Bài giảng động cơ đốt trong f2 trường đh công nghiệp quảng ninh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Nguyễn Bá Thiện BÀI GIẢNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG F2 Quảng Ninh- 2018 LỜI NÓI ĐẦU Động c đốt F2 trang bị cho cử nhân Ơ tơ tư ng lai kiến thức c quy trình tháo lắp, nhận biết hư hỏng từ đề phư ng pháp sửa chữa thay phù hợp cho loại kết cấu động c ô tô Trên c sở khai thác sử dụng tơ cách có hiệu hợp lý nhất, đánh giá nguyên nhân mức độ hư hỏng máy, cụm tổng thành tơ Mặt khác họ vận dụng vốn kiến thức để phân tích, tìm hiểu nguyên nhân hư hỏng kết cấu xuất mác xe Để đáp ứng kịp thời yêu cầu nhiệm vụ đào tạo, Trường ĐHCN Quảng Ninh tổ chức biên soạn giáo trình Th c hành c động c Sách dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho sinh viên chunêngành Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tô nhà trường làm tài liệu tham khảo cho người làm công tác kĩ thuật ngành ô tô, kỹ thuật viên thiết kế Giáo trình nhóm cán giảng dạy thuộc mơn C khí Ô tô Trường ĐHCN Quảng Ninh biên soạn Trong trình biên soạn chúng tơi cố gắng để sách đảm bảo tính khoa học, đại gắn liền với th c tế s phát triển ngành công nghiệp sản xuất ô tô Nhưng khả có hạn hạn chế thời gian điều kiện khách quan khác, giáo trình chắn khơng tránh khỏi khiếm khuyết Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc đồng nghiệp để lần tái sau hồn chỉnh h n Nhóm tác giả CHƢƠNG 1: HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI 1.1.KHÁI NIỆM HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử Cuộn đánh lửa 11 Lọc khơng khí Cảm biến vị trí trục cam 12 Vịi phun Cảm biếnênhiệt độ khí nạp 13 Cảm biếnênhiệt độ nước Khoang điều áp 14 Cảm biến tiếng gõ Cảm biến áp suất 15 Công tắc khởi động trung gian (chỉ có A/T) Cảm biến bướm ga 16 Đèn kiểm tra động Cụm bướm ga 17 Rơ le mở mạch Van không tải ISC 18 Bơm xăng Lọc xăng 19 Cảm biến xy 10 Thùng xăng 20 Bộ trung hịa khí xả 1.1.1 Ƣu điểm hệ thống phun xăng điện tử 1.1.1.1 Khả cung cấp hỗn hợp khí nhiên liệu đồng đến xy lanh Do xy lanh có vịi phun lượng phun điều khiển xác bêng ECU theo s thay đổi tốc độ động c tải trọng, nên phân phối nhiên liệu đến xy lanh H nênữa, tỷ lệ khí nhiên liệu điều khiển t (vơ cấp) nhờ ECU bêng việc thay đổi thời gian hoạt động vòi phun (khoảnh thời gian phun nhiên liệu hay cịn gọi độ dài sung phun Vì lý đó, hỗn hợp khí nhiên liệu phân phối đến tất xy lanh tạo tỷ lệ tối ưu Chúng có ưu điểm khía cạnh kiểm sốt khí xả lẫn tính công suất 1.1.1.2 Điều khiển đạt đƣợc tỷ lệ khí nhiên liệu xác với tất dải tốc độ động Vòi phun đ n chế hịa khí khơng thể điều khiển xác tỷ lệ khí nhiên liệu tất dải tốc độ, nên việc điều khiển chia thành hệ thống, tốc độ chậm, tốc độ cao thứ nhất, tốc độ cao thứ hai, hỗn hợp phải đậm chuyển từ hệ thống sang hệ thống khác Vì lý hỗn hợp khí nhiên liệu khơng làm đậm h n chút tượng khơng bình thường (nổ ống xả, nghẹt thay đổi tốc độ, tải) dễ xảy Cũng s không lớn việc phân phối hỗn hợp khí nhiên liệu xy lanh nên hỗn hợp phải trì đậm h n chút Nhưng với EFI hỗn hợp khí nhiên liệu cung cấp cách liên tục xác chế độ tốc độ tải động c Đây ưu điểm khía cạnh kiểm sốt khí xả tính kinh tế nhiên liệu 1.1.1.3 Đáp ứng kịp thời thay đổi góc mở bƣớm ga Ở động c lắp chế hịa khí, từ phận phun nhiên liệu đến xy lanh có khoảng cách dài Cũng như, s chênh lệch lớn ty trọng riêng xăng khơng khí, nên xuất sư chậm trễ nhỏ xăng vào xy lanh tư ng ứng với s thay đổi luồng khí nạp Thay vào đó, hệ thống EFI, vịi phun nhiên liệu bồ trí gần xy lanh trước van hút) nhiên liệu nén hệ thống với áp suất khoảng từ 2kgf/cm2 đến 3kgf/cm2 cao h n so với áp suất đường nạp phun qua lo nhỏ, nênênó dễ dàng tạo thành sư ng mù để hịa trộn với khơng khí có đường nạp Do lượng phun thay đổi tư ng ứng với sư thay đổi lượng khí nạp tùy theo s thay đổi góc mở bướm ga, nên hỗn hợp khí nhiên liệu phun vào xy lanh thay đổi theo độ mở bướm ga Nói tóm lại đáp ứng kịp thời s thay đổi của vị trí chân ga 1.1.1.4 Hiệu chỉnh hỗn hợp khí - nhiên liệu a Bù ga tốc độ thấp Khả tải tốc độ thấp nâng cao nhiên liệu dạng sư ng mù tốt phun bêng vòi phun khởi động lạnh động c khởi động Ngày hệ thông phun xăng điện tử khơng cịn tồn vịi phun khởi động lạnh nữa, khả bù ga tốc độ thấp th c ECU động c , băng việc điều khiển van khơng tải d a vào tín hiệu STA hệ thống khởi động, s sụt áp hệ thống nạp, nhiệt độ động c từ cảm biến ECT, áp l c dầu trợ l c lái, b Cắt nhiên liệu giảm tốc Trong trình giảm tốc, động c chạy với tốc độ cao bướm ga đóng kín Do lượng khí nạp vào xy lanh giảm xuống độ chân không đường nạp trở nên lớn Ở chế hịa khí xăng cịn bám thành đường ống nạp bay h i vào xy lanh độ chân không đường ống nạp tăng đột ngột, kết hỗn hợp đậm, q trình cháy khơng hồn tồn làm tăng lượng xăng cháy khơng hết (HC) khí xả Ở động c EFI, việc phun nhiên liệu bị loại bỏ bướm ga đóng động c chạy tốc độ lớn h n giá trị định, nồng độ HC khí xả giảm xuống làm giảm tiêu hao nhiên liệu 1.1.1.5 Nạp hỗn hợp khí nhiên liệu có hiệu Với chế hịa khí dịng khơng khí bị thu hẹp lại họng khuếch tán để tăng tốc độ dịng khí nạp, tạo nên độ chân khơng bên họng khuếch tán Đó nguyên nhân hỗn hợp khí nhiên liệu hút vào xy lanh hành trình xuống piston Tuy nhiên họng khuếch tán làm hẹp (cản trở) dịng khí nạp nhược điểm động c dùng chế hịa khí Mặt khác, EFI vớ áp suất nhiên liệu xấp xỉ 2kgf/cm2 đến 3kgf/cm2 cung cấp đến động c để nâng cao khả phun sư ng hỗn hợp khí nhiên liệu, khơng cần có họng khuếch tán Cũng làm đường nạp nhỏ h n nên lợi dụng qn tính dịng khí nạp hỗn hợp khí nhiên liệu tốt h n 1.2 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Mục tiêu: - Kể tên xác hệ thống phun xăng điện tử - Phân loại hệ thống phun xăng điện tử d a vào đặc điểm cấu tạo hệ thống phun xăng điện tử - Hình thành phát triển tư kỹ thuật 1.2.1 Phân loại theo điểm phun 1.2.1.1 Hệ thống phun xăng đơn điểm Là hệ thống phun nhiên liệu điện tử dùng vòi phun đặt đường nạp để phun nhiên liệu, hình thức gần giống với chế hịa khí khác vịi phun điều khiển điện Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng đ n điểm Thùng nhiên liệu Bơm nhiên liệu Lọc xăng Bộ điều áp xăng Vịi phun Cảm biếnênhiệt độ khí nạp ECU Bộ chấp hành bướm ga Chiết áp cảm biến bướm ga 10 Van thông bình xăng 11 Lọc bon 12 Cảm biến xy 13 Cảm biếnênhiệt độ nước 14 Bộ chia điện 15 Ắc quy 16 Khóa điện 17 Rơ le 18 Giắc chẩn đoán 19 Bộ phận phun trung tâm Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng đơn điểm 1.2.1.2 Hệ thống phun xăng đa điểm Là hệ thống phun nhiên liệu điện tử với xy lanh có lắp vịi phun để phun nhiên liệu vào trước supáp nạp động c vòi phun điều khiển phun tùy theo kiểu điều khiển phun đồng loạt, phun theo nhóm, phun độc lập (theo trình t ) Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống phun xăng đa điểm G COIL Fuel Tank Fuel pump Cuộn đánh lửa Thùng nhiên liệu b m nhiên liệu CVVT OCV CMP Ịnector TPS MAFS Canister PCSP ETS Knock Sensor CKP ECTS HO2S (FR) HO2S (RR) UCC Sensor Actuator ABS/TCM PCM Điều khiển góc mở cam thông minh Van điều khiển dầu Cảm biến trục cam Vịi phun Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến lưu lượng khí nạp Bộ lọc h i xăng Van thông h i xăng Van điều khiển không tải Cảm biến tiếng g động c Cảm biến vị trí trục c Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Cảm biến ô xy có sấy trước thân máy bên phải Cảm biến xy có sấy sau thân máy bên phải Bộ trung hịa khí xả Cảm biến Bộ chấp hành Điều khiển hệ thống phanh chống bó cứng/ hộp số t động Mô đun điều khiểnênguồn động l c 1.2.2 Phân loại theo cách đo dịng khí nạp vào xy lanh 1.2.2.1 Loại đo áp suất đƣờng nạp Loại sử dụng cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp để đo s thay đổi áp suất đường nạp theo tải vòng tua động c Loại thường sử dụng động c hãng DAEWOO, Hyundai như: CRUZE, Lacetti CDX nhập khẩu, Lacetti EX, Gentra, Matits, Getz, ngồi cịn số động c TOYOT như: 5S - FE Và số xe khác Hình 1.5 Vị trí cảm bien áp suất tuyệt đối đƣờng ống nạp (MAP) xe Lacetti Gentra Daewoo Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống phun xăng loại đo áp suất đƣờng nạp 1.2.2.2 Loại đo lƣu lƣợng dòng khí nạp Loại cảm nhận tr c tiếp lượng khí nạp vào đường ống nạp bêng cảm biến đo lưu lượng khí nạp Loại sử dụng phổ biển loại xe TOYOTA, BMW, HYUNDAI Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống phun xăng loại đo lƣu lƣợng dịng khí nạp Hình 1.8 Vị trí lắp cảm bien lƣu lƣợng khí nạp xe INNOVA 1.2.3 Phân loại theo mối quan hệ kim phun Hình 1.9 Các phƣ ng pháp phun nhiên liệu Các phư ng pháp phun nhiên liệu bao gồm phun nhiên liệu đồng thời vào tất xy lanh, phun độc lập cho xy lanh Thời điểm phun khác nhau, phun thời điểm xác định phun theo s thay đổi 10 lượng khơng khí nạp theo tốc độ động c Phư ng pháp phun c thời điểm phunênhư sau Ngoài lượng phun lớn thời điểm bắt đầu phun nhanh 1.2.3.1 Điều khiển phun nhiên liệu đồng loạt Nhiên liệu phun đồng loạt vào xy lanh tư ng ứng lần sau vòng quay trục khuyu Lượng nhiên liệu cần thiết để đốt cháy phun hai lần phun Hình 1.10 Mơ tả q trình phun nhiên liệu đồng loạt động bốn xy lanh 1.2.3.2 Điều khiển phun nhiên liệu theo nhóm Nhiên liệu phun cho nhóm lần sau hai vịng quay trục khuyu, với loại hai nhóm, ba nhóm, bốnênhóm 11 Hình 1.11 Mơ tả q trìnhợphun nhiên liệu th o nhóm động c 1.2.3.3 Điều khiển phun nhiên liệu độc lập Điều khiển phun độc lập (theo trình t ) Hình 1.12 Mơ tả q trìnhợphun nhiên liệu độc lập động c Nhiên liệu phun độc lập cho xy lanh lần sau hai vòng quay trục khuyu 1.3 SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ Mục tiêu: - Kể tên xác hệ thống có hệ thống phun xăng điện tử - Trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng điện tử - Trình bày nguyên lý hoạt động hệ thống phun xăng tr c tiếp - Hình thành phát triển tư kỹ thuật 1.3.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng 1.3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống phun xăng Hệ thống phun xăng điện tử chia thành hệ thống: hệ thống điều khiển điện tử, hệ thống nhiên liệu hệ thống nạp khí hình 12 Hình 1.13 Sơ đồ khối hệ thống phun xăng điện tử 1.3.1.2 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng Các chi tiết hệ thống phun xăng điện tử Thùng xăng Bơm xăng Lọc xăng Ống phân phối Bộ điều áp ECU động Vít chỉnh khơng tải Cảm biến bướm ga Vòi phun khởi động lạnh 10 Cảm biến lưu lượng khí nạp 11 Khơng khí vào 12 Rơ le EFI 13 Khóa điện 14 Ví điều chỉnh hỗn hợp 15 Van khí phụ 16 Bướm ga 17 Bộ chia điện 18 Công tắc định thời gian phun 19 Cảm biếnênhiệt độ nước 20 Cảm biến ô xy 21 Vịi phun 13 Hình 1.14 Sơ đồ hệ thống phun xăng điện tử 1.3.1.3 Nguyên lý làm việc hệ thống phun xăng điện tử Khi bật khóa điện r le EFI đóng mạch có điện đến ECU động c +B, ECU động c đặt vào chế độ làm việc, khởi động động c tín hiệu từ máy khởi động kết hợp với tín hiệu cảm biến lưu lượng khí nạp tín hiệu Ne cảm biến vị trí trục c làm b m xăng hoạt động, xăng b m từ thùng qua b m, qua lọc xăng đến giàn phân phối Áp suất hệ thống nhiên liệu phân điều áp trì áp suất từ - kgf/cm2 Khi động c hoạt động khơng khí nạp vào động c qua hệ thống cung cấp khí, lượng khơng khí vào đo đo dịng khí nạp (cảm biến lưu lượng khí nạp) Khi dịng khơng khí vào xi lanh, nhiên liệu kim phun nhiên liệu phun vào để hịa trộn với khơng khí Tín hiệu từ ECU mở kim phun nhiên liệu từ kim phun phun vào phía trước xupáp nạp Khi nhiên liệu phun vào dịng khí nạp, hịa trộn với khơng khí bên tạo thành hỗn hợp h i nhờ áp suất thấp đường ống góp hút Tín hiệu từ ECU điều khiển kim phun phun lượng nhiên liệu vừa đủ để đạt tỷ lệ lý tưởng, thơng thường để nhiên liệu phun xác vào động c chức điều khiển ECU ECU định lượng phun c d a vào lượng khí nạp đo tốc độ động c Tùy thuộc vào điều kiện vận hành động c , lượng phun khác ECU theo dõi biến nhiệt độ nước làm mát, tốc độ động c , góc mở bướm ga, lượng ơxy khí thải hiệu chỉnh lượng phun để định lượng phun nhiên liệu cuối 14 1.3.1.4 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phun xăng trực tiếp Hình 1.15 a Sơ đồ hệ thống phun xăng trực tiếp GDI Xu hướng phát triển nhà sản xuất ô tô nghiên cứu hồn thiện q trình hình thành hỗn hợp cháy để đạt s cháy kiệt, tăng tính kinh tế nhiên liệu giảm hàm lượng độc hại khí xả thải mơi trường Cơng nghệ phun nhiên liệu tr c tiếp GDI (Gasoline Direct Injection) giải pháp Hệ thống nhiên liệu động c GDI c bao gồm: b m tạo áp suất phun, hệ thống phân phối ổn định áp suất (common rail), kim phun, hệ thống điều khiển phun, thiết bị phụ khác như: thùng nhiên liệu, lọc, b m chuyển tiếp, van an toàn, động c GDI, nhiên liệu phun tr c tiếp vào buồng đốt kỳ nạp kỳ nên Để phun nhiên liệu vào buồng đốt động c kỳ nén, hệ thống nhiên liệu phải đáp ứng yêu cầu áp suất phun nhiên liệu kim phun phải lớn h n áp suất bên buồng đốt kỳ nên, đồng thời để nhiên liệu phun t i hịa trộn tốt với khơng khí buồng đốt áp suất phun địi hỏi phải lớn h n áp suất khơng khí buồng đốt kỳ nén nhiều 15 Hình 1.15 b Sơ đồ hệ thống phun xăng trực tiếp GDI Bơm xăng thấp áp Ống nhiên liệu thấp áp 2.Van an toàn Ống nhiên liệu cao áp Bơm nhiên liệu áp suất cao Ống phân phôi nhiện liệu Cảm biến áp suất nhiên liệu Vòi phun nhiên liệu Đường hồi nhiên liệu 1.3.1.5 Nguyên lý làm việc hệ thống phun xăng trực tiếp Khi khởi động động c b m thấp áp hút nhiên liệu từ thùng qua lọc nhiên liệu theo đường ống đẩy lên b m nhiên liệu áp suất cao, động c quay qua c cấu dẫn động làm b m cao áp hoạt động nhiên liệu có áp suất cao cung cấp đển giàn phân phối ECU động c vào tín hiệu nhận từ cảm biến để đưa tín hiệu điều khiển đến vịi phun làm cho vòi phun hoạt động để phun nhiên liệu vào buồng đốt động c thời điểm trật t làm việc động c B m áp suất cao động c GDI thường nhận truyền động từ vấu cam trục cam động c 16 Hình 1.16 Hình ảnh hệ thống phun xăng trực tiếp Tham khảo vị trí chi tiet số loại xe 17 Hình 1.17 Vị trí chi tiet hệ thống phun xăng điện tử xe KIA CARENS ECM (Engine Control Module) Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAFS) Cảm biếnênhiệt độ khí nạp (IATS) 4.Cảm biếnênhiệt độ động (ECTS) Cảm biến vị trí trục (CKPS) Cuộn đánh lửa Cảm biến tiếng gõ (KS) Vòi phun nhiên liệu Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 10 Van điều khiển không tải (ISC) 11 Cảm biến vị trí trục cam (CMPS) 12 Rơ le 13 Rơ le bơm xăng Vị trí cụ thể chi tiet Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAFS) Cảm biếnênhiệt độ khí nạp (IATS) ECM (Engine Control Module) 18 Cảm biến nhiệt độ động c (ECTS) Cảm biến vị trí trục c (CKPS) Cuộn đánh lửa Vòi phun nhiên liệu 11 Cảm biến vị trí trục cam (CMPS) Cảm biến tiếng gõ (KS) Cảm biến vị trí bướm ga (TPS) 12 R le 10 Van điều khiển khơng tải (ISC) 13 R le b m xăng 19 Hình 1.18 Vị trí chi tiet hệ thống phun xăng điện tử xe HYUNDAI SONATA G6DB - GSL 3.3 - 2006 PCM động (Powertrain Control Module) Cảm biến lưu lượng khí nạp (MAFS) Cảm biến Ô xy số thân máy 10 Cảm biến Ô xy số thân máy 11 Cảm biến Ô xy số thân máy 20 ... vụ đào tạo, Trường ĐHCN Quảng Ninh tổ chức biên soạn giáo trình Th c hành c động c Sách dùng làm tài liệu giảng dạy học tập cho sinh viên chunêngành Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ nhà trường làm tài... liệu tham khảo cho người làm công tác kĩ thuật ngành ô tô, kỹ thuật viên thiết kế Giáo trình nhóm cán giảng dạy thuộc mơn C khí Ơ tơ Trường ĐHCN Quảng Ninh biên soạn Trong trình biên soạn cố gắng... mù tốt phun bêng vòi phun khởi động lạnh động c khởi động Ngày hệ thơng phun xăng điện tử khơng cịn tồn vòi phun khởi động lạnh nữa, khả bù ga tốc độ thấp th c ECU động c , băng việc điều khiển