PHẦN I: KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ XE DU LỊCH
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI
1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Với một sự phát triển nhanh và mạnh của thò trường ô tô Việt Nam, một yêu
cầu được đặt ra, đó là làm thế nào để khai thác được hiệu quả nhất một chiếc ô tô,
tiêu thụ nhiên liệu ít nhất và ít ơ nhiệm mơi trường nhất để có thể đánh giá và sử dụng
hết được những tính năng của nó, đem lại chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất… Đó là
một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước tiêu thụ như Việt Nam.
Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp của mình là “Khai thác hệ
thống điện động cơ xe du lịch”, “Tìm hiểu hệ thống phun xăng trực tiếp(động cơ
GDI)”. Trong phạm vi giới hạn của đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cả các
công việc cần phải làm để khai thác hết tính năng hệ thống điện động cơ xe du lịch,
tuy nhiên, đây sẽ là nền tảng cho việc lấy cơ sở để khai thác hệ thống điện động cơ
xe du lịch tương tự sau này, làm thế nào để sử dụng một cách hiệu quả nhất, kinh tế
nhất trong khoảng thời gian lâu nhất.
1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Trước hết qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận
cuả hệ thống điện động cơ xe du lịch và nắm được nguyên lý làm việc của từng bộ
phận trong hệ thống điện động cơ xe du lịch cụ thể trên động cơ 1ZZ-FE.
Tiếp theo đó ta có thể xác đònh được các công việc trong từng thời điểm phải
thực hiện, các thao tác trong các kỳ kiểm tra bảo dưỡng đònh kỳ ngắn và dài.
Cuối cùng, nắm vững và khai thác hiệu quả hệ thống điện động cơ Toyota
Corolla 1ZZ-FE, chúng ta sẽ có thể khai thác tốt các loại hệ thống điện động cơ mới
hơn, được ra đời sau naỳ có các bộ phận tiên tiến hơn.
1.3. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân sinh viên nhận
thấy đây là một cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học.
Ngoài ra, sinh viên còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà trong nhà
trường khó có thể truyền tải hết được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinh
viên rất cần khi công tác sau này.
Ngoài ra, thực hiện luận văn cũng là dòp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ
2.1.1. Bộ chế hòa khí cổ điển
a) Khái niệm cơ bản
Trong động cơ xăng các quá trình phun nhiên liệu, quá trình nhiên liệu hóa bốc
hơi, quá trình nhiên liệu hòa trộn với không khí được thực hiện trong một thiết bò đặc
biệt trên đường ống nạp bên ngoài động cơ được gọi là bộ chế hòa khí (Carburateur,
Carburator). Bộ chế hòa khí cổ điển đã tồn tại trông quá trình phát triển của xe du
lòch cho đến cuối thế kỷ 19.
Bộ chế hòa khí chia làm ba loại : Loại bốc hơi, loại phun, loại hút. Hiện nay loại
hút được dùng nhiều nhất và phổ biến trên các loại xe. Trong khuôn khổ của luận
văn em xin trình bày loại này.
Loại hút (kiểu đơn giản):
Hinh 1: Bộ chế hòa khí loại hút (kiểu đơn giản)
Miệng 8 đặt tại vò trí tiết diện min của họng.
Nhiên liệu từ buồng 4 dưới tác dụng độ chân không họng qua gicleur 6 phun ra khỏi
vòi phun. Sau khi ra khỏi vòi phun được xé tan thành những hạt nhỏ dưới dạng sương
mù và hòa trộn với không khí đi vào động cơ. Muốn bộ chế hòa khí làm việc ổn đònh
thì cần phải giữ cho mức nhiên liệu trong buồng 4 không đổi vì vậy trong buồng 4 có
đặt phao 5 và van kim 3. Trong trường hợp mức nhiên liệu trong buồng 4 hạ xuống
thì phao 5 và van kim 3 tụt xuống mở thông ống 2 làm nhiên liệu đi theo ống 2 vào
3
1: Bướm ga
2: Đường nhiên liệu vào
3: Van kim
4: Buồng phao
5: Phao nhiên liệu
6: Gicleur
7: Đường ống
8: Vòi phun
phun được xé nhỏ hơn, đồng thời lượng không khí di chuyển qua ống khuyếch tán
ngoài sẽ cuộn lấy lớp sương nhiên liệu đọng lại ở thành bộ chế hòa khí. Mặc khác
sau khi đi qua các ống khuyếch tán dòng không khí và dòng nhiên liệu có tốc độ
chênh lệch gặp nhau tại trung tâm của dòng chảy tạo thành chuyển động rối, do đó
quá trình hòa trộn hoàn hảo hơn.
Bộ chế hòa khí hiện nay thường sử dụng hai họng hoặc bốn họng. Mục đích của
việc sử dụng nhiều họng là để tăng hệ số nạp nạp nhiều không khí và nhiên liệu vào
động cơ và chất lượng hỗn hợp nạp vào động cơ. Giả sử nếu cung cấp một lượng hỗn
4
hợp như vậy thì bộ chế hòa khí một họng phải có đường kính họng lớn do đó không
tạo được điều kiện để hình thành hỗn hợp hoàn hảo bằng bộ chế hòa khí nhiều họng.
2-Vis điều chỉnh ralentie được bố trí ở họng sơ cấp không bố trí ở họng thứ cấp. Lổ
chuyển tiếp được bố trí cho cả họng sơ và thứ cấp.
3- Dùng một van solenoid để cắt nhiên liệu ở mạch ralentie khi động cơ tắt máy để
tránh hiện tượng cháy tự động ở chế độ ralentie khi ngắt tia lửa điện.
4-Người ta dùng một bơm tăng tốc phụ để cung cấp nhiên liệu thêmvới bơm tăng
tốc chính khi động cơ lạnh. Bơm tăng tốc phụ được điều khiển bằng van nhiệt lấy tín
hiệu từ nhiệt độ nước làm mát. Bơm này sẽ không làm việc khi nhiệt độ động cơ đạt
bình thường.
5-Điều khiển bướm gió tự động bằng các phương pháp sau: điều khiển bằng tín
hiệu nước làm mát, điều khiển bằng chân không, điều khiển bằng điện.
6-Bộ chế hòa khí đời mới có cơ cấu cầm chừng nhanh.
Trên bộ chế hòa khí hiện đại có rất nhiều bộ phận nhưng trong khuôn khổ luận
văn và thời gian có hạn em xin trình bày những bộ phan có liên quan đến điện điện
động cơ như: Điều khiển bướm gió tự động điện tử, Van solenoid điều khiển cắt
nhiên liệu mạch ralentie, Đòa ly tâm để tán nhuyễn nhiên liệu.
1. Điều khiển bướm gió tự động điện tử.
Hệ thống bướm gió tự động được trang bò cho phép hỗn hợp khí – nhiên liệu đậm
hơn được cung cấp cho các xi lanh khi động cơ lạnh.
qua Gicleur 1 hòa trộn với không khí qua
Gicleur 2 và 3 tạo thành bọt xăng phun ra ở lỗ
không tải .
• Khi công tắc đánh lửa ở vò trí OFF, không có
dòng điện ,van Solenoid đóng mạch không tải ,
không có hòa khí phun vào lỗ không tải (nhằm
mục đích tránh hiện tượng động cơ vẫn làm
việc không tải khi động cơ đã tắt công tắc
điện).
Ngoài ra trên mạch điện của van Solenoid,
người ta còn bố trí công tắc chân không 2
(H.4). Ở chế độ ralentie van Solenoid 1
mở, qua công tắc chân không 2 ra mass.
Khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao mà
buông bàn đạp ga một cách đôt ngột,
∆P
h
sau cánh bướm ga tăng lên rất lớn, hút
màng của công tắc chân không, ngắt điện
cung cấp cho van Solenoid, nhiên liệu
không phun ra ở lỗ tia không tải nữa.
Khi
∆P
h
sau cánh bướm ga giảm xuống,
Khi
∆P
h
sau cánh bướm ga giảm xuống, mạch điện cung cấp cho van Solenoid nối,
nhiên liệu được phun ra ở lỗ không tải.
Vào những năm trước cho đến những năm 1960, bộ chế hòa khí được sử dụng
hầu hết trên các loại động cơ xăng. Tuy nhiên, bộ chế hòa khí có nhiều khuyết điểm.
8
Trong bộ chế hòa khí này có đặt một đóa tán
nhuyễn nhiên liệu xoay tròn với tốc độ cao. Nhiên
liệu được phun vào tâm của đóa, trong khi đóa xoay
với tốc độ 45000 v/p. Với tốc độ này, giọt nhiên
liệu rơi vào đóa sẽ được xé nhỏ với kích thước
20 µm (đóa này có kích thước khoãng 2 inch),
nhiên liệu sẽ được phân tán một cách đồng nhất ở
chu vi của đóa theo hướng tâm. Đóa này làm việc
rất tốt ở mọi chế độ tốc độ của động cơ. Đòa này
được dẫn động bằng motor điện cóù n= 50000 v/p.
2
11
Vì vậy, hệ thống phun xăng đã ra đời. Với hệ thống phun xăng, nhiên liệu được phun
vào đường ống nạp bên cạnh suppap nạp bằng các bộ phận điều khiển cơ khí hoặc
điện tử, chứ không phải nhờ vào sức hút của dòng khí như ở động cơ sử dụng bộ chế
hòa khí. Sau khi nhiên liệu phun vào, nó sẽ được hòa trộn với không khí để tạo thành
hỗn hợp có tỉ lệ là tối ưu (nhiên liệu và không khí). Sau khi hòa trộn hỗn hợp được
hút vào xylanh của động cơ khi suppap nạp mở.
Ở loại phun xăng, nhiên liệu được phun với một áp suất nhất đònh, áp suất này
phải đảm bảo cho sự hình thành hỗn hợp để quá trình cháy xảy ra là tốt nhất.
Trong thời kỳ đầu, công nghệ chế tạo còn rất kém, kỹ thuật và kinh tế còn hạn chế
nên nó chưa được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
• Đến năm 1967 – 1979: hệ thống phun xăng kiểu D – Jetronic (D = Druck =
Pressure) được sản xuất và đưa vào sử dụng. Loại này không đo không khí mà đo
áp suất phía sau cánh bướm ga – đo áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp và sử
dụng MAP Sensor (MAP – Manifold Absolute Pressure).
4
5
6
8 9
10
18
14
17
15
22
13
12
21
11
16
19
20
7
1.Thùng nhiên liệu
2.Bơm nhiên liệu điện từ
3.Lọc nhiên liệu
4.Ống phân phối
5.Bộ điều áp
6.ECU
7.Kim phun nhiên liệu
8.Kim phun khởi động lạnh
9.Vít chỉnh tốc độ cầm chừng
10.Cảm biến vò trí cánh bướm ga
11.Cánh bướm ga
12.Cảm biến lưu lượng gió
thay đổi lượng nhiên liệu phun cho phù hợp, tiết kiệm nhiên liệu nhất.
2.2 : HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA
2.2.1: Kiểu điều khiển bằng vít
Kiểu hệ thống đánh lửa này có cấu tạo cơ bản nhất. Trong kiểu hệ thống đánh lửa
này, dòng sơ cấp và thời điểm đánh lửa được điều khiển bằng cơ. Dòng sơ cấp của bơ
bin được điều khiển cho chạy ngắt qng qua tiếp điểm của vít lửa. Bộ điều chỉnh đánh
lửa sớm li tâm tốc và chân khơng điều khiển thời điểm đánh lửa. Bộ chia điện sẽ phân
phối điện cao áp từ cựơn thứ cấp đến các bugi.
Hình 8: Hệ thống đánh lửa bằng vít
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này tiếp điểm của vít lửa cần được điều chỉnh thường
xun hoặc thay thế. Một điện trở phụ được sử dụng để giảm số vòng dây của cuộn sơ
cấp, cải thiện đặc tính tăng trưởng dòng của cuộn sơ cấp, và giảm đến mức thấp nhất sự
giảm áp của cuộn. Cam của bộ chia điện được dẫn động từ trục cam của động cơ và làm
nhiệm vụ mở tiếp điểm cũng có nghĩa là ngắt dòng điện sơ cấp của bobine. khi đó từ
trường do dòng điên sơ cấp gây nên sẽ mất đi đột ngột, làm cảm ứng ra sức điện động
cao thế trơng cuộn thứ cấp . Điện thế này sẽ qua bộ chia điện và dây cao áp đến các
bugi đánh lửa theo thứ tự động cơ. Khi điện thế thứ cấp đạt giá trị đủ để đánh lửa thì
giửa hai điện cực của bugi đánh lửa sẽ xuất hiện tia lửa điện cao thế sẻ đốt cháy hộn hợp
nổ trơng xi lanh.
Hệ thống đánh lửa này xuất hiện sớm nhất trên các đời xe có động cơ 1A, 1Z , 1C , 2C
của hãng toyota và trên các xe của FORD, MAZA
12
Hệ thống đánh này có nhược điểm là dòng điện qua vít lửa quá lớn làm cho vít lửa dễ
bị cháy làm hư hệ thống đánh lửa vì vậy đầu thế kỷ 20 xuất hiện một hệ thống đánh lửa
mới là: hệ thống đánh lửa bán dẫn.
2.2.2: Kiểu bán dẫn.
a) Sơ đồ cấu tạo.
Trong kiểu hệ thống đánh lửa này transistor điều khiển dòng sơ cấp, để nó chạy một
cách gián đoạn theo đúng các tín hiệu điện được phát ra từ bộ phát tín hiệu. Góc đánh
4. Bộ chia điện sẽ phân phối dòng cao áp từ cuộn thứ cấp đến các bugi.
5. Bugi nhận dòng cao áp và đánh lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí
2.2.4. Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)
Thay vì sử dụng bộ chia điện, hệ thống này sử dụng bô bin đơn hoặc đôi cung cấp
điện cao áp trực tiếp cho bugi. Thời điểm đánh lửa được điều khiển bởi ESA của ECU
động cơ. Trong các động cơ gần đây, hệ thống đánh lửa này chiếm ưu thế.
Hình 13: Hệ thống đánh lửa trực tiếp
Trong hệ thống đánh lửa trực tiếp (ĐLTT), bộ chia điện không còn được sử dụng nữa.
Thay vào đó, hệ thống ĐLTT cung cấp một bô bin cùng với một IC đánh lửa độc lập cho
mỗi xy-lanh. Vì hệ thống này không cần sử dụng bộ chia điện hoặc dây cao áp nên nó có
thể giảm tổn thất năng lượng trong khu vực cao áp và tăng độ bền. Đồng thời nó cũng
giảm đến mức tối thiểu nhiễu điện từ, bởi vì không sử dụng tiếp điểm trong khu vực cao
áp. Chức năng điều khiển thời điểm đánh lửa được thực hiện thông qua việc sử dụng
ESA (đánh lửa sớm bằng điện tử). ECU của động cơ nhận được các tín hiệu từ các cảm
biến khác nhau, tính toán thời điểm đánh lửa, truyền tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa.
Thời điểm đánh lửa được tính toán liên tục theo điều kiện của động cơ, dựa trên giá trị
thời điểm đánh lửa tối öu đã được löu giữ trong máy tính, dưới dạng một bản đồ ESA.
So với điều khiển đánh lửa cơ học của các hệ thống thông thường thì phương pháp điều
khiển bằng ESA có độ chính xác cao hơn và không cần phải đặt lại thời điểm đánh lửa.
15
Kết quả là hệ thống này giúp cải thiện tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất phát ra.
Hệ thống đánh lửa trực tiếp bao gồm các bộ phận sau đây:
Hình 14: Các thành phần của hệ thống đánh lửa trực tiếp
1. Cảm biến vị trí trục khuỷu (NE): Phát hiện góc quay trục khuỷu (tốc độ động cơ)
2. Cảm biến vị trí của trục cam (G): Nhận biết xy lanh, kỳ và theo dõi định thời của
trục cam.
3. Cảm biến kích nổ (KNK): Phát hiện tiếng gõ của động cơ
4. Cảm biến vị trí bướm ga (VTA): Phát hiện góc mở của bướm ga
5. Cảm biến lưu lượng khí nạp (VG/PIM): Phát hiện lượng không khí nạp.
Dung tích [cm3 ] 1,794
Đường kính xy lanh x hành trình [mm] 79.0 x 91.5
Tỷ số nén 10.0 : 1
Công suất lớn nhát [kW @ rpm] 97 @ 6,000
Mô men xoắn lớn nhất [N·m @ rpm]
170 @ 4,200
Van đònh Xu páp nạp
Mở
2
o
đến 43
0
BTDC
18
thời gian
Đóng
50
0
đến 9
0
ABDC
Xu páp xả
Mở
42
0
BBDC
Đóng
2
0
Loại cuộn từ nhận tín hiệu
(36-2)
1
Cảm biến vò trí trục cam
(Số răng của rô to tín hiệu)
Loại cuộn từ nhận tín hiệu
(3)
1
Cảm biến khí ôxy có bộ sấy Loại hình cốc 1
Cảm bến vò trí bướm ga Loại không tiếp xúc 1
Cảm biến tiếng gõ
Loại dẹt (Loại không cộng
hưởng)
1
Vòi phun nhiên liệu Loại 12 lỗ 4
• ETCS-i (Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh)
21
– Sử dụng bướm ga điện tử ETCS-i, điều khiển bướm ga rất linh hoạt(Điều
khiển phi tuyến/Điều khiển chế độ không tải)
Hình 21: Hệ thống điều khiển bướm ga điện tử thông minh
– An toàn (khi bướm ga có sự cố)
• Lò xo hồi sẽ làm cho bướm ga hé mở một góc nhỏ
Hình 21; Hoạt động của hệ thống điều khiển bướm ga khi bướm ga có sự cố
• Cảm biến tiếng gõ loại dẹt
22
– Loại cảm biến này có thể phát hiện tiếng gõ chính xác hơn so với loại
cảm biến cộng hưởng
Hình 22; Hình dạng cảm biến tiếng gõ
cam
Cảm biến nhiệt độ
nước
Cảm biến vò trí bướm
ga
THA
NE
G
THW
VTA
#10
Cảm biến oxy
OX
vòi phun No.2
vòi phun No.3
vòi phun No.4
vòi phun No.1
#20
#30
#40
Copyright: Tài liệu đại học ©