Hệ thống nạp thải động cơ pptx

Không khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc không khí đến cổ họng gió, ở động cơ dùng bộ chế hòa thì hòa khí được hình thành tại đây nhờ độ chân không tại họng, từ đây không khí đến

Hệ thống nạp thải động cơ

Hệ thống nạp thải có nhiệm vụ đưa hỗn hợp không khí- nhiên liệu vào buồng cháy

để thực hiện quá trình cháy của động cơ, đồng thời đưa sản phẩm cháy từ buồng cháy thoát ra ngoài

Hệ thống nạp thải động cơ xăng

Hình1- Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải

1-Bộ lọc không khí; 2-Cổ họng gió; 3- Bộ góp nạp; 4-Bộ góp thải;

5-Bộ xử lý khí thải; 6-Bộ giảm âm

Không khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc không khí đến cổ họng gió, ở động cơ dùng bộ chế hòa thì hòa khí được hình thành tại đây nhờ độ chân không tại họng, từ đây không khí đến bộ góp nạp và đi vào buồng đốt Sau khi hòa khí được đốt cháy, khí thải được dẫn vào đường ống thải tới bộ góp thải đi vào bộ xúc tác ba chức năng tại đây khí thải độc hại được khử thành các chất vô hại rồi theo ống dẫn khí thải qua bộ giảm âm thoát ra ngoài môi trường

Mỗi cụm chi tiết trong hệ thống nạp thải đều có một vai trò quang trọng trong việc đưa một lượng không khí sạch cần thiết vào trong buồng đốt động cơ và dẫn lượng khí thải đã xỷ lý ra ngoài môi trường

1 Đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí

Hình 2 - Sơ đồ đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí

1-Bướm ga; 2-Đường ống nhiên liệu; 3-Van kim; 4-Buồng phao;

5-Phao; 6-Ziclơ; 7-Đường ống nạp; 8-Vòi phun; 9-Họng;

Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng (9) của bộ chế hoà khí, họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân không khi không khí đi qua họng Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi

có độ chân không nhỏ nhất Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ

Để bộ chế hoà khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mức cố định vì vậy trong buồng phao có đặt phao (5) Nếu mức nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thì phao (5) cũng hạ theo, van kim (3) rời khỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống (2) đi vào buồng phao Phía sau họng còn có bướm ga (1) dùng để điều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động cơ

2 Đường nạp động cơ phun xăng điện tử

Hình 3 - Sơ đồ đường nạp động cơ phun xăng điện tử

1-Bộ lọc khí; 2-Cảm biến MAF; 3-Bướm ga; 4-Cổ họng gió;

5-Cảm biến vị trí bướm ga; 6-Đường ống nạp

Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc, tín hiệu lưu lượng nhiệt độ khí nạp được truyền về ECU thông qua cảm biến MAF, từ đó ECU sẽ tính toán và định lượng phun cho phù hợp, sau đó dòng khí nạp tới cổ họng gió Đây là thiết bị kiểm soát lượng không khí cho các động cơ dùng bộ chế hòa khí và phun nhiên liệu Lượng không khí đi vào động cơ được điều tiết bởi độ mở của bướm ga

Hình 4 - Cổ họng gió

1- Bướm ga; 2- Cổ họng gió; 3-Cảm biến vị trí bướm ga;

4-Môtơ điều khiển bướm ga; 5-Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Trước đây góc mở bướm ga được điều khiển bằng cơ học thông qua các cơ cấu cơ khí nối từ bàn đạp ga đến bướm ga, hiện nay điều này đã được thay thế bằng hệ thống điều khiển bằng điện tử hiện đại Dòng khí nạp từ cổ gió đi vào bộ góp nạp sau đó phân ra các nhánh đi vào xylanh động cơ

Ở các động cơ hiện đại ngày nay hình dạng đường ống nạp đã được thiết kế cải tiến nhằm lợi dụng lực quán tính lưu động của dòng khí nạp để nạp thêm, những vật liệumới như nhựa tổng hợp, sợi cacbon cho phép tạo dáng đường nạp có hệ số cản nhỏ, kích thước gọn nhẹ mà độ cách nhiệt cao hơn vật liệu kim loại

Hình 5 - Bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc

1- Đường ống nạp; 2- Buồng tích áp

Nguyên lý làm việc của bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc là dựa vào hình dạng thiết kế đặc biệt dạng xoắn ốc của đường nạp để tạo ra hiệu ứng lưu động dòng khí nạp Từ đó làm tăng lượng khí nạp thêm vào xylanh động cơ ở kỳ nạp

Ngoài ra một số bộ góp nạp còn có đường nạp được phân khúc- khi động cơ chạy

ở tốc độ thấp, đường nạp dài; khi động cơ chạy ở tốc độ cao, đường nạp ngắn nhờ

sự đóng mở của van biến thiên đường nạp

Hình 6 Bộ góp nạp có đường nạp biến thiên

a) Van biến biến thiên đường nạp đóng; b) Van biến biến thiên đường nạp mở

1 - Buồng tích áp; 2 - Van biến thiên đường nạp

Nguyên lý làm việc của bộ góp nạp có chiều dài đường nạp biến thiên

Khi tốc độ động cơ nhỏ, van biến thiên đường nạp đóng Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác động của đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp dài, với tác dụng của lực quán tính khí nạp, lượng không khí nạp được tăng lên, mô-men xoắn của động cơ cũng tăng lên ở vòng quay từ thấp đến trung bình

Khi tốc độ động cơ lớn, van biến thiên đường nạp mở Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp ngắn ( như hình-a) Lực quán tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cơ cao nên cổ nạp ngắn lại làm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mô-men xoắn của động cơ cũng tăng lên theo ở tốc độ cao

3 Đường thải động cơ xăng

Hình 7 - Sơ đồ đường thải động cơ xăng

1- Đường ống thải; 2- Cảm biến oxy chính ;3- Bộ xúc tác 3 chức năng

4- Cảm biến oxy phụ; 5- Bộ giảm âm

Đường ống thải của động cơ có nhiệm vụ đưa khí cháy từ buồng cháy ra ngoài môi trường qua đó tạo điều kiện cho việc nạp đầy môi chất mới vào trong xilanh động cơ Bên cạnh đó đường ống thải của động cơ cũng cần đảm bảo cho việc khí

xả thoát ra ngoài môi trường ít gây ô nhiễm môi trường

Trên đường thải của động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí không được trang bị bộ lọc khí thải 3 thành phần (TWC) và cảm biến oxy, chỉ ở động cơ phun xăng điện tử mới trang bị TWC, vì nó chỉ có thể hoạt động có hiệu quả khi đi kèm với hệ thống

thông tin phản hồi về hỗn hợp không khí-nhiên liệu bằng cách theo dõi lượng oxy trong khí thải bỡi cảm biến oxy đặt trên đường ống thải

Ở một số xe đời mới có trang bị 2 cảm biến oxy, cảm biến oxy chính dùng để xác định nồng độ oxy trong khí thải, gửi tín hiệu điện về ECU xử lý để định lượng nhiên liệu phun thích hợp Các hư hỏng của bộ lọc khí thải có thể phát hiện bằng cách so sánh tín hiệu của hai cảm biến oxy chính và phụ

4 Phương án bố trí đường nạp và đường thải trên nắp máy động cơ xăng

Đối với động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí do đặc điểm hòa khí được hình thành ngoài buồng cháy, tại họng khuếch tán nhờ độ chân không tai họng, do vậy hòa khí hình thành chưa được đồng nhất, để tạo điều kiện cho không khí và nhiên liệu hòa trộn tốt hơn thì nhiệt độ cao của dòng khí thải đã được tận dụng để sấy nóng dòng khí nạp bằng cách bố trí đường nạp và thải sen kẻ nhau

Hình 8 - Sơ đồ bố trí đường nạp và thải cùng phía sen kẻ

1-Nắp máy ;2- Đường thải ;3- Đường nạp

Hoặc có thể bố trí đường nạp và thải về hai phía, ở trường hợp này nhiệt độ của nước làm mát động cơ được sử dụng để gia nhiệt cho dòng khí nạp

Hình 9 - Sơ đồ bố trí đường nạp và thải khác phía

1- Nắp máy; 2- Đường thải; 3- Đường nạp

Còn đối với động cơ phun xăng điện tử, hòa khí được hình thành rất tốt nhờ kim phun, đường nạp chỉ có nhiệm vụ nạp không khí vào buồng đốt nên để tránh sự truyền nhiệt từ nắp máy và dòng khí thải, đường ống nạp được làm bằng nhựa cách nhiệt rất tốt và đường nap-thải được bố trí về hai phía khác nhau

Hệ thống nạp thải động cơ diezen

Hình 10- Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải động cơ diezen

1-Bộ lọc không khí ; 2-Đường ống nạp; 3-Đường ống thải;

4-Bộ xúc tác; 5-Bộ giảm âm

1 Đường nạp động cơ diezen

Hình 11- Sơ đồ đường nạp động cơ diezel có bộ sưỡi không khí

1-Bộ sưỡi không khí; 2-Ống góp nạp; 3-Đường ống nạp Không khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc không khí rồi đến ống góp nạp, đối với các nước có khí hậu lạnh trên động cơ có hệ thống sưỡi ấm không khí

được trước khi vào các xylanh động cơ bằng dây điện trở đặt tại ống góp nạp, hoặc bugi sưỡi trong buồng đốt động cơ, điều này giúp máy dễ nỗ khi khởi động lạnh Còn đối với động cơ diezen sử dụng ở các nước có khí hậu nóng thì không có bộ sưỡi không khí

Ở động cơ cummunrai, là động cơ diezen hiện đại nên trên đường nạp còn có cảm biến để đo lưu lượng nhiệt độ khí nạp (MAF), và luôn có máy nén tăng áp

2 Đường thải động cơ diezen

Hình 12- Sơ đồ đường thải động cơ diezel

1- Đường ống thải ;2- Ống góp thải; 3-Bộ giảm âm

Hỗn hợp nhiên liệu sau khi cháy được dẫn ra khỏi xylanh động cơ bỡi các nhánh ống thải, đi vào ống góp thải tới bộ giảm âm rồi thải ra ngoài môi trường

3 Đường nạp thải của động cơ diezen tăng áp

Hình 13- Sơ đồ nạp thải của động cơ diezen tăng áp

1-Động cơ; 2-Mạch giảm tải; 3-Van điều tiết; 4-Máy nén ;

5-Bầu lọc không khí; 6-Bộ làm mát trung gian;7- Khoang khí nạp

Ở động cơ diezen, tận dụng dụng năng lượng của dòng khí thải, trên đường ống thải có bố trí tuabin tăng áp để tăng áp dòng khí nạp

Dòng khí thải đi vào bánh tuabin truyền động năng làm quay trục dẫn động bánh nén, khí nạp được tăng áp đi vào đường ống nạp động cơ Áp suất tăng áp khí nạp phụ thuộc vào tốc độ động cơ (tốc độ dòng khí thải hay tốc độ quay của bánh

tuabin ) Với mục đích ổn định tốc độ quay của bánh tuabin trong khoảng hoạt động tối ưu theo số vòng quay của động cơ trên đường nạp có bố trí mạch giảm tải Mạch giảm tải làm việc nhờ van điều tiết thông qua đường khí phản hồi và cụm xi lanh Khi áp suất tăng van mở 1 phần khí thải không qua bánh tuabin, thực hiện

giảm tốc độ cho bánh nén khí nạp, hạn chế sự gia tăng quá mức của áp suất khí nạp

Van điều tiết và mạch giảm tải: Van điều tiết được gắn vào vỏ tuabin Khi động cơ làm việc ở tải cao, áp suất khí thải rất lớn, vì thế cánh tuabin làm việc với tốc độ cao làm tăng cao áp suất không khí nạp, nạp vào động cơ Mạch giảm tải làm nhiệm vụ điều khiển van điều tiết thải bớt khí thải động cơ từ trước cửa vào tuabin,

ra trực tiếp ống thải

4 Phương án bố trí đường nạp và đường thải trên nắp máy động cơ diezen

Để tránh sự truyền nhiệt từ đường dẫn khí thải làm giảm lượng khí nạp vào động

cơ dẫn tới làm giảm công suất động cơ, nên đường nạp và đường thải ở động cơ diezen thường được bố trí về hai phía

Hình 14- Sơ đồ bố trí đường nạp và thải hai phía khác nhau

1- Nắp máy;2- Đường thải; 3- Đường nạp

Hình 15 - Sơ đồ bố trí đường nạp và thải hai phía khác nhau

1- Nắp máy;2- Đường thải; 3- Đường nạp