khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 1FZFE (kèm bản vẽ)

Tuỳ theo bản chất của quá trình chế hoà khí có thể phân biệt ba kiểu tạo hỗn hợp sau: + Chế hoà khí ngoài hay là chế hoà khí sớm : hỗn hợp nhiên liệu không khí được chuẩn bị một cách th

Mục lục

1 Tổng quát về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng 31.1 Khái quát quá trình tạo hỗn hợp ở động cơ đốt trong 3

1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trong động cơ chạy xăng 6

3 Khảo sát hệ thông phun xăng điện tử độngcơ 1FZ-FE 36

5 Phương pháp chẩn đoán hư hỏng của hệ thống phun xăng điện tử 86

LỜI NÓI ĐẦUTrong những năm gần đây nghành công nghiệp chế tạo ô tô đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đặt biệt cùng với việc ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghệ vào trong nghành đã đưa nghành công nghiệp chế tạo ô tô hoà nhập cùng với tốc độ phát triển của sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.

Do điều kiện đường xá cũng như địa hình phức tạp của nước ta nên xe Toyota Landcruser là loại xe lữ hành việt dã do Nhật Bản chế tạo được đưa vào nước ta trong những năm gần đây đã đáp ứng được nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hoá, phục vụ nhu cầu đời sống sinh hoạt của xã hội Vì vậy việc tìm hiểu về tính năng kỹ thuật của xe đặt biệt là hệ thống nhiên liệu là hết sức cần thiết đối với một sinh viên thuộc chuyên nghành động lực Do đó em đã chọn đề tài “Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 1FZ-FE lắp trên xe Toyota Landcurser”

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo trong bộ môn chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn “T.S Trần Văn Nam”, các thầy cô giáo trong bộ môn Động lực cùng tất cả các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng ngày 25 tháng 5 năm 2002

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Hoà.

1 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU CỦA

ĐỘNG CƠ XĂNG

1.1 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH TẠO HỖN HỢP Ở ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

- Việc tạo hỗn hợp nhiên liệu khí ở động cơ đốt trong được thực hiện bởi một số các cơ cấu hợp thành hệ thống nhiên liệu Tuỳ theo bản chất của quá trình chế hoà khí có thể phân biệt ba kiểu tạo hỗn hợp sau:

+ Chế hoà khí ngoài hay là chế hoà khí sớm : hỗn hợp nhiên liệu không khí được chuẩn bị một cách thích hợp ở bên ngoài động cơ trong một thiết bị riêng gọi là bộ chế hoà khí và được đưa vào động cơ qua hệ thống nạp

+ Chế hoà khí trong hay là chế hoà khí trực tiếp: nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơ và hỗn hợp nhiên liệu khí được hình thành bên trong xylanh động cơ

+ Chế hoà khí trung gian (nửa trong nửa ngoài): nhiên liệu được phun trên đường ống nạp hoặc gần xupáp nạp Trong trường hợp này quá trình tạo hỗn hợp nhiên liệu khí được bắt đầu ở đường nạp và kết thúc bên trong xylanh động cơ Đây là phương pháp tạo hỗn hợp được áp dụng cho hệ thống phun xăng

1.2 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

1.2.1 Đối với hệ thống dùng cacbuaratơ

- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng

- Hệ thống có ziclơ bổ sung

- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở ziclơ chính

1.2.2 Phân loại các hệ thống phun xăng

1.2.2.1 Phân loại theo số vòi phun sử dụng.

a) Hệ thống phun xăng nhiều điểm

- Mỗi xylanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởi một vòi phun riêng biệt Xăng được phun vào đường ống nạp ở vị trí gần xupap nạp Thường dùng cho các loại xe du lịch cao cấp có dung tích xylanh lớn

b) Hệ thống phun xăng một điểm

- Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí được tiến hành ở một vị trí tương tự như trường hợp bộ chế hoà khí, sử dụng một vòi phun duy nhất Xăng được phun vào đường nạp, bên trên bướm ga Hỗn hợp được tạo thành trên đường nạp Hệ thống này được sử dụng khá phổ biến trên động cơ các loại xe có công suất nhỏ

c) Hệ thống phun xăng hai điểm

- Thực chất đây là một biến thể của hệ thống phun xăng một điểm trong đó sử dụng thêm một vòi phun thứ hai đặt bên dưới bướm ga nhằm cải thiện chất lượng quá trình tạo hỗn hợp

1.2.1.2 Phân loại theo nguyên lý làm việc

a) Hệ thống phun xăng cơ khí

- Trong hệ thống này, việc dẫn động, điều khiển, điều chỉnh định lượng hỗn hợp được thực hiện theo một số nguyên lý cơ bản như động học, động lực học, cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học

- Có hai loại dẫn động cơ khí Loại dẫn động bởi động cơ bao gồm bơm xăng và một bộ phận định lượng nhiên liệu hoạt động giống như hệ thống phun nhiên liệu của động cơ điêzen và một loại thứ hai hoạt động độc lập không có dẫn động từ động cơ

b) Hệ thống phun xăng điện tử.

- Ở các loại hệ thống phun xăng này, một loạt các cảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng các tín hiệu điện liên quan đến các thông số làm việc của động cơ cho một thiết bị tính toán thường được gọi là bộ vi xử lý và điều khiển trung tâm Sau khi xử lý các thông tin này, bộ điều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần cung cấp cho động cơ theo một chương trình tính toán đã được lập trình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun xăng (thời điểm phun và thời gian phun)

1.2.1.3 Phân loại theo nguyên lý đo lưu lượng khí nạp

a) Hệ thống phun xăng với lưu lượng kế

- Hệ thống phun xăng loại này được trang bị thiết bị đo lưu lượng cho phép đo trực tiếp thể tích hay khối lượng không khí lưu thông trong đường nạp Thông tin về lưu lượng khí được cung cấp cho bộ điều khiển trung tâm dưới dạng tín hiệu điện để làm cơ sở tính toán thời gian phun

+ Lưu lượng thể tích: thiết bị này làm việc theo nguyên tắc đo lực của dòng khí tác động lên một cửa đo quay quanh một trục lắp trên đường nạp Góc quay của cửa phụ thuộc lưu lượng khí nạp và được xác định bởi một điện thế kế Như vậy, thiết bị sẽ cung cấp một tín hiệu điện tỷ lệ với lưu lượng khí cho bộ điều khiển trung tâm Để tăng độ chính xác phép đo, người ta thường dùng thêm một nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí trong quá trình nạp

+ Lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng: một sợi dây kim loại rất mảnh được căng ở một vị trí đo trong đường nạp Khi lưu lượng khí thay đổi thì nhiệt độ và điện trở của dây cũng thay đổi theo Một mạch điện tử cho phép điều chỉnh tự động dòng điện đốt nóng dây Dòng điện này sẽ tỷ lệ với lưu lượng khí

Theo nguyên tắt này, việc đo nhiệt độ dòng khí sẽ không cần thiết nữa vì lưu lượng khối lượng được đo trực tiếp nên độ chính xác phép đo không bị ảnh hưởng bởi những dao động của nhiệt độ khí như phương pháp trên.

+ Lưu lượng kế khối lượng kiểu tâm đốt nóng: hệ thống này hoạt động theo nguyên lý tương tự như hệ thống trên Việc thay thế dây kim loại bằng hai tấm kim loại gốm mỏng cho phép tăng độ bền vững của thiết bị đo và hạn chế ảnh hưởng do bụi bặm hoặc rung động Hai tấm kim loại này có điện trở phụ thuộc nhiệt độ được mắc thành cầu điện trở, một để đo lưu lượng, một để đo nhiệt độ khí

b) Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu áp suất - tốc độ

- Ở hệ thống phun xăng loại này, lượng khí nạp được xác định thông qua áp suất tuyệt đối trong đường ống nạp và chế độ tốc độ của động cơ, dựa vào các thông số hay đặc tính chuẩn đã được xác định từ trước, có tính đến biến thiên áp suất trong quá trình nạp Các đầu đo được sử dụng thường là cảm biến áp suất kiểu áp điện - điện trở kết hợp với nhiệt kế để đo nhiệt độ khí nạp

c) Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu siêu âm sử dụng hiệu ứng Karman - Vortex

- Một cơ cấu đặt biệt được lắp trên đường nạp nhằm tạo ra các chuyển động xoáy lốc của dòng không khí ở một vị trí xác định Số lượng xoáy lốc sẽ tỷ lệ với lưu lượng thể tích Một nguồn sóng siêu âm đặt trên đường ống nạp, phát sóng có tần số xác định theo hướng vuông góc với dòng chảy không khí Tốc độ lan truyền của sóng siêu âm xuyên qua dòng khí phụ thuộc vào lượng khí chuyển động xoáy Một thiết bị nhận sóng siêu âm sẽ đo tốc độ này và gửi tín hiệu điện đến bộ điều khiển trung tâm

1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ CHẠY XĂNG.

1.3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu dùng Cacbuarơ.-Trên các động cơ xăng cổ điển việc tạo hỗn hợp nhiên liệu không khí đều ở bên ngoài động cơ một cách thích hợp trong một thiết bị riêng trước khi đưa vào buồng cháy động cơ gọi là bộ chế hoà khí Các bộ chế hoà khí hiện nay được chia ra làm ba loại sau

+ Loại bốc hơi

+ Loại phun

+ Loại hút :

• Loại hút đơn giản

• Loại hút hiện đại

1.3.1.1Chế hoà khí bốc hơi

- Chế hoà khí bốc hơi chỉ dùng cho loại xăng dễ bốc hơi Nguyên lý hoạt động của nó như sau :

- Sơ đồ nguyên lý : (hình 1.1)

4

2

Hình 1.1 : Sơ đồ bộ chế hoà khí bốc hơi.

- Ưu điểm chính của loại chế hoà khí bốc hơi là hơi xăng và hỗn hợp không khí hỗn hợp với nhau rất đều Nhưng loại này lại có rất nhiều khuyết điểm, rất cồng kềnh, dễ sinh hoả hoạn, rất nhạy cảm với mọi thay đổi của điều kiện khí trời, lúc động cơ chạy phải luôn điều chỉnh vì vậy hiện nay không dùng nữa

1.3.1.2 Chế hoà khí phun

- Sơ đồ nguyên lý : (hình 1.2)

SVTH : Nguyễn Ngọc Hoà - Lớp 97C4A

1 2 3 4 5 6 7 8 913

Hình 1.2 : Sơ đồ bộ chế hoà khí phun

1 : Họng

2 : Buồng chứa không khí áp suất cao

3 : Màng mỏng

4 : Buồng chứa không khí áp suất thấp

5 : Buồng chứa nhiên liệu áp suất thấp

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

- Các bộ chế hoà khí phun làm việc chính xác, ổn định dù động cơ đặt ở bất kỳ

vị trí nào nhưng việc bảo dưỡng, điều chỉnh phức tạp

1.3.1.3 Bộ chế hoà khí hút đơn giản

- Sơ đồ nguyên lý: (hình 1.3)

Hình 1.3 : Sơ đồ bộ chế hoà khí hút

2

3

45

19

87

6

vì vậy trong buồng phao có đặt phao 5 Nếu mức nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thì phao 5 cũng hạ theo, van kim 3 rời khỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống 2 đi vào buồng phao Phía sau họng còn có bướm ga 1 dùng để điều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động cơ.

1.3.1.4 Bộ chế hoà khí hút hiện đại

- Bộ chế hoà khí hút đơn giản, khi đáp ứng được yêu cầu làm việc của động cơ

ở chế độ không tải và tải nhỏ thì khi động cơ làm việc ở chế độ tải ổn định và toàn tải thì hỗn hợp lại quá loãng, động cơ không thể làm việc được Ngược lại, khi động

cơ làm việc tốt ở chế độ tải lớn thì khi ở tải nhỏ và không tải thì hỗn hợp lại quá giàu Vì vậy ở những bộ chế hoà khí hiện đại thì chúng được trang bị thêm những hệ thống hỗ trợ như : hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, bơm tăng tốc.v.v

- Sau đây em chỉ giới thiệu bộ chế hoà khí điển hình là K129

- Sơ đồ cấu tạo: (hình 1.4)

Hình1.4 : Sơ đồ bộ chế hoà khí K129.

2 : Piston bơm tăng tốc 9 : Mạch xăng không tải

3 : Ziclơ không tải 10 :Vít điều chỉnh không tải

4 : Ziclơ chính 11 : Họng lớn

6 : Ziclơ không khí 13 : Van làm đậm

7 : Vòi phun làm đậm 14 : Thân bướm ga

- Nguyên lý làm việc của bộ chế hoà khí K129 sẽ làm việc như bộ chế hoà khí hút đơn giản nhưng nó được sự hỗ trợ của các hệ thống phụ như : hệ thống làm đậm, hệ thống không tải, bơm tăng tốc.v.v Nên bộ chế hoà khí này đáp ứng được tất cả các yêu cầu làm việc của động cơ từ chế độ khởi động cho đến khi cần phát huy hết công suất

1.3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng hiện đại

1.3.2.1 Hệ thống phun xăng cơ khí

-Sơ đồ nguyên lý : (hình 1.5)

SVTH : Nguyễn Ngọc Hoà - Lớp 97C4A

Trang 13

Đường ống nạp trước xupáp nạp

Vòi phun

Bộ lọc xăngBộ tích tụ xăngBơm xăng điện

Bộ lọc không khí

XăngKhông khí

Đo lưu lượng

khí

Điều chỉnh hỗn hợp

Định lượng phân phối

Bướm ga

Hình 1.5 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng cơ khí.

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

+ Bộ phận cung cấp nhiên liệu gồm: bình chứa, bơm xăng điện, bộ tích tụ xăng, bộ lọc xăng

+ Bộ phận cung cấp không khí bao gồm: đường ống nạp và bộ phận lọc khí.+ Bộ phận điều khiển tạo hỗn hợp bao gồm: thiết bị đo lưu lượng khí và thiết bị định lượng nhiên liệu

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

- Bộ tích tụ xăng có hai chức năng: duy trì áp xuất trong mạch nhiên liệu sau

khi động cơ đã ngừng hoạt động để tạo điều kiện khởi động dễ dàng và làm giảm bớt dao động áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc sử dụng bơm xăng kiểu phiến gạt.

1.3.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử

- Sơ đồ nguyên lý : (hình 1.6)

SVTH : Nguyễn Ngọc Hoà - Lớp 97C4A

Lọc xăngBơm điệnBình chứa

Công tắc bướm ga

Cảm biến tốc độ

Lưu lượng kế

Đến động cơ

ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA

NHIÊN LIỆUTHÔNG

Hình 6 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điều khiển điện tử.

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

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

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

dạng các thông số vận hành hay đặc tính chuẩn.

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

1.4 SO SÁNH GIỮA CHẾ HOÀ KHÍ VÀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

Mặc dù mục đích của chế hoà khí và EFI là giống nhau, nhưng phương pháp mà chúng sử dụng để nhận biết lượng khí nạp và cung cấp nhiên liệu thì khác nhau.1.4.1Cách tạo hỗn hợp khí - nhiên liệu

1.4.1.1 Chế hoà khí

- Tại tốc độ không tải, lượng khí nạp được đo dựa vào sự thay đổi áp suất (độ chân không) xung quanh vít điều chỉnh không tải và đường ống không tải ở gần vị trí bướm ga, và một lượng nhỏ nhiên liệu được hút qua đường ống không tải và vòi phun chính

- Trong khoảng hoạt động bình thường, lượng khí nạp được đo bằng độ chân không trong họng khuếch tán và một lượng nhiên liệu tương ứng được hút qua vòi phun chính của họng khuếch tán

1.4.1.2 Hệ thống phun xăng điện tử

- Trong hệ thống EFI, cơ cấu dùng để đo lượng khí nạp được tách rời khỏi cơ cấu phun nhiên liệu, lượng khí nạp được đo bằng một cảm biến (cảm biến lưu lượng khí) và gửi tín hiệu phản hồi đến ECU (bộ điều khiển điện tử trung tâm) Dựa vào tín hiệu lượng khí nạp và tín hiệu tốc độ quay của động cơ, ECU sẽ truyền một tín

hiệu đến các vòi phun, vòi phun sẽ phun một lượng nhiên liệu thích hợp vào cửa nạp của từng xylanh.

1.4.2 Các chế độ lái xe và tỷ lệ khí - nhiên liệu

1.4.2.1 Khi khởi động

Khi khởi động động cơ, cần phải có một hỗn hợp khí nhiên liệu đậm hơn để nâng cao tính năng khởi động, đặc biệt khi nhiệt độ thấp Đó là do không khí đậm đặt hơn do vậy tốc độ dòng khí nạp thấp hơn và nhiệt độ thấp vì vậy nhiên liệu không bay hơi được dễ dàng

1.4.2.2 Khi động cơ còn lạnh

Do nhiên liệu bay hơi kém khi động cơ còn lạnh, nên cần phải có một hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm hơn

1.4.2.2.1 Chế hoà khí

Hệ thống bướm gió thực hiện chức năng này Khi nhiệt độ còn thấp, bướm gió

có thể vận hành bằng tay hay nó tự động đóng vào để cung cấp một hỗn hợp khí- nhiên liệu đậm hơn Ở hệ thống vận hành bằng tay, sau khi động cơ đã khởi động, lái xe mở bướm gió khi động cơ ấm lên Ở hệ thống tự động, bướm gió cũng được mở như vậy.

1.4.2.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử

Nhiệt độ nước làm mát được đo bằng một cảm biến, nó nhận ra nhiệt độ nước làm mát còn thấp Cảm biến có một nhiệt điện trở, điện trở của nó thay đổi rất nhạy theo sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát Nhiệt độ nước làm mát chuyển thành tín hiệu điện và gửi đến ECU, ECU sẽ phản hồi lại cho vòi phun và vòi phun sẽ phun thêm nhiên liệu để làm đậm hỗn hợp khí - nhiên liệu tuỳ theo tín hiệu này

1.4.2.3 Khi động cơ tăng tốc

Khi xe tăng tốc từ tốc độ thấp, thể tích không khí theo đó tăng lên ngay lập tức nhưng do quán tính của nhiên liệu nên sẽ có sự chậm trễ tức thời trong việc cung cấp nhiên liệu

1.4.2.3.1 Chế hoà khí

Để tránh cho hỗn hợp khí nhiên liệu quá nhạt khi tăng tốc, thì hệ thống tăng tốc trong bộ chế hoà khí sẽ làm việc và một lượng nhiên liệu xác định được phun qua khoang đặc biệt để bù lại sự chậm trễ trong việc cung cấp nhiên liệu qua vòi phun chính

1.4.2.3.2 Hệ thống phun xăng điện tử

Ngược lại với chế hoà khí, hệ thống EFI không thực hiện bất kỳ hiệu chỉnh đặt biệt nào trong khi tăng tốc đó là vì chế hoà khí hút nhiên liệu bằng độ chân không, còn hệ thống EFI phun trực tiếp nhiên liệu có áp suất cao tỷ lệ với sự thay đổi của

lượng khí nạp do vậy không có sự chậm trễ trong việc cung cấp nhiên liệu.

1.4.2.4 Khi động cơ phát huy hết công suất

1.4.2.4.1 Chế hoà khí

Khi động cơ phát huy hết công suất cần phải cung cấp một hỗn hợp không khí đậm hơn Với động cơ chế hoà khí, điều đó được thực hiện bằng hệ thống làm đậm Hệ thống toàn tải nhận biết tải trọng đặt lên động cơ bằng độ chân không của đường nạp Khi độ chân không này giảm xuống, hệ thống làm đậm làm việc và hỗn hợp không khí - nhiên liệu được cung cấp đậm hơn

1.4.2.4 2 Hệ thống phun xăng điện tử

Đối với hệ thống EFI tải trọng đặt lên động cơ được xác định bằng góc mở bướm ga và nó được chuyển thành tín hiệu điện nhờ vào cảm biến vị trí bướm ga Khi góc mở bướm ga tăng lên, thì vòi phun sẽ phun lâu hơn để có một lượng nhiên liệu lớn hơn cung cấp cho động cơ

1.4 ƯU ĐIỂM CỦA EFI SO VỚI CHẾ HOÀ KHÍ

1.4.1 Có thể cấp hỗn hợp khí - nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh

Do mỗi xylanh đều có vòi phun và do lượng phun được điều khiển chính xác bằng ECU theo sự thay đổi về tốc độ động cơ và tải trọng nên có thể phân phối đều đến từng xylanh Mặt khác, tỷ lệ khí - nhiên liệu có thể điều khiển tự do (vô cấp) nhờ ECU bằng việc thay đổi thời gian hoạt động của vòi phun (khoảng thời gian phun nhiên liệu) Vì thế hỗn hợp khí - nhiên liệu được phân phối đều đến tất cả các xylanh và tạo ra được tỷ lệ tối ưu Chúng có ưu điểm trong cả việc kiểm xoát khí xả lẫn tính năng phát huy về công suất

1.4.2 Có thể đạt được tỷ lệ khí - nhiên liệu chính xác với tất cả các

dải tốc độ động cơ.

- Vòi phun đơn của chế hoà khí không thể điều khiển chính xác tỷ lệ khí - nhiên liệu ở tất cả các dải tốc độ, nên việc điều khiển chia thành các dải tốc độ không tải, tốc độ trung bình và tốc độ cao, khi khởi động, khi tăng tốc, khi phát huy hết công suất Nên hỗn hợp phải được làm đậm khi chuyển từ hệ thống này sang hệ thống khác Vì thế nên rất dễ xẩy ra hiện tượng không bình thường (nổ trong đường ống nạp ) trong quá trình chuyển đổi cũng như có sự không đồng đều khá lớn trong từng xylanh nên hỗn hợp phải được làm đậm hơn Mặc dù vậy, với hệ thống EFI thì một hỗn hợp khí - nhiên liệu chính xác và liên tục luôn được cung cấp tại bất kỳ chế độ tốc độ và tải trọng nào của động cơ nên nó có ưu điểm rất lớn trong việc kiểm soát khí xả và tính kinh tế của nhiên liệu

1.4.3 Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của góc mở bướm ga

- Ở bộ chế hoà khí, từ vòi phun đến xylanh có một khoảng cách dài cũng như có sự chênh lệch lớn giữa tỷ trọng xăng và không khí nên xuất hiện sự chậm trễ khi xăng đi vào xylanh tương ứng với sự thay đổi của luồng khí nạp Mặc dù vậy, ở hệ thống EFI vòi phun được bố trí ở gần xylanh và được nén với áp suất khoảng 2 -3 kg/cm2, cao hơn so với áp suất đường nạp, cũng như nó được phun qua một lỗ nhỏ nên nó dễ dàng tạo thành dạng sương mù Do vậy lượng phun xăng thay đổi tương ứng với sự thay đổi của lượng khí nạp tuỳ theo sự đóng mở của bướm ga, nên hỗn hợp khí - nhiên liệu phun vào trong các xylanh thay đổi ngay lập tức theo độ mở của bướm ga

1.4.4 Hiệu chỉnh hỗn hợp khí - nhiên liệu

1.4.4.1 Bù tại tốc độ thấp

- Khả năng tải tại tốc độ thấp được nâng cao do nhiên liệu ở dạng sương mù được phun ra bởi vòi phun khởi động lạnh khi động cơ khởi động cũng như lượng không khí được hút qua van không tải nên khả năng tải được duy trì ngay lập tức sau khi khởi động.

1.4.4.2 Cắt nhiên liệu khi giảm tốc

- Trong quá trình giảm tốc, động cơ chạy với tốc độ cao ngay cả khi bướm ga đóng kín Do vậy, lượng khí nạp vào xylanh giảm xuống và độ chân không trong đường ống nạp trở nên rất lớn Ở chế hoà khí, xăng bám trên thành của đường ống nạp sẽ bay hơi và vào bên trong xylanh động cơ do độ chân không tăng lên đột ngột làm cho hỗn hợp quá đậm, quá trình cháy xẩy ra không hoàn toàn và làm cho nồng độ HC trong khí xả tăng lên Ở động cơ EFI, việc phun nhiên liệu bị loại bỏ khi bướm ga đóng kín, do vậy nồng độ HC trong khí xả giảm xuống và làm giảm tiêu hao nhiên liệu

1.4.5 Nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu có hiệu quả

- Ở chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp lại bằng họng khuếch tán để tăng tốc độ dòng khí, tạo nên độ chân không bên dưới họng khếch tán làm cho nhiên liệu được hút vào trong xylanh Tuy nhiên họng khếch tán làm cản trở dòng khí nạp, còn

ở động cơ EFI một áp suất nhiên liệu xấp xỉ 2 - 3 kg/cm2 luôn được bơm cung cấp đến động cơ để nâng cao khả năng phun sương của hỗn hợp khí - nhiên liệu, do vậy không cần có họng khếch tán nên dòng khí nạp không bị cản trở cũng như có thể tận dụng quán tính của dòng khí để tăng lượng không khí nạp cho một chu trình

2 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ 1FZ-FE

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

- Xe Toyota Landcruiser là loại xe lữ hành việt dã 4×4 để chơ íngười hoặc chở hàng sạch (khi tháo các ghế ngồi ở phía sau) Xe có động cơ có công suất lớn, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu vững gồm nhiều thiết bị đảm bảo tiện nghi và an toàn cao cho người sử dụng trong các điều kiện đường xá, khí hậu khắt nghiệt Đặt biệt ở Việt Nam do điều kiện đường xá còn nhiều hạn chế nên họ xe Toyota Landcuriser được rất nhiều người ưa chuộng Kết cấu, hình dáng bên ngoài và nội thất có tính mỹ thuật cao.

- Họ xe Landcruiser bắt đầu sản xuất từ những năm 50 tới nay gồm có 3 kiểu chính:

+ Xe mui cứng bằng kim loại để chở khách, xe mui vải để chở khách và chở hàng, xe toàn năng để chở người

+ Xe mui cứng và mui vải là những xe được thiết kế hình dáng từ thập kỷ 70 sang thập kỷ 80 Vỏ xe có nhiều đường thẳng, góc cạnh, chủ yếu các xe này được phân loại theo các kiểu sau:

∗ Landcruser mui cứng và mui bạt:

• Kiểu thân ngắn có 5-6 chỗ ngồi

• Kiểu thân trung bình có 5-9 chỗ ngồi

• Kiểu thân dài có 6-13 chỗ ngồi

• Kiểu thân dài làm xe vận tải nhỏ có 3 chỗ ngồi và thùng chở hàng phía sau

∗ Landrcuser II mui cứng:

• Kiểu thân ngắn có 5-6 chỗ ngồi

+ Xe toàn năng là kiểu xe được sản xuất từ đầu thập kỷ 90 có kích thước gần

giống xe Landcruser thân dài nhưng hình dáng hiện đại, nhiều đường cong hơn, có đầu xe hình dáng <<đầu cá mập>> cụ thể có xêri sau:

• F2J80 lắp động cơ xăng 1FZ-F, 1FZ-FE, 3F, 3F-E

• H280 lắp động cơ điêzen 1HZ, 1PZ

• HD lắp động cơ điêzen tăng áp 1HD-T

2.2 ĐỘNG CƠ 1FZ-FE

- Xe Toyota Landcruser có lắp các loại động cơ như sau :

+ Động cơ xăng : 21R, 22R, 22R-E, 3F, 3F-E, 1FZ-E, 1FZ-FE Trong đó 22R-E, 3F-E, 1FZ-FE là động cơ phun xăng điều khiển điện tử

+ Động cơ điêzen : 1PZ, 1HD-T, 1HZ trong đó 1HD-T là động cơ tăng áp

Vì trong khuôn khổ của đề tài nên em chỉ giới thiệu tổng quan về động cơ phun xăng điều khiển điện tử 1FZ-FE được lắp trên xe Toyota Landcruser 1998

- Sơ đồ mặt cắt động cơ: (hình 2.1) và (hình 2.2)

Hình 2.1 : Mặt cắt ngang động cơ 1FZ-FE.

Hình 2.2 : Mặt cắt dọc động cơ 1FZ-FE.

10 Xupáp

- Động cơ xăng kiểu 1FZ-FE là động cơ phun xăng điều khiển điện tử, 4 kỳ 6

xy lanh được xếp thành dãy thẳng đứng, có hai trục cam đặt trên nắp máy, có 24 xupáp Dung tích công tác là 4500 cm3, thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4 Tất cả các cụm, chi tiết cần được bảo dưỡng, điều chỉnh thường xuyên nên đều được bố trí tại các vị trí dễ thao tác Động cơ cùng với hộp số và hộp số phụ được lắp thành cụm động lực đặt dọc xe

- Xy lanh được đúc liền với thân máy bằng gang, không có ống lót rời, nhờ đó làm tăng độ cứng vững, gọn kết cấu, giảm trọng lượng xylanh Bên dưới động cơ được che bởi các te chứa dầu Các te này gồm hai phần: phần trên bằng hợp kim nhôm, phần dưới làm bằng tôn dập

- Động cơ có hai trục cam trên một nắp máy Mỗi xylanh có 4 xupáp, hai nạp và hai thải Trục cam trên nắp máy cho phép làm giảm khối lượng các chi tiết trung

gian chuyển động tịnh tiến (không có đũa đẩy, cò mổ ) đảm bảo hoạt động ổn định cho cơ cấu phân phối khí ngay cả tại số vòng quay cao Trục cam được dẫn động bằng xích từ trục khuỷu Trên hộp xích cam làm bằng hợp kim nhôm có lắp bơm nước dẫn động bằng dây đai và bơm dầu Ngoài ra phía sau hộp xích cam còn có lắp bơm dầu trợ lực tay lái được dẫn động từ đầu trục khuỷu qua bánh răng dẫn động bơm dầu động cơ.

2.2.1 Thân máy

- Thân máy là chi tiết cơ sở trên đó có lắp các cơ cấu và các cụm phụ khác của động cơ Thân máy làm bằng gang hợp kim có độ bền cao Xylanh được doa thẳng vào thân máy

- Phần dưới thân máy có bảy ổ đỡ trục khuỷu Nắp ổ đỡ trục khuỷu được bắt vào thân máy bằng bu lông và được gia công cùng với thân máy Trên thân máy có khoang đường dầu chính đưa dầu đi bôi trơn các ổ đỡ trục khuỷu, lên trục cam, ngoài ra còn có các đường đưa dầu từ bơm dầu lên bầu lọc và két làm mát dầu

- Trên thân máy xung quanh xylanh là áo nước có các vách dẫn nước làm mát động cơ

- Phía trước thân máy có lắp hộp xíchcam cùng với bơm trợ lực tay lái, bơm nước, quạt gió Phía sau thân máy có lắp vỏ bánh đà được đúc liền để nối với vỏ ly hợp

2.2.2 Piston và thanh truyền

- Piston được đúc bằng hợp kim nhôm chịu tải trọng nhiệt, cơ cao Trên đỉnh piston có bề mặt lõm để tránh va đập với xupáp Để làm kín xylanh và truyền nhiệt

ra thân máy, trên mỗi piston có lắp hai secmăng khí và một secmăng dầu có hai

vòng thép mỏng và vòng lò xo ở giữa.

- Các thông số kỹ thuật chính của nhóm piston - thanh truyền :

• Đường kính piston đo tại phần váy, cách đỉnh piston 42 mm, theo phương vuông góc với chốt piston là :

+ Nhóm 1 99,95 - 99,96 mm+ Nhóm 2 99,96 - 99,97 mm+ Nhóm 3 99,97 - 99,98 mm

• Khe hở piston - xylanh : 0,040 - 0,060 mm

• Khe hở chốt piston và ống lót đầu nhỏ thanh truyền là 0,005 - 0,0011 mm

• Đường kính tiêu chuẩn của chốt : 26,000 - 26,012 mm

• Khe hở rãnh secmăng tiêu chuẩn :

+ Secmăng khí thứ nhất : 0,04 - 0,08 mm

+ Secmăng khí thứ hai: 0,03 - 0,07 mm

• Khe hở mép secmăng tiêu chuẩn :

+ Secmăng khí thứ nhất : 0,30 - 0,52 mm+ Secmăng khí thứ hai: 0,45 - 0,67 mm

- Thanh truyền được làm bằng thép rèn Các bu lông thanh truyền, nắp cổ trục chính đều là bu lông chịu kéo

2.2.3 Trục khuỷu bánh đà

- Trục khuỷu là chi tiết chịu lực chính của động cơ nên được đúc bằng gang đặc biệt có độ bền cao Trong trục khuỷu có khoang các đường dầu, dẫn dầu đi bôi trơn các cổ trục thanh truyền Trên đầu trục khuỷu có lắp bánh xích dẫn động xích

cam, bánh răng dẫn động bơm dầu, bơm trợ lực lái Đuôi trục khuỷu có lỗ lắp vòng

bi cho trục dẫn động hộp số

- Bánh đà được đúc bằng gang, trên có lắp vành răng khởi động Bánh đà được lắp vào đuôi trục khuỷu bằng các bulông tự hãm kèm theo vòng đệm

- Các thông số kỹ thuật chính của nhóm trục khuỷu - bánh đà

- Nắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm chung cho cả 6 xylanh Trên nắp máy có các buồng cháy, có các vị trí lắp xupáp, bugi, hai trục cam, cụm ống thải, cụm ống nạp Bên trong nắp máy có khoang nước làm mát Ngoài ra bên trên nắp máy còn có van thông gió cacte, bộ vòi phun, van tuần hoàn khí xả Hai trục cam ở đầu có nối với nhau bởi các bánh răng dẫn động, trong đó trục cam bên trái có bánh xích được dẫn động từ trục khuỷu Mỗi trục cam có 7 ổ đỡ, nắp ổ đỡ ốp thẳng vào

cổ trục không cần bạc lót Cam tác động trực tiếp lên con đội tới xupáp Đế xupáp được chế tạo bằng gang đặt biệt có độ bền cao, chịu va đập

- Đệm nắp máy có tác dụng làm kín giữa thân máy và nắp máy Đệm làm bằng bột sợi amiăng có viền mép bằng tôn mềm, các lỗ nước được viền bằng đồng lá Bề mặt bôi bột chì chống dính

2.2.5 Cơ cấu phối khí

- Cơ cấu phối khí có tác dụng điều chỉnh quá trình nạp, xả khí trong động cơ khi đóng mở xupáp nạp và xupáp thải Cơ cấu phối khí gồm có bộ dẫn động xích cam, hai trục cam, xupáp nạp và xupáp thải, lò xo con đội và các chi tiết khác để giữ xupáp

- Bộ dẫn động xích cam truyền chuyển động từ bánh xích trục khuỷu lên bánh xích trục cam bên trái và thông qua cặp bánh răng truyền chuyển động sang trục bên phải

- Hai trục cam được đúc bằng gang, bề mặt làm việc của các cam và cổ trục cam đều được tôi cao tần Dầu bôi trơn được dẫn động từ nắp máy tới hai trục cam, vào các ổ đỡ

• Các thông số kỹ thuật chính của cơ cấu phối khí :

* Đường kính tiêu chuẩn thân xupáp là :

- Lò xo xupáp được làm bằng thép lò xo chịu các tải trọng có tần suất cao Các xupáp được dẫn động trực tiếp từ trục cam qua con đội Khi cần điều chỉnh khe hở xupáp, phải thay các đệm lót bằng thép trên mặt con đội.

2.2.6 Hệ thống làm mát

- Hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn cưỡng bức, bao gồm áo nước, xylanh và nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió, các đường ống Hệ thống làm nước sử dụng nước sạch có pha phụ gia chống gỉ

- Sơ đồ hệ thống: (hình 2.3)

Hình 2.3 : Hệ thống làm mát

4 : Cửa ra nước dẫn lưu 11 : Bơm nước.

7 : Nắp máy

- Nước từ két làm mát vào bộ sưởi qua van hằng nhiệt vào bơm nước Sau đó nước từ bơm vào thân máy, áo nước quanh xylanh, lên nắp máy làm mát cho các chi tiết quanh buồng cháy rồi ra ngoài vào lại két nước làm mát và bộ sưởi Từ nắp máy có đường đưa nước làm mát lên hộp bướm gió sau đó về lại van hằng nhiệt

2.2.7 Hệ thống bôi trơn

- Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức và vung toé dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ

- Sơ đồ hệ thống: (hình 2.4)

SVTH : Nguyễn Ngọc Hoà - Lớp 97C4A

Bánh răng trục cam

Con đội và thân xupápXích và bánh xích

Vòi phun dầuPiston

Vòi phun dầu

Đường dầu chính

Van một chiều

Van một chiều

Van một chiều

Bơm dầuBơm lọc dầuKét làm mát dầu

Chốt căng xíchNắp máy

Cam

Cổ trục cam

Hình 2.4 : Hệ thống bôi trơn.

- Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, các te dầu, các đường ống Dầu sẽ từ các te được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về các te

2.2.8 Hệ thống cung cấp nhiên liệu

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ 1FZ-FE là hệ thống cung cấp phun xăng điều khiển bằng điện tử EFI thay thế cho kiểu cung cấp chế hoà khí

- Sơ đồ hệ thống : (hình 2.5)

Hình 2.5 : Sơ đồ hệ thống EFI động cơ 1FZ-FE.

2.2.9 Hệ thống điều chỉnh khí thải

- Hệ thống điều chỉnh khí thải có tác dụng làm giảm lượng khí độc hại có trong khí thải động cơ trước khi thải ra môi trường

- Nguồn thải chất độc hại của động cơ gồm có : khí cháy lọt xuống các te, hơi xăng, khí thải từ động cơ

- Hệ thống điều chỉnh khí thải gồm có các phần chính sau :

* Van thông gió các te: có tác dụng hút các chất khí cháy lọt từ buồng cháy xuống các te khỏi làm biến chất dầu nhờn và gây ô nhiễm không khí

* Hệ thống sưởi không khí nạp: có tác dụng tăng nhiệt độ không khí nạp khi động cơ mới bắt đầu làm việc làm tăng khả năng sử dụng hỗn hợp cháy nghèo

* Hệ thống thu hơi xăng thừa

* Hệ thống tuần hoàn khí xả

- Hệ thống cung cấp EFI là kiểu phun xăng điều khiển điện tử có tính kinh tế cao, tăng công suất động cơ, giảm lượng độc hại trong khí xả (do luôn đảm bảo hệ số dư lượng không khí α = 0.9 - 1 là tối ưu ở tại các chế độ tải của động cơ.

- Hệ thống phun xăng điện tử EFI gồm có 3 phần chính: cấp xăng, dẫn không khí nạp và điều khiển điện tử

+ Hệ thống cấp xăng có bơm xăng điện cấp xăng có áp suất qua bầu lọc theo đường ống vào các vòi phun Trên đường ống có lắp van điều chỉnh áp suất giữ áp suất xăng ở đầu vòi phun là 2.3 - 2.6 kg/cm2 ở vòng quay không tải và 2.7 - 3.1 kg/cm2 ở vòng quay định mức Từ van điều chỉnh áp suất có đường dẫn xăng thừa về thùng Các vòi phun được điều khiển phun theo quy luật đồng thời phun một lượng xăng xác định vào đường ống nạp không khí tuỳ theo tín hiệu từ hộp điều khiển điện tử ECU Các vòi phun hoạt động đồng thời, mỗi chu kỳ động cơ phun hai lần, mỗi lần một nữa liều phun

- Hệ thống dẫn không khí nạp gồm có: bầu lọc gió, hộp bướm ga và cụm đường ống nạp

- Hệ thống điều khiển điện tử động cơ 1FZ-FE là kiểu TCCS (Toyota Computer Contrl System ) do hãng Toyota phát triển Hệ thống TCCS có các chức

năng như sau :

+ Phun xăng điện tử EFI Hộp điều khiển điện tử ECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến đo các thông số như :

• Khối lượng dòng không khí nạp

• Nhiệt độ nước làm mát

• Nhiệt độ không khí nạp

• Số vòng quay động cơ

• Độ tăng tốc / độ giảm tốc

• Nồng độ oxy trong khí xả

• Vị trí bướm ga

• Công tắc bật điều hoà nhiệt độ

+ Đánh lửa sớm điện tử Hộp ECU được đặc chương trình để phát tín hiệu vào thời điểm đánh lửa tối ưu ( góc đánh lửa tối ưu ) trong bất kỳ chế độ làm việc nào của động cơ Các thông số từ các đầu cảm biến đo vòng quay, áp suất tuyệt đối dòng khí nạp, nhiệt độ nước làm mát, cảm biến kích nổ được đưa vào xử lý trong hộp ECU, hộp này sẽ phát tín hiệu đánh lửa chính xác vào thời điểm cần thiết

+ Điều khiển vòng quay không tải : Hộp ECU cũng được đặt chương trình có các vòng quay không tải khác nhau tuỳ theo các điều kiện làm việc của động cơ Các đầu cảm biến sẽ đưa các tín hiệu về hộp ECU để chỉnh dòng khí nạp vòng qua bướm ga vào động cơ Nhờ đó số vòng quay không tải của động cơ điều chỉnh được theo yêu cầu

+ Mạch tự chẩn đoán: hộp ECU có thể phát hiện các hư hỏng bởi các tín hiệu bất thường từ các cảm bến bằng cách tự bật sáng các đèn báo sự cố có chữ

“CHEK” ( kiểm tra ) trên bảng đồng hồ lái xe Hộp ECU cũng xác định loại hỏng theo mã chẩn đoán Tuỳ theo tần suất nhấy nháy của đèn báo sự cố, theo bảng mã chẩn đoán có thể xác định hư hỏng ở bộ phận nào.

+ Mạch dự phòng: trong trường hợp có hư hỏng trong mạch của hệ thống phun xăng điện tử EFI, hộp ECU có mạch dự phòng được tự động đấu vào để đảm bảo khả năng tối thiểu để cho xe có thể tự đi đến xưởng sửa chữa, lúc đó đèn báo sự cố sẽ luôn sáng

3.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ

3.1.1 Cảm biến lưu lượng khí nạp

32

4