Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ,trong đó có ngành cơ khí động lực nói chung. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành cơ khí động lực của ta mới phát triển được. Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động cơ đốt trong và Kết cấu động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết,thuỷ khí và máy thuỷ khí... ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án liên môn “Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành. Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm chúng em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể không có những thiếu sót,chúng em rất mong nhận được sự xem xét và chỉ bảo của các thầy để bản thân ngày càng được hoàn thiện hơn về kiến thức kỹ thuật trong ngành cơ khí động lực. Cuối cùng, nhóm chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Minh Đức đã quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm đồ án. Nhóm chúng em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để chúng em ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn, mong gửi được lời chúc tốt đẹp nhất đến các thầy cô khoa Cơ Khí Giao Thông để là người lái đò vững chắc cho thế hệ mai sau.
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN I: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ M272 Các thông số động cơ: Tính tốn thơng số ban đầu Đồ thị công,động học động 3.1 Cách vẽ đồ thị: 11 Đồ thị chuyển vị, vận tốc theo alpha: 12 4.1 Đờ thị biễu diễn hành trình piston x = f(α) 12 4.2 Đồ thị biểu diễn tốc độ piston v=f(α) 13 Đồ thị biễu diễn gia tốc j=f(α) 15 Đồ thị khai triển: Pkt, Pj, P1 – α 17 Đồ thị biễu diễn lực tiếp tuyến T - lực ngang N – lực pháp tuyến Z 21 Vẽ đồ thị tổng T: ∑T=f(α) 25 10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 28 11 Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to truyền: 30 12 Đồ thị khai triển vector phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Q=f(α) 31 13 Đờ thị mài mịn chốt khuỷu: 35 Phần 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 37 1.Chọn động tham khảo: Mercedes-Benz M272 37 1.1 Giới thiệu chung động 37 1.2 Cơ cấu Trục khuỷu truyền: 40 1.3 Nắp xy lanh 41 1.4 Nhóm Piston 43 1.5 Thanh truyền 45 1.6 Trục khuỷu 47 1.7 Bánh đà 48 1.8 Cơ cấu phối khí 49 1.9 Các hệ thống động 52 Phần 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT VÀ TÍNH BỀN CÁC NHĨM VÀ CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG 62 3.1 NHÓM PISTON: 62 3.1.1 Thông số ban đầu 62 3.1.2 Tính bền piston: 64 3.2 NHÓM THANH TRUYỀN : 69 3.2.1 Các thông số ban đầu: 69 3.2.2 Đầu to truyền 70 3.2.3 Thân truyền: 71 3.2.4 Tính bền đầu nhỏ truyền: đầu nhỏ mỏng 73 3.3: Tính tốn trục Khuỷu 77 3.3.1Tính toán kết cấu 77 3.3.2 Tính bền các trường hợp chịu tải: 79 3.4: bánh đà 85 PHẦN 4: THIẾT KẾ THÂN MÁY - NẮP MÁY VÀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 86 Giới thiệu hệ thống phân phối khí 86 1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu nguyên lý làm việc hệ thống phân phối khí: 86 1.2 Đặc điểm kết cấu: 87 1.3 Xác định tiết diện lưu thông trị số “ thời gian – tiết diện” 92 1.3.3Phân tích chọn dạng cam 94 1.3.4: Dựng hình cam lồi: 95 1.3.5 động học đội đáy 99 1.3.6, tính tốn lị xo xupap 103 Phần 5: HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 103 1, Lịch sử đời GDI 103 2, Kết cấu chung động phun xăng trực tiếp 105 2.1, Kết cấu chung động phun xăng trực tiếp 106 2.2 Những đặc tính kĩ thuật động GDI : 106 2.3 Ưu điểm động GDI so với động PFI: 107 2.4 Nhược điểm động phun xăng trực tiếp GDI 111 3, CẤU TẠO ĐỘNG CƠ PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI 112 3.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 112 3.2, Hệ thống phân phối ổn định áp suất phun 115 3.3 Bơm nhiên liệu áp suất thấp (tiếp vận) 119 3.4, Khảo sát kim phun nhiên liệu 122 4, TÍNH TỐN BƠM 124 4.1, Bơm nhiên liệu (loại cánh gạt ) 124 Tính sơ đường ống: 125 Tính thơng số bơm cao áp 127 5, Đường ống 128 PHẦN 6: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT 129 I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 129 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC 129 II : Cấu tạo, nguyên lý làm việc hư hỏng thường gặp 164 2.1: Cấu tạo nguyên lý làm việc động Mercedes-Benz M272 164 2.2 Các cụm chi tiết hệ thống làm mát nước động Inova 166 III NHỮNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC, SỬA CHỮA 177 3.1 Các điều cần lưu ý làm việc hệ thống làm mát 177 3.2 Các hư hỏng cách khắc phục, sửa chữa 177 IV QUY TRÌNH THÁO, KIỂM TRA SỬA CHỮA VÀ LẮP HỆ THỐNG LÀM MÁT 180 4.1 Quy trình tháo lắp két nước động Mercedes-Benz M272 181 4.2 Quy trình lắp két nước động 181 V: KẾT LUẬN VÀ NHỮNG KIẾN NGHỊ 182 Phần 7: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÔI TRƠN 182 I.TỔNG QUAN HỆ THỐNG BÔI TRƠN 182 Công dụng: 182 Yêu cầu: 182 Phân loại: 182 Một số đặc điểm dầu bôi trơn: 183 Nguyên lý bôi trơn 184 Bơm dầu 185 Lọc dầu 185 II.Cơ sở tính tốn 186 Tính tốn nhiệt: 186 Tính toán bơm dầu 188 Tính tốn bầu lọc thấm dùng lõi kim loại 189 Tính lượng dầu các-te 191 Các dạng hỏng hệ thống bôi trơn phương án sửa chữa, bảo dưỡng 192 5.4.2 Sửa chữa 192 5.5 Hỏng két làm mát 193 5.5.2 Sửa chữa 193 5.5.3 Bảo dưỡng 193 Kết luận: 193 Phần 8: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NẠP THẢI 194 I Tổng quan hệ thống nạp thải: 194 1.Hệ thống nạp thải động xăng: 194 1.1 Nguyên lý làm việc: 194 1.2 Đặc điểm trình nạp thải động xăng: 195 II Khảo sát hệ thống nạp thải động M272 200 Sơ đờ ngun lí hoạt động: 200 Phân tích kết cấu: 201 2.1 Bầu lọc khơng khí: 201 2.2 Cổ góp nạp: 202 2.3 Cổ góp thải: 203 2.4 Bộ xúc tác chức năng: 203 2.5 Bộ giảm âm: 205 III.Tính tốn chu trình cơng tác động M272 206 1.Các số liệu ban đầu 206 Các thông số chọn 207 3.Tính tốn chu trình cơng tác 208 3.1 Quá trình nạp 208 3.2 Quá trình nén 209 3.3 Quá trình cháy 211 3.4 Quá trình giãn nở 213 3.5 Tính tốn thơng số chu trình cơng tác 214 3.6 Tính tốn thơng số có ích: 215 Tính tốn số thơng số kích thước 216 Phần 9: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 219 I TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 219 Giới thiệu chung hệ thống điều khiển 219 Bộ điều khiển trung tâm ECU: 220 Bộ nhớ 221 II CÁC CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN 224 2.1 Càm biển vị trí trục khuỷu 224 2.2 Cảm biến vị trí trục cam 225 2.3 Cảm biến áp suất khí nạp 227 2.3.2 Cấu tạo 227 2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 228 2.4.3 Nguyên lí làm việc 229 2.5 Cảm biến vị trí bướm ga 229 2.6 Cảm biến oxy 230 2.6.3 Nguyên lí làm việc 231 2.7 Cảm biến kích nổ 232 2.7.2 Cấu tạo 232 2.7.3 Nguyên lí làm việc 232 III THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 233 3.1 Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử 233 3.2 Hệ thống điều khiển đánh lửa 234 Tài liệu tham khảo: 236 238 LỜI CẢM ƠN Những năm gần đầy, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật nước ta bước tiến bộ,trong có ngành khí động lực nói chung Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành khí động lực ta phát triển Sau học hai mơn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết,thuỷ khí máy thuỷ khí ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án liên môn “Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong” Đây phần quan trọng nội dung học tập sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong q trình thực đờ án, nhóm chúng em cố gắng tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hồn thành đờ án tốt Tuy nhiên, thân cịn kinh nghiệm việc hồn thành đờ án lần khơng thể khơng có thiếu sót,chúng em mong nhận xem xét bảo thầy để thân ngày hoàn thiện kiến thức kỹ thuật ngành khí động lực Cuối cùng, nhóm chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Minh Đức quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn quá trình làm đờ án Nhóm chúng em mong muốn nhận xem xét dẫn các thầy để chúng em ngày hồn thiện kiến thức Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn, mong gửi lời chúc tốt đẹp đến các thầy cô khoa Cơ Khí Giao Thơng để người lái đị vững cho hệ mai sau Đà Nẵng, ngày 10 tháng 01 năm 2022 Nhóm thực hiện: Nhóm PHẦN I: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ M272 Các thông số động cơ: Thơng số kĩ thuật Kí hiệu Giá trị đề Giá trị động Mercedes-Benz M272 Nhiên liệu Số xilanh / Số kỳ / cách bố trí i/τ Gasoline Gasoline / / V6 / / / V6 / 90deg 90deg Thứ tự làm việc 1-2-3-4-5-6 Tỷ số nén ε 10.7 10.7 Đường kính x hành trình D/S 92.9 x 86.0 92.9 x 86.0 Ne / n 200 / 6000 200 / 6000 Tham số kết cấu λ 0.3 0.28 Áp suất cực đại(MN/m2) pz 8.3 Khối lượng nhóm piston(kg) mpt 0.9 Khối lượng nhóm mtt 1.2 θs 12 α1 22 α2 25 α3 42 α4 15 piston (mm x mm) Công suất cực đại / số vịng quay (kW/ v/ ph) truyền (kg) Góc đánh lửa sớm (độ) Góc phân phối khí (độ) Hệ thống nhiên liệu GDI port injection Hệ thống bôi trơn Force-feed lubrication system Hệ thống làm mát Forced Water cooled Circulation Water Cooling System Hệ thống nạp - thải - - Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC 24 valve, DOHC Tính tốn thơng số ban đầu S + Bán kính trục khuỷu R= =0.043 m Chỉ số nén số giản nỡ đa biến trung bình + n1 = 1.32 ÷ 1.39; n2 = 1.25 ÷ 1.29 Chọn trước: n1 = 1.36; n2 =1.28 + Áp suất khí cuối kì nạp: Động bốn kỡ tng ap: pa = (0.9 ữ 0.96) ìpk Chn áp suất cuối kì nạp: pk= 0.1 MPa Khi đó: pa = 0.9× 0.1= 0.09 [MN/m2] + Chọn tỷ số dãn nở sớm: động xăng ρ = + Thể tích cơng tác: Vh= S×π×D2 = 86×π×92.92 ×10−6 = 0.583[dm3] + Thể tích b̀ng cháy: Vc= Vh ε−1 = 0.47 10−1 = 0.06[dm3] + Vận tốc tục khuỷu: ω = π×n 30 = π×6000 30 = 628.3 [rad/s] + Diện tích đỉnh piston: Fpt= + Lực qn tính li tâm: Pr0= 𝑝𝑖∗D2 =0.6778 dm2 mtt×R×W2 Fpt =2.104 Mpa + Áp suất cuối kì nén: pc = pa× 𝜀 𝑛1 = 0.09 × 10.71.36 = 2.26 [MN/m2] + Áp suất cuối trình giãn nở: pb = pz δ1 n2 = pz ε n2 (ρ) = 8.3 (10.7/1)1,28 = 0.3995[MN/m2] + Cho Pth=1.03pk=1.03*0.1=0.103 (MN/m2) Suy : Pr = 1.05*0.103= 0.1082(MN/m2) Đồ thị công,động học động Các thơng số cho trước: • Áp suất cực đại Pz = 8.3 [MN/m2 ] • Góc phun sớm: 𝜑s = 12o • Góc phân phối khí: 𝛼1 = 22o , 𝛼2 = 25o , 𝛼3 = 42o , 𝛼4 = 15 o Xây dựng đường nén: Gọi Pxn Vxn áp suất thể tích biến thiên theo trình nén động Vì quá trình nén quá trình đa biến nên: Pnx Vnx n1 = const Pxn = Pa ( Va Vxn n1 ) Va : Thể tích cuối quá trình nạp Xây dựng đường giãn nỡ: Gọi Pxg Vxn áp suất thể tích biến thiên theo q trình giãn nở động Vì n trình giãn nở quá trình đa biến nên: Pnx Vnx = const Pxg = PZ ( n2 VZ Vxn ) Pz áp suất đầu quá trình giãn nở Vz thể tích đầu quá tình giãn nở Biểu diễn thơng số: + Biểu diễn thể tích b̀ng cháy: Chọn Vcbd = 15 [mm] μv = Vc Vcbd 0.06 = 15 = ∗ 10^ − [dm3/mm] Giá trị biểu diễn Vhbd = Vh μv = 0.583 4∗10^−3 = 145.75 [mm] + Biểu diễn áp suất cực đại: 𝑃𝑧𝑏𝑑 = 160 – 220 (mm) Chọn pzbd = 160 mm μp = Pz Pzbd 8.3 = 160 = 0.052 [MN/m2.mm] + Về giá trị biểu diễn ta có đường kính vịng trịn Brick AB giá trị biểu diễn Vh , nghĩa giá trị biểu diễn AB = Vhbd [mm] μs = S Vhbd : OObd’ = = 86 145.75 Rλ 2μs = 0.59[mm/mm] =10.9125[mm] + μalpha =2 + Tỉ lệ xích áp suất trình: μP= Pz = 0.052 Pzbd + Tỉ lệ xích thể tích xy lanh μV= Vc = 0.004 Vcbd + Tỉ lệ xích chuyển vị piston: μx= 𝑆∗μVx Vh = 0.59107 + Tỉ lệ xích vận tốc piston: 10 Cảm biến vị trí trục khuỷu cảm biến quan trọng góp phần việc vận hành động Nếu thiếu cảm biến này, động khơng khởi động được, tốc độ cầm chừng không Máy rung đánh lửa sai, hao xăng tăng tốc khơng ổn định 2.1.2 Cấu tạo Bộ phận cảm biến cuộn cảm ứng, nam châm vĩnh cửu rotor dùng để khép mạch từ có số tùy loại động (hình 2.1) Hình 2.1 Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu 2.1.3 Nguyên lí làm việc Cảm biến vị trí trục khuỷu cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu, ln có từ trường ổn định sinh Khi trục khuỷu quay, các chân thép xoay từ trường Điều dẫn đến dao động từ trường Và tạo tín hiệu dịng xoay chiều (AC), mà phận điều khiển động (EMU) sử dụng để tính tốc độ quay Dao động từ hữu ích việc xác định tốc độ vị trí trục cam 2.2 Cảm biến vị trí trục cam 2.2.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến mạch tổ hợp sở hiệu ứng Hall (hay hiệu ứng từ-điện trở) ghép vào khuyếch đại- tạo hình tín hiệu 225 Cảm biến làm việc song hành với cấu đánh dấu chốt trục cam: chốt đánh dấu trục cam trùng với thứ đĩa đồng Cảm biến xác định các pha ĐCT xy lanh số tức cho phép xác định điểm bắt đầu chu kỳ quay theo thứ tự làm việc trục khuỷu động 2.2.2 Cấu tạo Loại cảm biến hiệu ứng điện từ có cấu tạo cuộn dây điện từ nam châm vĩnh cữu, máy phát điện mini, hoạt động tạo xung điện áp hình sin gửi ECU (hình 2.2) Hình 2.2 Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam 2.2.3 Nguyên lí làm việc Khi trục cam quay chốt đánh dấu vào nam châm phần tử Hall Khi cánh chốt đánh dấu khỏi vị trí nam châm phần tử Hall từ trường sẽ xuyên qua khe hở làm xuất điện áp phần tử Hall làm cho transitor dẫn điện áp đầu cảm biến Ura 0V Khi chốt đánh dấu xen nam châm phần tử Hall từ trường từ nam châm sẽ vòng qua chốt đánh dấu làm điện áp phần tử Hall Transitor ngắt điện áp đầu cảm biến Ura 12V 226 2.3 Cảm biến áp suất khí nạp 2.3.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến áp suất khí nạp giúp xác định xác lượng khơng khí nạp, áp suất dịng khí nạp, từ gửi tín hiệu ECU Khi chịu áp lực, giá trị điện trở áp trở thay đổi tạo cân mạch cầu Wheastone làm sinh tín hiệu điện áp Tín hiệu gởi đến khuyếch đại rồi chuyển đến xử lý để báo biết áp lực đường ống nạp 2.3.2 Cấu tạo Cảm biến áp suất đường ốp nạp cấu tạo từ b̀ng chân khơng có gắn chip silicon, lưới lọc, đường ống dẫn giắc cắm (hình 2.3) Hình 2.3 Cảm biến áp suất khí nạp 2.3.3 Nguyên lí làm việc Cảm biến áp suất đường nạp cảm nhận áp suất đường ống nạp IC lắp cảm biến phát tín hiệu PIM ECU động định khoảng thời gian phun nhiên liệu góc đánh lửa sớm dựa vào tín hiệu PIM 227 Một chip silicon gắn liền với buồng chân khơng trì độ chân khơng chuẩn, tất đặt cảm biến Một phía chip tiếp xúc với áp suất đường ống nạp, phía tiếp xúc với độ chân không buồng chân không Áp suất đường ống nạp thay đổi làm hình dạng chip silicon thay đổi giá trị điện trở dao động theo mức độ biến dạng Sự giao động giá trị điện trở chuyển hóa thành tín hiệu điện áp nhờ IC lắp bên cảm biến sau gởi đến ECU động cực PIM dùng làm tín hiệu áp suất đường ống nạp Cực VC ECU động cấp nguồn 5V không đổi 2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 2.4.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có nhiệm vụ đo nhiệt độ nước làm mát động truyền tín hiệu đến xử lý trung tâm để tính tốn thời gian phun nhiên liệu, góc đánh lửa sớm, tốc độ chạy khơng tải, …ở số dịng xe, tín hiệu cịn dùng để điều khiển hệ thống kiểm sốt khí xả, chạy quạt làm mát động Nếu thiếu cảm biến này, xe sẽ khó khởi động 2.4.2 Cấu tạo Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có cấu tạo dạng trụ rỗng có ren ngồi, bên có lắp điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm Cảm biến có chân, chân tín hiệu THW chân mass E2 (hình 2.4 ) 228 Hình 2.4 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 2.4.3 Nguyên lí làm việc Điện trở nhiệt phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ Nó làm vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm ngược lại, nhiệt độ giảm điện trở tăng Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở có giá trị khơng đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến rồi trở ECU mass Như điện trở chuẩn nhiệt điện trở cảm biến tạo thành cầu phân áp Điện áp điểm cầu đưa đến chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (bộ chuyển đổi ADC – Analog to Digital converter) Khi nhiệt độ động thấp, giá trị điện trở cảm biến cao điện áp gửi đến biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp chuyển đổi thành dãy xung vuông giải mã nhờ vi xử lý để thông báo cho ECU động biết động lạnh Khi động nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU động biết động nóng 2.5 Cảm biến vị trí bướm ga 2.5.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng để đo độ mở vị trí cánh bướm ga để báo hộp ECU Từ đó, ECU sẽ sử dụng thơng tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi để tính tốn mức độ tải động nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng điều khiển chuyển số Khi đạp gấp ga chế độ toàn tải, ECM sẽ tự động ngắt A/C, ECU chuyển chế độ “Open loop” để điều khiển phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến ơ-xy 2.5.2 Cấu tạo 229 Hình 2.5 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga 2.5.3 Nguyên lí làm việc Bướm ga mở ga đóng lại tài xế đạp nhả bàn đạp ga Lúc này, cảm biến bướm ga sẽ ghi lại hoạt động mở bướm ga chuyển hóa góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp gửi tới ECU Nguyên lí loại tuyến tính: Khi cánh bướm ga mở, trượt trượt dọc theo điện trở tạo điện áp tăng dần cực VTA tương ứng với góc mở cánh bướm ga Khi cánh bướm ga đóng hồn tồn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2 Tín hiệu sẽ đưa đến hộp điều khiển khác để thực việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cho động 2.6 Cảm biến oxy 2.6.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến oxy sử dụng để đo nờng độ oxy cịn thừa khí xả gửi ECU, ECU dựa vào tín hiệu cảm biến xy gửi sẽ hiểu tình trạng nhiên liệu giàu (đậm) hay nghèo (nhạt) từ đưa tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp 2.6.2 Cấu tạo Loại làm gốm ziconium phủ lớp Platin bề mặt tiếp xúc với khí xả có đường dẫn khơng khí vào bên lõi cảm biến (hình 2.6 ) 230 Ở điều kiện nhiệt độ cao (trên 350 độ C), với chênh lệch nồng độ khí xả bề mặt ngồi lõi cảm biến, cảm biến sẽ tạo tín hiệu điện áp nằm khoảng 0.1-0.9V + Điện áp nhỏ nghèo nhiên liệu + Điện áp lớn giàu nhiên liệu Hình 2.6 Cấu tạo cảm biến oxy Để cảm biến nhanh đạt tới nhiệt độ vận hành khởi động (trên 350 độ C), Cảm biến có thêm điện trở nung nóng bên để nung nóng cảm biến nổ máy Giá trị điện trở nung nóng nằm khoảng 6-13Ω 2.6.3 Nguyên lí làm việc Cảm biến oxy lắp ống xả, bề mặt làm việc cảm biến tiếp xúc trực tiếp với khí xả, lõi cảm biến có đường đưa khơng khí từ ngồi vào, chênh lệch nờng độ oxy bề mặt cảm biến oxy sẽ tạo điện áp: 0,1-0,9V + Tín hiệu điện áp gần 0V hỗn hợp nhiên liệu nghèo + Tín hiệu điện ápgần 0.9V hỗn hợp nhiên liệu giàu Cảm biến oxy làm việc dựa vào độ chênh lệch nồng độ oxy bề mặt cảm biến, cảm biến sẽ làm việc tốt nhiệt độ 350̊C, người ta bố trí phận nung nóng cảm biến để giúp cảm biến nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc động nguội Khi On chìa dây sấy cảm biến sẽ ECU nhịp mát để nung nóng cảm biến 231 2.7 Cảm biến kích nổ 2.7.1 Chức nhiệm vụ Nhiệm vụ cảm biến kích nổ Knock Sensor để đo tiếng gõ động phát tín hiệu điện áp gửi ECU, từ ECU sẽ nhận phân tích tín hiệu để điều chỉnh góc đánh lửa sớm làm giảm tiếng gõ (Thơng thường tiếng gõ sinh va đập chi tiết khí động tượng kích nổ) 2.7.2 Cấu tạo Cảm biến kích nổ có cấu tạo vật liệu áp điện, tinh thể thạch anh Khi có tiếng gõ, cảm biến với tinh thể thạch anh sẽ tự phát điện áp gửi ECU 2.7.3 Ngun lí làm việc Hình 2.7 Cảm biến kích nổ Khi động hoạt động, lý dẫn tới có tiếng gõ (tự kích nổ, động nóng quá, va đập khí….) cảm biến sẽ tạo tín hiệu điện áp gửi ECU ECU sẽ điều chỉnh trễ góc đánh lửa lại để giảm tiếng gõ Cụ thể: Các phần tử áp điện cảm biến kích nổ thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung động có tượng kích nổ để xảy hiệu ứng cộng hưởng (f = 6KHz – 13KHz) 232 Như vậy, động có xảy tượng kích nổ, tinh thể thạch anh sẽ chịu áp lực lớn sinh điện áp Tín hiệu điện áp có giá trị nhỏ 2,5V Nhờ tín hiệu này, ECU động nhận biết tượng kích nổ điều chỉnh giảm góc đánh lửa khơng cịn kích nổ ECU động điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại III THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Sau trình tìm hiểu tổng quan hệ thống điều khiển, công dụng, cấu tạo nguyên lí làm việc cảm biến sử dụng hệ thống điều khiển qua sở để thiết kế hệ thống điều khiển động 3.1 Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử Sơ đồ mạch nhiên liệu điều khiển điện tử mơ tả hình 3.1 Hình 3.1 Sơ đồ mạch nhiên liệu điều khiển điện tử 233 Nhiên liệu hút từ bình xăng bơm xăng điện qua lọc xăng để lọc tạp chất Sau qua ống phân phối, cuối ống phân phối có ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất dòng nhiên liệu giữ cho ln ổn định Tiếp điến nhiên liệu sẽ đưa đến vịi phun, từ tín hiệu cảm biến ECU sẽ tính tốn thời điểm phun thời gian phun nhiên liệu để giữ cho tỷ lệ xăng khơng khí ln đạt gần lý tưởng với chế độ làm việc động cơ, vòi phun sẽ mở nhiên liệu phun vào đường khí nạp rồi vào buồng cháy để động hoạt động Sau ECU định thời điểm đánh lửa phù hợp để động đạt hiệu cao với chế độ làm việc 3.2 Hệ thống điều khiển đánh lửa Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến đối dòng điện chiều hiệu điện thấp xung điện xoay chiều hiệu điện thấp thành các xung điện cao đủ để tạo nên tia lửa phóng qua khe hở bugi đốt cháy hỗn hợp làm việc xilanh động vào thời điểm thích hợp tương ứng với trình tự xilanh chế độ làm việc động Sơ đồ mô tả hệ thống điều khiển đánh lửa mô tả hình 3.2 234 Hình 3.2 Sơ đờ hệ thống điều khiển đánh lửa Nguyên lí chung Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử động chia thành ba phận + Các cảm biến : có nhiệm vụ nhận biết hoạt động khác động phát tín hiệu gởi đến ECU hay cịn gọi nhóm tín hiệu vào +ECU : có nhiệm vụ xử lý tính tốn thơng số đầu vào từ phát thơng số điều khiển đầu +Các cấu chấp hành : Trực tiếp điều khiển lực phun thơng qua tín hiệu điều khiển từ ECU Hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử ECU đánh lửa trực tiếp Mỗi xylanh có bugi loại đầu dài Hệ thống đánh lửa điện tử luôn gắn liền với hệ thống phun nhiên liệu, điều khiển tia lửa, góc đánh lửa ln phù hợp với góc phun nhiên liệu nhờ cảm biến để thực quá trình đốt cháy tốt nhiên liệu cháy hồn tồn, tốn nhiên liệu, tăng cơng suất động cơ, chất thải độc hại ECU vào tín hiệu nhận từ cảm biến vị trí trục khuỷu vào góc đánh lửa sở ghi sẵn nhớ các thông số hiệu chỉnh để xác định góc đánh lửa sớm cho động Việc tạo tín hiệu dạng xung để cung cấp dịng điện cho cuộn dây đánh lửa lập trình sẵn để cuộn dây cung cấp dòng điện thời gian định mức trước với giá trị tính toán để đảm bảo cho: Từ thông sinh cuộn dây đạt giá trị lớn nhất, đảm bảo cuộn dây đủ lượng để đánh lửa Điều khiển phát chấm dứt tia lửa ECU tính toán sau liệu nhập vào bởi: Tốc độ động Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến nhiệt độ động Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến kích nổ 235 Tài liệu tham khảo: [1], Trần Thanh Hải Tùng “Bài giảng mơn hoc tính tốn thiết kế động đốt ” Đà Nẵng: Đại học bách khoa Đà Nẵng [2], Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết Cấu Và Tính Toán Động Cơ Đốt Trong” Hà Nội: NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp; 1996 [3], Nguyễn Tất Tiến “Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong ” Hà Nội: NXB Giáo dục; 2000 [4], Giaotrình dung sai lặp ghép - Ninh Đức Tốn [5], Introduction of the New Generation of V- engines and – cylinder M 276/M278 [6], http://www.oto-hui.com [7], http://www.otosaigon.com Ngoài cịn có tham khảo số tài liệu: Giáo trình giảng dạy thầy mơn động đốt trong, thủy khí máy thủy khí - Khoa khí giao thơng - ĐHBK – Đai Học Đà Nẵng số tài liệu lấy từ mạng internet 236 237 238 239 ... môn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết,thuỷ khí máy thuỷ khí ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án liên môn ? ?Thiết Kế Động. .. Trong trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng lực khí thể, lực quán tính (quán tính chuyển động tịnh tiến quán tính chuyển động quay) lực có trị số lớn thay đổi theo chu kỳ định nên có tính. .. 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 1.Chọn động tham khảo: Mercedes-Benz M272 1.1 Giới thiệu chung động Động Mercedes-Benz M272 động sử dụng nhiên liệu xăng, động kỳ bố trí xilanh