Trong những năm gần đây ngành công nghiệp chế tạo ô tô đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đặc biệt cùng với việc ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghệ vào trong ngành đã đưa ngành 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 kinh tế ngày càng nâng cao nên xe VIOS là loại xe do hãng TOYOTA chế tạo được đưa vào nước ta trong những năm gần đây để phục vụ nhu cầu đi lại của người dân, đặc biệt là người dân sống ở khu vực thành thị. Vì vậy việc tìm hiểu về tính năng kỹ thuật của xe, cụ thể là hệ thống nạp là hết sức cần thiết đối với một sinh viên thuộc chuyên ngành ô tô. Do đó em đã chọn đề tài “Hệ thống nạp trên động cơ 1NZ-FE” trên xe ô tô VIOS. Đây là một cơ hội vô cùng thuận lợi để em củng cố những kiến thức cơ bản về hệ thống nạp trên động cơ nói chung, đồng thời trên cơ sở đó tìm hiểu những đặc điểm mới về kết cấu của hệ thống nạp trên một động cơ mới được phát triển trong thời gian gần đây. Hệ thống nạp đóng vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp hoà khí cho chu trình làm việc của động cơ cũng như đưa sản phẩm cháy trong mỗi chu trình ra ngoài, đảm bảo yêu cầu nạp đầy của động cơ. Nó có ảnh hưởng rất lớn đến công suất động cơ và mức độ ô nhiễm môi trường do khí thải của động cơ. Vì vậy yêu cầu khi nghiên cứu về hệ thống nạp là phải đặt nó trong mối quan hệ với các hệ thống khác của động cơ. Thực hiện đề tài này đòi hỏi sinh viên ngoài kiến thức về chuyên ngành còn phải có kỹ năng tìm kiếm những nguồn tài liệu mới, đặc biệt cần khai thác mạng thông tin toàn cầu internet. Bên cạnh đó cần trau dồi thêm khả năng ngoại ngữ chuyên ngành động cơ và ôtô. 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 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 Lê Văn Thoại, cùng tất cả các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này. MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG ...........................................................................................ix DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH .....................................x Chương I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ................................................................................1 1. Tổng quan về hệ thống nạp ................................................................................1 1.1 Hệ thống nạp động cơ xăng .............................................................................1 1.1.1 Đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí ......................................1 1.1.2 Đường nạp động cơ phun xăng điện tử .....................................................3 1.2 Hệ thống nạp thải động cơ diezen ....................................................................5 1.2.1 Đường nạp động cơ diezen ........................................................................6 1.3 Quá trình nạp. .................................................................................................6 Chương II. Cơ sở lý thuyết .....................................................................................11 2.1 Đường ống nạp. ..............................................................................................11 2.1.1 Lọc không khí. ........................................................................................11 2.1.2 Cổ họng gió. ............................................................................................11 2.1.3. Bộ góp nạp. ............................................................................................13 2.1.4. Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của các cảm biến trên đường nạp 14 Chương III. Nội dung tính toán thiết kế ...................................................................19 3. Tính toán các chu trình công tác của động cơ 1NZ-FE .........................................19 Kết quả tính toán trong phần tính toán nhiệt động cơ sẽ là nền tảng trong quá trình tính toán thiết kế động cơ đốt trong. ..........................................................................................................19 3.1. Các số liệu ban đầu ........................................................................................19 3.2. Các thông số chọn ..........................................................................................19 3.3. Tính toán các chu trình công tác ....................................................................20 3.3.1. Quá trình nạp .........................................................................................22 3.3.2. Quá trình nén .........................................................................................23 3.3.3. Quá trình cháy .......................................................................................24 3.3.4. Quá trình giãn nở ...................................................................................26 3.3.5. Tính toán các thông số của chu trình công tác .......................................27 3.3.6. Tính toán các thông số có ích: ...............................................................28 Chương IV. Kiểm tra bảo dưỡng các cụm chi tiết trong hệ thống nạp động cơ 1NZ- FE. ......31 4.1. Những hư hỏng thường gặp ..........................................................................31 4.2 Kiểm tra các cảm biến. ........................................................................................................32 Chương V. Kết luận ................................................................................................34 Phụ lục .........................................................................................................................35 Tài Liệu Tham Khảo ....................................................................................................37 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3. 1 Thông số ban đầu .........................................................................................19 Bảng 3. 2 Thông số chọn .............................................................................................20 Bảng 3. 3.......................................................................Error! Bookmark not defined. Bảng 3. 4 Các thông số tính toán nhiệt ........................................................................30 Bảng 4. 1 Giá trị điện trở tiêu chuẩn ............................................................................33 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Hình 1. 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp ........................................................................1 Hình 1. 2 Sơ đồ đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí .....................................2 Hình 1. 3 Sơ đồ đường nạp động cơ phun xăng điện tử .................................................3 Hình 1. 4a Cổ họng gió ..................................................................................................3 Hình 1. 5 Bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc ........................................................4 Hình 1. 6 Bộ góp nạp có đường nạp biến thiên ..............................................................5 Hình 1. 7 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải động cơ diezen ........................................5 Hình 1. 8 Sơ đồ đường nạp động cơ diezel có bộ sưỡi không khí ..................................6 Hình 1. 9 Đồ thị công của quá trình trao đổi khí trong động cơ 4 kỳ .............................7 Hình 2. 1 Kết cấu cổ họng gió. .....................................................................................11 Hình 2. 2 Quan hệ tỷ lệ giữa góc nhấn bàn đạp ga và góc mở bướm ga ......................12 Hình 2. 3 Quan hệ giữa góc nhấn bàn đạp ga, góc mở bướm ga và gia tốc xe .............13 Hình 2. 4 Bộ góp nạp ...................................................................................................13 Hình 2. 5 Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy ....................................................14 Hình 2. 6 Sơ đồ mạch điện điều khiển của cảm biến đo lưu lượng không khí. ............15 Hình 2. 7 Cảm biến nhiệt độ khí nạp kiểu dây sấy. ......................................................16 Hình 2. 8 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp .................................................16 Hình 2. 9 Cảm biến vị trí bướm ga. .............................................................................17 Hình 2. 10 Sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga ...........................................................18 1 3 4 1 2 5 6 Chương I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. Tổng quan về hệ thống nạp Hệ thống nạp có nhiệm vụ đưa hỗn hợp không khí- nhiên liệu vào buồng cháy để thực hiện quá trình cháy của động cơ. Hệ thống nạp phải đảm bảo cung cấp đủ lượng hỗn hợp có thành phần hoà khí thích hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ, sao cho hiệu suất động cơ là lớn nhất và giảm ô nhiễm môi trường, giảm tiếng ồn. 1.1 Hệ thống nạp động cơ xăng Hình 1. 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp 1-Bộ lọc không khí; 2-Cổ họng gió; 3- Bộ góp nạp; 4-Bộ góp thải; 5-Bộ xử lý khí thải; 6-Bộ giảm âm. Không khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc không khí đến cổ họng gió, ở động cơ dùng bộ chế hòa thì hòa khí được hình thành tại đây nhờ độ chân không tại họng, từ đây không khí đến bộ góp nạp và đi vào buồng đốt. Sau khi hòa khí được đốt cháy, khí thải được dẫn vào đường ống thải tới bộ góp thải đi vào bộ xúc tác ba chức năng tại đây khí thải độc hại được khử thành các chất vô hại rồi theo ống dẫn khí thải qua bộ giảm âm thoát ra ngoài môi trường. Mỗi cụm chi tiết trong hệ thống nạp thải đều có một vai trò quang trọng trong việc đưa một lượng không khí sạch cần thiết vào trong buồng đốt động cơ và dẫn lượng khí thải đã xỷ lý ra ngoài môi trường.. 1.1.1 Đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí Hình 1. 2 Sơ đồ đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí 1-Bướm ga; 2-Đường ống nhiên liệu; 3-Van kim; 4-Buồng phao; 5-Phao; 6-Ziclơ; 7-Đường ống nạp; 8-Vòi phun; 9-Họng; Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng (9) của bộ chế hoà khí, họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân không khi không khí đi qua họng. Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi có độ chân không nhỏ nhất. Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng. Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun. Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ. Để bộ chế hoà khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mức cố định 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.
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Tổng quanvềhệthống nạp
Hệ thống nạp có nhiệm vụ đưa hỗn hợp không khí- nhiên liệu vào buồng cháy để thựchiện quá trình cháy của động cơ Hệ thống nạp phải đảm bảo cung cấp đủ lượng hỗnhợp có thành phần hoà khí thích hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ, sao chohiệusuấtđộng cơlàlớnnhấtvàgiảmô nhiễmmôitrường, giảmtiếngồn.
1-Bộlọc khôngkhí;2-Cổhọnggió;3-Bộgópnạp;4-Bộgópthải;5-Bộ xfí lýkhíthải;6-Bộ giảmâm.
Không khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc không khí đến cổ họng gió,ở động cơ dùng bộ chế hòa thì hòa khí được hình thành tại đây nhờ độ chân không tạihọng, từ đây không khí đến bộ góp nạp và đi vào buồng đốt Sau khi hòa khí được đốtcháy, khí thải được dẫn vào đường ống thải tới bộ góp thải đi vào bộ xúc tác ba chfícnăng tại đây khí thải độc hại được khfí thành các chất vô hại rồi theo ống dẫn khí thảiqua bộgiảm âmthoátrangoàimôi trường.
Mỗi cụm chi tiết trong hệ thống nạp thải đều có một vai trò quang trọng trongviệc đưa một lượng không khí sạch cần thiết vào trong buồng đốt động cơ vàd ẫ n lượng khíthảiđãxỷ lý rangoài môi trường
Hình 1 2 Sơ đồ đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòakhí1-Bướm ga; 2-Đường ống nhiên liệu; 3-Van kim; 4-
Buồngphao;5-Phao;6-Ziclơ;7-Đườngốngnạp;8-Vòiphun;9-Họng;
(9) của bộ chế hoà khí, họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chânkhông khi không khí đi qua họng Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi cóđộ chân không nhỏ nhất Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất củahọng Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun Nhờ cóđộ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạtsương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ Để bộ chế hoàkhí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mfíc cố định vì vậytrong buồng phao có đặt phao (5) Nếu mfíc nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thìphao(5)cũnghạtheo,vankim(3)rờikhỏiđếvanlàmchonhiênliệutừđườngống
(2) đi vào buồng phao Phía sau họng còn có bướm ga (1) dùng để điều chỉnh số lượnghỗn hợp đưavàođộngcơ.
1-Bộlọc khí;2-CảmbiếnMAF;3-Bướmga;4-Cổhọnggió;5-Cảm biến vịtríbướmga;6-Đườngống nạp Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc, tín hiệu lưu lượng nhiệt độ khí nạpđược truyền về ECU thông qua cảm biến MAF, từ đó ECU sẽ tính toán và định lượngphunc h o p h ù h ợ p , s a u đ ó d ò n g k h í n ạ p t ớ i c ổ h ọ n g g i ó Đ â y l à t h i ế t b ị k i ể m s o á t lượng không khí cho các động cơ dùng bộ chế hòa khí và phun nhiên liệu Lượngkhôngkhí đivàođộng cơđượcđiều tiếtbởi độmởcủa bướmga.
1- Bướmga;2-Cổhọng gió;3-Cảmbiếnvịtríbướm ga;
4-Môtơ điềukhiểnbướm ga; 5-Cảmbiếnvịtríbànđạpga Trước đây gócm ở b ư ớ m g a đ ư ợ c đ i ề u k h i ể n b ằ n g c ơ h ọ c t h ô n g q u a c á c c ơ c ấ u cơ khí nối từ bàn đạp ga đến bướm ga, hiện nay điều này đã được thay thế bằng hệthống điều khiển bằng điện tfí hiện đại Dòng khí nạp từ cổ gió đi vào bộ góp nạp sauđóphânracác nhánhđivàoxylanh độngcơ Ở các động cơ hiện đại ngày nay hình dạng đường ống nạp đã được thiết kế cảitiến nhằm lợi dụng lực quán tính lưu động của dòng khí nạp để nạp thêm, những vậtliệu mới như nhựa tổng hợp, sợi cacbon cho phép tạo dáng đường nạp có hệ số cảnnhỏ,kích thướcgọnnhẹ màđộcáchnhiệt caohơnvậtliệu kim loại.
1-Đường ốngnạp;2-Buồngtícháp Nguyên lý làm việc của bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc là dựa vào hìnhdạng thiết kế đặc biệt dạng xoắn ốc của đường nạp để tạo ra hiệu fíng lưu động dòngkhínạp.Từđólàm tănglượngkhínạpthêm vàoxylanh động cơởkỳ nạp.
Ngoàiramộtsốbộgópnạpcòncóđườngnạpđược phânkhúc-khiđộngcơchạyởtốcđộ thấp, đường nạp dài; khi động cơ chạy ở tốc độ cao, đường nạp ngắn nhờ sự đóngmở củavanbiến thiênđườngnạp.
Hình1.6Bộgópnạp cóđườngnạpbiếnthiên a)Vanbiếnbiếnthiênđườngnạpđóng;b)Vanbiếnbiếnthiênđườngnạpmở
-N g u y ê n l ý làm việc của bộgópnạpcóchiềudài đườngnạp biếnthiên:
Khi tốc độ động cơ nhỏ, van biến thiên đường nạp đóng Ở điều kiện này, chiềudài khoảng tác động của đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạpdài, với tác dụng của lực quán tính khí nạp, lượng không khí nạp được tăng lên, mô-menxoắncủa động cơcũng tănglênởvòng quaytừthấpđếntrungbình.
Khi tốc độ động cơ lớn, van biến thiên đường nạp mở Ở điều kiện này, chiều dàikhoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp ngắn (nhưhình-a) Lực quán tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cơ cao nên cổ nạp ngắn lạilàm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mô-men xoắn của động cơ cũng tăng lêntheoởtốcđộcao.
1-Bộ lọc không khí ; 2-Đường ống nạp; 3-Đường ốngthải;4-Bộxúctác; 5-Bộgiảmâm
1-Bộsưỡi khôngkhí;2-Ống gópnạp;3-Đường ống nạp Không khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc không khí rồi đến ống gópnạp, đối với các nước có khí hậu lạnh trên động cơ có hệ thống sưỡi ấm không khíđược trước khi vào các xylanh động cơ bằng dây điện trở đặt tại ống góp nạp, hoặcbugi sưỡi trong buồng đốt động cơ, điều này giúp máy dễ nỗ khi khởi động lạnh Cònđối với động cơ diezen sfí dụng ở các nước có khí hậu nóng thìkhông có bộ sưỡikhông khí. Ởđ ộ n g c ơ c u m m u n r a i , l à đ ộ n g c ơ d i e z e n h i ệ n đạ i n ê n t r ê n đ ư ờ n g n ạ p c ò n c ó cảmbiếnđểđolưu lượng nhiệtđộkhí nạp(MAF),vàluôncó máy néntăngáp.
Quá trình nạp môi chất mới vào xi lanh được thực hiện khi piston đi từ ĐCTxuống ĐCD Lúc đầu (tại điểm r ), do pr> pk (pk – áp suất môi chất mới trước xu pápnạp ) và do p r> pth nên một phần sản vật cháy trong thể tích Vcvẫn tiếp tụcchạy raống thải, bên trong xi lanh khí sót giãn nở đến điểm rorồi từ đó trở đi, môi chất mới cóthể bắtđầunạpvàoxilanh.
Hình1 9Đồthịcôngcủa quátrìnhtrao đổikhítrongđộngcơ4 kỳ
Quá trình nạp lệ thuộc vào rất nhiều yếu tố, khiến cho môi chất mới nạp vào xilanh trong mỗi chu trình nhỏ hơn lượng nạp lý thuyết, được tính bằng số môi chất mớichfía đầy thể tích công tác Vhcó nhiệt độ Tkvà áp suất pkcủa môi chất mới ở phíatrước xu pap nạp (đối với động cơ điêden) hoặc của môi chất mới ở phía trước bộ chếhoà khí (đối với động cơ xăng) Các thông số sau đây ảnh hưởng chính tới quá trìnhnạp:
+Ápsuấtcuốiquátrìnhnạp pa Ápsuấtcuốiquá trìnhnạpcóảnhhưởnglớntớicôngsuấtđộngcơ.Muốntăngápsuấtcuốiquátrìnhnạpngườitasfíd ụngcácbiệnp h á p sau:
- Tạo đường nạp có hình dạng khí động tốt, tiết diện lưu thông lớn và phươnghướng lưuđộngthayđổitừtừ, ítngoặt.
- Dùng xu páp có đường kính lớn hoặc dùng nhiều xu páp Động cơ 1NZ-FE sfídụng hai xu páp nạp và hai xu páp thải cho mỗi máy, do đó tăng được lượng khí lưuthôngt r o n g mỗi chutrình,tăngápsuất pa.
Cuối quá trình thải, xi lanh còn lưu lại 1 ít sản vật cháy gọi là khí sót Trong quátrình nạp, số khí sót trên sẽ giãn nở, chiếm chỗ trong xi lanh và trộn với khí nạpmới,làm giảm lượng khí nạp mới Vì vậy giảm lượng khí sót sẽ làm tăng lượng khí nạpvào,làmtăngcôngsuấtđộngcơ.Cácbiệnphápsaulàmgiảmlượngkhísót:
- Dùng động cơ tăng áp Phương pháp này thường được sfí dụng trên động cơđiêden dokhôngbị hạnchếbởikhảnăngkích nổ.
+Nhiệtđộsấy nóngmôi chấtmớiΔT Đitrênđườngnạpvàvàoxilanh,môichấtmớitiếpxúcvớicácbềmặtnóngcủađộng cơ,đượcsấy nóngvàtăng nhiệtđộlên mộtgia sốΔT.T. ΔT.T= ΔT.T t –ΔT.T b.h
Trongđó: ΔT.T t -mfíctăngnhiệtđộcủamôichấtmớidosựtruyền nhiệttừcácbềmặtnóngΔT.Tb.h- mfíc giảmnhiệtđộcủa môichấtmới dobayhơicủanhiênliệu. ΔT.T = 20 ÷ 40oC - đối với động cơ điêden;ΔT.T= 0 ÷ 20oC- đốivớiđộng cơxăng.
+Nhiệt độ môichất cuốiquá trình nạp Ta
Nhiệt độ môi chất cuối quá trình nạpTacũng ảnh hưởng tới mật độ môi chấtmới nạp vào xi lanh TăngTalàm giảm mật độ môi chất mới nạp vào xi lanh và ngượclại. Nhiệt độ môi chất cuốiquá trình nạp Talớn hơn Tk(nhiệt độ môi chất mới trước xupáp nạp ) và nhỏ hơn Tr(nhiệtđộ khí sót ) là do kết quả của việc truyền nhiệt từ các bềmặt nóng tới môi chất mới khi tiếp xúc và việc hoà trộn của môi chất mới với khí sótnhiều hơn Các quá trình trên diễn ra riêng lẻ trên đường nạp hoặc đồng thời trên xilanh độngcơ.
Cơ sở lý thuyết
Đường ống nạp
Đường ống nạp gồm các cụm chi tiết sau: Bộ lọc không khí; cổ họng gió; bộ gópnạp;và các cảmbiến.
Lọc không khí nhằm mục đích lọc sạch không khí trước khi không khí đi vàođộng cơ Nó có vai trò rất quan trọng nhằm làm giảm sự mài mòn của động cơ. Trênđộng cơ 1NZ-FE dùng kiểu lọc thấm, lõi lọc bằng giấy Loại này có ưu điểm giá thànhkhôngcao,dễchếtạo.Tuyvậynhượcđiểmlà tuổithọthấp,chukỳ thaythế ngắn.
Các bộ phận tạo thành gồm: bướm ga, môtơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị tríbướm ga và các bộ phận khác Bướm ga dùng để thay đổi lượng không khí dùng trongquá trình hoạt động của động cơ, cảm biến vị trí bướm ga lắp trên trục của bướm ganhằm nhận biết độ mở bướm ga, môtơ bướm ga để mở và đóng bướm ga, và một lò xohồi để trả bướm ga về một vị trí cố định Môtơ bướm ga fíng dụng một môtơ điện mộtchiều có độnhạy tốt vàít tiêuthụnănglượng.
ECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến môtơ điềukhiển bướm ga, làm quay hay giữ môtơ, và mở hoặc đóng bướm ga qua một cụm bánhrănggiảmtốc Góc mởbướmgathựctếđược pháthiệnbằngmộtcảmbiếnvịtríbướmga,vàthôngsốđóđược phảnhồivềECUđộngcơ.
Khi dòng điện không chạy qua môtơ, lò xo hồi sẽ mở bướm ga đến vị trí cố định(khoảng 7 0 ) Tuy nhiên, trong chế độ không tải bướm ga có thể được đóng lại nhỏ hơnsovới vị trícốđịnh.
Khi ECU động cơ phát hiện thấy có hư hỏng, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồnghồ táp lô đồng thời cắt nguồn đến môtơ, nhưng do bướm ga được giữ ở gócm ở khoảng
Cácchếđộ điều khiển a) Điều khiểnởchế độbìnhthường,chế độcông suấtcaovàchếđộđườngtuyết
Hình2.2 Quanhệtỷlệgiữagócnhấnbànđạpga vàgócmở bướm ga
1-Chếđộcông suấtcao;2-Chếđộbìnhthường;3-Chếđộdichuyểnđường tuyết
+ Điều khiển chế độ thường: đây là chế độ cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa tính dễvận hànhvàchuyểnđộngêm.
+ Điều khiển chế độ đường tuyết: chế độ này giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn chế độbìnhthườngđểtránhtrượtkhiláixetrên đườngtrơn trượt.
+ Điều khiển chế độ công suất cao: ở chế độ này bướm ga mở lớn hơn so với chế độbình thường.Do đó chế độ này mang lại cảm giác động cơ đáp fíng ngay với thao tácbàn đạp gavàxevậnhànhmạnhmẽ hơnsovớichếđộthường. b) Điềukhiểnmomentruyềnlựcchủđộng
Chế độ điều khiển này làm cho góc mở bướm ga nhỏ hơn hay lớn hơn so với gócnhấnbànđạp ga đểduytrìtính tăngtốcêm.
Hình minh họa (Hình 3-4) cho thấy khi bàn đạp ga giữ ở vị trí nhất định. Khikhông có hệ thống điều khiển momen truyền lực chủ động, góc mở bướm ga gần nhưđộng bộ với chuyển động của bàn đạp ga như vậy trong c làm gia tốc xe tăng đột ngộtvà sauđógiảm dần.
Khicóhệthốngđiềukhiểnmomentruyềnlựcchủđộng,bướmgađượcmởdầnra sao cho gia tốc xe tăng dần trong một khoảng thời gian lâu hơn để đảm bảo tăng tốcêmdịu.
1-Ống gópnạp;2-Đường ốngnạp;3-Buồngtích áp
Bộ góp nạp được chế tạo bằng nhựa nhằm mục đích giảm trọng lượng và sựtruyền nhiệt từ nắp máy, kết quả là cải thiện hiệu quả nhiệt độ và thể tích lượng khínạp Các nhánh ống nạp đã được thiết kế dài nhằm tối ưu hóa hình dáng đường nạp,dạng xoắn ốc của đường nạp tạo ra hiệu fíng lưu động dòng khí nạp, làm tăng thêmlượng khí nạp ở mỗi chu trình, điều này giúp cải thiện momen và công suất phát ra khiđộng cơ chạy ởtốc độthấp và trung bình.Đườngkínhốnggóp nạp(d R mm) được thiếtkế lớn,điềunàylàm giảmhệsốcảncho đườngnạp.
Dòng điện chạy vào dây sấy làm cho nó nóng lên Khi không khí chạy qua, dâysấy được làm nguội tương fíng với khối lượng không khí nạp, bằng cách điều chỉnhdòng điện chạy vào dây sấy này để giữ cho nhiệt độ dây sấy không đổi, dòng điện đósẽ tỉ lệ thuận với lượng không khí nạp bằng cách phát hiện dòng điện đó ta xác địnhđược lượng không khí nạp Trong trường hợp này, dòng điện có thể chuyển thành điệnápvàgfíi đến ECUđộng cơ.
1-Bộkhuyếchđại;2-Ra(nhiệtđiệntrở);3-Ra(bộsấy).
Cảm biến lưu lượng khí nạp có một dây sấy được ghép vào mạchc ầ u
M ạ c h cầu này có đặc tínhlà cácđiện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích củađ i ệ n t r ở theođườngchéobằngnhau(Ra+R3)*R1=Rh*R2.
Khi dây sấy (Rh) được làm mát bằng không khí nạp, điện trở tăng lên dẫn đếnsự hình thành độ chênh giữa các điện thế của các điểm A và B Một bộ khuyếch đại xfílý phát hiện chênh lệch này và làm tăng điện áp đặt vào mạch này (làm tăng dòng điệnchạy qua dây sấy) Khi thực hiện việc này, nhiệt độ của dây sấy lại tăng lên dẫn đếnviệc tăng tương fíng trong điện trở cho đến khi điện thế của các điểm A và B trở nênbằng nhau (các điện áp của các điểm A và B trở nên cao hơn) Bằng cách sfí dụng cácđặc tính của loại mạch cầu này, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khối lượngkhínạpbằngcáchpháthiệnđiệnáp ởđiểmB.
Trong hệ thống này nhiệt độ của dây sấy (Rh) được duy trì liên tục ở nhiệt độkhông đổi cao hơn nhiệt độ của không khí nạp, bằng cách sfí dụng nhiệt điện trở (Ra).Do đó có thể đo được khối lượng khí nạp một cách chính xác mặc dù nhiệt độ khí nạpthay đổi, ECU động cơ không cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu đối vớinhiệtđộkhôngkhí nạp.
Ngoài ra khi nhiệt độ không khí giảm ở các độ cao lớn, khả năng làm ngưội củakhông khí giảm xuống so với cùng thể tích khí nạp ở mfíc nước biển Do đó mfíc làmnguội cho dây sấy này giảm xuống Vì khối khí nạp được phát hiện cũng giảm xuống,nênkhôngcầnphải hiệu chỉnhmfíc bùchođộcaolớn.
Khi ECU phát hiện thấy cảm biến lưu lượng bị hỏng một mã nào đó, ECU sẽchuyển vào chế độ dự phòng Khi ở chế độ dự phòng, thời điểm đánh lfía được tínhtoán bằng ECU, dựa vào tốc độ động cơ và vị trí của bướm ga Chế độ dự phòng tiếptục chođến khi hư hỏngđượcsfíachữa. b) Cảmbiếnnhiệt độkhínạp.
Cảmbiếnnhiệtđộkhínạplắpbêntrongcảmbiếnlưulượngkhínạpvàtheodõinhiệt độ khí nạp. Cảm biến nhiệt độ khí nạp sfí dụng một nhiệt điện trở - điện trở củanó thay đổi theo nhiệt độ khí nạp, có đặc điểm là điện trở của nó giảm khi nhiệt độ khínạp tăng Sự thay đổi của điện trở được thông tin gfíi đến ECU dưới sự thay đổi củađiện áp.
1- Khốicảmbiến;2- Điện trở nhiệt;3-ECU;4-Điện trởgiới hạndòng.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp có một nhiệt điện trở được mắc nối tiếp với điện trởđược gắn trong ECU động cơ sao cho điện áp của tín hiệu được phát hiện bỡi ECUđộng cơ sẽ thay đổi theo các thay đổi của nhiệt điện trở này, khi nhiệt độ của khí nạpthấp, điện trở của nhiệt điện trở lớn tạo nên một tín hiệu điện áp cao trong tín hiệuTHA. c) Cảmbiếnvịtríbướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga sẽ chuyển sự thay đổi mật độ đường sfíc của từ trườngthành tín hiệuđiện.
1-Các ICHall;2-Các namchâm; 3-Bướm ga.
Nội dung tính toán thiết kế
Tính toán các chutrình côngtác củađộng cơ 1NZ-FE
+Tínhtoán cácquátrình nhiệttrong độngcơ(nạp, nén,cháygiãnnởvàthải)
Tênthôngsố Kýhiệu Thfínguyên Giátrị Ápsuấtkhínạp P k MN/m 2 0,1
= 1 8 0 0 +43 0 +39 0 1 0 Chọn dc: Đường kính trục cam: dc= (0,2÷0,26)D => dc= (15÷19,5) Vậy ta chọndc,5(mm).
2 2 Độnânglớnnhấtcủaconđội: h (0,18÷0,3)ℎ=0,25.40Bánkínhcung đỉnhcamnạp: D=R1+h-r r = -D+ R1+ h= -18+12+10= 4 Đườngkínhtrục cam:dc,5 Độ nâng lớn nhất của con đội: hmax= 10
(mm).Bán kínhcung đỉnhcam nạp:r= 4 (mm).
+Vẽ v òn gt rò n t â m O b á n k í n h R1=4 2 ( m m ) , x á c đ ị n h g ó c AOA’ = n.
+TrênđườngphângiáccủagócAOA’talấyEC=hnmax(EthuộcvòngtrònbánkínhR1). + Vẽvòngtrònđỉnhcam cótâm O1bánkínhrD,5(mm)nằmtrênđườngphângiác đó.Vòng trònnày điquađiểmC.
+VẽcungtròncóbánkínhtiếptuyếnvớihaivòngtròntrêncótâmO2nằmtrên đườngkéodàicủa OA. m
+S a u k h i đ ã x á c đ ị n h đ ư ợ c R1,hmax,n,v à r1bánk í n h c u n g t i ế p t u y ế n n g o à ic ót h ể xácđịn htừquanhệtamgiácvuôngO1MO2
- Nhiệt độ cuối qúa trình nạpTa[oK):
- Tính số mol khí nạp mới M1[kmol không khí/kg nhiênliệu]Dođộng cơ1NZ-FE làđộngcơphun xăng
- Tỷnhiệtm o l đẳng t íc h t r u n g b ì n h c ủ a không khímC vkk[KJ/Kmol.K] mC vkk
- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩmcháy mC v : mC = a + b v T
- TỷnhiệtmolđẳngtíchtrungbìnhcủahỗnhợpcháymCv[KJ/Kmol.K]. m C = a + v T [KJ/Kmol.K) b v v
M 1.(1+ r ) vcc z vz z Đưavềdạngphươngtrìnhbậc AT 2 +BT+C=0 hai: z z
Vậy phương trình bậchai:Giảiphươngtrìnht acó:
Giảiphươngtrình trêntheophương phápchia đôita được:n2=1,2325
Tuỳ theo động cơ và tỷ số S/D, loại buồng cháy tra các giá trị a, bVậy: p =0,024+0,005)3.16,05)33+0,110,0847 =0,1344[MN/m2]
Stt Tên thôngsố Kýhiệu Thfínguyên Kếtquả
5 Tỉnhiệtmolđẳngtíchtrungbình củakhôngkhí mC vkk kJ/kmol.độ 20,4303
6 Tỉnhiệtmolđẳngtíchtrungbình của sảnvậtcháy mC v kJ/kmol.độ 22,896
7 Tỉnhiệtmolđẳngtíchtrungbình củahỗnhợpcôngtác mC v kJ/kmol.độ 20,613
Kiểm tra bảo dưỡng các cụm chitiết tronghệ thống nạpđộng cơ1NZ- FE
Những hư hỏng thườnggặp
+Lọckhíngạtsẽ làmhaoxăng,thảikhóiđen,máy yếu,mau mònBảodưỡng:bộlọc khícóthể vệsinh rồidùnglại hoặc thay mới
Nếu bẩnnhẹ cóthểdùng khínén đểxịtbụi
+ Đo lượng khí O2và CO2ở cuối đường ống thải Nếu lượng O2xấp xỉ 5% trở lên vàlượngCO2≤0 , 5 % t h ì b ộ x ú c t ác vẫnc ò n h o ạ t đ ộ n g tốtv ớ i đ i ề u k iệ ncác h ệ t h ố n g khácvẫnhoànhảo.
Kiểm tra các cảm biến
- Điều kiện kiểm tra: Nhiệt độ nước làm mát động cơ: 85 0 C ÷ 95 0 C, đèn, quạt gióvàcácthiếtbịphụởchếđộOFF.
- Tháo và kiểm tra giắc cắm của cảm biến Bật công tắc nguồn rồi đo điện áp giữacực 2 và nối đất Giá trị tiêu chuẩn là 0,2 V hoặc thấp hơn Nếu kết quả không đạt giátrị tiêu chuẩn thì kiểm tra giắc cắm của rơ le điều khiển, sfía chữa hoặc thay thế nếucầnthiết.Nếukếtquảbìnhthườngthìchuyểnsangbướctiếptheo:đođiệntrở giữa cực 4 và nối đất của giắc cắm cảm biến Giá trị tiêu chuẩn là 2 Nếu kết quả khôngbình thường thì kiểm tra giắc cắm C – 113 của ECU và đường dây nối giữa cực 4 củacảmbiếnvớicực96củaECU,sfíachữahoặcthaythếcábộphậnđó.Nếukếtquảbìnhthườngthìc huyểnsangbước tiếp theo.
- Đolưulượngkhínạpởcácchếđộhoạtđộngcủađộngcơ.Ởchếđộkhôngtảigiá trị tiêu chuẩn là 2 ÷ 4 (gm/s), ở tốc độ 2500 (v/ph) là 6,5 ÷ 12 (gm/s) Nếu kết quảkhông đúngthìchfíngtỏcảmbiếnđãbịhư, phảithay thế.
+Kiểm tra cảm biếnnhiệt độkhínạp
- Ngắt giắc cắm nối cảm biến nhiệt độ khí nạp với ECU Đo điện trở cảm biến ởcác nhiệt độ - 20 0 C, 0 0 C, 20 0 C, 40 0 C, 60 0 C và 80 0 C xem có đạt giá trị tiêu chuẩnhay không Sau đó tháo cảm biến ra và đo điện trở khi làm nóng cảm biến bằng máysấy tóc Ở điều kiện bình thường thì khi nhiệt độ tăng điện trở sẽ giảm Nếu giá trị điệntrở khác với giá trị tiêu chuẩn hay điện trở không thay đổi thì phải thay thế cảm biến.Nếukếtquảbìnhthườngthìlắp cảmbiếntrở lạivớilực xiếttiêuchuẩn:1,8±0,6Nm.
- Ngắt giắc nối cảm biến và nối dụng cụ chuyên dùng vào Lưu ý cần đảm bảo thongmạch giữa cực 1 và cực 3 của cảm biến, nếu không phải thay cảm biến Tiếp đó làmnóng động cơ cho đến khi nhiệt độ nước làm mát ≥ 80 0 C Cho động cơ chạy ở tốc độ4500 v/ph trong vòng 5 phút hoặc nhiều hơn và đo điện áp đầu ra của cảm biến rồi sosánhvớigiátrịtiêuchuẩn(0,6–