sự lưu thông đan chéo nhau, số lượng phương tiện giao thông tăng quá lớn

 Tàn tích của chiến tranh V.V

Trang 6

CÁI NHÌN TỔNG QUAN VỀ SỰ Ô NHIỄM

Điều mong muốn

Thực tế

Trang 7

Những nguồn khí xả từ ô tô

 Ô nhiễm từ ô tô đến từ những khí thải trong quá trình động cơ hoạt động,

từ sự bay hơi của nhiên liệu của chính nhiên liệu

Trang 8

Quá trình cháy của khí thải

 Quá trình cháy hoàn hảo

Nhiên liệu + khí ( oxi + nitơ) cacbon điôxít (CO2) + nước + N2

 Quá trình cháy không hoàn hảo

Nhiên liệu + khí (oxi + N2 + chất khác ) CO2 + nước + HC + NOx +CO

Trang 9

Những loại khí thải ô nhiễm

Hidrocacbon (HC):

Là kết quả của quá trình cháy không hết hòa khí HC phản ứng với N2 + O2, cùng với ánh sáng sẽ tạo ra Ozone tầng thấp, Ozone này gây kích thích mắt, làm giảm thị lực, và gây hại cho phổi và gây ra các bệnh về hô hấp Một số chất HC có thể gây bệnh ung thư

Dự toán

Total HC and NOx

Emissions in Japan

(FY1996=100%)

Trang 10

• Nitơ oxít (NOx )

Dưới áp lực và nhiệt độ cao trong buồng đốt, Nitơ và Oxy trong khí thải phản ứng tạo thành NOx Cũng như HC, NOx gây ảnh hưỡng đến tầng Ozone và là nguyên nhân chính tạo ra mưa Axít

Trang 11

Cacbon monoxít ( CO ):

Là sản phẩm của sự nổ không hoàn toàn và xuất hiện khi Cacbon phản ứng với Oxy trong điều kiện nhiệt độ và áp lực cao, và thiếu Oxy Môi trường nhiều CO sẽ gây rối loạn nhịp tim, tắt nghẽn lưu thông máu trong cơ thể, thường là nguyên nhân gây ra bệnh tim

trong các thành phố lớn

Trang 12

Trang 13

CÂU HỎI LỚN VÀ SỰ RA ĐỜI

 1970: Chính sách bảo vệ môi trường ra đời do THE ENVIRONMENT PROTECTION AGENCY ( EPA) tổ chức Chính sách có hiệu lực từ năm 1970

 1970: Các nhà sản xuất ô tô, bắt đầu cải tiến động cơ và trang bị lại hệ thống điều khiển khí nạp và khí xả

 1975: Thành công đầu tiên, đánh dấu sự ra đời hệ thống chuyển đổi xúc tác ( EGR), tạo

ra chất xúc tác làm giảm nồng độ chì trong khí thải, và giảm nox Và hệ thống EGR

được đăng ký bản quyền của JOHNSON MATTHEY

 1980 – 1981: Đây là cột mốc quan trọng, tuân theo những yêu cầu khắc khe về khí thải, nhiều nhà sản xuất đã cãi tiến một cách tốt nhất hệ thống khí xả Kết quả cải tiến đó đã tạo ra BỘ PHẬN XÖC TÁC 3 VÕNG TUẦN HOÀN, và cảm biến oxy, cùng hoạt động với máy tính bảng ( ECU)

 Công dụng của bộ xúc tác là: chuyển đổi CO và HC thành CO2 và H 2 O; tách NOx thành

N 2 và O 2

Trang 14

NHỮNG TIÊU CHUẨN KHÍ THẢI

T1 Bậc 1 TLEV Mức chuyển tiếp khí thải thấp LEV Phương tiện khí thải thấp

ULEV Phương tiện khí thải thấp hơn SULEV Phương tiện khí thải siêu thấp ZEV Phương tiện khí thải mức 0 (zero)

Xe hơi, xe tải nhỏ

Xe tải trung bình

Xe tải nặng, lớn

Trang 15

NHỮNG TIÊU CHUẨN KHÍ THẢI

Tiêu

chuẩn

Ngày hiệu lực

d- chỉ áp dụng cho động cơ phun xăng trực tiếp

e- 0.0045 g/km sử dụng cho tiến trình đo lƣợng PM ( bụi, hạt nhỏ li ti)

Trang 16

II HỆ THỐNG KHÍ THẢI Ô TÔ

A ĐIỀU KHIỂN KHÍ NẠP

B ĐIỀU KHIỂN KHÍ THẢI

Trang 17

A ĐIỀU KHIỂN KHÍ NẠP

TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC KHÍ NẠP

Trang 18

Ống góp hút được gắn chặt vào phần đầu khối xy lanh Thiết kế của cổ

góp phụ thuộc vào những công dụng của nó Thông thường cổ góp được

làm bằng hợp kim nhôm

Trên động cơ chế hòa khí, cổ góp hút chứa chế hòa khí Với động cơ EFI

thì trên cổ góp mang nhiều cảm biến và bướm ga

CỔ GÓP HÖT

Trang 20

LỌC KHÍ

Lọc khí gắn chung vào thân bướm ga, dùng để

lọc lấy không khí sạch và mát, đưa vào cổ góp

Bên trong lọc khí, chi tiết lọc được gấp nếp, có

thể lọc khí và giảm tiếng ồn

Sau lọc khí có cảm biến đo lưu lượng gió

Trang 21

CẢM BIẾN LƯU LƯỢNG GIÓ

Van đo lưu lượng một

cách chính xác về lượng

gió nạp vào, cho ECM

biết về lượng tải phải

chịu cho động cơ ECM

sẽ tính được thời lượng

phun, góc đánh lửa sớm

Trang 22

CẢM BIẾN ÁP LỰC KHÔNG KHÍ ( MANIFOLD ABSOLUTE PRESSURE-MAP)

Dùng xác định lưu lượng khí nạp, bằng

cách theo dõi “áp lực tuyệt đối cổ góp”

Cảm biến chứa một chíp điện áp silicôn và mạch bên trong (IC) Chân không tuyệt đối ở một phần chíp, áp lực khí cổ góp hút ở một phần chíp Khi áp lực trong cổ góp thay đổi chíp bị cong thay đổi điện trở

Điện trở thay đổi thay đổi điện thế cực PIM (pressure intake manifold )

Trang 23

CẢM BIẾN ÁP LỰC KHÔNG KHÍ ( MANIFOLD ABSOLUTE PRESSURE-MAP) A ĐIỀU KHIỂN KHÍ NẠP

Trang 24

CẢM BIẾN ÁP LỰC KHÔNG KHÍ ( MANIFOLD ABSOLUTE PRESSURE-MAP) A ĐIỀU KHIỂN KHÍ NẠP

Khi muốn kiểm tra định mức của cảm biến, thì kết hợp với bảng trên để xác định mức chuẩn từng khu vực

Trang 25

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CẦM CHỪNG BẰNG VAN ISC

VAN ISC

Kiểm soát động cơ bằng cách điều chỉnh

lưu lượng khí qua đường đi tắt khí bướm

ga đóng hoàn toàn

ECU nhận tín hiệu từ các cảm biến khác,

và tùy từng điều kiện động cơ ECU sẽ điều

khiển van ISC để mở hoặc đóng đường đi

tắt, cho khí đi vào buồng nạp

Trang 26

Mạch điều khiển van ISC ( idle system control )

Trang 27

Các Cảm Biến Tốc độ động cơ (NE) Góc bướm ga ( IDL) Tốc độ xe (SPD) Công tắc trung gian (NSW) Công tắc đánh lửa (STA) Máy điều hòa (A/C)

Tải động cơ ( ELS) Điện áp bình (+B)

Trang 28

Các Chế Độ Điều Khiển Động Cơ

Động cơ khi khởi động

Khi động cơ khởi động, số

vòng quay/ phút tăng liên tục

bởi vì van ISC mở hoàn toàn

Vị trí van được biểu diễn tại

điểm A 125 bước ren (tính

từ vòng đệm )

Động cơ chạy ấm máy

Khi động cơ đạt đến nhiệt độ bình

thường 176’F(80’C) ECU điều khiển

van ISC dần dần đóng lại Vị trí van

ISC mô tả tại điểm C

Trang 29

Nhận tín hiệu phản hồi

ECU được lập trình trước,

để chạy cầm chừng không tải

dựa vào tín hiệu NE (với

Trang 30

Tốc Độ Vòng Quay Cầm Chừng ở Các Điều Kiện Tải Khác Nhau

Trang 31

ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ CẦM CHỪNG BẰNG VAN ISC (tiếp theo)

Van ISC loại từ tính

Khối van chứa 2 cuộn từ tính, một nam châm, một van trục Một vòng lưỡng kim an toan gắn cuối trục để hoạt động van trong trường hợp điện bị trục trặc

Trang 32

Van ISC đặt ngay dưới bướm ga Van điều khiển dòng khí đi tắt bằng xoay để đóng hoặc mở cửa đi tắt dựa vào tín hiệu của ECU

ECU cung cấp chu kỳ quay tần số 250Hz cho 2 cuộn từ tính 1

& 2

Mạch ECU thiết kế sao cho tạo dòng xoay chiều đi qua 2 cuộn Khi tín hiệu trong cuộn 1 thấp, thì tín hiệu cuộn 2 cao Bằng cách tạo tỉ lệ từ trường khác nhau, tác động vào nam châm cố định quay, và trục van quay theo

Trang 33

Khi tỉ lệ lớn hơn 50%, van xoay mở

đường đi tắt

Khi tỉ lệ nhỏ hơn 50%, van xoay về

đóng đường đi tắt

Nếu mạch điện hư hỏng, trục sẽ

quay đến điểm cân bằng nhờ lực từ

trường nam châm tác động vào 2

cuộn

Khi đó, tốc độ cầm chừng mặc định:

1000v/ph ( động cơ đạt nhiệt độ

bình thường 85 o 105 o C )

Trang 34

CẢM BIẾN BƯỚM GA (TPS)

TPS được gắn trên thân bướm ga và chuyển đổi

vị trí góc bướm ga thành tín hiệu điện

Khi bướm ga dần mở, điện thế dần tăng

ECM nhận biết tín hiệu vị trí bướm ga để biết:

Chế độ động cơ: cầm chừng, độ mở bướm ga

Công tắc AC, điều khiển khí xả

Tỉ lệ hòa khí

Tải trọng

Điều khiển cắt nhiên liệu

Về cơ bản TPS có 3 đầu cực nối liên lạc với ECM

Cực VC/VCC được cung cấp điện áp 5V( từ ECM cung cấp đến)

Tín hiệu điện thế TPS ra cực VTA

Cực “mass” của TPS đến E2 của ECM

Trang 35

Khi cầm chừng, điện thế đạt từ 0.6 – 0.9V trên dây tín hiệu VTA; từ điện thế này, ECM biết bướm ga được đóng

Khi mở rộng cánh bướm ga, điện thế đạt từ 3.6 – 4.7V

Trong TPS có 1 điện trở và cần tiếp xúc Cần này luôn tiếp xúc với điện trở Tại vị trí tiếp xúc, giá trị điện thế đạt được là tín hiệu và xác định vị trí bướm ga

Tại vị trí cầm chừng, điện trở giữa VC và VTA thì cao, vì vậy giá trị điện thế 0.6 – 0.9V Khi cần tiếp xúc di chuyển đóng nhiều hơn về phía cực VC ( điện thế lớn đến 5V), điện trở giảm và tín hiệu tăng

CẢM BIẾN BƯỚM GA (TPS)

Trang 36

B ĐIỀU KHIỂN KHÍ THẢI

TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC KHÍ THẢI

Trang 37

NHỮNG NGUỒN KHÍ THẢI

Nguồn khí thải của động cơ xăng đến từ 4 nguồn chính:

Thùng xăng: 6%

Chế hòa khí hoặc hệ thống phun xăng: 9%

Khối trục khuỷu, cácte : 20%

Hệ thống xả: 65%

Trang 38

 HỆ THỐNG TUẦN HOÀN KHÍ THẢI

Trang 39

Chức Năng Hệ Thống Tuần Hoàn Khí Thải

Giảm oxy của khí thải Nox bằng tuần hoàn khí thải qua van EGR và cổ góp hút

Cảm biến nâng van EGR, kiểm tra khoảng nâng EGR và gửi tín hiệu đến ECU

ECU sau đó kết hợp với tiêu chuẩn nâng van EGR đƣợc xác định bằng những tín hiệu

đã gửi từ những cảm biến khác Nếu tín hiệu có sự khác biệt thì ECU sẽ cắt dòng điện đến van từ EGR, để giảm chân không cung cấp đến van EGR

Trang 40

VAN EGR

Sự giám sát Khí thải ô tô

đang phát triển nghiêm túc,

chính xác; song song với

nhu cầu về kinh tế, lợi ích

nhiên liệu Van EGR là

một công nghệ sử dụng để

giảm thiểu khí thải của động

cơ

Trang 41

BỘ PHẬN CHUYỂN ĐỔI XÚC TÁC

Bản chất của TWC là hoàn

thành quá trình oxy hóa HC

và CO, giảm NOx Chuyển

thành CO 2 va N 2

Trang 42

HOẠT ĐỘNG

Cấu tạo thành phần lọc gồm :

 Platin/Palađi: xúc tác oxy hóa HC, CO

 Rôđi : xúc tác giảm NOx

 Cerium: xúc tiến quá trình Oxy hóa

Khi khí thải đi qua TWC, khí thải sẽ tiếp xúc

bề mặt hoạt tính Khi nhiệt độ khí thải và TWC tăng lên, các quá trình hóa học bắt đầu xảy ra

Trang 43

HOẠT ĐỘNG

Hoạt động Bộ chuyển đổi xúc tác phụ

thuộc vào 2 nhân tố quan trọng : nhiệt

độ động cơ và điều kiện khí nạp Ở

nhiệt độ 550 o F TWC bắt đầu hoạt

Trang 44

ĐIỀU KIỆN HOẠT ĐỘNG KHÔNG TẢI

thải cũng kết hợp với tỉ lệ hòa khí

Khi Hòa Khí Nhạt Hơn Mức Chuẩn

Nồng độ Oxy khí thải cao, CO giảm

Tạo ra môi trường hoạt động Oxy

hóa của bộ xúc tác ở mức cao Trong

suốt quá trình hòa khí nhạt, bộ xúc

tác sẽ dự trữ oxy ( trong cerium), và

làm tăng xúc tác oxy hóa

Khi Hòa Khí Đậm Hơn Mức Chuẩn

Nồng độ CO cao, Oxy giảm Tạo môi trường giảm NOx (tại rôđi ) cao hơn Với hòa khí thiếu Oxy thì bộ xúc tác sẽ nhả Oxy thêm ra để đẩy nhanh quá trình oxy hóa khử

Trang 45

Cảm Biến Oxy

ECM sử dụng CB Oxy để nhận biết tỉ lệ

khí/xăng cho bộ chuyển đổi xúc tác Dựa

vào tín hiệu CB Oxy, ECM sẽ định lƣợng

phun xăng vào nguồn khí nạp

Trang 46

Khi O2 khí thải thấp, điện thế

ra CB Oxy ra sẽ cao, hòa khí

đậm

Trang 47

Cảm Biến Oxy

Từ nồng độ oxy, ECM có thể xác định nếu tỉ

lệ A/F đậm hoặc nhạt và điều chỉnh tỉ lệ cho

phép Hòa khí đậm tiêu thụ gần nhƣ hết Oxy,

vì thế tín hiệu điện thế cao, từ 0.6-1.0V Hòa

khí nhạt tiêu ít Oxy sau quá trình nổ, vì vậy

tín hiệu điện thế thấp 0.4-0.1V

Theo lý thuyết, hòa khí A/F là: 14.7:1, điện

thế ra là 0.45V

Trang 48

Nhiệt Độ Và Tín Hiệu Điện Thế Cb Oxy

Khi lạnh, cảm biến Oxy hoạt động nhƣ

một điện trở chờ đến một nhiệt độ nhất

định mới hoạt động Ở nhiệt độ

400’C(7500’F) cảm biến sẽ hoạt động

chính xác hơn Cần phải sƣỡi ấm cảm

biến bằng một điện trở, đƣợc điều khiển

bởi ECM

Các dạng tín hiệu cảm biến oxy

Trang 49

HỆ THỐNG KHÍ XẢ BAY HƠI

Có khoảng 20% HC thất thoát từ

nguồn khí thải bay hơi Hệ thống

sẽ lưu giữ và xử lý hơi xăng, để

tránh hơi nhiên liệu thoát ra

ngoài Khí thải ra sẽ được dẫn vào

buồng nạp, hòa trộn cùng vào hòa

khí Hệ thống sẽ giám sát áp lực

thùng xăng và không cho hơi xăng

bay hơi

Trang 50

HỆ THỐNG KHÍ XẢ BAY HƠI

VSV thường đóng và được điều khiển

đóng mở theo chu kỳ một cách chính xác

đề cung cấp lượng khí thoát vào trong

buồng đốt Bởi vì hệ thống này sử dụng

cửa thoát chân không, cung cấp mức độ

cầm chừng nếu những điều kiện có thể

cho phép hòa kihí đậm

ECM sử dụng tốc độ động cơ, lượng khí

nạp, nhiệt độ động cơ, cảm biến oxy để

điều khiển hoạt động EVAP

THEO DÕI HỆ THỐNG

Bằng cách theo dõi CB oxy, xung phun xăng, ECM sẽ kiểm tra sự giảm nồng độ oxy, và

độ rộng xung phun xăng, để thu nhận tín hiệu đúng cho quá trình làm đậm hòa khí Và ECM kiểm tra sự hư hòng của van thoát (purge valve) để báo lưu đến DTC và thông báo cho OBD-II biết

Trang 51

HỆ THỐNG THÔNG TRỤC KHUỶU

Trong hoạt động động cơ, khí cháy lọt

xuống trục khuỷu, có khoảng 70 đến 80% là

khí không cháy( hơi nước và các khí thải

khác) gây ra một số tác hại như:

- làm bẩn dầu bôi trơn, dầu bôi trơn bị biến

chất

- Cản trở chuyển động tịnh tiến của piston

- Áp suất ở hộp trục khuỷu đẩy nhớt qua

các phốt làm kín đi ra ngoài

- Trước đây, các xe được gắn 1 ống khí vào

hộp trục khuỷu để những khí này thoát ra

ngoài khí quyển, đã gây ô nhiễm môi

trường và cũng không tận dụng được hơi

nhiên liệu có trong đó Mặt khác khi xe

chạy chậm lượng khí thải bị lọt xuống hộp

trục khuỷu tăng lên nhưng không được thải

hoàn toàn ra ngoài vì lúc này vận tốc xe

nhỏ, độ giảm áp tại đầu ống nhỏ

Trang 52

HỆ THỐNG THÔNG TRỤC KHUỶU

1 Hệ thống PCV

-Ở loại này, toàn bộ khí ở hộp trục khuỷu sẽ được

hệ thống đưa về đường nạp chung với lượng khí

nạp mới vào động cơ để đốt cháy

-Khi dùng hệ thống này, hiệu quả thông gió rất

cao nhưng do đưa hơi nhiên liệu và khí cháy về

đường nạp dễ làm bám bẩn Xu-pap và xi- lanh

2 VAN PCV:

- Nếu lượng khí từ Cac-te chứa nhớt được

phép thổi vào ống nạp mọi lúc với số

lượng khí bất kỳ thì hỗn hợp làm việc sẽ

không được ổn định và sẽ không thích hợp

với các yêu cầu làm việc của động cơ

Đồng thời để ngăn chặn sự cháy ngược từ

ống nạp đến hộp trục khuỷu, người ta lắp

thêm vào hệ thống van PCV Van này có

nhiệm vụ điều hoà lượng hơi từ cacte đi

vào hệ thống nạp của động cơ

Trang 53

VAN PCV

Cầm chừng, chưa đạp ga

Chế độ cầm chừng, khí vận chuyển rất yếu, nhưng

chân không cổ góp hút cao Khiến trục PCV kéo lên

hoàn toàn ( thắng lực lò xo) Cho khí thải đi qua một

cách từ từ

Tải thấp, trục PCV ở vị trí trung tâm hành

trình Cho phép lượng khí thải ổn định nhất đi

qua, vào buồng đốt

Tải thấp

Đạp ga, chạy tải cao, Khí thải

rất cao Trục mở rộng hơn

Trong khi tải cao, nếu lượng khí

thải cao vượt giới hạn van PCV,

thì khí sẽ đi qua ống thông hơi

vào buồng đốt

Trang 54

VAN PCV

Động cơ tắt van đóng hoàn

toàn, khí thải sẽ còn giữ lại bên

trong hộp trục khuỷu

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	3,03 MB