CHƯƠNG i mới lam lại

Động cơ 2TR-FE được sản xuất vào tháng 8 năm 2004 và xuất hiện đầu tiên tại Thái Lan năm 2005, nó được sử dụng trên các dòng xe của Toyota như: Toyota Hilux, Toyot Fortuner, Toyota Hiace

CHƯƠNG I NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO

ĐỘNG CƠ 2TR-FE TRÊN XE TOYATO FORTUNER.

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 Tổng quan về xe

Xe Toyota Fortuner 2,7V

Toyota Fotuner là một chiếc xe SUV 7 chỗ chất lượng cao, có tuổi đời khánon trẻ trên thị trường đang phát triển của các dòng xe cỡ trung Nó được sản xuất lần đầu tiên ở Thái Lan năm 2005 và dựa trên nền tảng của xe bán tải Hilux

Toyota Fotuner đến với Việt Nam khá muộn, phải tới năm 2009 xe mới chính thức có mặt ở thị trường Việt Nam với 2 piên bản và được lắp ráp trong nước Tuy nhiên chỉ trong một thời gian ngắn mẫu xe đã chiếm vị trí đầu tiên trong phân khúc SUV tại Việt Nam với hơn 64% thị phần trong năm 2012, và

nó vẫn giữ nguyên vị trí cho tới ngày hôm nay

1.1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Fortuner 2.7V

Xe Toyota Fortuner 2.7V là một mẫu xe được trang bị động cơ xăng đã được bổ xung thêm công nghệ van biến thiên VVT-i để tăng thêm thông số sức mạnh và giảm mức tiêu hao nhiên liện cho xe

Nó cũng là một trong những dòng xe có sự thay đổi mang tính cách mạng

về phong cách và các tính năng để phù hợp với thị hiếu khách hàng ngày nay, với ngoại thất bắt mắt theo kiểu Toyota Highlander, nội thất tiện nghi hiện đại

và tính năng kỹ thuật của xe được nâng cấp để đáp ứng mọi nhu cầu của những khách hàng khó tính nhất

Bảng1.1: thông số kỹ thuật xe Toyota Fortuner 2.7 (phiên bản 2017)

Bán kính vòng quay tối thiểu 5.8 (m)

Động cơ

Mức tiêu hao nhiên liệu 11,1 lít/100km

Hệ thống phun nhiên liệu Điện tử, đa điểm

Hệ thống truyền động

Hệ thống truyền động Dẫn động 2 cầu bán thời gian

4WD1.2 Đặc điểm cấu tạo động cơ 2TR-FE

Động cơ 2TR-FE được sản xuất vào tháng 8 năm 2004 và xuất hiện đầu tiên tại Thái Lan năm 2005, nó được sử dụng trên các dòng xe của Toyota như: Toyota Hilux, Toyot Fortuner, Toyota Hiace,

Động cơ 2TR-FE là động cơ xăng có dung tích 2,7 liter với 4 xylanh thẳnghàng, trục cam kép DOHC với 16 xuppap được dẫn động bằng xích với hệ thống van nạp biến thiên thông minh VVT-i

Động cơ 2TR-FE

*giải thích về ký hiệu động cơ 2TR-FE:

 "2" : ký hiệu đầu cho biết về thế hệ của thân động cơ, cũng là ký hiệu của thế hệ động cơ

 "TR": là ký hiệu cho biết về chủng loại động cơ, “2TR” có nghĩa là thệ hệ

2, cam đôi nằm trên nắp máy

 "FE" ký tự nằm sau dấu gạch cho biết về đặc điểm động cơ,"F" Economy narmow - angel DOHC ( kiểm soát chặc chẽ góc mở cam),"E" electronic fuel Injection ( phun xăng điện tử)

Bảng 1.2: bảng thông số kỹ thuật của động cơ 2TR-FE

Thông số kỹ thuật chính của động cơ Giá trị

Số xilanh, bố trí xilanh 4 xilanh, xếp một hàng thẳngđứng

Công suất cực đại / số vòng quay trục

Cớ cấu xupap Xupap cam kép, dẫn động xích

Thời điểm đóng mở xupap Xupap nạp

Mở sớm 52 độĐóng muộn 12

độ

Xupap xả

Mở sớm 44 độĐóng muộn 8độ

Số lượng xupap

Hệ thống bôi trơn Bôi trơn cưỡng bức toàn dòng

Đường kính bướm ga 50 mm

Hệ thống nhiên liệu Phun xăng đa điểm điều khiển

bằng điện tử

1.2.1 Các chi tiết cơ khí

A.Chi tiết cố định.

 Nắp máy:

Nắp máy là phần đậy phía trên xy lanh, nó có cấu tạo tương đối phức tạp bởi vì trong nó có rất nhiều đường ống dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu và là chỗ chứa nhiều các bộ phận khác của động cơ như: giàn xuppap, các đường ống nạp, xả cho các xylanh, các đường dầu đường nước, lỗ để lắp vòi phun nhiên liệu, bu gi,…

Hình 1.1: Nắp quy lát và gioăng

1- nắp quy lát; 2- gioăng Đệm máy được làm từ amiang có viền mép bằng đồng, bề mặt bôi bột chì chống dính Độ vênh của nắp quy lát tối đa là 0.05mm

Các thông số về kết cấu của ống dẫn hướng xupap được trình bày trong bảng.

Các bộ phận chính trong kết cấu động cơ.

1- nắp máy; 2-gioăng nắp quy lát; 3-thân máy; 4-puli dẫn động; 5-cacste dầu

phần trên;6- cacste dầu phần dưới.

Để tang độ cứng vũng, mép dưới thân máy được bố trí thấp hơn so với tâmtrục khuỷu 50mm, tại các vách ngangg ở các ở đỗ trục khuỷu có các gân tang cường Để tăng thời gian sử dụng cho động cơ, thân máy được doa lên cốt sửa chữa ( tăng đường kính lên 0.5mm), chỉ có thể lên một cốt sửa chữa, nếu doa rộng quá 0.5mm này sẽ làm mất bề mặt xylanh

Trong thân máy có các lỗ, các đường dẫn dầu bôi trơn và nước làm mát

Bao quanh các xylanh là các khoang chứa nước để làm mát.

Thông số kết cấu xy-lanh

Xy-lanh của động cơ 2TR-FE được chế tạo liền với thân động cơ nhờ đó làm tăng độ cứng vững, gọn kết cấu, giảm trọng lượng động cơ

Các xy-lanh được bố trí thành dãy hang thẳng

Xy-lanh được đúc bằng gang, bề mặt làm việc của xylanh được gia công với độ bóng và độ chính xác rất cao nên còn hay được gọi là “mặt gương” và

được nhiệt luyện để đảm bảo độ cứng cần thiết.

B.Các chi tiết chuyển động

 Pittong – xéc măng

Pittong là một trong những chi tiết quan trọng nhất của động cơ đốt trong Nó phải chịu điều kiện làm việc rất nặng nhọc: áp lực rất lớn của khí cháy, nhiệt độ cao của buồng đốt và ma sát liên tục với thành xylanh

Hình 1.2:Cơ cấu pittong thanh truyền

Pittong đảm nhận các nhiệm vụ sau: tạo hình dạng cho buồng đốt, đảm bảo độ kín cho khoang công tác của xylanh, biến áp lực của khí cháy thành lực

đẩy lên thanh truyền để quay trục khuỷu và sinh công hữu ích.

Để khỏi bị kẹt do biến dạng nhiệt không đều theo chu vi, nên pittong có dạng hình ovan Trong động cơ 2TR-FE thì độ ovan là 0.2 mm, trục lớn nằm vuông góc với trục của pittong Theo chiều cao thân pittong có độ côn, phần trên có đường kính nhỏ hơn phần dưới là 0.035 mm

nhất làm bằng thép, vòng thứ 2 làm bằng gang

nhất

LớnnhấtKhe hở rãnh xéc-măng số

Khe hở xec-mang khí tiêu chuẩn.

Xéc-măng dầu được lắp ở phía dưới của pittong, có nhiệm vụ ngăn không chodầu bôi trơn đi lên trên buồng đốt, nó được làm từ thép chống gỉ, có các lỗ dầu và

được thông với khoang trống phía trong pít tông Khi lắp khe hở miệng xéc măngnằm trong khoảng 0,25 ¿ 0,6 mm.

Xéc-măng dầu có 1 chiếc loại kép, có 2 vòng thép mỏng và vòng lò xo ở giữa

Hình 1.3: Xéc-măng động cơ 2TR-FE.

Khe hở xéc măng dầu tiêu chuẩn

nhất

LớnnhấtKhe hở rãnh xéc-măng

Trong động cơ 2TR-FE chốt pittong được gắn theo kiểu bơi Cách lắp bơi

đảm bảo một khe hở nhỏ giữa ắc và các lỗ trên pittong, nhờ đó mà khi làm việc

ắc có thể lựa xoay trong các lỗ trên pittong, phần còn lại của chốt được lắp

trong bạc của đầu nhỏ thanh truyền

 Thanh truyền

Thanh truyền có nhiệm vụ truyền lực từ pittong cho trục khuỷu và nối liênđộng giữa pittong và trục khuỷu, trong quá trình làm việc thanh truyền chịu lực khíthể, lực quán tính của nhóm pít tông và lực quán tính của bản thân thanh truyền.Các lực trên đều là các lực tuần hoàn va đập

Thanh truyền được chế tạo bằng thép hợp kim, trong thân thanh truyền cókhoan rãnh dẫn dầu bôi trơn lên bề mặt bạc đầu nhỏ và chốt pít tông

Đầu to thanh truyền được chia làm hai nửa với mặt phẳng phân chia vuônggóc với đường tâm thanh truyền

 Trục khuỷu

Cấu tạo trục khuỷu:

Hình 1.4: Cơ cấu trục khuỷu

1 Trục khuỷu 5 Đệm chặn phía trên trục khuỷu

2 Bulong 6 Bạc phía dưới

4 Bạc phía trên trục khuỷu 8 Đệm phía dưới

Trục khuỷu có nhiệm nhận lực tác dụng từ pít tông tạo mômen quay kéo cácmáy công tác và nhận năng lượng của bánh đà, sau đó truyền cho thanh truyền và píttông thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí trong xy lanh

Trục khuỷu làm việc trong điều kiện hết sức khắc nhiệt nó phải chịu lực đẩy từbồng đốt và lực quán tính của nhóm pít tông thanh truyền gây ra Ngoài ra trụckhuỷu còn chịu lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay lệch tâm của bản thântrục khuỷu và thanh truyền

Trục khuỷu của động cơ được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phầnmăng gan, vômphram… 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 rãnh dẫn dầu bôi trơn đến các cổ và chốt khác của trục khuỷu

 Bánh đà

Có hình dạng của một đĩa đặc đúc bằng gang, được lắp vào đuôi của trục khuỷu nó có nhiệm vụ giữa cho trục khuỷu quay ổn định, ở phía ngoài của

bánh đà có lắp vành răng để khởi động động cơ Trên bề mặt ngoài của bánh đà

có khoan lỗ, đánh dấu đặc biệt để làm chuẩn khi cần đặt pittong số 1 vào điểm chết trên

Hình 1.5: Bánh đà và ly hợp.

1-Bánh đà; 2-đĩa ly hợp; 3-nắp ly hợp; 4-tấm bắt phía sau;

5- phớt chắn bụi bánh đà

1.2.2 Cơ cấu phân phối khí

Động cơ 2TR-FE sử dụng cơ cấu phân phối khí thông minh VVT-i kiểu xuppap bố trí bên trên ngay nắp máy, gọi là xuppap treo Động cơ có 2 trục camnằm phía trên có ký hiệu DOHC

Hình 1.6: Cơ cấu phân phối khí trên động cơ 2TR-FE

1.2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu của cơ cấu phân phối khí

 Nhiệm vụ

Cơ cấu phối khí bao gồm tất cả các cụm, các chi tiết và các kết cấu với chứcnăng đảm bảo quá trình trao đổi khí giữa xy lanh động cơ với môi trường bên ngoàitrong các quá trình nạp khí vào xy lanh và thải các sản phẩm cháy từ xy lanh ra môitrường bên ngoài

 Yêu cầu

- Nạp đầy và thải sạch ở mọi chế độ làm việc của động cơ

- Tiếng ồn thấp, khả năng bao kín tốt

- Độ bền và độ tin cậy làm việc cao

- Dễ dàng lắp ráp thay thế chi tiết và sửa chữa bảo dưỡng điều chỉnh Trục phân phối được dẫn động quay từ trục khuỷu của động cơ nhờ bộ truyền xích Trên trục phân phối có các vấu cam có biên dạng được thiết kế để đảm bảo đúng chu trình phối khí, mỗi cam điều khiểm 1 xuppap

Khi xuppap đang ở trạng thái đóng thì giữa đầu tì của đòn mở và mặt tiếp xúc với đuôi xupap phải có khe hở nhất định để đảm bảo cho xuppap đóng hoàntoàn ( còn gọi là khe hở nhiệt)

Đối với động cơ 2TR-FE khe hở nhiệt này là 0.2-0.3mm Tuy nhiên với động cơ 2TR-FE trên xe Toyota Fortuner như hiện nay thì không cần phải điều chỉnh khe hở nhiệt trong quá trình sử dụng, do trong hệ thông phối khí đã tích hợp bộ điều chỉnh khe hở xuppap tự động

1.2.2.2 Nguyên lý làm việc

Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ, thời điểm phối khí của trục cam được làm trễ lại độ trùng lặp xuppap giảm đi để giảm khí xả chạy ngược

lại phía nạp Điều này làm ổn định chế độ không tải và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và tính khởi động.

Khi tải trung bình, hay khi tốc đọ thấp và trung bình ở tải nặng, thời điểmphối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xuppap tăng lên để tăng EGR nội bộ

và giảm mất mát do bơm Điều này cải thiện ôi nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupap nạp được đẩy sớm lên

để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả

Khi tốc độ cao và tải nặng, thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xuppap tăng lên để tăng EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm Điều này cải thiện ôi nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xuppap nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nap

Ngoài ra, điều khiển phản hồi được sử dụng để giữ thời điểm phối khí xuppap nạp thực té ở đúng thời điểm tính toán bằng cảm biến vị trí trục cam.1.2.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ 2TR-FE là hệ thống phun xăng

đa điểm, được điều khiển bằng điện tử với tên gọi là L-EFI xăng được phun vào cửa nạp từng lúc chứ không phun liên tục

Hình 1.9: Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu L-EFI.

Quá trình phun xăng và định hướng nhiên liệu được hực hiện theo 2 tín hiệu gốc: tín hiệu về khối lượng không khí đang nạp và tín hiệu về tốc độ trục khuỷu của động cơ

1.2.3.1 Cấu tạo

a Cấu tạo:

.Cấu tạo hệ thống nhiên liệu.

- bơm xăng điện

- bộ lọc xăng

- dàn ống phân phối xăng

- bộ điều áp xăng

- các vòi phun.

Nhiên liệu được rút ra khỏi từ thùng chứa bằng bơm nhiên liệu và vòi phân phốidưới áp suất đến từ ống phân phối nhiên liệu Sự phân phối áp suất và thể tích củabơm nhiên liệu được thiết kế vượt qua yêu cầu tối đa của động cơ Bộ điều hoà ápsuất cho phép một số nhiên liệu trở về thùng chứa khi cần thiết để duy trì áp suấtnhiên liệu đến tại các vòi phun

1.2.4 Hệ thống bôi trơn

Động cơ 2TR-FE sử dụng cả hai phương pháp là bôi trơn bằng vung dầu

và bôi trơn bằng cưỡng bức Các chi tiết làm việc nhẹ được bôi trơn bằng vung

té còn các chi tiết làm việc nặng thì được bôi trơn bằng cưỡng bức

1.2.4.1 Nhiệm vụ hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ cung cấp dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát của các chi tiết trên động cơ để tránh gay tổn hao công suất cho động cơ, dầu bôi trơn đọng cơ giúp tạo ra một lớp màng bảo vệ phủ lên các bề mặt tiếp xúp chống mài mòn cơ học và hóa học, rửa sạch các bề mặt do mòn gâp ra, làmnguội bề mặt ma sát, tăng cường sự khít cho khe hở làm tăng tuổi thọ cho động cơ

Hình 1.10: Sơ đồ đường dầu đi bôi trơn

1.2.4.2 Cấu tạo và yêu cầu kỹ thuật

a Cấu tạo

Hình 1.11: Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức

1- Cạt te dầu ; 2- Lưới lọc ; 3- bơm dầu ; 4- van an toàn bơm dầu; 5- bầu lọc dầu ;6- van khống chế lượng dầu qua két; 7-két làm mát dầu; 8- đồng hồ báo áp suất dầu; 9- đường dầu chính; 10- đường dầu bôi trơn trục khuỷu; 11- đường dầu bôi trơn trục cam; 12- đường dầu

bôi trơn các bộ phận khác

b yêu cầu kỹ thuật.

- Bảo đảm khả năng làm việc trong điều kiện phức tạp

- Lấp đầy các lỗ nhấp nhô trên bề mặt chi tiết

- Tạo sức cản lớn theo phương vuông góc với bề mặt ma sát và nhỏ nhất theophương tiếp tuyến

- An toàn khi sử dụng

- Không gây ảnh hưởng có hại đến vật liệu chi tiết

- Bảo đảm bôi trơn và lượng dầu ít nhất

- Không thay đổi tính chất khi vận chuyển, bảo quản cung cấp

- Không tạo cặn nguy hiểm và có hại

Hệ thống bôi trơn của động cơ sử dụng kiểu bơm bánh răng ăn khớp trong

Bơm dầu bôi trơn kiểu roto

 Bầu lọc dầu

Bầu lọc dầu có nhiệm vụ lọc sạch các tạp chất cơ học do sự mài mòn cơ học các chitiết của động cơ, các loại bụi từ không khí lẫn vào các sản vật cháy có chứa trong

dầu Kiểu bầu lọc được dùng là kiểu bầu lọc cơ khí loại bầu lọc thấm dùng tấm kimloại.

Cấu tạo bộ lọc dầu.

 Két làm mát dầu

Ở chế độ nhiệt làm việc ổn định của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn cần nằmtrong giới hạn 80  900C Nhưng trong sử dụng do nhiệt độ của môi trường tươngđối cao, do động cơ thường phải làm việc ở những chế độ phụ tải cao trong thời giandài , nhiệt độ của dầu bôi trơn sẽ vượt quá giới hạn cho phép và do đó cần được làmmát trong két làm mát dầu

1.2.5 Hệ thống làm mát

Động cơ 2TR-FE là loại động cơ sử dụng phương pháp làm mát bằng

nước, với nước được sử dụng trong hệ thống là nước sạch có pha thêm các phụgia chống đông, chống gỉ

Phương pháp làm mát bằng chất lỏng được phân biệt theo phương thức truyền nhiệt là hệ thống làm mát bằng đối lưu và hệ thống làm mát bằng cưỡng bức Trên động cơ 2TR-FE được sử dụng bằng hệ thống làm mát cưỡng bức, nhờ khả năng truyền nhiệt lớn và hiệu quả làm mát cao

1.2.5.1.Nhiệm vụ hệ thống làm mát

Thực hiện quá trình truyền nhiệt từ buồng cháy qua môi chất để đảm bảo các chi tiết không quá nóng cũng không quá lạnh, giúp cho động cơ làm việc ổn định dưới một nhiệt độ cho phép

1.2.5.2.Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát

a Cấu tạo

Hình 1.12: Cấu tạo hệ thống lam mất tuần hoàn cưỡng bức.

b Điều kiện làm việc

Chế độ nhiệt tối ưu của động cơ 2TR-FE là khi nhiệt độ nước ở trong áo nước của xy lanh vào khoảng 80-95℃ Điều đó có nghĩa là hệ thống làm mát phải được tính toán thiết kế sao cho quá trình hoạt động của động luôn duy trì được chế độ nhiệt nói trên trong mọi điều kiện làm việc.

Khi động cơ nguội( mới nổ máy) nhiệt độ nước còn thấp hơn 82℃ thì vannhiệt đóng, nước lưu thông theo vòng tuần hoàn nhỏ: từ van hàng nhiệt theo ống nước tới bơm rồi lại đi vào thân máy để làm mát, nghiaax là nước không điqua két làm, do vậy nó nong lên nhanh chóng, nhờ vậy nhiệt độ động cơ nhanh chóng đạt được chế độ nhiệt định mức

Khi động cơ nóng, nhiệt độ nước vượt quá 82℃ thì van hàng nhiệt tự

động mở ra và lúc này nước làm mát lưu thông theo vòng tuần hoàn lớn Lúc này nước được làm mát tại két nước nhờ có luồng không khí thổi qua qua két nước, Nhiệt độ nước làm mát ở khu vực vừa ra khỏi động cơ được đo bằng mộtcảm biến nhiệt và báo lên đồng hồ trên bảng tablo của xe

1.2.5.3 Các chi tiết chính của hệ thống làm mát

 Bơm nước và quạt gió

Bơm nước trên hệ thống làm mát của động cơ có nhiệm vụ cung cấp nước tuầnhoàn cưỡng bức trong hệ thống làm mát của động cơ Được dẫn động bằng đai từtrục khuỷ động cơ

Quạt gió có nhiệm vụ tạo ra dòng khí hút đi qua két nước để tăng hiệu quả làm nguội nước nóng sau khi đã làm mát cho động cơ Quạt gió được lắp trên đầu phía trước của trục bơm nước Các cánh quạt được chế tạo bằng nhựa cứng,

để nâng cao năng suất và tạo hướng cho dòng khí vành quạt gió có hom khí

 Két nước làm mát

Két nước làm mát bao gồm các ống dẫn bằng đồng đỏ Các ống này được hànvới các cánh tản nhiệt hình gợn sóng nhằm tăng tiết diện tiếp xúc với không khí đểtăng khả năng toả nhiệt của két làm mát

Nắp két nước có hai van, van xả có tác dụng giảm áp khi áp suất trong hệ thốngcao (khoảng 1,15 1.25 kG/cm2) do bọt hơi sinh ra trong hệ thống, nhất là khi động

cơ quá nóng Còn van hút sẽ mở để bổ sung không khí khi áp suất chân không trong

hệ thống lớn hơn giá trị cho phép (khoảng 0,05 0,1 kG/cm2)

Cấu tạo két nước.

 Van hằng nhiệt

Van hằng nhiệt có nhiệm vụ rút ngắn thời gian sấy nóng khi động cơ bắt đầukhởi động và tự động duy trì chế độ nhiệt của động cơ trong giới hạn cho phép.Khi nhiệt độ nước làm mát thấp hơn 750C, hỗn hợp chất lỏng trong hộp (1) chưa

bị giãn nở, van đóng (5) và nước sẽ đi qua đường dẫn (2) trở về bơm mà không quakét làm mát

Cấu tạo van hằng nhiệt.

1- Van chính ; 2- Van chuyển dòng ; 3- Xy lanh ; 4- Sáp nở ; 5- Van xả hơi.

Khi nhiệt độ nước tăng cao hơn 750C, hỗn hợp chất lỏng trong hộp giãn nở, ápsuất tăng nên đẩy cán lên làm mở van (5) và nước theo đường ống đến két làm mát.Khi nhiệt độ nước băng 900c thì van được mở hoàn toàn

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU - KHAI THÁC

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHA PHỐI KHÍ THÔNG MINH VVT-i

2.1 Sơ đồ bố trí chung

Hệ thống VVT-i là thiết kế phun xăng của hãng Toyota theo nguyên lý

điện - thủy lực hệ thống này sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả ôi nhiễm

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống VVT-i.

Hệ thống VVT-i được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong phạm vi 40° so với góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến

2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

2.2.1.cấu tạo

 Các bộ phận của hệ thống gồm:

- Bộ xử lý trung tâm ECU 32 bit

- Bơm và đường dẫn dầu

- Bộ điều khiển phối khí (VVT) với các van điện

- Các cảm biến: VVT( vị trí bướm ga, lưu lượng khí nạp, vị trí trục khuỷu, nhiệt độ nước)

- Ngoài ra, VVT-i thường được thiết kế đồng bộ với cơ cấu bướm ga điện tử ETCS-i, đầu phun nhiên liệu 12 lỗ (loại bỏ sự hỗ trợ bằng khí) và bộ chia điện bằng điện tử cùng các bugi đầu iridium.

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

Trong quá trình hoạt động, các cảm biến vị trí trục khuỷu, vị trí bướm ga

và lưu lượng khí nạp cung cấp các dữ liệu chính về ECU để tính toán thông số phối khí theo yêu cầu chủ động

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp dữ liệu hiệu chỉnh, còn

các đầu đo VVT và vị trí trục khuỷu thì cung cấp các thông tin về tình trạng

phối khí thực tế Trên cơ sở các yếu tố chủ động, hiệu chỉnh và thực tế, ECU sẽ

tổng hợp được lệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt Lệnh này được tính toán trong vài phần nghìn giây và quyết định đóng (mở) các van điện của hệ thống thủy lực Áp lực dầu sẽ tác động thay đổi vị trí bộ điều khiển phối khí, mở các xu-páp nạp đúng mức cần thiết vào thời điểm thích hợp Như vậy, thay cho hệ thống cam kiểu cũ với độ mở xu-páp không đổi, VVT-i đã điều chỉnh vô cấp hoạt động của các van nạp Độ mở và thời điểm mở biến thiên theo sự phối hợpcác thông số về lưu lượng khí nạp, vị trí bướm ga, tốc độ và nhiệt độ động cơ

Ngoài ra, còn một cảm biến đo nồng độ oxy dư đặt ở cụm góp xả cho biết

tỷ lệ % nhiên liệu được đốt Thông tin từ đây được gửi về ECU và cũng được phối hợp xử lý khi hiệu chỉnh chế độ nạp tối ưu nhằm tiết kiệm xăng và bảo vệ môi trường

2.2.2.1 Chế độ mở sớm

Khi van điều khiển dầu phối khí trục cam được đặt ở vị trí như trên hình

vẽ bằng ECU động cơ, áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí

Hình 2.2: Bộ điều khiển VVT-i mở sớm.

2.3.2.2 Chế độ đóng muộn

Khi ECU đặt van điều khiển thời điểm phối khí trục cam ở vị trí như chỉ ratrong hình vẽ, áp suất dầu tác dụng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạp theo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí

Hình 2.3: Bộ điều khiển VVT-i làm muộn thời điểm phối khí.

2.2.2.3 Chế độ giữ áp

ECU động cơ tính toán góc phối khí chuẩn theo tình trạng vận hành Sau khi đặt thời điểm phối khí chuẩn, van điều khiển dầu phối khí trục cam duy trì đường dầu đóng như được chỉ ra trên hình vẽ để giữ thời điểm phối khí hiện tại

Hình 2.4: Chế độ giữ áp duy trì thời điểm phối khí.

2.3 Đặc điểm cấu tạo của các chi tiết trên cơ cấu phân phối khí

2.3.1 Nhóm xuppap, lò xo, vòng hãm

 Xuppap

Xu páp 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 xy lanh, trên động cơ sử dụng 2 xu páp nạp và 2 xu páp thải cho 1 xy lanh

Hình 2.5: Kết cấu của xuppap.

1-Đuôi xuppap ; 2- thân xuppap ; 3- nấm xupap

Xu páp là chi tiết làm việc trong điều kiện nặng nề nhất của cơ cấu phốikhí Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên các xu páp chịu áp lực rất lớn vànhiệt độ cao nhất là đối với xu páp thải Khi xupáp đóng mở nấm xupáp vađập với đế nên nấm dễ bị biến dạng cong vênh và mòn rỗ bề mặt nấm

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

xu páp thải

 Lò xo

Nhiệm vụ đảm bảo cho xuppap di chuyển đúng quy luật khi động cơ hoạt động

Lò xo làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, chiệu lực ép thay đổi đột ngột liên tục tuần hoàn trong quá trình mở xuppap

cho xu páp chuyển động tịnh tiến qua lại khi đóng mở Ống được ép căng vào

lỗ gia công trong nắp xy lanh Ống được chế tạo bằng gang hợp kim hoặc gang dẻo nhiệt luyện Ống có kết cấu hình trụ rỗng có vát mặt đầu để dễ lắp ráp.2.3.2 Trục cam

Trục cam dùng để dẫn động xu páp đóng mở theo quy luật nhất định phù hợp với thứ tự làm việc của động cơ

Điều kiện làm việc: Về mặt tải trọng trục cam không phải chịu điều kiện làm việc nặng nhọc Các bề mặt làm việc của cam tiếp xúc thường ở dạng trượt nên dạng hỏng chủ yếu là mài mòn

Trục cam được chế từ thép hợp kim, các bề mặt làm việc của cam và các

cổ trục được thấm than và tôi cứng với độ thấm cứng tôi khoảng 0,7-2 mm đạt

độ cứng 52-65 HRC

2.3.3 Cơ cấu điều chỉnh pha phối khí

Bộ chấp hành của hệ thống VVT-i bao gồm bộ điều khiển VVT-i dùng để xoay trục cam nạp, áp suất dầu dùng làm lực xoay cho bộ điều khiển VVT-i, và van điều khiển dầu phối phí trục cam để điều khiển đường đi của dầu

2.3.3.1 Nguyên lý làm việc Bộ điều khiển VVT-i

Bộ điều khiển bao gồm một vỏ được dẫn động bởi xích cam và các cánh gạt được cố định trên trục cam nạp

Áp suất dầu gửi từ phía làm sớm hay làm muộn trục cam nạp sẽ xoay các cánh gạt của bộ điều khiển VVT-i theo hướng chu vi để thay đổi liên lục thời điểm phối khí của trục cam nạp

Khi động cơ ngừng, trục cam nạp chuyển động đến trạng thái muộn nhất

để duy trì khả năng khởi động Khi áp suất dầu không đến bộ điều khiển VVT-ingay lập tức sau khi động cơ khởi động, chốt hãm sẽ hãm các cơ cấu hoạt động của bộ điều khiển VVT-i để tránh tiếng gõ

Hình 2.7: Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i.

2.3.3.2.Van điều khiển dầu phối khí trục cam

Van điều khiển dầu phối khí trục cam chon đường dầu đến bộ điều khiểnVVT-i tương ứng với độ lớn dòng điện từ ECU động cơ Bộ điều khiển