Nguyên lý kết cấu động cơ đốt trong - Chương 6 potx

Yêu cầu của hệ thống Hệ thống nhiên liệu trên động cơ xăng có nhiệm vụ chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp gồm hơi xăng và không khí gọi là hoà khí cho động cơ, đảm bảo về số lượng và thành ph

Chương 6

HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG

I GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ XĂNG

I.1 Yêu cầu của hệ thống

Hệ thống nhiên liệu trên động cơ xăng có nhiệm vụ chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp gồm hơi xăng và không khí (gọi là hoà khí) cho động cơ, đảm bảo về số lượng và thành phần phù hợp với từng chế độ làm việc của động cơ

Hỗn hợp cung cấp cho động cơ xăng được tạo thành bằng phương pháp sử dụng bộ chế hoà khí hoặc phun xăng (phun xăng trên đường ống nạp và phun trực tiếp vào xylanh động cơ)

I.2 Cấu tạo hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hòa khí

Hệ thống nhiên liệu trên động cơ xăng sử dụng chế hòa khí có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu từ bình chứa đến hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp Sau đó hỗn hợp này được cung cấp cho động cơ với lượng và thành phần tối ưu nhất cho từng chế độ làm việc

Hệ thống nhiên liệu sử dụng chế hòa khí bao gồm các thành phần như hình 6.1

Trong sơ đồ trên có ba đường ống dẫn xăng: đường nhiên liệu chính dẫn từ bình chứa tới bơm, đường hồi nhiên liệu về bình chứa và đường dẫn hơi nhiên liệu từ bình chứa đến bộ lọc hơi xăng (không cho hơi xăng thoát ra môi trường)

Bình chứa nhiên liệu Lọc nhiên liệu

Bộ chế hòa khí

Bơm nhiên liệu

Ống dẫn nhiên liệu

Bộ hấp thụ hơi xăng (chỉ có trên một số xe)

Ống dẫn hơi nhiên liệu Ống hồi nhiên liệu

Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ xăng dùng chế hòa khí

I.2.1 Bình chứa nhiên liệu

Bình chứa nhiên liệu được làm từ các tấm thép mỏng được đặt ở phía sau xe để chống sự rò rỉ của xăng trong trường hợp xảy ra va chạm Phía trong bình chứa có mạ một lớp kim loại chống rỉ Trong bình chứa xăng có các

tấm ngăn để tránh việc thay đổi mức

nhiên liệu khi xe chuyển động, đặc

biệt là khi tăng tốc và giảm tốc đột

ngột Miệng của ống dẫn xăng được

đặt cao hơn đáy thùng khoảng 2 ÷ 3

cm để chống cặn và nước có lẫn

trong bình chứa Ngoài ra trong bình

chứa nhiên liệu còn có lọc thô và

cảm biến để đo mức nhiên liệu

I.2.2 Lọc nhiên liệu

Lọc nhiên liệu được bố trí

giữa bình chứa nhiên liệu và bơm

nhiên liệu để loại bỏ cặn bẩn, tạp

chất hoặc nước có lẫn trong xăng

Các phần tử bên trong bầu lọc làm

giảm tốc độ dòng nhiên liệu, làm cho

các phần tử nặng hơn xăng được giữ

lại ở đáy của lọc và các chất bẩn nhẹ

hơn xăng được lọc ra bởi các phần tử

lọc (hình 6.3)

I.2.3 Bơm nhiên liệu

Có hai loại bơm nhiên liệu,

một loại có đường hồi và một loại

không có đường hồi Tuy nhiên, về

cấu tạo và hoạt động của hai loại này

cơ bản giống nhau

Khi cam tác động vào cánh

tay đòn của bơm, màng bơm sẽ

chuyển động làm thay đổi thể tích

của buồng phía trên và phía dưới

(hình 6.4) Khi màng chuyển động

xuống phía dưới van nạp mở, van

thoát đóng nhiên liệu từ bình chứa

nạp vào bơm Khi màng chuyển động

lên phía trên, van thoát mở và van

nạp đóng, nhiên liệu được cung cấp

đến chế hòa khí

Đến bơm

tử lọc

Nhiên liệu đến từ bình chứa

Hình 6.3 Lọc nhiên liệu

Hình 6.4 Bơm nhiên liệu

Về bình chứa

chế hòa khí Đến bộ

Màng bơm

Van nạp Van thoát

Nhiên liệu đến từ lọc

Hình 6.2 Bình chứa nhiên liệu

Thiết bị đo mức nhiên liệu Tấm ngăn

Tới bộ lọc

hơi xăng

Nhiên liệu về từ chế

hòa khí hoặc từ bơm Đến bộ chế

hòa khí

II YÊU CẦU CỦA HỖN HỢP

Muốn tăng tốc độ bay hơi cần phải xé tơi xăng thật tốt, để làm được điều này cần phải tạo ra sự chênh lệch tốc độ giữa không khí và xăng qua họng Tốc độ tương đối này càng lớn thì xăng được xé tơi càng tốt

Thực nghiệm cho thấy, xăng bắt đầu được xé tơi khi tốc độ tương đối đạt 4 ÷ 6 m/s, khi tốc độ trên đạt tới 30 m/s thì xăng được xé tơi hoàn toàn Tốc độ dòng không khí qua họng bộ chế hòa khí động cơ xăng hiện nay đạt 150 ÷ 200 m/s, tốc độ của dòng nhiên liệu qua vòi phun nhỏ hơn tốc độ này khoảng 25 lần Như vậy khi động cơ đạt tốc độ cực đại, tốc độ tia xăng ra khỏi vòi phun đạt khoảng 6 ÷ 8 m/s

II.1 Yêu cầu của bộ chế hoà khí

Bộ chế hoà khí phải cung cấp được lượng hỗn hợp với thành phần thích hợp nhất đáp ứng kịp thời với mọi chế độ làm việc

Thành phần hòa khí đi vào xylanh động cơ phụ thuộc vào tốc độ của dòng không khí qua họng, tốc độ của xăng ra khỏi vòi phun và đặc điểm kết cấu của vòi phun và họng khuếch tán Thành phần hòa khí này được thể hiện qua hệ số dư lượng không khí , thay đổi theo từng chế độ làm việc của động cơ

o nl

k

L.G

G



Trong đó: Gk – lượng không khí qua bộ chế hòa khí, (kg/s)

Gnl – lượng nhiên liệu qua bộ chế hòa khí, (kg/s)

Lo – lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu,

(kg/kg nhiên liệu)

Đặc tính lý tưởng của chế hòa khí là đặc tính thể

hiện sự thay đổi thành phần hòa khí  tối ưu theo từng chế

độ làm việc của động cơ Quy luật thay đổi thành phần hòa

khí tối ưu được xác định qua đặc tính điều chỉnh thành phần

hòa khí, thể hiện sự biến thiên của các chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật của động cơ theo hệ số dư lượng không khí  khi giữ

không đổi tốc độ động cơ và vị trí bướm ga (hình 6.5)

Trên đồ thị: tung độ là công suất động cơ Ne và suất

tiêu hao nhiên liệu ge, hoành độ là hệ số dư lượng không

khí  Các đường I – I’ là kết quả khảo nghiệm khi mở

bướm ga 100% Các đường II – II’ và III – III’ tương ứng

với các vị trí bướm ga nhỏ dần Qua đồ thị ta có nhận xét:

- Với n = const, ở mỗi vị trí bướm ga giá trị của 

tương ứng với công suất cực đại (các điểm 1, 2,

3) đều nhỏ hơn những điểm có suất tiêu hao

nhiên liệu nhỏ nhất (các điểm 5, 6, 7, 8, 9, 10)

- Ở mỗi vị trí bướm ga, các điểm đạt công suất

cực đại đều có  < 1

Hình 6.5 Các đặc tính điều chỉnh

thành phần hòa khí

- Càng đóng nhỏ bướm ga,  của điểm có công suất cực đại càng giảm

- Khi mở 100% bướm ga, suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất xuất hiện tại   1,1 Càng đóng nhỏ bướm ga vị trí xuất hiện gemin càng chuyển về hướng giảm của , khi đóng bướm ga gần kín giá trị gemin tương ứng với  < 1

Từ kết quả trên ta có, khi đóng bướm ga nhỏ dần, muốn có công suất cực đại (Nemax) cũng như muốn có suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (gemin) đều phải làm cho hòa khí đậm lên Tuỳ theo công dụng và điều kiện làm của động cơ mà thực hiện việc điều chỉnh để Ne và ge biến thiên theo thành phần hòa khí  được sát với đường có thành phần hòa khí của công suất cực đại (đường a) hoặc sát với đường có thành phần hòa khí của suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất (đường b)

Giới hạn của hệ số dư lượng không khí  ở các chế độ làm việc khác nhau như sau:

- Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải, muốn động cơ làm việc ổn định  = 0,4 ÷ 0,8

- Khi mở bướm ga tương đối rộng  = 1,07 ÷ 1,15 để giúp động cơ làm việc tiết kiệm

- Để động cơ đạt công suất cực đại khi mở 100% bướm ga cần  = 0,75 ÷ 0,9

- Khi khởi động lạnh ở tốc độ thấp, hòa khí đậm để động cơ dễ khởi động cần  = 0,3 ÷ 0,4

II.2 Hệ thống chính (mạch chính)

Hệ thống phun chính của bộ chế hòa khí là hệ thống cung cấp lượng xăng chủ yếu cho hầu hết các chế độ làm việc có tải của động cơ Cho đến nay, người ta vẫn dùng một trong ba biện pháp sau để điều chỉnh thành phần hỗn hợp:

- Giảm độ chân không sau gíc-lơ chính

- Giảm độ chân không ở họng

- Điều chỉnh tiết diện gic-lơ chính kết hợp với hệ thống không tải

II.2.1 Hệ thống chính điều chỉnh độ chân không sau gíc-lơ chính (hình 6.6)

Nhiên liệu từ buồng phao qua gíc-lơ chính 1 vào không gian 2, rồi từ đó qua vòi phun 5 vào họng khuếch tán Ống không khí 3 nối liền với không gian 2, trên miệng ống 3 có gíc-lơ không khí 4 Khi động cơ chưa làm việc, mức

xăng trong ống 3 và trong vòi phun bằng

nhau Khi động cơ hoạt động, phần xăng

trong ống 3 sẽ hút hết trước, lúc này xăng

qua gíc-lơ 1 và không khí qua gic-lơ 4 vào

hòa trộn trong không gian 2 tạo thành các

bọt xăng rồi phun vào họng bộ chế hòa

khí Khi ra khỏi vòi phun các bọt xăng này

được xé tơi nhanh và hòa trộn đều với

không khí tạo nên hỗn hợp Trong quá

trình này, không khí qua gíc-lơ 4 đi vào

ống 3 vì vậy làm cho độ chân không ở sau

gíc-lơ 1 giảm, nhờ đó giảm lượng xăng

qua gíc-lơ 1 Điều này có tác dụng làm

hòa khí cấp cho động cơ nhạt dần khi tăng

độ chân không ở họng Ph

Hình 6.6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chính giảm độ

chân không sau gíc-lơ chính

1 – gíc-lơ chính; 2 – không gian tạo bọt xăng;

3 – ống không khí; 4 – gíc-lơ không khí; 5 – vòi phun

1 2

3 4

5

II.2.2 Hệ thống chính có gíc-lơ bổ sung (hình 6.7)

Phương pháp điều chỉnh thành phần hỗn hợp nhờ gíc-lơ bổ sung là một trường hợp đặc biệt của phương pháp điều chỉnh độ chân không ở gíc-lơ chính Trong hệ thống gồm có hai gíc-lơ nhiên liệu tạo thành hai hệ thống cung cấp nhiên liệu vào họng khuếch tán Một hệ thống được xem như hệ thống chính giảm độ chân không sau gíc-lơ chính, với tiết diện của gíc-lơ không khí là  và hệ thống còn lại thực chất là bộ chế hòa khí đơn giản

Khi động cơ không làm việc thì mức xăng trong cả hai hệ thống đều như nhau và ngang với mức xăng trong buồng phao Khi động cơ làm việc, hệ thống bổ sung cũng làm việc như hệ thống làm giảm độ chân không ở gíc-lơ (xem hình 6.7)

II.2.3 Hệ thống chính điều chỉnh độ chân không ở họng

Thay đổi thành phần hòa khí đưa vào động cơ bằng cách điều chỉnh độ chân không ở họng, có thể thực hiện theo hai cách sau:

- Đưa thêm không khí vào khu vực phía sau họng

- Thay đổi tiết diện lưu thông của họng

Cả hai cách này đều làm giảm độ chân không ở họng khi tăng lượng không khí qua họng Gk, qua đó giảm được lượng nhiên liệu đi qua họng Gnl Nhờ đó hòa khí cung cấp cho động cơ nhạt dần

Cách 1: được giới thiệu trên các hình 6.8a, b, c bằng cách đặt một van phụ trên đường ống nạp

ở khu vực không gian hỗn hợp hoặc cho một phần không khí đi tắt qua van một chiều hình cầu hay qua khe hở giữa các lò xo lá

Khi độ chân không ở họng quá lớn, đường thông qua các van và các lò xo được mở rộng, xăng từ buồng phao qua gíc-lơ và vòi phun để phun vào họng Bướm ga càng mở rộng, tốc độ dòng khí phía trước họng càng tăng, đồng thời độ chân không ở họng và độ chân không ở phía sau họng cũng tăng theo Khi độ chân không tác dụng lên các lò xo đủ lớn thì các lá lò xo tự động mở đường ống phụ xung quanh họng Kết quả là làm giảm được độ chân không ở họng, từ đó giảm lượng nhiên liệu

Gnl và làm cho hòa khí nhạt dần theo yêu cầu

Hình 6.7 Sơ đồ bộ nguyên lý hệ thống chính có gíc-lơ bổ sung

1 – gíc-lơ chính; 2 – gíc-lơ bổ sung; 3 – ống không khí;

4 – vòi phun; 5 – vòi phun

1

2 3

4

5

Ưu điểm của phương pháp này là do có thể giảm bớt đường kính của họng nên khi đóng nhỏ bướm ga, tốc độ dòng không khí qua họng còn tương đối cao, nhờ đó xăng ra vòi phun được xé tơi tốt Nhược điểm của nó là khó điều chỉnh tỷ lệ hòa khí với thành phần tốt nhất cho từng chế độ làm việc của động cơ Hoạt động của hệ thống thiếu ổn định, bởi sau một thời gian làm việc, lực đàn hồi của các lá lò xo bị giảm, làm cho bộ chế hòa khí hoạt động kém chính xác Chính vì vậy, ngày nay các phương pháp này rất ít dùng

Cách 2: được thể hiện trên hình 6.8d, khi càng mở rộng bướm ga các cánh 2 càng áp sát vào

thành họng, làm tăng tiết diện lưu thông của họng ở khu vực đặt vòi phun Kết quả dẫn đến giảm độ chân không ở họng và lượng nhiên liệu Gnl qua họng cũng giảm, giúp cho hòa khí nhạt dần và động

cơ làm việc tiết kiệm

II.2.4 Hệ thống chính điều chỉnh tiết diện gíc-lơ chính

Hệ thống chính điều chỉnh tiết diện của gíc-lơ chính làm việc kết hợp với hệ thống không tải Trong hệ thống có đường xăng không tải 7, gíc-lơ chính 1 và van kim 2 như (hình 6.9)

Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải, bướm ga mở nhỏ, độ chân không ở họng rất nhỏ không đủ sức hút xăng ra vòi phun 4 Lúc này độ chân không sau bướm ga lớn truyền qua đường ống

7, hút xăng qua gíc-lơ 8 và không khí qua gíc-lơ 9 hòa trộn với nhau tạo thành hỗn hợp sơ bộ sau đó được hút qua đường ống 7 vào không gian sau bướm ga

Khi động cơ làm việc ở chế độ tải nhỏ và trung bình, bướm ga mở lớn dần, độ chân không sau bướm ga giảm dần và lượng xăng cung cấp qua gíc-lơ 8 cũng giảm theo Trong quá trình này, tiết diện gíc-lơ 1 cũng được mở lớn dần qua các thanh dẫn động nhất van kim làm tăng lưu lượng xăng ra vòi phun 4, nhờ đó hòa khí trong xylanh không quá nhạt

Hình 6.8 Các phương pháp giảm độ chân không ở họng

a), b), c) dùng van phụ đi tắt; 1 – gíc-lơ, 2 – vòi phun, 3 – họng, 4 – lò xo

d) thay đổi tiết diện ở họng; 1 – bướm ga; 2 – vòi phun; 3 – họng

Tuy nhiên, trong cơ cấu dẫn động cơ khí như hình 6.9 có nhược điểm là: tiết diện lưu thông của gíc-lơ 1 chỉ phụ thuộc vào vị trí của bướm ga Vì vậy, với một vị trí nhất định của bướm ga, khi ta thay đổi tốc độ động cơ thì độ chân không tại họng thay đổi nên đòi hỏi vị trí van kim thay đổi theo, nhưng biện pháp dẫn động bằng cơ khí không đáp ứng được yêu cầu này Với hệ thống dẫn động bằng chân không (hình 6.10) sẽ khắc phục được nhược điểm trên

Khi mở bướm ga 1, van kim 11 được nâng lên nhờ hệ thống tay đòn 2, 3, 4, 5 Nếu ở một vị trí bướm ga cố định, khi giảm tốc độ động cơ sẽ làm giảm độ chân không sau bướm ga, làm lò xo 7 đẩy piston lên và nhấc kim làm tăng tiết diện lưu thông qua giclơ nên hòa khí đậm hơn (hình 6.10)

Nếu tăng tốc độ động cơ

thì độ chân không ở họng đủ sức

hút piston 10 và van kim 11 đi

xuống tới vị trí chặn của tay đòn

Khi đó vị trí của van kim chỉ phụ

thuộc vào vị trí của bướm ga,

nhờ tác dụng của tay đòn

Hệ thống chính điều

chỉnh tiết diện của gíc-lơ kết

hợp với hệ thống không tải có

nhiều khuyết điểm, chủ yếu là

hàm lượng hơi xăng trong hỗn

hợp ít, vì không có bọt xăng

phun qua vòi phun chính Mặt

khác van kim rất khó chế tạo và

khi sử dụng mau mòn, nên ngày

nay ít sử dụng

Hình 6.9 Sơ đồ nguyên lý hệ thống chính điều chỉnh tiết diện của

gíc lơ kết hợp với hệ thống không tải

1 – gíc-lơ; 2 – van kim; 3 – thanh kéo; 4 – vòi phun;

5 – thanh kéo; 6 – tay gạt; 7 – đường ống không tải; 8,9 – gíc-lơ

Hình 6.10 Sơ đồ bộ chế hòa khí điều chỉnh tiết diện lưu thông của

gíc-lơ bằng phương pháp dẫn động hỗn hợp

1 – bướm ga; 2, 3, 4, 5 – tay đòn; 6 – ống truyền chân không;

7 – lò xo; 8 – xylanh; 9 – buồng phao; 10 – piston; 11 – kim

10

11

6

II.3 Hệ thống phụ

Để tạo được hòa khí có thành phần thích hợp nhất, đáp ứng được mọi chế độ làm việc của động cơ Ngoài hệ thống chính đã giới thiệu, chế hòa khí còn có các hệ thống phụ khác như: hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, hệ thống tăng tốc,

II.3.1 Hệ thống không tải (cầm chừng)

Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải, bướm ga đóng gần kín, độ chân không ở họng giảm xuống rất nhỏ nên không đủ sức hút xăng ra khỏi vòi phun chính Lúc này, do trong xylanh luôn tồn tại một lượng khí sót nên muốn động cơ làm việc ổn định, phải có hòa khí đậm (  0,6) Chính vì vậy trên động cơ phải trang bị hệ thống không tải để cung cấp hỗn hợp cho chế độ này Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thể hiện trên (hình 6.11)

Khi bướm ga mở nhỏ, tuy độ chân không tại họng khuếch tán nhỏ nhưng độ chân không phía sau bướm ga rất lớn Độ chân không này truyền qua lỗ 9 vào các đường ống 7, 4, 3 tới gíc-lơ không tải 2 để hút nhiên liệu qua gíc-lơ 13 vào hòa trộn với không khí được hút qua gíc-lơ không khí 4, 5 tạo thành hỗn hợp sơ bộ vào đường ống không tải Sau đó hỗn hợp được phun vào không gian sau bướm

ga, hòa trộn tiếp với không khí đi qua khe hở giữa bướm ga, thành ống và nạp vào xylanh động cơ

Do lỗ 8 được đặt cao hơn bướm ga khi bướm ga đóng gần kín nên khi động cơ làm việc ở chế độ không tải lỗ 8 đóng vai trò cung cấp thêm không khí để hòa trộn với hỗn hợp sơ bộ ở phần cuối ống không tải, sau đó được hút ra lỗ 9 vào đường nạp Ngoài ra lỗ 8 còn có tác dụng không để xảy ra trường hợp hòa khí quá nhạt khi động cơ chuyển từ chế độ không tải sang chế độ có tải Bởi vì khi đó bướm ga đã mở thêm một góc khiến lỗ 8 nằm ở khu vực sau bướm ga, do có độ chân không tương đối lớn nên nó đóng vai trò như lỗ 9 ở trường hợp trên Nhờ đó hòa khí có thành phần thích hợp giúp động cơ chuyển từ chế độ không tải sang có tải một cách êm dịu

Vít 6 dùng để điều chỉnh thành phần hòa khí của chế độ không tải Khi vít 6 đặt ở vị trí như (hình 6.11a), vít có tác dụng tăng hoặc giảm lượng không khí vào đường ống không tải, qua đó làm thay đổi độ chân không và làm thay đổi lượng xăng hút qua gíc-lơ không tải 1 Phương án này rất ít dùng bởi vì khi làm nhạt hòa khí ở chế độ không tải sẽ làm cho hòa khí tiếp tục nhạt khi chuyển sang chế độ có tải, ngược lại khi làm cho hòa khí đậm ở chế độ không tải sẽ gây tiêu hao nhiên liệu

Hình 6.11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống không tải

1 – gíc-lơ chính; 2 – gíc-lơ không tải; 3, 4, 7 – các đường ống dẫn; 5, 13 – lỗ thông khí;

6 – vít điều chỉnh; 8, 9 – lỗ phun; 10 – bướm ga; 11 – tay gạt; 12 – vít hạn chế

Khi vít 6 đặt ở vị trí như (hình 6.11b) sẽ làm thay đổi lượng hỗn hợp sơ bộ qua lỗ phun 9 vào không gian sau bướm ga, đồng thời thay đổi một lượng nhỏ độ chân không trong đường ống không tải Phương án này có ưu điểm ở chỗ chỉ điều chỉnh thành phần hòa khí ở chế độ không tải và hòa khí chỉ đậm trong giới hạn cho phép của tiết diện gíc-lơ không tải

II.3.2 Hệ thống làm đậm

Hệ thống làm đậm có nhiệm vụ cung cấp thêm nhiên liệu để làm đậm hỗn hợp, giúp động cơ phát ra công suất cực đại khi bướm ga mở hoàn toàn Nhờ hệ thống làm đậm, lượng nhiên liệu cung cấp sẽ tăng ở chế độ công suất cực đại và được giảm khi bướm ga đóng nhỏ (chế độ tải nhỏ) để động

cơ làm việc tiết kiệm Vì vậy hệ thống này còn được gọi là hệ thống tiết kiệm

Có hai phương pháp dẫn động làm đậm: dẫn động bằng cơ khí và dẫn động bằng chân không

a) Hệ thống làm đậm dẫn động bằng cơ khí (hình 6.12a)

Nhiên liệu từ buồng phao lần lượt qua gíc-lơ làm đậm 7 và gíc-lơ chính 5 tới vòi phun Khi mở hết bướm ga, qua các cánh tay đòn dẫn động làm cho van 8 mở, làm cho một phần xăng đi tắt qua van này vào vòi phun chính và phun vào họng khuếch tán, giảm bớt sức cản của dòng xăng tới gíc-lơ chính Nhờ tác dụng này, hệ thống đã làm tăng lưu lượng xăng và làm đậm hòa khí Tiết diện gíc-lơ làm đậm trong trường hợp này lớn hơn tiết diện của gíc-lơ chính Kết quả thực nghiệm cho thấy: khi xăng qua hai gíc-lơ như nhau lắp nối tiếp, lưu lượng sẽ giảm 20% Muốn lưu lượng xăng giảm 15 ÷ 20%, gíc-lơ làm đậm phải lớn hơn gíc-lơ chính khoảng 1,33 ÷ 1,5 lần

Tuy hệ thống này là có cấu tạo đơn giản nhưng gíc-lơ làm đậm chỉ hoạt động ở một vị trí bướm ga nhất định, không phụ thuộc vào tốc độ động cơ làm ảnh hưởng công suất động cơ

b) Hệ thống làm đậm dẫn động bằng chân không (hình 6.12b)

Khi động cơ làm việc ở tải nhỏ và trung bình, bướm ga đóng một phần, độ chân không sau bướm ga tương đối lớn truyền qua đường ống 12, ép lò xo 15, hút piston 14 đi lên để van 8 đóng kín lỗ thông Khi mở rộng bướm ga, độ chân không sau bướm ga nhỏ dần, lực lò xo trở nên lớn hơn lực hút

Hình 6.12 Sơ đồ hệ thống làm đậm

a) Dẫn động bằng cơ khí b) Dẫn động bằng chân không

1 – chế hòa khí; 2 – họng khuếch tán; 3 – bướm ga; 4 – tay đòn; 5 – gíc lơ chính;

6 – lò xo; 7 – gíc-lơ làm đậm; 8 – van; 9, 10 – tay đòn; 11 – buồng phao;

12 – đường ống; 13 – xylanh; 14 – piston; 15 – lò xo

piston, làm cho piston bị đẩy trở xuống mở đường thông của van 8 bổ sung thêm nhiên liệu tới gíc-lơ chính và vòi phun làm đậm hỗn hợp

Hệ thống làm đậm dẫn động bằng chân không điều khiển cho hệ thống làm việc ở các vị trí khác nhau của bướm ga, tùy theo tốc độ động cơ Khi bướm ga mở 100%, hệ thống sẽ hoạt động với mọi tốc độ động cơ, nhờ đó có tác dụng tốt cho tính năng của xe Tuy nhiên hệ thống này có cấu tạo phức tạp, khó điều chỉnh trong sử dụng, yêu cầu cao đối với độ kín khít của hệ thống, nhất là piston và xylanh để hệ thống hoạt động chính xác

II.3.3 Hệ thống tăng tốc

Hệ thống tăng tốc có công dụng phun thật nhanh một lượng nhiên liệu bổ sung vào hoà khí bị nhạt khi bướm ga mở đốt ngột, giúp động cơ tăng tốc tốt và làm việc ổn định

Khi muốn tăng tải hoặc tốc độ được nhanh chóng phải mở bướm ga đột ngột Bởi quán tính của xăng lớn hơn không khí nên không khí tràn vào nhiều hơn Mặt khác, khi không khí vào nhiều làm giảm áp suất và nhiệt độ trong không gian hoà khí khiến xăng khó bay hơi và bám vào thành ống nạp Kết quả làm cho hoà khí bị nhạt khi mở đột ngột bướm ga Chính vì vậy, hệ thống tăng tốc được trang bị để khắc phục hiện tượng này

Trên hình 6.13 giới thiệu sơ đồ nguyên lý hệ thống tăng tốc dẫn động bằng cơ khí Ở vị trí đóng nhỏ bướm ga, thông qua hệ tay đòn và cần ép 14, piston 8 được kéo lên Xăng từ buồng phao qua cửa van 10 vào chứa đầy trong xylanh 9

Khi bướm ga mở đột ngột, qua hệ thống tay đòn và cần ép 14 ép lò xo 12, đẩy piston đi xuống làm tăng áp suất xăng trong xylanh 9, lúc này van hút xăng 10 bịt kín lỗ thông vào buồng phao Dòng từ xylanh đẩy mở van kim 15, phun qua gíc-lơ tăng tốc vào họng bộ chế hòa khí, bảo đảm làm đậm hoà khí khi tăng tốc Nếu chỉ mở bướm ga từ từ thì xăng trong xylanh sẽ lọt qua van 10 và khe hở giữa piston – xylanh quay về buồng phao, do đó quá trình tăng tốc không xảy ra

Do hòa khí bị nhạt nhiều nhất khi bắt đầu mở đột ngột bướm ga nên phải đặt vị trí tay đòn sao cho piston có hành trình lớn nhất vào lúc bắt đầu mở đột ngột bướm ga

Hình 6.13 Sơ đồ nguyên lý bơm tăng tốc dẫn động bằng cơ khí

1 – bộ chế hòa khí; 2 – họng khuếch tán; 3, 4 – bướm ga; 5, 6, 7 – hệ thống tay đòn;

8 – piston; 9 – xylanh; 10 – van hút xăng; 11 – buồng phao; 12 – lò xo; 13 – cần đẩy;

14 – cần ép;15 – van kim; 16 – gíc-lơ gia tốc; 17 – lỗ thông hơi

II.3.4 Hệ thống khởi động

Vào lúc khởi động, tốc độ động cơ rất thấp (khoảng 50 ÷ 100 vòng/phút), tốc độ dòng khí qua họng rất thấp nên độ chân không tại họng cũng nhỏ, dẫn đến xăng ra vòi phun ít Mặt khác, khi động

cơ lạnh, xăng khó bay hơi cũng khiến cho thành phần hoà khí vào động cơ rất loãng nên động cơ rất khó khởi động Muốn động cơ dễ khởi động, ngay cả khi nhiệt độ động cơ thấp phải cần có hòa khí đậm ( = 0,3 ÷ 0,4), điều này được thực hiện nhờ hệ thống khởi động Hệ thống khởi động có sơ đồ nguyên lý như hình 6.14, làm việc như sau:

Khi khởi động cánh bướm gió 3 đóng kín, tạo độ chân không trong đường ống nạp phía sau bướm gió, vì vậy tất cả các vòi phun chính và không tải hoạt động làm cho hoà khí đậm hẳn lên Khi động cơ bắt đầu làm việc mà bướm ga 10 chưa kịp mở, trên bướm ga có van an toàn và lò

xo Nếu độ chân không trong ống nạp đủ lớn, van an toàn 4 được mở ra hút bổ sung không khí, giúp hòa khí có thành phần thích hợp Khi động cơ đã làm việc ổn định, bướm gió mở hoàn toàn để tránh tổn thất cho không khí đi vào

II.3.5 Cơ cấu cầm chừng nhanh

Khi trạng thái nhiệt của động cơ còn thấp hơn nhiệt độ làm việc ổn định, bướm ga cần mở rộng hơn để tốc độ không tải cao hơn tốc độ không tải chuẩn (tránh bị chết máy) Chế độ không tải nhanh đòi hỏi đủ hoà khí và tốc độ không khí lớn để tăng lượng hơi xăng và cải thiện tính đồng đều của hoà khí Trong trường hợp động cơ khởi động lạnh, chế độ không tải nhanh còn có tác dụng rút ngắn thời gian chạy ấm máy

Chế độ không tải nhanh được thực hiện nhờ mặt cam ở đầu tay gạt 7 (hình 6.14), tay gạy này được nối với bướm gió qua các tay đòn 5,7 Khi đóng bướm gió, mặt cam đầu tay gạt 7 đẩy vít tỳ 12 lắp trên tay gạt 9 làm bướm ga được mở rộng hơn so với vị trí không tải chuẩn làm cho lượng xăng phun ra nhiều hơn Khi động cơ làm việc ổn định, bướm gió được mở ra, lúc ấy bướm ga sẽ tự trở về

vị trí không tải chuẩn

Hình 6.14 Sơ đồ nguyên lý cơ cấu điều khiển cánh bướm gió

1 – thanh kéo; 2 – miệng vào của chế hoà khí; 3 – bướm gió;

4 – van an toàn; 5, 7, 9 – hệ thống tay đòn; 8 – cam; 10 – bướm ga;

11 – thành ống phía sau bướm ga; 12 – vít tỳ điều chỉnh

II.3.6 Cơ cấu hạn chế số vòng quay cực đại

Khi tốc độ động cơ vượt quá giá trị cho phép sẽ làm tăng mài mòn các chi tiết, tăng lượng nhiên liệu tiêu hao và gây mất an toàn Vì vậy một số động cơ, nhất là các động cơ cao tốc trên ô tô có thêm bộ hạn chế tốc độ để điều khiển đóng bướm ga khi tốc độ động cơ vượt quá giới hạn

Phần tử cảm biến của bộ hạn chế tốc độ được thực hiện theo một trong hai nguyên tắc: khí động hoặc ly tâm Với loại cảm biến khí động, bướm ga vừa là phần tử cảm biến vừa đóng vai trò của phần tử chấp hành Loại ly tâm, phần tử cảm biến là một rôto lắp ở đầu trục cam và được trục cam dẫn động

III CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA BỘ CHẾ HÒA KHÍ 3A / 4A

Ở bộ chế hoà khí 4A – F có hai họng hút xuống, không khí và nhiên liệu được hòa trộn trong 1 họng (hệ thống sơ cấp) khi xe di chuyển với các tốc độ thấp hoặc trung bình, lượng khí lấy vào ít và chúng được trộn trong cả hai họng (hệ thống sơ cấp và thứ cấp) Khi một chế độ tải nặng được đặt trên động cơ hoặc khi xe di chuyển với tốc độ lớn, bộ chế hòa khí có thể hòa trộn không khí và nhiên liệu trong 1 họng hoặc trong 2 họng với tỷ lệ hòa khí tốt nhất, đáp ứng với từng chế độ làm việc của

động cơ

Bơm piston

Gíc-lơ chính

thứ cấp Bơm tăng

tốc phụ

Bướm ga thứ cấp Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải

Van toàn tải Gíc-lơ chính sơ cấp

Bướm gió

Vòi phun chính

Gíc-lơ chậm

Van từ cắt nhiên liệu sơ cấp

Van từ cắt nhiên liệu thứ cấp

Châu Mỹ và Singapore Mỹ và Canada

Hình 6.15 Sơ đồ nguyên lý bộ chế hoà khí hai họng hút xuống, động cơ Toyota 4A – F

Bướm

ga sơ cấp

Màng bướm

ga thứ cấp

Van kim Piston toàn tải

III.1 Hệ thống phao

Nhiên liệu được hút ra khỏi vòi phun chính nhờ áp suất chân không tạo ra bởi dòng khí qua họng khuếch tán Nếu sự chênh lệch độ cao (h) giữa miệng vòi phun và mức nhiên liệu trong buồng phao thay đổi thì lượng xăng cung cấp từ vòi phun cũng thay đổi và tỷ lệ hỗn hợp cũng thay đổi theo

Do vậy mức xăng trong buồng phao phải giữ ở vị trí cố định Điều này thực hiện bởi hệ thống phao như (hình 6.16)

III.1.1 Điều khiển mức phao

Khi xăng từ bơm nhiên liệu đi qua van kim vào buồng phao, phao nổi lên đóng van kim lại và dừng việc cấp xăng Khi xăng trong buồng phao bị tiêu thụ, mức xăng sẽ giảm và van kim mở, xăng chảy vào buồng phao Bằng cách này xăng ở trong buồng phao được giữ ở mức cố định (hình 6.17)

III.1.2 Van kim

Khi xe chuyển động trên đường, mức xăng trong buồng phao sẽ thay đổi Do đó phao xăng được nâng lên hay hạ xuống, làm ảnh hưởng đến lượng xăng ra vòi phun Để khắc phục hiện tượng này, chuyển động của phao xăng được truyền tới van kim qua cần đẩy tác dụng lên lò xo Lò xo chống mở van kim và giữ van luôn đóng khi có sự chuyển động lên xuống của phao để giữ cho mức nhiên liệu trong buồng phao không đổi (hình 6.18)

Bướm ga

Phao Van kim

Nhiên liệu đến từ bơm

h

Hình 6.16 Hệ thống phao

Buồng phao

Van kim mở

Nhiên liệu đến từ bơm

Hình 6.17 Hệ thống phao điều

khiển van kim mở

Lưới lọc Đế van kim

Nhiên liệu đến từ bơm

Hình 6.18 Hệ thống van kim điều khiển

mức nhiên liệu ổn định

Cần tựa thanh đẩy

III.1.3 Ống thông khí

Lượng xăng được cung cấp qua

vòi phun chính là lượng xăng cần thiết

cho động cơ làm việc, được xác định bởi

sự chênh lệch giữa áp suất không khí

(chân không) ở họng khuếch tán và áp

suất trên mặt thoáng của buồng phao

Chính vì vậy, lượng xăng cung cấp ra

họng khuếch tán phụ thuộc vào độ chân

không trong họng khuếch tán, áp suất

không khí tại họng gió và áp suất trong

buồng phao phải bằng nhau Áp suất trên

mặt thoáng của buồng phao được giữ cân

bằng với áp suất ở họng gió bởi ống

thông khí như (hình 6.19)

Nếu ống thông khí bị tắt hay bầu lọc khí bị bẩn sẽ làm cho áp suất ở họng gió nhỏ hơn áp suất trên mặt thoáng của buồng phao làm cho lượng xăng cung cấp qua vòi phun chính tăng Điều này làm cho hỗn hợp quá đậm và ảnh hưởng xấu đến tính năng của động cơ

Nếu bề mặt lắp ghép của buồng phao bị lỏng hoặc gioăng họng gió bị hỏng thí áp suất trong buồng phao bằng với áp suất khí trời Điều này cũng làm cho lượng nhiên liệu cấp ra vòi phun chính tăng và làm cho hỗn hợp quá đậm

III.2 Mạch tốc độ thấp sơ cấp

Khi động cơ chạy chậm, bướm ga hé mở, lượng khí được hút vào bộ chế hòa khí rất nhỏ Như vậy, độ chân không ở họng khuếch tán nhỏ và xăng không được cấp qua vòi phun chính Vì lý do đó, mạch tốc độ thấp sơ cấp được trang bị để cung cấp xăng phía dưới bướm ga khi động cơ chạy chậm

Van từ

Gíc-lơ kinh tế Lỗ cấp khí sơ cấp số 1

Phao Buồng phao Gíc-lơ chính

sơ cấp Vít điều chỉnh hỗn hợp không tải

Lỗ không tải

Bướm ga

sơ cấp Lỗ chậm

Lỗ cấp khí sơ cấp số 2

Hình 6.20 Mạch tốc độ thấp sơ cấp

Họng khuếch tán Vòi phun chính

Hình 6.19 Hệ thống thông không khí

Xăng và không khí đi qua các bộ phận khác nhau của mạch tốc độ thấp sơ cấp theo thứ tự sau:

Động cơ chạy không tải, bướm ga đóng và độ chân không lớn tạo ra sau bướm ga Độ chân không này dẫn đến xăng trộn với khí từ các lỗ cấp khí, đi qua ống nạp và được hút vào các xylanh Khi bướm ga hé mở từ vị trí không tải, lượng không khí hút vào xylanh tăng lên Tuy nhiên, khi luồng khí tăng lên sẽ làm cho độ chân không sau bướm ga yếu đi, lượng xăng cung cấp từ lỗ không tải giảm xuống và hỗn hợp nhạt đi Lỗ chậm được chế tạo để chống lại hiện tượng đó khi nó xảy ra Khi bướm ga hé mở từ vị trí không tải, xăng được cung cấp từ cả lỗ chậm và lỗ không tải, lượng xăng cung cấp tuỳ thuộc vào độ mở của bướm ga

III.3 Mạch tốc độ cao sơ cấp (hệ thống chính)

Mạch tốc độ cao sơ cấp có công dụng cung cấp một lượng hỗn hợp với thành phần kinh tế cho động cơ khi xe di chuyển với tốc độ trung bình đến tốc độ cao Bởi vì khoảng tốc độ lớn nhất được điều khiển bởi mạch này, nên nó còn được gọi là hệ thống chính

Công suất ra lớn được cung cấp bởi

các mạch phụ trợ như mạch tăng tốc và

mạch toàn tải

Sơ đồ mạch tốc độ cao sơ cấp được

thể hiện trên (hình 6.21)

Khi bướm ga mở, tốc độ dòng khí

khi qua họng khuếch tán tăng, áp suất

không khí tại miệng của vòi phun chính

giảm xuống thấp hơn trong buồng phao

Khi điều này xảy ra, xăng trong buồng

phao trộn với không khí từ lỗ cấp khí chính

và nó được hút ra khỏi vòi phun chính Sau

đó bị xé nhỏ bởi không khí đi qua họng

khuếch tán và dẫn đến các xylanh

Xăng và không khí đi qua các phần

khác nhau của mạch tốc độ cao sơ cấp như

sơ đồ sau:

Buồng phao Gíc-lơ chính sơ cấp Gíc-lơ chậm Gíc-lơ kinh tế

Lỗ cấp khí sơ cấp số 1

Van điện Lỗ không tải

Không gian sau bướm ga

Lỗ cấp khí sơ cấp số 2 Buồng cháy

Không khí

Hình 6.21 Sơ đồ mạch tốc độ cao sơ cấp

Buồng phao Gíc-lơ chính sơ cấp Vòi phun chính Buồng cháy

Lỗ cấp khí chính

Khi xaíng baĩt ñaău ra khoûi voøi phun chính thì cạ hai mách toâc ñoô thaâp sô caâp vaø toâc ñoô cao sô caâp ñeău cho xaíng vaøo ñoông cô Khi löôïng xaíng cung caâp töø voøi phun chính cụa mách toâc ñoô cao sô caâp taíng thì löôïng xaíng caâp bôûi mách toâc ñoô thaâp sô caâp giạm

III.4 Mách toâc ñoô thöù caâp

Tái thôøi ñieơm böôùm ga thöù caâp

baĩt ñaău môû, doøng khođng khí trong hóng

thöù caâp chuyeơn ñoông chaôm, coù nghóa laø

moôt löôïng xaíng nhoû thoaùt ra khoûi hóng

phun chính thöù caâp Ñieău naøy laøm cho

hoên hôïp nhát, töø khi phaăn lôùn löôïng khí

ñöôïc huùt vaøo, vôùi keât quạ mách thöù caâp

baĩt ñaău hoát ñoông quaù muoôn, laøm cho

ñoông cô bò giaôt trong quaù trình taíng toâc

Vì vaôy, ñeơ phoøng ngöøa hieôn töôïng

naøy, khi böôùm ga sô caâp môû quaù goùc

chám thöù caâp, vaø böôùm ga thöù caâp heù

môû bôûi cô caâu kich-up, ñoô chađn khođng

ñöôïc táo ra trong loê chaôm thöù caâp, laøm

cho xaíng phun ra khoûi loê naøy

Sô ñoă nguyeđn lyù cụa mách toâc ñoô

thaâp thöù caâp, theơ hieôn tređn (hình 6.22)

III.5 Mách toâc ñoô cao thöù caâp

Mách toâc ñoô cao sô caâp chư ñụ

cung caâp hoên hôïp khi ñoông cô laøm vieôc

ôû cheâ ñoô tại nhoû Trong tröôøng hôïp

ñoông cô hoát ñoông cô cheâ ñoô tại lôùn,

löôïng hoên hôïp cung caâp töø hóng

khueâch taùn cụa mách sô caâp khođng

ñạm bạo cho ñoông cô hoát ñoông Khi

ñoù mách toâc ñoô cao thöù caâp baĩt ñaău

laøm vieôc ñeơ boơ sung nhieđn lieôu, laøm

ñaôm hoên hôïp theo yeđu caău hoát ñoông

cụa ñoông cô

Mách toâc ñoô cao thöù caâp coù caâu

táo gioâng nhö mách toâc ñoô cao sô caâp

Nhöng do mách thöù caâp ñöôïc thieât keâ

ñeơ hoát ñoông khi ñoông cô sinh ra cođng

suaât lôùn neđn ñöôøng kính cụa voøi phun,

hóng khueâch taùn vaø gíc-lô ñöôïc laøm

roông hôn cuøng loái so vôùi mách sô caâp

Do löôïng nhieđn lieôu tieđu thú khi mách toâc ñoô cao thöù caâp baĩt ñaău hoát ñoông lôùn hôn löôïng nhieđn lieôu tieđu thú khi chư coù mách sô caâp hoát ñoông, neđn ngöôøi ta trang bò cô caâu ñieău khieơn cho pheùp mách toâc ñoô cao thöù caâp hoát ñoông chư khi ñoông cô laøm vieôc ôû cheẫ ñoô tại naịng

Böôùm ga thöù caâp

Loê chaôm thöù caâp

Gíc-lô chính thöù caâp

Gíc-lô chaôm thöù caâp

Van töø

Hình 6.22 Mách toâc ñoô thaâp thöù caâp

Loê phun chính thöù caâp Loê caâp khí thöù caâp

Maøng Loø xo

Buoăng chađn khođng

Böôùm ga thöù caâp

Voøi phun chính thöù caâp

Loê daên khí thöù caâp Loê chađn khođng thöù caâp

Loê chađn khođng sô caâp

Hình 6.23 Mách toâc ñoô cao thöù caâp

Gíc-lô chính thöù caâp

III.6 Mạch toàn tải (hệ thống làm đậm)

Mạch sơ cấp tốc độ cao được thiết kế

cung cấp hỗn hợp cho động cơ làm việc tiết

kiệm Vì vậy, khi động cơ phát hết công suất

cần phải cung cấp thêm nhiên liệu để làm

đậm hỗn hợp Điều này được thực hiện nhờ

mạch toàn tải, mạch này có công dụng cung

cấp thêm nhiên liệu để làm đậm hỗn hợp,

giúp cho động cơ phát ra công suất cực đại Sơ

đồ nguyên lý của hệ thống được thể hiện trên

(hình 6.24)

Khi bướm ga hé mở (động cơ làm việc

ở chế độ tải nhỏ), độ chân không trong đường

ống nạp sau bướm ga tăng lên, giữ cho piston

hoàn toàn ở vị trí trên Điều này làm cho van

toàn tải đóng

Khi bướm ga mở rộng (động cơ làm

việc ở chế độ tải nặng hoặc xe leo dốc), độ

chân không trên đường ống nạp yếu đi và piston toàn tải bị đẩy xuống nhờ vào lò xo (A) làm van toàn tải mở Khi đó nhiên liệu được cung cấp qua gíc-lơ chính và gíc-lơ toàn tải tới mạch tốc độ cao để làm đậm hỗn hợp Đối với động cơ 4A – F, khi van toàn tải mở lượng nhiên liệu cung cấp được tăng thêm từ 15 ÷ 20%

Nhiên liệu và không khí chạy qua các phần khác nhau của mạch toàn tải như sau:

Khi van toàn tải đóng kín không tốt sẽ làm cho hỗn hợp trong mạch tốc độ cao sơ cấp đậm và làm giảm tính tinh tế của động cơ

Nếu độ chân không thất thoát xung quanh piston toàn tải, hoặc đường ống chân không bị tắt, piston sẽ ở vị trí dưới và van toàn tải vẫn mở Kết quả làm cho hỗn hợp đậm

Mặt khác, khi piston bị kẹt ở vị trí trên, van toàn tải sẽ không mở cũng làm cho động cơ tăng tốc kém và suy giảm công suất

III.7 Bơm tăng tốc

Khi mở bướm ga đột ngột, do quán tính của xăng lớn hơn nên tuy lượng không khí hút vào bộ chế hoà khí tăng ngay lập tức nhưng lượng xăng tăng không đáp ứng kịp thời Chính điều này đã làm cho hỗn hợp bị nhạt trong quá trình động cơ tăng tốc (mở đột ngột bướm ga)

Vào hệ thống nạp Gíc-lơ toàn tải

Gíc-lơ chính

Van toàn tải Lò xo (B)

Lò xo (A) Piston toàn tải Vòi phun chính

Hình 6.24 Sơ đồ nguyên lý mạch toàn tải

Để khắc phục hiện tượng này, người

ta trang bị bơm tăng tốc cho chế hoà khí để

có được tỷ lệ hỗn hợp tốt nhất cho quá trình

tăng tốc của động cơ Sơ đồ nguyên lý của

hệ thống như (hình 6.25)

Khi tăng ga đột ngột, dưới tác dụng

của piston bơm nhiên liệu trong xylanh bơm

bị nén lại, áp lực của nhiên liệu làm đẩy

van bi ra và phun vào họng khuếch tán qua

gíc-lơ bơm

Khi nhả chân ga, piston bơm đi lên

van bi vào mở đường nhiên liệu để cho xăng

từ buồng phao vào xylanh bơm Ngoài kiểu

bơm tăng tốc như trên ra còn có bơm tăng

tốc kiểu màng Hoạt động của hai loại bơm này về cơ bản như nhau

III.8 Hệ thống điều khiển bướm gió tự động

Khi nhiệt độ động cơ thấp, vì đường ống nạp lạnh nên xăng sẽ không bay hơi tốt Vì vậy hỗn hợp sẽ bị nghèo, dẫn đến khó khởi động cho động cơ

Ngoài ra, nhiệt độ động cơ càng

thấp thì công ma sát cản lại chuyển

động càng lớn, dẫn đến tốc độ quay của

động cơ vào lúc khởi động nhỏ Làm

cho độ chân không trong hệ thống nạp

rất yếu và làm giảm lượng xăng cung

cấp qua lỗ không tải

Để động cơ được khởi động dễ

dàng, người ra trang bị hệ thống bướm

gió Hệ thống này cho phép cung cấp

một lượng hỗn hợp đậm hơn để dễ dàng

khởi động khi động cơ lạnh Kiểu bướm

gió được dùng nhiều hiện nay là bướm

gió điều khiển tự động, hình 6.26

Khi động cơ khởi động bướm gió

được đặt sau cho nó được đóng hoàn

toàn bởi lò xo lưỡng kim cho đến khi

nhiệt độ môi trường đạt tới 30oC

Khi động cơ làm việc với bướm

gió đóng, độ chân không được tạo ra

phía dưới bướm gió Điều này làm cho

một lượng xăng lớn được cung cấp qua

các mạch tốc độ thấp và tốc độ cao sơ

cấp, làm đậm hỗn hợp Giúp động cơ

khởi động được dễ dàng

Piston bơm

Van bi vào

Van

bi ra

Vật nặng

Gíc-lơ bơm

Hình 6.25 Sơ đồ nguyên lý bơm tăng tốc

Bướm gió

Cuộn nhiệt điện trở Dây lưỡng kim

Cực L Máy phát Lạnh

Nóng Nhiệt điện trở dương

Cuộn nhiệt điện trở Dây lưỡng kim

Cực L Máy phát Khi động cơ khởi động

Sau khi động cơ khởi động

Hình 6.26 Hệ thống điều khiển bướm gió tự động

Sau khi động cơ đã khởi động, cực L của máy phát điện tạo ra dòng điện đưa đến cuộn nhiệt

điện trở Dòng điện này làm nhiệt điện trở nóng lên và truyền nhiệt cho dây lưỡng kim, dây lưỡng kim nóng lên, giãn nở và mở bướm gió

Nhiệt điện trở dương (PTC) được trang bị để không cho dòng điện đi vào cuộn dây nhiệt điện lớn hơn mức cần thiết sau khi bướm gió đã mở hết và phía trong buồng lò xo đã đạt khoảng 1000C

III.9 Cơ cấu không tải nhanh (cầm chừng nhanh)

Sau khi động cơ khởi động

lạnh, do nhiệt độ làm việc của động

cơ chưa đạt giá trị ổn định nên ma

sát bên trong động cơ tăng Chính

vì vậy nên phải tăng nhanh tốc độ

cầm chừng khi nhiệt độ động cơ

thấp để động cơ mau chống đạt

trạng thái nhiệt làm việc ổn định,

giúp động cơ hoạt động tốt hơn

Để khắc phục hiện tượng

này, cơ cấu cầm chừng nhanh được

trang bị với tác dụng hé mở cánh

bướm ga để tăng tốc độ không tải

khi động cơ có nhiệt độ thấp

Nếu động cơ khởi động khi

lạnh thì bướm gió sẽ đóng khi chân

ga bị đạp một lần và nhả ra Cùng lúc đó, cam không tải nhanh được nối với bướm ga qua thanh nối sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ Sau đó, do cơ cấu lăn theo cam không tải nhanh mà nó chuyển động kết hợp với bướm ga, tiếp xúc với cam không tải và bướm ga sẽ hé mở Với sự mở nhẹ của bướm ga, tốc độ không tải lớn hơn một ít được duy trì

Sau khi động cơ đã ấm lên, động cơ tiếp tục làm việc với tốc độ cầm chừng nhanh (ngay cả trường hợp bướm gió vẫn mở), cho đến khi ấn chân ga một lần nữa, cơ cấu lăn theo cam rời xa khỏi cam quay Lúc này, cam trở lại vị trí ban đầu của nó, điều này làm bướm ga trở lại vị trí không tải và tốc độ động cơ giảm xuống tốc độ không tải

IV GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHUN XĂNG

Trong động cơ xăng với hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hoà khí, lượng hỗn hợp với tỷ lệ thích hợp cung cấp cho động cơ làm việc được điều khiển bởi chế hoà khí Tuy chế hoà khí trang bị rất nhiều hệ thống và cơ cấu khác nhau để tạo ra được hỗn hợp tốt nhất cho từng chế độ làm việc nhưng không thể nào đáp ứng được nhanh chóng và chính xác Những nhược điểm này có được là do hầu hết các cơ cấu đều được dẫn động bằng cơ khí nên khá phức tạp trong việc dẫn động, mặt khác còn gây nhiều khó khăn trong bảo dưỡng, sửa chữa và điều chỉnh hệ thống

Để giải quyết những tồn tại này, trên những động cơ xăng ngày nay người ta trang bị hệ thống phun xăng Hệ thống này có thể điều khiển bằng cơ khí hoặc bằng điện tử hay kết hợp giữa cơ khí và

điện tử Trong các kiểu hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện tử, máy tính (ECU – Electronic Control Unit) sẽ điều khiển lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ để đáp ứng với mọi chế độ làm

việc một cách nhanh chóng và tối ưu nhất

Bướm gió

Thanh nối Cam không tải nhanh

IV.1 Phân loại hệ thống nhiên liệu phun xăng

Trên thực tế có rất nhiều loại hệ thống phun xăng và có thể phân loại chúng như sau:

- Hệ thống phun nhiên liệu liên tục và điều khiển chính là cơ khí: kiểu K – Jetronic, KE – Jetronic

- Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển bằng máy tính: L – Jetronic, Mono – Jetronic, Motronic

IV.2 Cấu trúc và nguyên lý làm việc

IV.2.1 Giới thiệu hệ thống phun xăng K – Jetronic

Hệ thống K – Jetronic là hệ thống phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn bằng cơ khí (đời cải tiến của K – Jetronic được điều khiển bằng điện) Lượng nhiên liệu cung cấp được điều khiển từ lượng không khí nạp và được phun liên tục vào đường ống nạp, bên cạnh supap nạp của động cơ Các chế độ làm việc của động cơ đòi hỏi có sự thay đổi lượng hỗn hợp cung cấp tương ứng Sự thay đổi này được thực hiện bởi hệ thống K – Jetronic, nó bảo đảm được các chế độ làm việc của động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu và vấn đề độc hại của khí thải Việc kiểm tra trực tiếp lưu lượng không khí, cho phép hệ thống K – Jetronic tính toán phù hợp với sự thay đổi chế độ làm việc của động cơ Để giải quyết vấn đề chống ô nhiễm, hệ thống được kết hợp với thiết bị chống ô nhiễm, lượng khí thải được kiểm tra chính xác bằng lượng không khí nạp

Sơ đồ hệ thống K – Jetronic được thể hiện trên hình 6.28, bao ba nhóm thiết bị sau:

- Nhóm cấp nhiên liệu

- Bộ phận kiểm tra lưu lượng không khí

- Bộ phận định lượng nhiên liệu

Nhóm cung cấp nhiên liệu bao gồm một bơm điện để cung cấp nhiên liệu, nhiên liệu sau khi qua lọc và bộ tích năng, nó sẽ được định lượng và phân phối đến các kim phun của động cơ

Bộ phận kiểm tra lưu lượng không khí nạp vào động cơ được điều khiển bởi cánh bướm ga và được kiểm tra bởi bộ đo lưu lượng không khí nạp

Bộ phận định lượng nhiên liệu có tác dụng điều khiển sự định lượng và phân phối nhiên liệu Bộ đo lưu lượng không khí và bộ định lượng – phân phối hợp thành bộ tiết chế hỗn hợp Kim phun nhiên liệu, phun liên tục độc lập ở các supap nạp Ở quá trình nạp, hỗn hợp không khí và nhiên liệu được cung cấp vào các xylanh của động cơ

Dựa vào lượng khí nạp thực tế, thiết bị đo lưu lượng không khí điều khiển lượng xăng ra Qua vòi phun 6 xăng được phun vào đường ống nạp, ngay trước supap nạp, hòa trộn với không khí đi qua bướm ga tạo thành hỗn hợp đi vào xylanh động cơ

Việc làm giàu hỗn hợp trong hệ thống có vai trò quan trọng khi thay đổi chế độ làm việc của động cơ như tăng tốc, cầm chừng, đầy tải và khởi động

Không khí đi từ lọc gió đến cảm biến lưu lượng không khí, sau đó qua cánh bướm ga vào động

cơ tại các thời điểm supap nạp mở Còn nhiên liệu đi từ bình chứa được bơm xăng hút lên, qua lọc xăng đến bộ tích năng để đi tới bộ định lượng và phân phối nhiên liệu Tại đây nhiên liệu được phân phối cho các xylanh với một lượng thích hợp, tuỳ theo chế độ làm việc trên động cơ

Sơ đồ khối mô tả đường đi của không khí và nhiên liệu trong hệ thống phun xăng K – Jetronic được thể hiện trên (hình 6.29)

Hình 6.28 Sơ đồ hệ thống phun xăng kiểu K – Jetronic

1 – Thùng nhiên liệu; 2 – Lọc nhiên liệu; 3 – Bộ tích năng; 4 – Lọc nhiên liệu;

5 – bộ điều chỉnh chạy ấm máy; 6 – Kim phun; 7 – Buồng nạp; 8 – Kim phun khởi động;

9 – Bộ định phân;10 – Bộ đo gió; 11 – Van tần số; 12 – Cảm biến ôxy; 13 – Cảm biến nhiệt độ;

14 – Delco; 15 – Van không khí; 16 – Cảm biến bướm ga; 17 – ECU; 18 – Contact máy; 19 – Accu

A

B

a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống

a.1) Bơm nhiên liệu

Khi có dòng điện 12 vôn cung cấp cho động cơ điện sẽ làm cho rotor của động cơ điện quay, dẫn đến các con lăn văng ra ép sát vào vỏ bơm và làm kín khoảng không gian giữa các con lăn Khoảng không gian giữa hai con lăn khi quay có thể tích tăng dần là mạch hút của bơm, khoảng không gian có thể tích giảm dần là mạch thoát của bơm (hình 6.30)

Lượng nhiên liệu từ bơm cung cấp sẽ qua kẽ hở giữa rotor và stator của động cơ điện, dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu làm van một chiều mở và nhiên liệu được cung cấp vào hệ thống Van an toàn bố trí bên trong bơm có chức năng giới hạn áp suất cung cấp nhiên liệu của bơm nhằm kéo dài tuổi thọ của bơm xăng

Kim phun nhiên liệu

Đường ống nạp

Buồng đốt

Lọc gió

Cánh bướm ga

Hình 6.29 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng kiểu K – Jetronic

Van một chiều Rotor

Đến bộ tích năng

Van an toàn Nhiên

liệu vào

Hình 6.30 Cấu tạo của bơm nhiên liệu

Con lăn

Vỏ bơm Đĩa bơm

a.2) Bộ tích năng

Bộ tích năng dùng để tích lũy một lượng nhiên liệu giúp cho động cơ dễ khởi động trở lại, đồng thời ổn định áp suất nhiên liệu trong quá trình động cơ hoạt động

Bộ tích năng được chia làm hai buồng ngăn cách với nhau bởi một màng Một buồng chứa nhiên liệu từ bơm cung cấp đến, buồng còn lại chứa lò xo và ăn thông với khí trời

Khi bơm làm việc, dưới tác dụng của áp suất nhiên liệu màng bị đẩy sang trái làm cho lò xo bị nén lại Khi màng ở vị trí tối đa lúc này lượng nhiên liệu chứa ở bộ tích năng lớn nhất và năng lượng dự trữ của bộ tích năng là tối đa khi xe hoạt động

Khi động cơ khởi động, lò xo sẽ đẩy màng để nén nhiên liệu cung cấp cho hệ thống, giúp cho động cơ khởi động được nhanh chóng Ngoài ra bộ tích năng còn có tác dụng dập tắt sóng dao động áp suất do bơm tạo nên Nguyên nhân là lưu lượng của bơm cung cấp không đều khi nó hoạt động Ở một số động cơ, buồng chứa lò xo được nối với đường nhiên liệu về thùng chứa để đảm bảo an toàn khi màng bộ tích năng bị rò nhiên liệu

a.3) Lọc nhiên liệu

Lọc được bố trí ở giữa bộ tích năng và bộ phân

phối nhiên liệu Chức năng là dùng để lọc sạch các cặn

bẩn có trong nhiên liệu, để đảm bảo sự làm việc chính

xác của bộ định lượng-phân phối và các kim phun

Dòng nhiên liệu sau khi qua lọc được dẫn đến bộ định

phân nhiên liệu và bộ điều áp, (hình 6.32)

a.4) Bộ điều áp

Bộ điều áp được bố

trí bên trong bộ phân phối

nhiên liệu, có chức năng giữ

cho áp suất nhiên liệu trong

hệ thống không đổi (khoảng

5 bar) Cấu trúc bộ điều áp

gồm một lò xo, một piston

trượt trong xylanh và một

vòng cao su làm kín bố trí

trên đầu của piston, (hình

6.33)

Buồng

chứa lò xo Lò xo Vỏ Màng Buồng chứa nhiên liệu

Hình 6.31 Hoạt động của bộ tích năng

Hình 6.32 Lọc nhiên liệu

Vòng cao su

Nhiên liệu về bình chứa

Piston Lò xo Xylanh

Hình 6.33 Bộ điều áp

Khi động cơ hoạt động, áp suất nhiên liệu từ bơm cung cấp đến bộ phân phối và bộ điều áp

Do áp suất của bơm cung cấp bao giờ cũng lớn hơn áp suất cần thiết của hệ thống nên piston điều áp mở để đưa một lượng nhiên liệu trở về bình chứa nhằm giữ cho áp suất nhiên liệu trong hệ thống không đổi Độ mở van điều áp nhiều hay ít phụ thuộc vào lượng nhiên liệu tiêu thụ của động cơ Khi ngắt công tắc máy, bơm xăng ngừng quay, bộ điều áp đóng để tránh giảm áp suất trong hệ thống

a.5) Kim phun nhiên liệu

Các kim phun được mở với áp suất đã được định trước của nhà chế tạo và phun tơi khi kim dao động Nhiên liệu được phun vào đường ống nạp, bên cạnh supap nạp của các xylanh Mỗi kim phun được gắn chặt vào một giá đặc biệt, giá này được cách nhiệt để chống lại sự toả nhiệt của động cơ Các kim phun không có chức năng định lượng, chúng sẽ tự động mở khi áp suất vượt quá 3,5 bar

Kim phun phải bảo đảm phun sương ở mọi chế độ làm việc của động cơ Khi động cơ dừng, các kim phun sẽ tự động đóng ngay khi áp suất cung cấp giảm Để cải thiện sự phun tơi của nhiên liệu, người ta bố trí một lỗ ở phía trước bướm ga, để đưa thêm lượng không khí nạp đi ngang qua thân kim phun Lượng không khí này sẽ tán nhuyễn nhiên liệu khi phun, nhằm giảm suất tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm của khí thải

a.6) Bộ định lượng nhiên liệu

Đối với động cơ phun xăng hỗn hợp được hình thành ngay trước supap nạp Lượng không khí nạp phụ thuộc vào độ mở của cánh bướm ga Do dòng không khí và nhiên liệu được tạo từ hai đường khác nhau, nên cần phải có một bộ phận điều chỉnh phối hợp một cách chính xác, để tạo ra một tỷ lệ hòa khí tối ưu Muốn làm được điều này, phải có một bộ phận xác định lưu lượng không khí nạp và bộ phận phân phối nhiên liệu đến các kim phun phù hợp với lượng không khí nạp

Bộ phận đảm nhiệm nhận biết lưu lượng không khí nạp gọi là bộ đo gió và bộ phận phân phối nhiên liệu đến các kim phun gọi là bộ phân phối nhiên liệu Hai bộ phận này được ghép lại với nhau có nhiệm vụ định lượng và phân phối nhiên liệu

- Bộ đo lưu lượng không khí

Bộ đo lưu lượng không khí nạp có chức năng kiểm tra lưu lượng không khí nạp vào động cơ và quyết định công suất của động cơ Lượng không khí nạp cơ bản dùng để xác định lượng nhiên liệu phun Do vậy, phải có sự phối hợp chính xác giữa bộ đo không khí và bộ định lượng nhiên liệu

Thân

Lọc

Van Lò xo

Hình 6.34 Kim phun nhiên liệu

1 – kim phun; 2 – đường ống không khí; 3 – buồng phao; 4 – bướm ga