Động cơ 1tr fe innova

Động cơ 1tr fe trên innova và các hệ thống trên động cơ, các hệ thống điều khiển, các chi tiết cơ khí

ô tô, để có thể đánh giá và sử dụng hết được nhữngtính năng của nó, đem lại chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật caonhất… Đó là một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước tiêu thụnhư Việt Nam

Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp

của mình là “Khai thác sử dụng hiệu quả động cơ xe

ô tô Toyota 1TR-FE”, “Thiết kế mô hình hoá hệ thống đánh lửa trên xe ô tô Toyota” Trong phạm vi

giới hạn của đề tài, khó mà có thể nói hết được tấtcả các công việc cần phải làm để khai thác hết tínhnăng của 1 động cơ xe ô tô, tuy nhiên, đây sẽ là nềntảng cho việc lấy cơ sở để khai thác những động cơ tươngtự sau này, làm thế nào để sử dụng một cách hiệu quảnhất, kinh tế nhất trong khoảng thời gian lâu nhất

Hình 1.1: Xe Toyota Innova sử dụng động cơ 1TR-FE

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Như đã trình bày ở phần trên, mục tiêu của đề tàinày là làm thế nào để chúng ta có thể có một cáinhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để

khai thác có hiệu quả nhất động cơ Innova của Toyota, cụthể hơn ở đây là động cơ 1TR-FE

Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kếtcấu các bộ phận, các hệ thống trong động cơ 1TR-FEInnova của Toyota, nắm được nguyên lý làm việc củatừng hệ thống trên động cơ Từ đó ta có thể so sánh,rút ra các kết luận và ưu nhược điểm của động cơ 1TR-FE

so với các động cơ khác cùng do Toyota sản xuất

Tiếp theo đó ta có thể xác định được các công việctrong từng thời điểm phải thực hiện, các thao tác trongcác kỳ kiểm tra bảo dưỡng định kỳ ngắn và dài Cáccông việc trong các chu trình bảo dưỡng 5000 km, 10.000 km,15.000 km… của từng hệ thống trong động cơ cũng nhưkiểm tra, bảo dưỡng chung trên động cơ

Hình 1.2: Động cơ Toyota 1TR-FE

Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ôtô có thể đưa ra những lời khuyên cho người sử dụng cầnphải làm như thế nào để sử dụng, khai thác động cơToyota 1TR-FE một cách hiệu quả nhất, trong thời gian lâunhất với tính kinh tế và năng suất cao nhất

Cuối cùng, nắm vững và khai thác hiệu quả động

cơ Toyota Innova 1TR-FE, chúng ta sẽ có thể khai thác tốtcác loại động cơ mới hơn, được ra đời sau này và có cáchệ thống bộ phận tiên tiến hơn

2

Khai thác và sử dụng tốt động cơ 1TR-FE cũng làmột cách để chúng ta bảo vệ môi trường sống củachính chúng ta, bảo vệ sức khỏe cộng đồng

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 lớnđể có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học.Ngoài ra, sinh viên còn có thể biết thêm những kiếnthức thực tế mà trong nhà trường khó có thể truyền tảihết được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinhviên rất cần khi công tác sau này

Ngoài ra, thực hiện luận văn cũng là dịp để sinhviên có thể nâng cao các kỹ năng nghề nghiệp, khảnăng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết cácvấn đề Bản thân sinh viên phải không ngừng vận độngđể có thể giải quyết những tình huống phát sinh, điềuđó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹnăng và kiến thức chuyên ngành

Cuối cùng, việc hoàn thành luận văn tốt nghiệpsẽ giúp cho sinh viên có thêm tinh thần trách nhiệm,lòng say mê học hỏi, sáng tạo Và đặc biệt quan trọng làlòng yêu nghề nghiệp

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em cósự dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

- Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sáchvở, đặc biệt là các cuốn cẩm nang khai thác, bảodưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota

- Nghiên cứu, tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, cácwebsite trong và ngoài nước So sánh và chắt lọc đểsử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy

- Tham khảo ý kiến của các nhà chuyên môn, cácGiảng viên trong ngành cơ khí ô tô Trong đó phải kểđến các thầy trong tổ bộ môn Cơ Khí Ô Tô củatrường ĐH Giao Thông Vận Tải TP Hồ Chí Minh, các kỹ

sư, chuyên viên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâmbảo hành, các xưởng sửa chữa và các Garagechuyên dùng, và cả những người có kinh nghiệm lâunăm trong việc sử dụng và bảo quản xe…

3

- Nghiên cứu trực tiếp trên xe và các hệ thống cụthể trong thực tế

- Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thậpđược, từ đó đưa ra những đánh giá và nhận xét củariêng mình

4

CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ TOYOTA 1TR-FE

CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ 2.1 TỔNG QUAN

Động cơ 1TR-FE được sử dụng trên xe TOYOTA INNOVAcủa Toyota Ngoài ra, động cơ này còn được sử dụng trêncác xe Toyota Kijang, Toyora Fortuner, Toyota Hilux và Hiace(2003-2004) Động cơ này lần đầu tiên xuất hiện trên thịtrường thế giới vào năm 2003 Trong đó dòng xe nổi bậtnhất tại thị trường Châu Á – Thái Bình Dương sử dụng loạiđộng cơ này là dòng xe INNOVA

Liên tục từ đó đến nay INNOVA luôn là mẫu xe đadụng bán chạy nhất trên thị trường Việt Nam và một sốnước Châu Á khác như Ấn Độ, Malaysia, Philippines,Indonesia…

1TR-FE là loại động cơ sử dụng xăng không chì, chỉ

số Octan > = 91, tổng dung tích công tác là 1998 cc (tươngđương gần 2,0 lít)

Giải thích về ký hiệu động cơ 1TR-FE

Một ký hiệu động cơ của TOYOTA bao gồm 3 thànhphần như sau:

- “1” Ký tự đầu tiên cho ta biết về thế hệ củathân động cơ, cũng là kí hiệu thế hệ của động cơ

- “TR” Một hoặc 2 ký tự tiếp cho cho ta biết vềvề chủng loại của động cơ, ở đây có thể là thẳnghàng 4 máy, thẳng hàng 6 máy, động cơ V6, V8 hayV12 Đồng thời ta cũng có thể biết được năm động

cơ này bắt đầu được cho ra đời Ví dụ ở đây động cơcó ký hiệu 1TR, tức thế hệ thứ nhất của động cơ,cam kép trên nắp máy, dung tích 1998 cc, được ra đờivào năm 2003

- “FE” Các ký tự sau nằm dấu gạch ngang (-) cho

ta biết về các đặc điểm của động cơ Ví dụ FE cónghĩa là:

F: Economy narrow-angle DOHC (kiểm soát chặt chẽ gócmở cam, nâng cao tính kinh tế trong sử dụng nhiênliệu)

E: Electronic Fuel Injection (phun nhiên liệu điện tử)

5

Thông tin đầy đủ và chi tiết về các ký hiệu được sử dụng trong động cơ của Toyota được trình bày trong phần Phụ lục (trang 123)

6

2.2 MỘT VÀI THÔNG SỐ VỀ ĐỘNG CƠ 1TR-FE

Tên thông số Đơn vị Giá trị – Kiểu

ĐỘNG CƠ 2.0 lít (1TR-FE) 4 xilanh thẳng hàng, 16

xúpáp, cam kép với VVT-i

Dung tích công tác (cc) 1998

Công suất tối đa (HP/rpm) 134/5600

Đường kính Piston (mm) 86

Hệ thống phun nhiên liệu EFI

Hệ thống đánh lửa DIS có ESA

Tiêu chuẩn khí xả Euro Step 2

Điều khiển cam hút – cam

Tích hợp bộ chẩn đoán Onboard M-OBD

Bảng 2.1: Các thông số động cơ 1TR-FE

2.3 CÁC HỆ THỐNG

TRÊN ĐỘNG CƠ 1TR-FE

Động cơ 1TR-FE là một loại động cơ hiện đại, gồmhàng ngàn chi tiết lắp ghép lại với nhau thành nhiều hệthống, trong đó có thể kể đến như:

2.3.1 Các chi tiết cơ khí:

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền có nhiệm vụ tiếp

nhận áp lực khí do quá trình cháy tạo nên trong cylinder và

biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ cấp khí nạp (hỗn hợp khí cháy) vào trong cylinder và đẩy

khí thải ra ngoài vào những thời điểm tuyệt đối chính xáctheo chu kỳ làm việc

2.3.2 Các hệ thống điều khiển:

Hệ thống EFI nhận nhiệm vụ điều khiển cung cấp

nhiên liệu cho buồng đốt, ngoài những chi tiết cơ bảncủa hệ thống nhiên liệu thông thường, EFI tích hợp phần

7

điều khiển trong ECU, EFI hoạt động chính xác nhờ nhậnđược những thông số từ rất nhiều các cảm biến đặt tạinhững vị trí khác nhau trên xe

Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS được sử dụng

trong động cơ 1TR-FE, có nhiệm vụ phát tia lửa điện trongbuồng đốt vào thời điểm chính xác trong chu trình làmviệc của động cơ để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, DIScũng hoạt động nhờ tín hiệu của rất nhiều các cảmbiến

Hệ thống bôi trơn đảm nhận việc cấp dầu bôi

trơn đến tất cả các bề mặt làm việc của động cơ nhằmmục đích giảm ma sát, thoát nhiệt và giảm mài mòn chocác chi tiết làm việc

Hệ thống làm mát có nhiệm vụ thoát nhiệt cho

các chi tiết bị nóng trong quá trình làm việc và đảm bảochế độ nhiệt tối ưu cho động cơ

Bên cạnh đó còn có Hệ thống xả và hệ thống kiểm soát khí xả

Hầu hết các hệ thống trên được điều khiển bởi

hộp điều khiển trung tâm ECU (Electronic Control Unit).

Ngoài ra, ECU động cơ còn điều khiển hoạt động của cáchệ thống khác như hệ thống chống bó cứng phanh ABS,hệ thống an toàn, túi khí…

2.4 BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ TRÊN XE INNOVA

Động cơ 1TR-FE được bố trí phía trước và nằm dọc trên

xe Toyota Innova Động cơ cùng với hệ thống truyền lực tạo

ra moment chuyển động tại cầu sau của xe Innova là loại xecó cầu sau chủ động

2.5 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1TR-FE

Hình 2.1 - ECU của động cơ 1TR-FE

8

ECU (Electronic Control Unit) Bộ điều khiển động cơ haycòn có tên gọi khác là ECM (Engine Control Module), đây làmột bộ tích hợp các hệ thống điều khiển, dùng để điểukhiển các hệ thống và các thông số khác nhau trênđộng cơ cũng như các bộ phận khác trên xe ô tô

Nhiệm vụ của ECU là làm sao cho chiếc xe hoạt độngmột cách hiệu nhất, mạnh mẽ nhất, với chỉ tiêu kinh tếkỹ thuật cao nhất Để tối ưu hóa khả năng làm việccủa động cơ, ECU phải theo dõi và xử lí rất nhiều thôngtin từ các cảm biến và các thông số khác nhau

 Dưới đây là một vài cảm biến và thông số quan trọng:

- ECT (Engine Coolant Temperature) Cảm biến nhiệt độchất làm mát động cơ cho ECU biết nhiệt độ làm việccủa động cơ

- NE (Engine Rotational Speed) Cảm biến tốc độ động

cơ dùng giám sát tốc độ, một trong các nhân tố để tínhtoán xung đột

- CKP (Crankshaft Position) Vị trí trục khuỷu

- CMP (Camshaft Position) Vị trí trục cam

- A/F (Air/Fuel Ratio) Tì lệ hòa khí

- HO2S (Heated Oxygen Sensor) Cảm biến oxy sấy nóng.Cảm biến ôxy đo lượng ôxy trong khí thải nhằm xác địnhnhiên liệu hòa trộn thừa hay thiếu xăng để ECU hiệuchỉnh khi cần thiết

- IAC (Idle Air Control) Điều khiển không khí cầm chừng

- IAT (Intake Air Temperature) Nhiệt độ khí nạp

- MAF (Mass Air Flow) Khối lượng khí nạp - Cảm biếnlượng khí nạp để đo lượng không khí Cylinder hút vào

- TP (Throttle Position) Vị trí bướm ga

- VSS (Vehicle Speed Sensor) Cảm biến tốc độ xe

- Cảm biến vị trí van tiết liệu để ECU điều chỉnhlượng xăng phun vào phù hợp khi đạp ga

- Cảm biến hiệu điện thế để ECU bù ga khi mở cácthiết bị điện trong xe

- Cảm biến áp suất ống tiết liệu: lượng không khíhút vào máy là chỉ số quan trọng để ECU đo công suấtđộng cơ Càng nhiều không khí đi vào Cylinder áp suất

9

càng giảm Vì vậy, dựa vào số đo áp suất, ECU sẽ xácđịnh được công suất động cơ.

 Bộ điều khiển ECU dựa trên những dữ liệu đó tínhtoán tỷ lệ không khí/nhiên liệu tối ưu hàng trăm lầntrong một giây nhằm xác định khoảng thời gian và khinào mở kim phun đưa nhiên liệu vào xi-lanh ECU cũng tínhtoán thời điểm để đánh lửa đốt cháy nhiên liệu, vàkết hợp giữa 2 hệ thống đánh lửa và phun nhiện liệumột cách nhịp nhàng để tối ưu hóa hoạt động của động

 Và nhiều hệ thống điều khiển khác

CHỨC NĂNG CHẨN ĐOÁN TRONG ECU

Hộp ECU có thể phát hiện các hỏng hóc bởi các tínhiệu bất thường từ các đầu cảm ứng bằng cách tựđộng bật sáng đèn báo sự cố Check Engine (kiểm trađộng cơ) trên bảng đồng hồ lái xe Khi đấu tắt 2 đầucắm TC và CG trên giắc DLC-3 trên hộp giắc chẩn đoán(ở một số xe là các cực TE và E trên giắc DLC-1), đènbáo sự cố sẽ nhấp nháy, tùy theo tần suất nhấp nháycủa đèn báo sự cố, theo bảng mã chẩn đoán có thểxác định hỏng hóc ở bộ phận nào Tất cả có 14 mãchẩn đoán khác nhau trong đó có 1 mã báo động cơ hoạtđộng bình thường Sau khi chẩn đoán các thông tin về vềhỏng hóc sẽ được lưu lại trong phần chẩn đoán của hộpECU

10

Mạch dự phòng: trong trường hợp hỏng hóc trong mạchcủa hệ thống phun xăng điện tử EFI, hệ thống đánh lửa,kiểm soát khí xả hộp ECU có mạch dự phòng được tựđộng đấu vào để đảm bảo khả năng tối thiểu cho xecó thể tự đi đến xướng sửa chữa, lúc đó đèn báo sựcố vẫn luôn sáng.

2.6 THÂN MÁY – NẮP CYLINDER – CYLINDER

2.6.1 Thân động cơ và Cácte

Thân động cơ (hay còn gọi là thân máy) là nơi chứa và lắp đặt các cơ cấu và hệ thống của động cơ.

Thân động cơ có kết cấu rất phức tạp, nó được đúcbằng gang hợp kim nhẹ Thân động cơ bao gồm thành 2phần: phần trên dùng để chứa các cylinder nên có têngọi là blốc cylinder và phần dưới gọi là cácte

Cylinder được bố trí thành dãy dọc ở phần trên củathân động cơ (blốc cylinder) Để tăng độ cứng vững, mépdưới thân máy được bố trí thấp hơn so với tâm trụckhuỷu 50mm, tại các vách ngang ở các ổ đỡ trục khuỷucó các gân tăng cường

Để tăng thời gian sử dụng cho động cơ, thân máyđược doa lên cốt sửa chữa (tăng đường kính lên 0,5mm).Chỉ có thể lên một cốt sửa chữa, nếu doa rộng quácốt 0,5mm này sẽ làm mất bề mặt Cylinder

11

Hình 2.2 - Các bộ phận chính trong kết cấu động cơ

Chú thích:

1 Nắp máy

2 Gioăng nắp Quy lát

3 Thân máy

4 Puli dẫn động đầu trục khuỷu

5 Cácte dầu (phần trên)

6 Cácte dầu (phần dưới)

Trong thân máy có các lỗ, các đường dẫn dầu bôitrơn và nước làm mát Bao quanh các cylinder là cáckhoang chứa nước để làm mát Nước làm mát khôngtiếp xúc trực tiếp với thân cylinder nên người ta gọi làcylinder khô

Cácte là nơi lắp trục khuỷu của động cơ và nhiều

bộ phận khác Trục khuỷu được lắp trên 05 ổ đỡ bằng bi(bạc) Nắp ổ đỡ trục khuỷu được bắt vào thân máy nhờbulông, và được gia công cùng với thân máy Do đókhông được đổi chỗ các nắp ổ đỡ trục khủyu

Phía bên phải động cơ trên thân máy có khoan cácđường dầu chính đưa dầu bôi trơn tới 5 ổ đỡ trục khuỷu lên

12

trục cam, ngoài ra còn có các đường dầu đưa từ bơm dầulên bầu lọc

Phía dưới cácte được đậy kín bởi đáy cácte, tạo thànhhộp kín, có các gioăng, phớt chắn dầu Đáy cácte đượcdùng làm nơi chứa dầu bôi trơn của động cơ Do vậy phíatrong đáy cácte có bố trí các tấm ngăn cách để dầukhông bị sóng sánh mạnh khi xe chạy qua đường xấu Ở phíangoài đáy cácte có những gân tản nhiệt để làm mát dầubôi trơn Lỗ xả dầu được bố trí ở vị trí thấp nhất của đáycácte

Khoang trong của cácte được thông với bên ngoàibằng một ống thông đặc biệt có bộ phận lọc để tránhbụi lọt vào trong cácte theo không khí Ống này được bố trí

ở phía trên của thân động cơ để tránh dầu vung theo nó rangoài

2.6.2 Cylinder

Cylinder được gia công chính xác trực tiếp trên thânmáy (cylinder liền) Một số kích thước của Cylinder được trình bày trong Bảng 2.2

Thông số Nhỏ nhất Lớn nhất

Đường kính Cylinder 85.990mm 86.003mmKhe hở dầu tiêu

Khe hở dầu lớn

Kích thước O/S(lên cốt sửa chữa)

0.5mm

Bảng 2.2 - Thông số kết cấu Cylinder

Cylinder của động cơ 1TR-FE được chế tạo liền cùng vớithân động cơ, nhờ đó làm tăng độ cứng vững, gọn kếtcấu, giảm trọng lượng động cơ Động cơ làm mát bằngnước

13

Hình 2.3 - Các Cylinder được bố trí thành dãy thẳng hàng

Cylinder được đúc bằng gang, bề mặt làm việc củacylinder được gia công với độ chính xác và độ bóng rấtcao nên còn hay được gọi là "mặt gương" và được nhiệtluyện để đảm bảo độ cứng cần thiết

2.6.3 Nắp máy

Nắp máy là phần đậy phía trên cylinder, nó có cấutạo tương đối phức tạp bởi vì trong nó có rất nhiều cácđường ống dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu và là chỗ chứanhiều các bộ phận khác của động cơ

Nắp máy được đúc thành khối liền chung cho cảdãy cylinder Nó được đúc bằng nhôm, có cấu tạo phứctạp do phải lắp rất nhiều các bộ phận trong nó như: giàn

xu páp, các đường nạp, xả cho các cylinder, các đườngdầu, đường nước làm mát, lỗ để lắp vòi phun nhiênliệu, bugi

Hình 2.4 - Nắp Quy lát và gioăng

1 – Nắp quy lát; 2 – Gioăng quy lát

14

Nắp máy được bắt chặt với thân máy bằng các budông cấy và các bu lông Giữa nắp và thân máy cótấm đệm đặc biệt, gọi là đệm nắp máy (hay gioong quylát), có nhiệm vụ làm kín buồng đốt và các đường nước,đường dầu Đệm này, ngoài khả năng làm kín còn phảicó khả năng chịu nhiệt cao do tiếp xúc trực tiếp vớibuồng đốt Đệm nắp máy được làm từ amiăng có viềnmép bằng đồng Bề mặt bôi bột chì chống dính Độvênh của nắp quy lát tối đa là 0.05mm

Chỉ gia công lỗ lắp xupáp (đường kính trong ốngdẫn hướng) sau khi đóng ống dẫn vào nắp máy Trênống dẫn có phớt cao su chịu dầu để ngăn dầu lọt theothân xupáp vào Cylinder Ống dẫn hướng xupáp được làmbằng gang, lắp có độ dôi vào nắp máy Các thông sốvề kết cấu của ống dẫn hướng xupáp được trình bàytrong bảng 2.3

15

Đường kính lỗ bạc (mm) 10.285 10.306

Đường kính lỗ bạc (mm) 10.285 10.306

Bảng 2.3 - Thơng số bạc dẫn hướng Xupáp

2.7 CƠ CẤU PISTON –TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN – BÁNH ĐÀ

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền bao gồm Piston cùngvới các segment, chốt Piston, thanh truyền và trục khuỷu.Nó có nhiệm vụ tiếp nhận năng lượng của khí cháy vàbiến nó thành cơ năng làm quay trục khuỷu

2.7.1 Piston - Segment

Piston là một trong những chi tiết quan trọng nhấtcủa động cơ đốt trong Nó phải chịu điều kiện làm việcrất nặng nhọc: áp lực rất lớn của khí cháy, nhiệt độ caocủa buồng đốt và ma sát liên tục với thành cylinder

Đường kính Piston: O/S 0.50

Bảng 2.4 - Thơng số đường kính Piston

Chú thích:

1 Segment hơi số 1

2 Xác măng hơi số 2

3 Vành căng (Segment

8 Bạc thanh truyền

9 Nắp thanh truyền

10 Bulông thanh truyền

11. Piston

Hình 2.5 - Cơ cấu Piston - Thanh truyền.

Piston đảm nhận các nhiệm vụ sau: tạo hình dạng cầnthiết cho buồng đốt, đảm bảo độ kín cho khoang công táccủa cylinder, biến áp lực của khí cháy thành lực đẩy lênthanh truyền để quay trục khuỷu và sinh công hữu ích

Piston gồm những phần chính như sau: đỉnh Piston,phần làm kín và phần dẫn hướng Trên phần làm kín cócác rãnh để lắp các segment (còn gọi là Segment) khí vàcác segment dầu Trong rãnh lắp segment dầu có các lỗđể thoát dầu vào phía bên trong Piston Trên thân Pistoncòn có các lỗ để lắp ắc Piston

Đỉnh Piston là nơi tạo thành hình dạng kết cấu củabuồng đốt, do vậy nó phải có cấu tạo thích hợp với kiểubuồng đốt Piston đúc bằng hợp kim nhôm cùng tính (hyper-eutelic) chịu tải trong nhiệt, cơ cao Trên đỉnh Piston cóvùng lõm để tránh va đập với xupáp

Để khỏi bị kẹt do biến dạng nhiệt không đều theochu vi, váy Piston có dạng ô van, trong động cơ 1TR-FE thì độ

ô van là 0,2 mm, trục lớn nằm vuông góc với trục củaPiston Theo chiều cao, váy Piston có độ côn – phần trêncó đường kích nhỏ hơn phần dưới là 0,035 mm

17

Mỗi khi tháo lắp chốt phải ngâm quả nén (Piston)trong nước nóng 80oC, dùng tay hoặc chuôi gỗ ấn vàochốt Piston

Segment, hay còn gọi là vòng găng, được chế tạo

bằng gang có độ đàn hồi cao, có dạng vòng tròn khôngkhép kín, với đoạn hở gọi là miệng Segment

Segment có 2 tác dụng để làm kín Cylinder và truyềnnhiệt ra thân máy Piston có 2 loại Segment: Segment dầuvà Segment khí

Segment khí (hay Segment hơi) được lắp ở phần làmkín của Piston, nó có nhiệm vụ làm kín khoang làm việccủa cylinder, không cho khí lọt xuống cácte và dẫn nhiệttừ Piston sang thành cylinder Segment khí có tiết diện hìnhchữ nhật Khi lắp Segment lên Piston, cần lưu ý không đượcđể trùng miệng các Segment mà phải bố trí sao chomiệng các segment nằm lệch nhau khoảng 90o - 120o Cũngcần phải tránh để miệng của segment không tỳ vàomặt chịu lực của cylinder

Ở Piston của động cơ 1TR-FE có 2 segment hơi, vòngthứ nhất làm bằng thép, vòng thứ 2 bằng gang

Khe hở segment khí tiêu chuẩn:

Thông số chuẩn Tiêu nhất Nhỏ nhất Lớn

Khe hở rãnh Segment No.1

Khe hở rãnh Segment No.2

Khe hở miệng Segment No.1

Khe hở miệng Segment No.2

Khe hở miệng Segment No.1

Khe hở miệng Segment No.2

Bảng 2.5 - Khe hở segment khí tiêu chuẩn

Segment dầu có nhiệm vụ ngăn không cho dầu bôitrơn đi lên buồng đốt Trong quá trình làm việc, do vungtoé và phun cưỡng bức, dầu bôi trơn động cơ bám lênthành cylinder, nó làm giảm ma sát giữa các chi tiết làm

18

việc (cylinder, Piston, segment) đồng thời làm mát cho cácchi tiết này Tuy nhiên, cần tránh không để cho dầu lọtlên buồng đốt làm ảnh hưởng đến quá trình cháy Đóchính là nhiệm vụ của các Segment dầu: gạt dầu bámtrên thành cylinder và đưa qua các lỗ trên thân Pistonchảy về đáy cácte

Segment dầu có 1 chiếc loại kép, có 2 vòng thépmỏng và vòng lò xo ở giữa

Chú thích:

1 – Segment khí số 1

2 – Segment khí số 2

3 – Vòng gạt dầu trên

4 – Vòng căng Segment dầu

5 – Vòng gạt phía dưới

Hình 2.6 - Segment động

cơ 1TR-FE

Khe hở segment dầu tiêu chuẩn:

Thông số chuẩn Tiêu nhất Nhỏ nhất Lớn

Khe hở rãnh Segment dầu

Khe hở miệng Segment dầu

tiêu chuẩn(mm)

0.100 0.400 0.100 0.400Khe hở miệng Segment dầu

-lớn nhất

Bảng 2.6 - Khe hở segment dầu tiêu chuẩn

Segment dầu có cấu tạo phức tạp hơn Segment khí,nó có gờ để gạt dầu, có rãnh dẫn dầu và có lỗ đểthoát dầu về cácte Segment dầu được lắp ngay dướiSegment khí và ở phần váy Piston

Chốt piston có dạng hình trụ rỗng, chế tạo bằng

thép Bề mặt ngoài của chốt được gia công chính xác vàtôi thấm để có độ bền và khả năng chịu mài mòn cao

Đường kính tiêu chuẩn của chốt là:

Thông số nhất Nhỏ nhất Lớn

19

Đường kính chốt Piston A

C

22.006mm

Bảng 2.7 - Đường kính chốt Piston

Trong động cơ 1TR-FE, chốt Piston được gắn theo kiểubơi Cách lắp "bơi" đảm bảo một khe hở nhỏ giữa ắc vàcác lỗ trên Piston, nhờ đó mà khi làm việc ắc có thểlựa (xoay) trong các lỗ trên Piston, phần còn lại của chốtđược lắp trong bạc của đầu nhỏ thanh truyền Sau khi lắpvào Piston, ắc được cố định ở 2 đầu bằng các vòngchặn Ắc chỉ được "bơi" ở chế độ nhiệt bình thường, cònkhi Piston nguội thì ắc nằm tương đối chặt trong các lỗcủa nó

2.7.2 Thanh Truyền

Thanh truyền có nhiệm vụ truyền lực từ Piston cho

trục khuỷu và nối liên động giữa Piston với trục khuỷu.Thanh truyền được chế tạo bằng thép rèn (dập), có cấutạo dạng thanh, tiết diện chữ I với 2 đầu: đầu nhỏ vàđầu to Đầu nhỏ thanh truyền có lỗ để lắp với ắc Piston.Trong động cơ 1TR-FE, chốt Piston được gắn theo kiểu bơinên trong đầu nhỏ thanh truyền có bạc đỡ bằng đồng

Trên đỉnh thanh truyền có lỗ nhỏ hình phễu, cónhiệm vụ hứng dầu nhờn bị vung lên đáy Piston và rơixuống để dẫn vào bôi trơn cho ắc Piston Ắc Piston đượcbôi trơn bằng dầu dẫn từ cổ trục khuỷu đi qua lỗ khoantrong thân của thanh truyền

Đầu to của thanh truyền có lắp bạc nối với cổ trụckhuỷu (gọi là bạc biên), có lỗ phun dầu bôi trơn lênthành Cylinder Để có thể tháo lắp được, đầu to thanhtruyền được chế tạo thành 2 nửa, nửa trên liền với thanh,còn nửa dưới rời, được bắt với nửa trên bằng 2 bu lông.Đầu của bu lông có cấu tạo chống xoay, còn êcu thì phảiđược hãm chống tự nới lỏng (bằng long đen hãm) Kíchthước của đầu to thanh truyền có thể đảm bảo sao cho khitháo có thể rút được cả cụm Piston- thanh truyền quacylinder ra ngoài

20

2.7.3 Trục Khuỷu

Trục khuỷu của động cơ có cấu tạo như mô tả trênhình 2.6 Trục được chế tạo liền bằng công nghệ dập, liềnvới 08 đối trọng để cân bằng động cơ Để giảm biếndạng, trục khuỷu có 05 ổ đỡ và có cá cổ khuỷu và cổbiên được bố trí có độ trùng hợp lớn Năm ổ đỡ trụcđược lắp bạc lót hợp kim nhôm có cốt thép

Cho phép mài trục khuỷu lên cốt sửa chữa 0,25 mm

Bảng 2.8 - Thông số của Trục khuỷu

Thông số nhất Nhỏ nhất Lớn

Khe hở dọc trục tiêu chuẩn (mm) 0.020 0.220

Khe hở dọc trục lớn nhất (mm) 0.30 0.30

Độ dày của đệm dọc trục (mm) 2.440 2.490

Khe hở dầu tiêu chuẩn: cổ trục

Khe hở dầu tiêu chuẩn: cổ trục

Đường kính cổ trục No.3 (mm) 59.981 59.994

Trừ đường kính cổ trục No.3

Hình 2.6 - Cơ cấu trục khuỷu Chú thích:

8 Đệm phía dưới

Bên trong các má khuỷu và các cổ trục có khoancác lỗ để dẫn dầu tới bôi trơn cho các ổ chính và ổbiên Trong cổ biên có lỗ khoan dọc trục với kích thướcđủ lớn để gom cặn trong dầu bôi trơn theo nguyên tắc lọc

ly tâm (còn gọi là hốc lắng cặn) Các lỗ này được bịt kínbằng nút có ren Má của trục khuỷu đảm nhận luôn vaitrò của bộ phận cân bằng trục (đối trọng)

Hai đầu trục khuỷu có phớt làm kín bằng cao su.Phớt trước được lắp trên nắp giữ bơm dầu, còn phớt sauđược lắp trên nắp giữ phớt sau

Phần đầu trục khuỷu là nơi lắp bánh răng dẫnđộng cơ cấu phối khí, bơm dầu, puli dẫn động bơm nước,quạt gió, máy phát điện, Phần cuối của trục khuỷu lànơi để lắp bánh đà, phía trong đuôi trục có lỗ để lắp ổ

bi đỡ đầu trục ly hợp Trục khuỷu được chế tạo bằng gangđặc biệt Các cổ trục được tôi cao tần, sau đó gia côngchính xác và mài bóng

Các ổ đỡ trục và ổ biên của trục khuỷu là các ổtrượt hay còn gọi là bạc Mỗi bạc bao gồm 2 nửa hình trụđược chế tạo từ thép lá, mặt trong có phủ lớp vật liệuchống ma sát Vật liệu chống ma sát là hợp kim nhôm,cốt trong bằng thép Các bạc đỡ trục được lắp một nửalên trên các gối đỡ trục nằm ở thân máy bên trong

22

cacte, nửa còn lại lắp lên các ốp dưới Đối với bạc biêncũng tương tự như vậy, một nửa bạc được lắp lên phầntay biên, nửa còn lại lắp lên ốp dưới Để cho các bạcnày không bị quay trong khi làm việc cũng như không bịdịch dọc, trên phần xương của bạc có tạo các vấu mà khilắp, nó ăn vào rãnh trên tay biên, trên các ốp hay trêngối đỡ trục Trong các bạc cổ chính có tạo rãnh để dẫndầu qua lỗ trên trục đi sang bôi trơn cho cổ biên.

Bạc chiều trục (bạc chặn) gồm 2 nửa trên dưới gồm

4 miếng (cả 2 chiều tiến lùi) được lắp tại ổ đỡ chính số

3 Bạc chiều trục cũng làm bằng hợp kim nhôm cốt thép.Trên một số động cơ, người ta sử dụng ổ bi thay cho bạcđể đỡ trục, dùng ổ bi đũa, còn ở đầu to thanh truyền thìsử dụng ổ bi kim Đặc biệt, đối với động cơ xăng 2 kỳhay được sử dụng làm động cơ khởi động trên các xemáy thi công thì trục khuỷu được tạo từ những chi tiết rờilắp ráp lại với nhau, ổ đỡ ở 2 đầu trục là các ổ bi, cònđầu dưới thanh truyền được lắp ổ bi đũa Ta có thể gặpdạng kết cấu tương tự như vậy trên các loại động cơ môtô Trong một số trường hợp, người ta tráng trực tiếp lớpvật liệu chịu ma sát lên lỗ ở đầu to thanh truyền

2.7.4 Bánh Đà

Có hình dạng của một đĩa đặc đúc bằng gang, đượclắp ở đuôi của trục khuỷu Nó có nhiệm vụ giữ cho trụcquay ổn định Ở phía ngoài của bánh đà có lắp vànhrăng để khởi động động cơ Trên bề mặt ngoài củabánh đà có khoan lỗ hay đánh dấu đặc biệt để làmchuẩn khi cần đặt Piston số 1 vào điểm chết trên Ngoài

ra, có các dấu khác như thời điểm phun nhiên liệu, vị tríđiều chỉnh xu páp của cơ cấu phối khí Bánh đà cũng lànơi để lắp ly hợp

Bánh đà được lắp vào đuôi trục khuỷu bằng 10bulông tự hãm theo vòng đệm Đối với xe INNOVA có lắphộp số tự động, thay vì bánh đà, đuôi trục khuỷu đượclắp vành dẫn động của hộp số tự động

23

Hình 2.7 - Bánh đà và ly hợp Chú thích:

1 Bánh đà

2 Đĩa ly hợp

3 Nắp ly hợp

4 Tấm bắt phía sau

5 Phớt chắn bụi bánh đà

24

2.8 CƠ CẤU PHỐI KHÍ – HỆ THỐNG VVT-i

2.8.1 Phân loại

Động cơ ôtô 1TR-FE sử dụng cơ cấu phối khí đóng mởxupáp thông minh VVT-i kiểu xu páp bố trí bên trên, ngaytrong nắp máy, gọi là xu páp treo Động cơ có 2 trục Camnằm phía trên có ký hiệu DOHC (Double overhead Camshaft)

2.8.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu phối khí - Hệ thống VVT-i

Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, trênđộng cơ 1TR-FE hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thủy lựcđể xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí.Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinhtế nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm

Hình 2.8 - Hệ thống VVT-I của Toyota Innova

Hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểmphối khí bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi 40O sovới góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phốikhí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựatrên tín hiệu từ các cảm biến Thời điểm phối khí đượcđiều khiển như sau

Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ, hay khitải nhẹ, thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm trễlại và độ trùng lặp xupáp giảm đi để giảm khí xả chạyngược lại phía nạp Điều này làm ổn định chế độ khôngtải và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và tính khởi động

Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp và trung bình ởtải nặng, thời điểm phối khí được làm sớm lên và độtrùng lặp xupáp tăng lên để tăng EGR nội bộ và giảmmất mát do bơm Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả vàtính kinh tế nhiên liệu Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểmđóng xupáp nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng

quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quảnạp.

Khi tốc độ cao và tải nặng, thời điểm phối khí đượclàm sớm lên và độ trùng lặp xupáp tăng lên để tăngEGR nội bộ và giảm mất mát do bơm Điều này cải thiện

ô nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu Ngoài ra, cùnglúc đó thời điểm đóng xupáp nạp được đẩy sớm lên đểgiảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cảithiện hiệu quả nạp

Ngoài ra, điều khiển phản hồi được sử dụng để giữthời điểm phối khí xupáp nạp thực tế ở đúng thời điểmtính toán bằng cảm biến vị trí trục cam

Cơ cấu phối khí bao gồm những bộ phận chính sau: cácbánh răng dẫn động 1 và 2, trục phân phối (còn gọi làtrục cam), xích cam, cò mổ, xu páp, lò xo, ống dẫn hướng

xu páp và bộ VVT-i

Hình 2.9a - 2 Trục Cam và bánh răng dẫn động

Chú thích: 1 Bánh răng dẫn động; 3 Trục cam số 1 – Cam nạp; 2.

Trục cam số 2 – Cam xả

Trục phân phối được dẫn động quay từ trục khuỷucủa động cơ nhờ bộ truyền động xích Trên trục phânphối có các vấu cam có biên dạng được thiết kế để đảmbảo đúng chu trình phối khí, mỗi cam điều khiển một xupáp

Khi trục quay, nếu đòn mở xupáp tiếp xúc với phầnthấp của cam (mặt trụ) thì xupáp đang ở vị trí cao nhất, lúcnày xu páp bị đóng chặt nhờ lực của các lò xo Khi vấucam (phần cao) tiếp xúc với đòn mở xupáp thì xupáp bịđẩy xuống Lò xo bị ép lại và xupáp mở ra Khi đỉnh củavấu cam đi qua khỏi đầu xupáp thì với lực phản hồi của lò

xo, xupáp và đòn mở bắt đầu đi lên và xúpáp đóng lại

Khi xu páp đang ở trạng thái đóng thì giữa đầu tỳcủa đòn mở và mặt tiếp xúc ở đuôi xu páp phải có khehở nhất định để đảm bảo cho xu páp đóng hoàn toàn(còn gọi là khe hở nhiệt)

Đối với động cơ 1TR-FE, khe hở này là 0,2 - 0,3 mm.Trong các động cơ hiện đại sau này, trong đó có động cơ1TR-FE sử dụng trên xe Toyota Innova, khe hở nhiệt nàykhông cần phải điều chỉnh trong quá trình sử dụng Dotrong hệ thống phối khí đã tích hợp bộ điều chỉnh khe hởxupáp tự động

Hình 2.9b – Bộ điều chỉnh khe hở xupáp tự động

Thông số nhất Nhỏ nhất Lớn

Khe hở dầu tiêu

chuẩn:

Khe hở dầu lớn nhất 0.08 0.08

chuẩnKhe hở dọc trục lớn

Khe hở dầu tiêu chuẩn:

Khe hở dầu tiêu chuẩn:

Khe hở dầu lớn nhất 0.08 0.08

Bảnh 2.9 - Thông số kỹ thuật 2 trục Cam

Bộ dẫn động xích cam truyền chuyển động từ bánhxích trục khủyu đến bánh xích trục cam Trên thân máyđầu trục khủyu có lắp vòi phun dầu bôi trơn Bộ dẫnđộng xích có chốt tự động căng xích Khi tháo, lắp cơ cấuphối khí phải đưa Piston trong Cylinder thứ nhất về Điểmchết trên sau kỳ nén Lúc đó vạch trên puli phải trùngvới dấu “0” trên tấm vạch dấu góc mở xupáp sớm Chốttrên mặt bích trục cam phải được quay về vị trí cao nhất Khilắp xích cam phải lưu ý sao cho dấu chấm trên mặt bánhxích cam nằm giữa 2 mắt xích có mạ sáng, còn rãnh dấutrên bánh xích đầu trục khủyu phải trùng với một mắtxích khác có mạ sáng

Trục cam được đúc bằng gang, bề mặt làm việc củacác cam và cổ trục cam đều được tôi cao tần Trục cam có

05 cổ lắp thẳng và ổ đỡ trên nắp máy Đầu trục cam cólắp bánh xích dẫn động trục cam Dầu bôi trơn được dẫnđộng từ nắp máy qua ổ đở thứ nhất vào trục cam rồitới các ổ đõ tiếp theo

Xúpáp dùng để đóng mở các đường hút, xả theo thứ tự nổ

Thông số nhất Nhỏ nhất Lớn

Độ dày xupáp xupáp

Bảng 2.10 - Thông số kỹ thuật 2 loại Xupáp

Lò xo xupáp được làm bằng thép lò xo có các tảitrọng tần suất cao Các xupáp được dẫn động trực tiếpbởi trục cam qua cò mổ

2.9 HỆ THỐNG BÔI TRƠN

Trong khi động cơ hoạt động, các bề mặt tiếp xúccủa các chi tiết của động cơ như Piston, cylinder, bạc đỡtrục, ổ lăn, cam, bánh răng, , phải chịu ma sát rất lớnvà bị mài mòn liên tục Hơn nữa, ma sát giữa các bềmặt tiếp xúc làm tổn hao công suất của động cơ Do vậy,việc bôi trơn các bề mặt làm việc là một yêu cầu tấtyếu đối với tất cả các loại động cơ đốt trong Dầu bôitrơn tạo nên một màng bảo vệ phủ lên các bề mặt tiếpxúc làm giảm ma sát, đồng thời giảm nhiệt độ, nhờ đómà giảm được tổn hao công suất do ma sát và tăng tuổithọ cho động cơ

Động cơ đốt trong 1TR-FE sử dụng kết hợp cả haiphương pháp bôi trơn bằng vung dầu và bôi trơn cưỡngbức: những chi tiết làm việc nặng được bôi trơn cưỡngbức, còn các chi tiết làm việc nhẹ hơn thì bôi trơn bằngvung dầu

Các chi tiết sau đây được bôi trơn cưỡng bức: các ổđỡ (bạc hay ổ bi) của trục khuỷu, các ổ ở đầu to củathanh truyền, cơ cấu phối khí, các ổ đỡ trục của bộ phậntăng áp, ắc piston cũng được bôi trơn cưỡng bức nhờ mộtđường dầu dẫn từ cổ trục khuỷu đi qua lỗ khoan trong thânthanh truyền

Các chi tiết được bôi trơn bằng vung tóe dầu là:thành cylinder, Piston,cò mổ, các vấu cam của trục phân

phối, các bánh răng và nhiều chi tiết khác

Hệ thống bôi trơn bao gồm bơm dầu, bầu lọc, cácthiết bị đo và báo nhiệt độ và áp suất dầu, các đườngdầu khoan trong thân máy, trong trục khuỷu và trong mộtsố chi tiết khác và các ống dẫn dầu…

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơnvới các bộ phận cơ bản của nó được thể hiện trên hình2.10

Hình 2.10 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động cơ

9 Van an toàn

Đáy cácte của động cơ cũng chính là nơi chứa dầubôi trơn, mức dầu phải được đảm bảo đúng theo quy địnhcủa nhà thiết kế Khi động cơ hoạt động, bơm dầu hútdầu từ đáy cácte qua lưới lọc thô rồi đẩy vào bầu lọc

Ra khỏi bầu lọc dầu đi tiếp vào đường dầu chính (đượckhoan dọc theo thân động cơ) rồi sau đó được phân chia tớicác cổ trục theo các lỗ khoan trên thân máy Từ các cổtrục dầu đi theo các lỗ khoan trong trục tới các cổ biên(đầu to thanh truyền) và theo lỗ trong thanh truyền tới bôitrơn cho bạc đầu nhỏ thanh truyền Sau khi ra khỏi các ổ(bạc đỡ) cần bôi trơn, dầu rơi tự do xuống phía dưới, mộtphần rơi xuống cácte, một phần vướng phải các chi tiếtđang quay và bị văng đi do lực ly tâm Chính nhờ lượng dầuvăng này mà các chi tiết khác của động cơ được bôitrơn: thành cylinder, ắc Piston, vấu cam của trục phânphối

Hình 2.11 - Mạch dầu bôi trơn của động cơ 1TR-FE

Mặt khác, từ đường dầu chính có một nhánh dẫntới bôi trơn cho các bạc đỡ trục cam và một nhánh khácdẫn dầu bôi trơn cho trục của giàn cò mổ Lượng dầu

còn lại đi qua bầu lọc rồi quay trở về đáy cácte

Toàn bộ lượng dầu cung cấp từ bơm dầu đều đi qualọc dầu Tại đây diễn ra quá trình lọc để loại các mạt kimloại và muội than ra khỏi dầu bôi trơn

Bầu lọc dầu kiểu toàn phần, lõi lọc giấy Lọc gồmmột vỏ bằng kim loại mỏng bao bọc phần tử lọc, có cấutạo từ giấy lọc hình trụ rỗng Đầu vào của lọc có haicửa, một cửa của dòng dầu vào và một cửa của dòngdầu đã được lọc Dầu đi qua van một chiều vào phầnchung quanh của phần tử lọc Ở đây dầu được lọc, sau đódầu đi vào phần trung tâm của phần tử lọc và chảy rangoài.

Van một chiều có tác dụng ngăn không cho chất bẩntích tụ ở phần ngoại vi của phần tử lọc quay về động cơkhi động có ngừng hoạt động

Nếu phần tử lọc bị cáu bẩn, chênh lệch áp suấtgiữa bên trong và bên ngoài phần tử lọc tăng lên Khi sựchênh lệch áp suất đạt đến một mức xác định, van antoàn sẽ mở ra, dầu không đi qua phần tử lọc mà đi tắt

đến bôi trơn các bộ phận của động cơ Cấu tạo của

lọc như hình 2.12.

Hình 2.12 - Cấu tạo lọc dầu bôi trơn

Bơm dầu bôi trơn là bơm rôto kiểu trôkhôit, gồm 2rôto tiếp xúc trong: rôto trong và rôto ngoài, có trang bịvan an toàn để tránh quá tải cho hệ thống khi áp suấttăng vượt quá định mức khi áp suất ra quá cao làmthắng lực lò xo van, mở cửa van, xả bớt dầu về cacte Vanđiều chỉnh áp suất dầu được bố trí trên bầu lọc dầu

Hình 2.13 - Bơm dầu bôi trơn kiểu Rôto

Áp suất dầu tiêu chuẩn tại n= 3000 vg/ph là 2,5 – 5,0kG/cm Rôto trong được dẫn động bởi trục cam quay làmxoay rôto ngoài trong vỏ bơm

Trong quá trình làm việc dầu nóng lên nhanh chóng

do hấp thụ một phần nhiệt của các chi tiết được bôi trơn,

do vậy cần phải có bộ phận làm mát dầu Trong cactecủa 1TR-FE, đáy cácte có bề mặt tiếp xúc với không khíbên ngoài lớn nên nó đảm nhận luôn vai trò của bộtrao đổi nhiệt để làm mát dầu Ngoài ra, trên động cơcòn được bố trí két làm mát dầu

Để có thể thường xuyên kiểm tra nhiệt độ và ápsuất dầu bôi trơn người ta bố trí các đồng hồ nhiệt độvà đồng hồ áp suất Để tránh làm đen dầu bởi khí cháyvà khói lọt từ Cylinder xuống cácte, để không cho cácchất độc ô nhiễm lọt ra ngoài, trên động cơ có lắpđường ống hút khi chaý vào cụm ống nạp (van hệ thốngtuần hoàn khí xả EGR)

2.10 HỆ THỐNG LÀM MÁT

Động cơ 1TR-FE là loại động cơ sử dụng phương pháplàm mát bằng nước Nước được sử dụng là nước sạchcó pha thêm các phụ gia chống đông, chống gỉ Nguyênlý hoạt động của hệ thống làm mát bằng không khíđược thể hiện trên hình 2.14a và 2.14b

Hình 2.14a – Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát

Chú thích: 1- Bơm nước; 2 – Két nước; Van hằng nhiệt; 4 – Cụm bướm ga; 5 – Van

3-tuần hoàn khí xả

Hệ thống làm mát bằngchất lỏng có thể được phânbiệt theo phương pháp truyềnnhiệt: hệ thống làm mát bằngđối lưu và hệ thống làm mát

cưỡng bức Hệ thống làm mát cưỡng bức, cũng là loại

được sử dụng trên động cơ 1TR-FE được sử dụng rộng rãihơn nhờ có khả năng chuyển tải lượng nhiệt rất lớn và

hiệu quả làm mát cao Hệ thống làm mát kín (khôngthông với khí quyển).

Hình 2.14b - Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát

Trong một hệ thống như vậy, phải có một van điềuáp để xả bớt chất lỏng ra ngoài tránh cho áp suất tronghệ thống tăng cao quá gây nguy hiểm Nhiệt độ sôi củanước trong các hệ thống làm mát kín có thể đạt tới 120o

C

Chế độ nhiệt tối ưu của động cơ là khi nhiệt độnước ở trong áo nước của cylinder vào khoảng 80 – 100o C.Điều đó có nghĩa là hệ thống làm mát phải được tínhtoán thiết kế sao cho trong quá trình động cơ làm việc nóphải luôn luôn duy trì được chế độ nhiệt nói trên chođộng cơ trong mọi điều kiện

Khi động cơ hoạt động, chất lỏng được lưu thông nhờbơm ly tâm Bơm này cùng với quạt gió được dẫn độngbằng dây đai từ một pu li trên đầu trục khuỷu Bơm đẩynước đi vào các khoang làm mát trên thân máy và trongnắp máy, sau đó nước được dẫn ra qua van hằng nhiệt rồitrở lại bơm nước tạo thành một vòng tuần hoàn kín Nhờcó van hằng nhiệt nước có thể được lưu thông theo mộttrong hai vòng tuần hoàn lớn hoặc nhỏ tuỳ theo chế độnhiệt của động cơ

Khi động cơ nguội (mới nổ máy), nhiệt độ nước cònthấp hơn 82o C thì van nhiệt đóng, nước lưu thông theo vòngtuần hoàn nhỏ: từ van hằng nhiệt theo ống nối tới bơmrồi lại đi vào thân máy để làm mát, nghĩa là nướckhông đi qua két làm mát, do vậy nó nóng lên nhanh

chóng Nhờ vậy mà động cơ nhanh chóng đạt được chếđộ nhiệt định mức (80 – 100o C).

Hình 2.15 - Cấu tạo van hằng nhiệt

Chú thích: 1 – Van chính; 2 – Van chuyển dòng; 3 – Xylanh; 4 – Sáp giãn nở; 5 – Van xả hơi.

Khi động cơ đã nóng, nhiệt độ nước vượt quá 82o Cthì van nhiệt tự động mở ra và lúc này nước làm mát lưuthông theo vòng tuần hoàn lớn Lúc này nước được làmmát tại két nước nhờ có luồng không khí thổi qua kétnước Nhiệt độ nước làm mát ở khu vực vừa ra khỏiđộng cơ được đo bằng một cảm biến nhiệt và báo lênđồng hồ đặt trên bảng tablô của xe

Van hằng nhiệt làm nhiệm vụ đóng mở các

đường nước thích hợp để cho nước làm mát lưu thông theomột trong 2 vòng tuần hoàn (lớn hoặc nhỏ) tuỳ theo chếđộ nhiệt của động cơ

Khi động cơ còn lạnh thì van đóng, ngăn không chonước từ thân máy ra đi tới két nước, lúc này nước đượcdẫn thẳng tới bơm để tiếp tục được đẩy đi làm mát, đâychính là vòng tuần hoàn nhỏ Khi động cơ nóng lên thì vanhé mở Một phần nước bắt đầu được dẫn qua két làmmát Mức độ mở của van tuỳ thuộc vào nhiệt độ nước,nhiệt độ càng cao thì van mở càng nhiều Nói chung, vanhằng nhiệt được thiết kế để bắt đầu mở ở nhiệt độ 82

± 2o C và mở hoàn toàn ở nhiệt độ >=95oC

2.11 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KIỂU PHUN XĂNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ (HỆ

THỐNG EFI)

Bộ não của EFI là bộ điều khiển trung tâm ECU(Electronic Control Unit) Nhiệm vụ của EFI không khác bộchế hòa khí, nghĩa là chúng cùng vận hành để duy trì tỷlệ không khí/nhiên liệu ở mức tối ưu 14,7:1 Sự khác biệtduy nhất là EFI hoạt động chính xác, dễ dàng và hiệuquả hơn

Bộ phận điều khiển động cơ ECU sử dụng công thứcvà các bảng tra để xác định thời gian đóng mở vòi phunphù hợp với từng điều kiện vận hành cụ thể của động

cơ Thuật toán gồm rất nhiều chỉ số nhân với nhau Đasố được tìm từ các bảng tra

Ví dụ:

Thời gian mở van = Thời gian mở van tiêu chuẩn x hệ số C x hệ số D.

Thời gian mở van tiêu chuẩn được tính toán bằng cách

dựa trên số vòng quay động cơ và tải Ví dụ, tốc độđộng cơ là 2000 vòng/phút, tải bằng 4, hệ số giao nhau

giữa 2 hệ số trong bảng tra là 8 mili giây.

Cho C và D là các thông số cảm biến, C là nhiệt độ

động cơ, D là lượng ôxy đo được trong ống xả

Nếu nhiệt độ là 100 và mức ôxy là 3, dựa vào bảng tra

ta có C=0.8 và D= 1.

Thời gian mở van

= Thời gian mở van tiêu chuẩn x hệ số C x hệ số D

= 8 x 0.8 x 1 = 6.4 mili giây.

Từ đó ta thấy, cách ECU tính toán thời gian phunnhiên liệu tối ưu dựa vào rất nhiều yếu tố Trong thựctế, ECU phải xử lý hơn 100 thông số như thế để tính toánthời gian phun xăng tối ưu Nhiều thông số thay đổi liêntục trong quá trình vận hành, và tùy thuộc vào tốc độđộng cơ, ECU phải thực hiện phép tính này hàng trăm lầntrong một giây

Các cụm chi tiết của EFI được trình bày trong sơ đồ nguyên lý 2.16

Hệ thống cung cấp EFI có tính kinh tế cao, tăng côngsuất động cơ, giảm lượng độc hại trong khí xả (do luôn

đảm bảo hệ số không khí dư alpha = 0,9 – 1,0 là tối ưu tạicác chế độ tải của động cơ), nên thân thiện với môitrường

Hệ thống phun xăng điện tử EFI trên xe ToyotaINNOVA gắn động cơ 1TR-FE gồm có 3 phần chính: cấpxăng, dẫn không khí nạp và điều khiển điện tử

Hệ thống cấp xăng có bơm xăng điện (nằm trongthùng xăng) cấp xăng có áp suất qua các bầu lọc theođường ống vào các vòi phun (van điện tử) Trên đườngống có lắp van điều chỉnh áp suất xăng ở đầu vòi phunlà 2,3 – 2,9 kG/cm2 ở vòng quay định mức Từ van điềuchỉnh áp suất có đường xăng thừa về thùng

Hình 2.16 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu

Các vòi phun đồng thời phun một lượng xăng xácđịnh vào đường ống nạp không khí tùy theo tín hiệu ởhộp điều khiển điện tử ECU Các vòi phun hoạt động độclập tuần tự cho từng xylanh, mỗi chu kỳ động cơ (2 vòngquay trục khuỷu) một kim phun phun 1 lần

Hệ thống dẫn không khí nạp bao gồm có : bầu lọcgió, hộp bướm ga (trong hệ thống EFI bướm ga điều chỉnhlượng không khí nạp vào động cơ do đó điều chỉnh côngsuất) và cụm ống nạp

2.12 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH KHÍ THẢI

Trên xe Toyota INNOVA, động cơ 1TR-FE có hệ thốngđiều chỉnh khí thải Hệ thống này có tác dụng làmgiảm lượng chất độc hại có trong khí thải của động cơtrước khi thải ra mội trường, giữ bầu không khí trong sạch,không độc hại

Nguồn chất thải độc hại của động cơ bào gồm cókhói cháy lọt xuống cacte, hơi xăng, khí xả từ động cơ.Nguồn thải này chủ yếu có các chất độc hại sau:hydrocacbon (HC) – chủ yếu là thành phần nhiên liệu chưacháy tạo thành Oxyt cacbon CO được tạo thành khi cháy ởnhiệt độ rất cao và các loại hạt muội cơ học các chấtđộc hại này ngoài tác động đến môi trường xung quanhcòn rất có hại đến sức khỏe con người (gây các bệnhviêm mắt, da, hô hấp… và là tác nhân gây ung thư) Hệ thống điều chỉnh khí thải bao gồm các thành phầnchính sau:

- Cụm thông gió cácte PCV có tác dụng hút các chấtkhói lọt từ buồng cháy xuống cacte, khói làm biếnchất dầu nhờn và gây ô nhiễm không khí Các chấtkhói được dẫn từ trên nắp che máy, qua van chânkhông thông gió một chiều theo đường ống vàođường nạp

- Hệ thống sưởi không khí nạp Cụm đường ống nạp cóđường dẫn nước làm mát động cơ (có van hằngnhiệt điều chỉnh) lên bao bọc để tăng nhiệt độkhông khí nạp khi mới nổ máy, làm tăng khả năngsử dụng hỗn hợp cháy nghèo

- Hệ thống thu hơi xăng thừa Hơi xăng từ thùng xắngkín qua van tách hơi xăng và chế hòa khí, van thônghơi xăng thừa, theo ống dẫn xăng vào bình chứa bột