Đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ kĩ thuật Ô tô

Đồ án tốt nghiệp đại học công nghiệp hà nội Đồ án tốt nghiệp Đại học kho công nghệ kĩ thuật ô tô Thầy Trịnh Đắc Phong hướng dẫn

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG

Kí hiệu Tên Đơn vị

λ Hệ số dư lượng không khí

L Lượng không khí thực tế đi vào buồng cháy Kg/kg nhiên liệu

IGT Bộ đánh lửa

IGF Bộ đánh lửa

KNK Cảm biến tiếng gõ

STA Công tắc khởi động

THA Cảm biến nhiệt độ khí nạp

MAF Cảm biến lưu lượng khí nạp

THW Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

VTA Cảm biến vị trí bướm ga

TCCS Hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota

ESA Hệ thống đánh lửa sớm

ISC Điều khiển tốc độ không tải

EFI Hệ thống phun xăng điện tử

VVT-i Hệ thống điều khiển xu-páp với góc mở biến

thiên thông minh

BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT VÀ RẮC CẮM

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứngtrước những cơ hội đầy tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũngkhông ngoại lệ Ở nước ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngàymột tăng Các loại ô tô này đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc

độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển và hạn chếmức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ

Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quátrình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm củachúng, một trong số đó là ô tô Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện quátrình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao, chống ô nhiễm môi trường, tối ưu hoáquá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổi rất phức tạp,làm cho người sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuật ngành ôtô ở nước ta cònnhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ thốngđiện tử trên ô tô

Vì vậy là sinh viên của nghành công nghệ kỹ thuật ôtô trường đại họcCông Nghiệp Hà Nội sắp ra trường, em chọn đề tài: "NGHIÊN CỨU HỆTHỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ EFI ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN XEINNOVA G" làm đề tài cho Đồ án tốt nghiệp của mình Em rất mong với đềtài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thức của mình để khi ra trường em có thểđóng góp vào ngành công nghiệp ô tô của nước ta, để góp phần vào sự pháttriển chung của ngành

Hà Nội, ngày 22, tháng 04,năm 2019

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Đức

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ

TRÊN ÔTÔ 1.1 Yêu cầu

1.1.1 Nhiên liệu phải được hòa trộn đồng đều với toàn bộ lượng khí có trong buồng cháy

Hỗn hợp cháy được coi là đồng nhất khi nó có thành phần như nhautại mọi khu vực trong buồng cháy, để đạt được trạng thái này nhiên liệu phảiđược bốc hơi hoàn toàn và phải trộn đều với lượng không khí trong xy lanh

Mức độ đồng nhất của hỗn hợp có ảnh hưởng trực tiếp đến công suất,hiệu suất và hàm lượng các chất độc hại trong khí thải Hỗn hợp cháy cácđồng nhất thì lượng không khí thực tế để đốt cháy hoàn toàn một khối lượngnhiên liệu càng nhỏ Nếu hỗn hợp cháy không đồng nhất, sẽ có khu vực trongbuồng cháy thiếu hoặc thừa oxy Tại khu vực thiếu oxy nhiên liệu cháy khônghoàn toàn sẽ làm giảm hiệu suất nhiệt của động cơ và tăng hàm lượng các chấtđộc hại trong khí thải Việc làm thừa oxy quá mức cũng làm giảm hiệu suấtcủa động cơ do phải tiêu hao năng lượng cho việc sấy nóng, nạp và xả cácphần khí dư quá mức, đồng thời làm giảm hiệu quả sử dụng công tác xy lanh

Đồng nhất của hỗn hợp cháy được quyết định bởi các yếu tố: tính chấtvật lý của nhiên liệu (tính hóa hơi, sức căng bề mặt, độ nhớt), nhiệt độ khôngkhí và của các bề mặt tiếp xúc với hỗn hợp cháy (vách đường nạp, đỉnhpiston, thành xylanh), chuyển động rối của khí trong đường ống nạp và trongxylanh

Các biện pháp để nâng cao tính đồng nhất của hỗn hợp cháy là:

- Sấy nóng đường ống nạp để xăng hóa hơi nhanh;

- Phun xăng thành những hạt có kích thước nhỏ;

- Tạo vận động rối của môi chất công tác trong ống nạp và xylanh bằngcách thiết kế đường ống nạp, buồng cháy có kết cấu hợp lý

Như thế nhiên liệu sẽ đồng đều trong buồng cháy, tăng được công suất

1.1.2 Thành phần hỗn hợp cháy phải phù hợp với các chế dộ làm việc của động cơ

Trong lĩnh vực động cơ đốt trong, thành phần của hỗn hợp cháythường được đánh giá bằng một đại lượng có tên là hệ số dư lượng không khí,

kí hiệu là λ

Hệ số dư lượng không khí được định nghĩa là tỷ số giữa lượng khôngkhí thực tế đi vào buồng cháy (L) và lượng không khí lý thuyết cần thiết đểđốt cháy hoàn toàn một đơn vị số lượng nhiên liệu (Lo)

λ =

Về mặt lý thuyết, hệ số dư lượng không khí λ có thể biến động tronggiới hạn bốc cháy của khí hỗn hợp, giới hạn bốc cháy dưới là λ=1.3÷1.4 vàgiới hạn bốc cháy trên là λ=0.4÷0.5

- λ=1: Lượng không khí nạp bằng lượng không khí lý thuyết, hỗn hợpnày gọi là hỗn hợp lý thuyết hay hỗn hợp hoá định lượng

- λ=1.05÷1.1: Hỗn hợp cháy hơi nhạt, nhiên liệu bốc cháy gần hết, lượngkhông khí dư ít, lúc đó hiệu suất ηi đạt giá trị cực đại và tiêu hao nhiênliệu ge có giá trị nhỏ nhất

- λ>1.1: Lượng không khí dư nhiều, tốc độ cháy giảm, quá trình cháy kéodài sang đường dãn nở làm cho công suất, hiệu suất giảm

- λ=0.85÷0.9: Lượng không khí thiếu so với lượng không khí lý thuyết,tốc độ cháy lớn, công suất động cơ đạt cực đại

- λ<0.85: Lượng không khí thiếu so với lượng không khí lý thuyếtkhoảng 15÷25%, nhiên liệu cháy không hết, công suất giảm, suất tiêuhao nhiên liệu tăng, sinh nhiều muội than trong buồng cháy, khói đen…

1.1.3 Hỗn hợp cháy phải được phân bố đồng đều cho các xylanh của động cơ nhiều xylanh

Đối với động cơ nhiều xylanh, hỗn hợp cháy được cung cấp cho từngxylanh phải như nhau về phương diện số lượng và thành phần

Sự phân bố không đồng đều hỗn hợp cháy cho các xylanh sẽ dẫn đếnnhững hậu quả sau:

- Giảm công suất danh nghĩa và tăng suất tiêu hao nhiên liệu

- Phụ tải cơ và phụ tải nhiệt không đồng đều giữa các xylanh

- Có thể xuất hiện hiện tượng kích nổ ở một số xylanh do thành phầnchưng cất của nhiên liệu ở những xylanh đó có số octane nhỏ

- Tăng hàm lượng các chất độc trong khí thải

Các biện pháp thường được sử dụng nhằm hạn chế độ định lượngkhông đồng đều ở động cơ xăng bao gồm:

Phương pháp cấp nhiên liệu vào động

• Hệ thống phun xăng nhiều điểmPhân loại theo nguyên lý làm việc của

bộ chế hoà khí

• Loại hút lên

• Loại hút xuốngPhân loại theo cách điều khiển phun

xăng

• Hệ thống phun xăng cơ khí

• Hệ thống phun xăng cơ điện tử

• Hệ thống phun xăng điện tử Bảng 1.1: Phân loại tổng quát hệ thống nhiên liệu động cơ xăng

1.2.1 Phân loại theo phương pháp cấp nhiên liệu vào động cơ

a Loại dùng bộ chế hoà khí

Trong hành trình nạp, không khí đi vào xylanh qua một ống hút, cómột đoạn bị thắt lại để áp suất khí ở đó giảm và xăng được hút ra từ vòi(zíchlơ) của carburator do sự chênh lệch áp suất Xăng được hút ra dưới dạngsương hòa trộn với không khí và đi vào buồng đốt

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của động cơ có cacbuarator1- Ống hút; 2- Ống khuếch tán; 3- Zíclơ; 4- Buồng phao; 5-Cửa gió(bướm

ga); 6- Bugi; 7-Xupap; 8- Pitông

b Loại dùng vòi phun

Về mặt quá trình công tác mà nói động cơ phun xăng và động cơ dùngcacbuarator không khác nhau lắm Chúng chỉ khác nhau ở chỗ việc hình thànhhỗn hợp cháy Động cơ phun xăng không dùng cacbuarator (nhiên liệu đượchút vào ống khuyếch tán) mà dùng bơm nhiên liệu vào động cơ

1-Vòi phun; 2-Xupap; 3- Pistong

Hình 1.2: Sơ đồ động cơ phun xăng

1.2.2 Phân loại theo số vòi phun được sử dụng

a Loại phun xăng đơn điểm

Chỉ sử dụng một vòi phun duy nhất cho tất cả các xylanh Việc chuẩn

bị hỗn hợp nhiên liệu - không khí được tiến hành ở một vị trí tương tự nhưtrường hợp bộ chế hoà khí

Xăng được phun vào đường nạp bên trên cửa gió (bướm ga) Hỗn hợpđược tạo thành trên đường nạp, hệ thống này khá phổ biến trên động cơ củacác lọai xe công suất nhỏ, do cấu tạo tương đối đơn giản và giá thành khôngcao

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phun xăng đơn điểm.

1-Vòi phun; 2- Không khí; 3- Bướm ga; 4- Ống hút tới các xylanh; 5- Ống hút

chung; 6- Nắp xylanh

b Loại phun xăng đa điểm

Mỗi xylanh có một vòi phun bố trí gần xupap hút Kỹ thuật phun xăngnhiều điểm cung cấp tỷ lệ xăng – không khí tốt hơn so với kiểu phun xăngmột điểm Bởi vì, trong kiểu phun xăng nhiều điểm, lượng xăng phun ra chocác xylanh động cơ được thống nhất, có nghĩa là tỷ lệ cung cấp nhiên liệu chocác xylanh hoàn toàn thống nhất Ưu điểm này giúp tiết kiệm nhiên liệu, tănghiệu suất động cơ và giảm hơi độc hại trong khí thải.

1.2.3 Phương pháp cấp nhiên liệu cho bộ chế hoà khí.

a Loại cưỡng bức

Trên ô tô thùng chứa xăng đặt thấp hơn bộ chế hòa khí Xăng đượcđưa lên bộ chế hòa khí nhờ bơm xăng Áp suất trong hệ thống nhiên liệu dobơm xăng tác động tuỳ thuộc vào sức mạnh của lò xo màng bơm

Hình 1.4: Tiếp vận nhiên liệu bằng bơm.

b Loại tự chảy

Thùng xăng đặt cao hơn bộ chế hòa khí Xăng chảy xuống nhờ trọnglực Nắp xăng có lỗ thông hơi để luôn luôn có áp suất không khí trong thùngxăng

Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống tiếp vận nhiên liệu bằng trọng lực.

1-Thùng xăng; 2-Nắp có lỗ thông hơi; 3-Ống dẫn; 4- Bộ CHK; 5- Van

1 Phân loại theo nguyên lý làm việc của bộ chế hoà khí

c Loại hút ngược

Bộ chế hoà khí hút ngược Dòng khí nạp phải được hút ngược trở lên

để nạp vào xylanh (Hình 1.6a)

d Loại hút ngang

Họng bộ chế hoà khí đặt ngang mức buồng cháy Hướng đi của luồngkhí nạp thuận lợi hơn kiểu trên, giảm được chiều cao khoang động cơ (Hình1.6b)

e Loại hút xuống

Được lắp ráp trên xylanh Loại này có ưu điểm: Bố trí, lắp ráp đơngiản, dòng nạp thuận tiện, có thể đặt ống thoát bên dưới ống nạp để sưởi nónglàm bốc hơi tốt khí hỗn hợp

Hình 1.6: Các kiểu bố trí vòi phun của carburator.

1.2.4 Phân loại theo cách điều khiển phun xăng

a Hệ thống phun xăng cơ khí

Các đặc điểm kỹ thuật của hệ thống phun xăng này đó là: được điềukhiển hoàn toàn bằng cơ khí, điều chỉnh lưu lượng xăng phun ra do chính độchân không trong ống hút điều khiển, xăng được phun ra liên tục và được địnhlượng tuỳ theo khối lượng không khí nạp

1- Thùng chứa xăng; 2- Bơm xăng điện; 3- Bộ tích luỹ xăng; 4- Lọc xăng;

5-Cơ cấu định lượng; 6- Van chênh áp; 7- Van trượt; 8- Khe định lượng; 9- Bộphân phối; 10- Bộ điều áp áp suất xăng ban đầu; 11- Bộ tiết chế sưởi nóngđộng cơ; 12- Vòi phun nhiên liệu; 13- Vòi phun khởi động lạnh; 14- Cơ cấucung cấp không khí phụ trội; 15- Công tắc nhiệt thời gian; 16- Ống góp hút ;17- Vít chỉnh ralăngti; 18- Bướm ga; 19- Ống khuếch tán; 20- Mâm đo; 21-

+ Giúp động cơ khởi động dễ lúc nóng máy

Bầu lọc xăng (4) làm tinh thiết xăng nhằm bảo vệ bộ phân phối và cácvòi phun xăng Cơ cấu định lượng và phân phối nhiên liệu (5) là một tổngthành gồm bộ cảm biến không khí nạp (21) và bộ phân phối xăng (9) Kết cấubên trong bộ phân phối xăng có các bộ phận sau đây:

Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống phun xăng kiểu cơ khí.

+ Bộ điều áp áp suất ban đầu (10) Mạch xăng ban đầu tính từ bơmxăng đến khoang phía bên dưới bộ phân phối xăng, gọi là áp suất ban đầu Bộnày có công dụng duy trì cố định áp suất của mạch sơ cấp trong hệ thống.

+ Van chênh áp (6) được thiết kế nhằm đảm bảo lưu lượng chảy củaxăng đến các vòi phun, nó chỉ lệ thuộc vào một yếu tố duy nhất đó là mức độ

mở lớn, mở bé các khe định lượng của van trượt (7)

+ Khe định lượng (8) trên xylanh có chức năng định lượng số xăng cầncung cấp cho vòi phun Động cơ có bao nhiêu xylanh thì quanh xylanh bộphân phối có bấy nhiêu khe định lượng Xăng được tiết lưu định lượng xuyênqua khe định lượng tuỳ thuộc vào tiết diện mở của khe mỗi khi van trượt (7)dịch lên, xuống

Vòi phun khởi động lạnh (13) có công dụng phun thêm một lượng xăngvào ống góp hút chung, nhờ vậy quá trình khởi động động cơ lúc thời tiết giálạnh được thực hiện tốt

Sau khi động cơ đã khởi động được, các vòi phun xăng (12) phun liêntục vào cửa nạp số xăng đã được định lượng chính xác

Thiết bị cung cấp không khí phụ trội(14) được điều khiển bằng tấmlưỡng kim được nung nóng nhờ điện trở Sau khi khởi động, trong thời giancho động cơ nóng máy, đạt đến nhiệt độ vận hành, thiết bị mở mạch thông gióphụ để cung cấp thêm không khí cho động cơ Sau khi động cơ đã đạt đếnnhiệt độ vận hành, mạch thông gió phụ trội này được đóng kín

Công tắc nhiệt thời gian (15) có công dụng điều khiển vòi phun khởiđộng lạnh, đóng kín vòi phun này khi động cơ đã đạt đến nhiệt độ quy định

b Hệ thống phun xăng - cơ điện tử

Hệ thống được hoàn thiện thêm trên cơ sở của hệ thống phun xăng cơkhí nhờ một số chức năng được điều khiển bằng điện tử

Hoàn thiện việc làm đậm hoà khí ở các chế độ chạy ấm máy, khi gia tốchoặc chạy toàn tải Cắt xăng khi giảm tốc độ đột ngột Hạn chế tốc độ cực đại

c Hệ thống phun xăng điện tử

Xăng được phun vào cửa nạp của các xylanh động cơ theo từng thờiđiểm chứ không liên tục Quá trình phun xăng và định lượng nhiên liệu đượcthực hiện theo hai tín hiệu gốc: Tín hiệu về khối lượng không khí đang nạpvào và tín hiệu về vận tốc trục khuỷu của động cơ

1.3 Lịch sử phát triển của phun xăng điện tử

1.3.1 Khái niệm về phun xăng điện tử

Chữ EFI trên động cơ và phía sau thân xe là viết tắt của từ ElectronicFuel Injection, có nghĩa là hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử Đây

là hệ thống cung cấp hỗn hợp nhiên liệu tốt nhất hiện nay Tùy theo các chế độlàm việc khác nhau của ôtô mà hệ thống tự thay đổi tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu

để cung cấp cho động cơ hoạt động tốt nhất Cụ thể ở chế độ khởi động trongthời tiết lạnh giá, hỗn hợp khí được cung cấp giàu xăng, sau khi động cơ đãđược nhiệt độ vận hành, hỗn hợp khí sẽ nghèo xăng hơn Ở chế độ cao tốc lạiđược cung cấp hỗn hợp khí giàu xăng trở lại

Trên các xe đời cũ sử dụng bộ chế hòa khí để tạo hỗn hợp nhiên liệu

và cung cấp nhiên liệu cho động cơ Cả hai loại này: bộ chế hòa khí hay hệthống phun xăng điện tử đều cung cấp nhiên liệu với một tỷ lệ nhất định phụthuộc vào lượng khí nạp Nhưng do để đáp ứng các yêu cầu về khí xả, tiêuhao nhiên liệu, cải thiện khả năng tải… thì bộ chế hòa khí ngày nay được lắpthêm các thiết bị hiệu chỉnh khác, làm cho nó trở nên phức tạp hơn rất nhiều

Điểm yếu của bộ chế hòa khí là tỷ lệ giữa không khí và xăng khôngnhất định phải lúc nào cũng đạt mức tối đa vào khoảng 14,7:1, có thể thừahoặc thiếu xăng, từ đó không đạt để đem tới hiệu quả tuyệt vời tiêu thụ nguồnnhiên liệu

Cái lợi nữa, công nghệ phun xăng điện tử(EFI) phun chính xác lượngxăng so với không khí bởi có đồng loạt cảm ứng tích lũy thông tin về gócquay và tốc độ trục khuỷu, lưu lượng khí nạp, nhiệt lượng khí nạp, nhiệt năngnước làm mát, tỷ lệ hỗn hợp, nồng độ oxi ở khí thải

Do vậy, hệ thống phun xăng điện tử EFI đã ra đời thay thế cho bộ chếhòa khí, nó đảm bảo tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu thích hợp cho động cơ bằng việcphun nhiên liệu điện tử theo các chế độ lái xe khác nhau

Hình 1.8: Hệ thống EFI

1.3.2 Lịch sử phát triển

Vào thế kỷ XIX, một kỹ sư người Mỹ ông Stenvan đã nghĩ ra cáchphun nhiên liệu cho một máy nén khí Sau đó một thời gian, một người Đức

đã cho phun nhiên liệu vào buồng cháy nhưng không mang lại hiệu quả

Đầu thế kỷ 20, người Đức áp dụng hệ thống phun nhiên liệu trongđộng cơ 4 kỳ tĩnh tại (nhiên liệu dùng trên động cơ này là dầu hỏa nên hay bịkích nổ và hiệu quả thấp) Tuy nhiên, sau đó sáng kiến này đã rất thành côngtrong việc chế tạo hệ thống phun xăng kiểu cơ khí

Trong hệ thống phun xăng này nhiên liệu được phun trực tiếp vàotrước xupap hút nên có tên gọi là K - Jetronic K - Jetronic được đưa vào sảnxuất ứng dụng trên các xe của hãng Mercedes và một số xe khác, là nền tảng

cho việc phát triển hệ thống phun xăng thế hệ sau như KE - Jetronic, Mono –Jetronic, L – Jetronic, Motronic…

Do hệ thống phun xăng cơ khí có nhiều nhược điểm nên đầu nhữngnăm 80, BOSCH đã cho ra đời hệ thống phun xăng sử dụng kim phun điềukhiển bằng điện, có hai loại: hệ thống L – Jetronic (lượng nhiên liệu được xácđịnh nhờ cảm biến đo lưu lượng khí nạp) và D – Jetronic (lượng nhiên liệuđược xác định dựa vào áp suất trên đường ống nạp)

Đến năm 1984, người Nhật đã mua bản quyền của BOSCH và đã ứngdụng hệ thống phun xăng L – Jetronic và D – Jetronic trên các xe của hãngToyota (dung với động cơ 4A – ELU) Đến những năm 1987, hãng Nissandùng L – Jetronic thay bộ chế hòa khí của xe Sunny

Việc điều khiển EFI có thể chia làm hai loại, dựa trên sự khác nhau vềphương pháp dùng để xác định lượng nhiên liệu phun Một là một loại mạchtương tự, loại này điều khiển lượng phun dựa vào thời gian cần thiết để nạp vàphóng vào tụ điện Loại khác là loại được điều khiển bằng vi xử lý,loại này sửdụng dữ liệu lưu trong bộ nhớ để xác định lượng phun

Loại EFI mạch tương tự và vi điều khiển bằng bộ vi xử lý về cơ bản làgiống nhau, nhưng có thể nhận thấy một vài điểm khác nhau như các lĩnh vực điều khiển và độ chính xác

Loại hệ thống EFI điều khiển bằng mạch tương tự là loại được Toyota

sử dụng lần đầu tiên trong hệ thống EFI của nó Loại điều khiển bằng vi xử lýđược bắt đầu sử dụng vào năm 1983 Loại hệ thống EFI điều khiển bằng bộ vi

xử lý được sử dụng trong xe của Toyota gọi là TCCS (Toyota computercontrolled system – hệ thống điều khiển bằng máy tính của Toyota), nó khôngchỉ điều khiển lượng phun mà còn bao gồm ESA (Electronic Spark advance –đánh lửa sớm điện tử) để điều khiển thời điểm đánh lửa ; ISC (Idle speedcontrol – điều khiển tốc độ không tải) và các hệ thống điều khiển khác cũngnhư chức năng chẩn đoán và dự phòng Hai hệ thống này có thể phân loại nhưsau:

Hình 1.9: Sơ đồ phân loại hệ thống phun xăng điện tử.

1.4 Ưu điểm và nhược điểm của phun xăng điện tử so với bộ chế hòa khí 1.4.1 Ưu điểm

Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ hơn vì đảm bảo chính xác hệ số thừakhông khí α, tối ưu đối với mọi chế độ hoạt động của động cơ, đều nhau trongcác xylanh

Tạo điều kiện thuận lợi cho việc cường hóa động cơ và tăng áp

Hạn chế khoang nước sấy nóng ống nạp nên mật độ khí nạp cao hơnlàm tăng lượng oxy cấp vào xylanh

Tính gia tốc tức thời tốt hơn vì tổng lượng xăng phun tăng cường tứcthời có thể thay đổi đúng theo yêu cầu gia tốc động cơ

Tối ưu hóa quá trình khởi động, sấy nóng và nhận tải ở trạng thái chưađược sấy nóng đầy đủ

Hệ số nạp cao hơn vì không có chỗ thắt như họng khuyếch tán đểgiảm áp suất như ở bộ chế hòa khí và không phải sấy nóng đường ống nạp

Trong hệ thống phun nhiều điểm, hệ số dư lượng không khí giữa các

xy lanh đồng đều hơn Đồng thời phần lớn lượng xăng phun ra bay hơi trong

xy lanh có tác dụng giảm nhiệt dộ môi chất do đó khi thiết kế có thể tăng tỉ sốnén

Không cần hệ thống tăng tốc riêng rẽ do bộ điều khiển phản ứng tứcthời để tăng lượng nhiên liệu phun phù hợp với lượng khí nạp.

Động cơ có tính thích ứng cao trong các điều kiện sử dụng khác nhau

dù là tĩnh tại như ở trạm phát điện hay di động như trên ôtô, xuồng máy, máybay…

Công suất cao hơn với hệ số nạp lớn hơn: luôn đảm bảo góc đánh lửa

và thành phần hòa khí tối ưu

Ở các chế độ chuyển tiếp động cơ hoạt động tốt hơn, đảm bảo chạykhông tải ổn định hơn

Khí thải ít độc hơn vì thành phần hòa khí được đảm bảo chính xác tối

ưu đối với mọi chế độ hoạt động, chất lượng cháy tốt hơn kết hợp với xử lýkhí thải trên đường thải

Hoạt động tốt trong mọi mọi điều kiện thời tiết, địa hình hoạt động,không phụ thuộc vào tư thế của xe

Có khả năng sử dụng các hệ thống và thiết bị tự chẩn đoán

CHƯƠNG 2: CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ 1TR-FE TRÊN INNOVA G 2.1 Kết cấu động cơ

Hình 2.1: Cách bố trí xupap, trục cam trên động cơ.

1:Con đội thủy lực; 2:Trục cam; 3:Xupap; 4:Vòi phun

Động cơ 1TR-FE là động cơ 4 xy lanh thẳng hàng có hệ thống camkép (DOHC) gồm bốn xupap cho mỗi xylanh hai xupap nạp và hai xupap thảiđặt lệch nhau một góc 22,850.với các góc phối khí:

Đóng 120~640 ABDC

Bảng 2.1: Bảng thời điểm phối khí.

Do có con đội thủy lực nên luôn duy trì khe hở xupap bằng “0” nhờ áplực của dầu và lực của lò xo

+ Nắp quy lát được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được phân

bố trên đầu quy lát

+ Thân máy cũng giống các động cơ cổ điển nhưng hoàn thiện hơn Lốc máyđược chế tạo bằng thép đúc có dạng gân tăng cứng nhằm giảm rung động vàtiếng ồn.

+ Piston: được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hìnhnón cụt Rãnh piston trên cùng có tráng lớp ôxit axit, phần đuôi piston cótráng nhựa

Cỡ piston Điều kiện tiêu chuẩnTiêu chuẩn 85,951 đến 95,986mmBảng 2.2: Kích thước piston tiêu chuẩn.

+ Sécmăng: có 3 Sécmăng loại có ứng suất thấp secmăng khí số 1được xử lý PVD(Physical Vapor Deposition - là phương pháp bay hơi lắngđọng vật lý), secmăng khí số 2 được mạ crôm và Sécmăng dầu

Hình 2.2: Cấu tạo piston, secmăng.

1:Piston; 2:Secmăng khí số 1; 3:Secmăng khí số 2; 4:Secmăng dầu.Khe hở cho phép của các secmăng cho dưới bảng:

Secmăng Điều kiện tiêu chuẩn

Bảng 2.3: Khe hở cho phép của secmăng.

+ Thanh truyền: được đúc bằng thép hợp kim có đường kính đầu to:

φ52,989 đến φ53,002mm

Kết cấu thanh truyền:

Hình 2.3: Kết cấu thanh truyền.

1:Thân thanh truyền; 2:Bu lông thanh truyền; 3:Nắp đầu to

+ Trục khuỷu: có kết cấu khá đặc biệt, bên trong có đường dầu đi bôi trơn cácbạc lót và cổ trục Đường kính cổ trục tiêu chuẩn: 59,981 đến 59,994mm,đường kính các cổ biên tiêu chuẩn: 52,989 đến 53,002mm

Động cơ có công suất 100Kw/5600v/p có hệ thống đánh lửa trực tiếpđiều khiển bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp điều khiển bởiECU

Hình 2.5: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ 1TR-FE1-Bình Xăng; 2-Bơm xăng điện; 3-Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4-Lọc Xăng; 5-Bộ lọc than hoạt tính; 6-Lọc không khí; 7-Cảm biến lưu lượngkhí nạp; 8-Van điện từ; 9-Môtơ bước; 10-Bướm ga; 11-Cảm biến vị trí bướmga; 12-Ống góp nạp; 13-Cảm biến vị trí bàn đạp ga;14-Bộ ổn định áp suất;15-Cảm biến vị trí trục cam; 16-Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17-Ống phânphối nhiên liệu; 18-Vòi phun; 19-Cảm biến tiếng gõ; 20-Cảm biến nhiệt độnước làm mát; 21-Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22-Cảm biến ôxy.

2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng động cơ 1TR-FE

Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử trên động cơ 1TR-FE về cơbản được chia thành ba bộ phận chính:

- Các cảm biến: có nhiệm vụ nhận biết các hoạt động khác nhau củađộng cơ và phát ra các tín hiệu gửi đến ECU hay còn gọi là nhóm tínhiệu vào.

- ECU: có nhiệm vụ xử lý và tính toán các thông số đầu vào từ đó phát

ra các tín hiệu điều khiển đầu ra

- Các cơ cấu chấp hành: Trực tiếp điều khiển lựợng phun thông qua cáctín hiệu điều khiển nhận được từ ECU

Nhiên liệu được hút từ bình nhiên liệu bằng bơm cánh gạt qua bình lọcnhiêu liệu để lọc sách các tạp chất sau đó tới bộ giảm rung, bộ phận này cónhiệm vụ hấp thụ các dao động nhỏ của nhiên liệu sự phun nhiện liệu gây ra.Sau đó qua ống phân phối, ở cuối ống phân phối có bộ ổn định áp suất nhằmđiều khiển áp suất của dòng nhiên liệu và giữ cho nó luôn ổn định Tiếp đếnnhiên liệu được đưa tới vòi phun dưới sự điều khiển của ECU vòi phun sẽ mở

ra nhiên liệu được phun vào buồng cháy để động cơ hoạt động Nhiên liệuthừa sẽ được đưa theo đường hồi trở về bình nhiên liệu Các vòi phun sẽ phunnhiên liệu vào ống nạp tùy theo các tín hiệu phun của ECU Các tín hiệu phuncủa ECU sẽ được quyết định sau khi nó nhận được các tín hiệu từ các cảmbiến và nhiên liệu sẽ được ECU điều chỉnh phù hợp với tình trạng hoạt độngcủa động cơ

CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CHÍNH TRÊN HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ ĐỘNG CƠ 1TR-FE INNOVA G 3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận chính

3.1.1 Bơm nhiên liệu

Bơm nhiên liệu là loại bơm cánh gạt được đặt trong thùng xăng, do đóloại bơm này ít sinh ra tiếng ồn và rung động hơn so với loại trên đường ống.Các chi tiết chính của bơm bao gồm: Mô tơ, hệ thống bơm nhiên liệu, van mộtchiều, van an toàn và bộ lọc được gắn liền thành một khối

Hình 3.1: Kết cấu của bơm xăng điện.

1:Van một chiều; 2:Van an toàn; 3:Chổi than; 4:Rôto; 5:Stato; 6,8: Vỏ bơm;

7,9:Cánh bơm; 10:Cửa xăng ra; 11:Cửa xăng vào

Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm sẽgạt nhiên liệu từ cửa vào (11) đến cửa ra (10) của bơm, do đó tạo được độchân không tại cửa vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra

để đẩy nhiên liệu đi

Van an toàn (2) mở khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn cho phép(khoảng 6 kG/cm2).

Van một chiều (1) có tác dụng khi động cơ ngừng hoạt động Van mộtchiều kết hợp với bộ ổn định áp suất duy trì áp suất dư trong đường ống nhiênliệu khi động cơ ngừng chạy, do vậy có thể dễ dàng khởi động lại Nếu không

có áp suất dư thì nhiên liệu có thể dễ dàng bị hoá hơi tại nhiệt độ cao gây khókhăn khi khởi động lại động cơ

- Ðiều khiển bơm nhiên liệu:

Bơm nhiên liệu chỉ hoạt động khi động cơ đang chạy Ðiều này tránhcho nhiên liệu không bị bơm đến động cơ trong trường hợp khóa điện bật ONnhưng động cơ chưa chạy Hiện nay có nhiều phương pháp điều khiển bơmnhiên liệu

Khi động cơ đang quay khởi động

Dòng điện chạy qua cực ST2 của khóa điện đến cuộn dây máy khởiđộng (kí hiệu ST) và dòng diện vẫn chạy từ cực STA của ECU (tín hiệu STA)

Khi tín hiệu STA và tín hiệu NE được truyền đến ECU, transitor côngsuất bật ON, dòng điện chạy đến cuộn dây mở mạch (C/OPN), rơle mở mạchbật lên, nguồn điện cấp đến bơm nhiên liệu và bơm hoạt động

Khi động cơ đã khởi động

Sau khi động cơ đã khởi động, khóa điện được trở về vị trí ON (cựcIG2) từ vị trí Start cực (ST), trong khi tín hiệu NE đang phát ra (động cơ đang

nổ máy), ECU giữ Transistor bật ON, rơle mở mạch ON bơm nhiên liệu đượcduy trì hoạt động

Hình 3.2: Sơ đồ mạch điều khiển bơm nhiên liệu.

1-Cầu chì dòng cao;2,6,8,9-Cầu chì; 3,4,10-Rơ le; 5-Bơm;

7-Khóa điện; 11-Máy khởi động

3.1.2 Bộ lọc nhiên liệu

Lọc nhiên liệu lọc tất cả các chất bẩn và tạp chất khác ra khỏi nhiênliệu Nó được lắp tại phía có áp suất cao của bơm nhiên liệu Ưu điểm của loạilọc thấm kiểu dùng giấy là giá rẻ, lọc sạch Tuy nhiên loại lọc này cũng cónhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế trung bình khoảng 4500km

Hình 3.3: Kết cấu bộ lọc nhiên liệu.

1-Thân lọc nhiên liệu; 2-Lõi lọc; 3-Tấm lọc;

4-Cửa xăng ra; 5-Tấm đỡ; 6-Cửa xăng vào

Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi quaphần tử lọc (2) Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10m.Các tạp chất có kích thước lớn hơn 10m được giữ lại đây Sau đó xăng đi quatấm lọc (3) các tạp chất nhỏ hơn 10µm được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5)của bộ lọc là xăng tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ.

3.1.3 Bộ ổn định áp suất

Bộ điều chỉnh áp suất được bắt ở cuối ống phân phối Nhiệm vụ của

bộ điều áp là duy trì và ổn định độ chênh áp trong đường ống

Bộ điều chỉnh áp suất nhiên liệu cấp đến vòi phun phụ thuộc vào ápsuất trên đường ống nạp Lượng nhiên liệu được điều khiển bằng thời gian củatín hiệu phun, nên để lượng nhiên liệu được phun ra chính xác thì mức chênh

áp giữa xăng cung cấp đến vòi phun và không gian đầu vòi phun phải luônluôn giữ ở mức 2,9 kG/cm2 và chính bộ điều chỉnh áp suất bảo đảm tráchnhiệm này

Hình 3.4: Kết cấu bộ ổn định áp suất.

1-Khoang thông với đường nạp khí; 2-Lò xo; 3-Van; 4-Màng;

5-Khoang thông với dàn ống xăng; 6-Ðường xăng hồi về thùng xăng

Hình 3.5: Sự điều chỉnh áp suất nhiên liệu theo áp suất đường ống nạpNguyên lý làm việc của bộ ổn định.

Nhiên liệu có áp suất từ dàn ống phân phối sẽ ấn màng (4) làm mở van(3) Một phần nhiên liệu chạy ngược trở lại thùng chứa qua đường nhiên liệutrở về thùng (6) Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xomàng, áp suất nhiên liệu thay đổi tuỳ theo lượng nhiên liệu hồi Ðộ chânkhông của đường ống nạp được dẫn vào buồng phía chứa lò xo làm giảm sứccăng lò xo và tăng lượng nhiên liệu hồi, do đó làm giảm áp suất nhiên liệu.Nói tóm lại, khi độ chân không của đường ống nạp tăng lên (giảm áp), thì ápsuất nhiên liệu chỉ giảm tương ứng với sự giảm áp suất đó Vì vậy áp suất củanhiên liệu A và độ chân không đường nạp B được duy trì không đổi Khi bơmnhiên liệu ngừng hoạt động, lò xo (2) ấn van (3) đóng lại Kết quả là van mộtchiều bên trong nhiên liệu và van bên trong bộ điều áp duy trì áp suất dư trongđường ống nhiên liệu

3.1.4 Vòi phun xăng điện tử

Vòi phun trên động cơ 1TR-FE là loại vòi phun đầu dài, trên thân vòiphun có tấm cao su cách nhiệt và giảm rung cho vòi phun, các ống dẫn nhiênliệu đến vòi phun được nối bằng các giắc nối nhanh

Vòi phun hoạt động bằng điện từ, lượng phun và thời điểm phun nhiênliệu phụ thuộc vào tín hiệu từ ECU Vòi phun được lắp vào nắp quy lát ở gầncửa nạp của từng xy lanh qua một tấm đệm cách nhiệt và được bắt chặt vàoống phân phối xăng

Kết cấu và nguyên lý hoạt động của vòi phun:

Khi cuộn dây (5) nhận được tín hiệu từ ECU, piston (7) sẽ bị kéo lênthắng được sức căng của lò xo Do van kim và piston là cùng một khối nên

van cũng bị kéo lên tách khỏi đế van của nó và nhiên liệu được phun ra

Hình 3.6: Kết cấu vòi phun nhiên liệu.

1: Thân vòi phun ;2: Giắc cắm; 3: Đầu vào; 4: Gioăng chữ O; 5: Cuộn dây; 6:

Lò xo; 7: Piston ; 8: Đệm cao su; 9: Van kimLượng phun được điều khiển bằng khoảng thời gian phát ra tín hiệucủa ECU Do độ mở của van được giữ cố định trong khoảng thời gian ECUphát tín hiệu, vậy lượng nhiên liệu phun ra chỉ phụ thuộc vào thời gian ECUphát tín hiệu

Mạch điện điều khiển vòi phun:

Hiện có 2 loại vòi phun, loại có điện trở thấp 1,5-3 và loại có điện trởcao13,8, nhưng mạch điện của hai loại vòi phun này về cơ bản là giống

nhau Điện áp ắc quy được cung cấp trực tiếp đến các vòi phun qua khóađiện Các vòi phun được mắt song song

Động cơ 1TR-FE với kiểu phun độc lập nên mỗi vòi phun của nó cómột transitor điều khiển phun

- Sơ đồ mạch điều khiển

Hình 3.7: Sơ đồ mạch điện điều khiển vòi phun động cơ 1TR-FE.1-Ắc quy; 2-Cầu chì dòng cao; 3-Khóa điện; 4-Cầu chì; 5-Vòi phun

3.1.5 Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu

Do yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng khắt khe, hơi xăng tạo ratrong trong thùng chứa trên xe hiện đại sẽ không được thải ra ngoài mà đượcđưa trở lại đường nạp động cơ

Hình 3.8: Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu động cơ 1TR-FE.

1-Bướm ga; 2-Van điện từ; 3-Van một chiều; 4-Thùng xăng;5-Van chân không

của nắp bình xăng; 6-Bộ lọc than hoạt tính

Hơi nhiên liệu bốc lên từ bình nhiên liệu, đi qua van một chiều (3) và

đi vào bộ lọc than hoạt tính (6) Than sẽ hấp thụ hơi nhiên liệu Lượng hơiđược hấp thụ này sẽ được hút từ cửa lọc của cổ họng gió vào xy lanh để đốt

cháy khi động cơ hoạt động ECU điều khiển dòng khí bằng cách điều chỉnh

độ mở của van điện từ

Van chân không (5) của nắp bình nhiên liệu được mở ra để hút khôngkhí từ bên ngoài vào bình nhiên liệu khi trong thùng có áp suất chân không

3.2 Hệ thống cung cấp không khí động cơ 1TR-FE trên xe Innova G 3.2.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp không khí

Hệ thống nạp khí cung cấp lượng không khí cần cho sự cháy đến cácxylanh động cơ Không khí đi qua lọc gió, sau đó đến cảm biến lưu lượng khínạp, cổ họng gió, qua ống góp nạp và các đường ống rồi đến các xylanh trong

kỳ nạp

3.2.2 Các bộ phận của hệ thống cung cấp không khí

a Lọc không khí

Lọc không khí nhằm mục đích lọc sạch không khí trước khi không khí

đi vào động cơ Nó có vai trò rất quan trọng nhằm làm giảm sự mài mòn củađộng cơ Trên động cơ 1TR-FE dùng kiểu lọc thấm, lõi lọc bằng giấy Loạinày có ưu điểm giá thành không cao, dễ chế tạo Tuy vậy nhược điểm là tuổithọ thấp, chu kỳ thay thế ngắn

Cổ họng gió

Ống góp nạp Các xy lanh Đường ống

nạp

Cảm biến lưu lượng khí nạp

Lọc không khí Không khí

Hình 3.9: Sơ đồ khối hệ thống nạp.