bài thuyết trình hệ thống phân phối khí trên xe ford focus ( động cơ z6 )

hệ thống phân phối khí trên xe ford focus ( động cơ z6 )Cơ cấu phân phối khí của động cơ Z6 trên xe Ford Focus dùng xupáp treo.Dẫn động xích cũng cần phải được bôi trơn giống như dẫn động bánh răng. Để đảm bảo cho xích luôn có độ căng nhất định trong quá trình làm việc thì cần phải có cơ cấu căng xích tự động hoặc có thể điều chỉnh được. Ngoài ra, để tránh rung động quá mạnh của xích thì phải có bộ phận giảm chấn.Kết cấu xupáp: Do xupáp làm việc trực tiếp với khí cháy nên vật liệu chế tạo xupáp là các thép hợp kim chịu nhiệt tốtXupap nạp dung thép hợp kim Crom hay cromnikenXupap thải dung thép hợp kim: X9C2Kết cấu của xupáp gồm 3 phần chính: Phần nấm xupáp, thân xupáp và phần đuôi.Kết cấu trục cam: Trục cam chịu hầu hết các lực của cơ cấu phân phối khí như: lực lò xo xupáp, lực quán tính con đội, lực khí thể bắt đầu thải, chịu mài mòn,… Vì vậy đòi hỏi trục cam phải có độ cứng vững, độ bền tốt. Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép có thành phần cácbon thấp. Các mặt làm việc của cam được thấm than và tôi cứng để giảm sự mài mòn.

Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

Bộ môn: Cơ khí động lực

BÀI THUYẾT TRÌNH

HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN XE

FORD FOCUS

Cơ cấu phân phối khí của

động cơ Z6 trên xe Ford

Focus dùng xupáp treo

Cơ cấu phân phối khí VCT

của hãng Ford: hệ thống

điều khiển xoay trục cam

nạp hay gọi là hệ thống điều

khiển VCT Với hệ thống

này nhằm thay đổi góc phân

phối khí của các xupáp phù

hợp với từng dãi tốc độ làm

việc của động cơ

Variable Cam Timing

các động cơ có hệ thống VCT thì góc phân phối có thể thay đổi theo điều kiện làm việc của động cơ Hệ thống VCT sử dụng áp suất thuỷ lực điều khiển bằng van điện từ để xoay trục cam nạp, thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm phối khí tối ưu Hệ thống này có thể xoay trục cam một góc 400 tính theo góc quay trục khuỷu để đạt thời điểm phối khí tối ưu cho các chế

độ hoạt động của động cơ dựa vào các tín hiệu từ cảm biến

và điều khiển bằng ECU động cơ

Trục cam được sẽ được dẫn động bằng xích:

Xích được làm bằng thép hợp kim có sức bền rất cao và khi hoạt động không gây nên tiếng ồn Loại dẫn động này có nhiều ưu điểm như: Kết cấu gọn nhẹ, có thể dẫn động được trục cam ở khoảng cách lớn

1 - Lò xo vấu hãm

7 – Đĩa xích dẫn động cam thải

8 – Bộ căng xích

9 – Đĩa xích chủ động 10– Xích dẫn động

11 – Thanh dẫn hướng

Dẫn động xích cũng cần phải được bôi trơn giống như dẫn động bánh răng Để đảm bảo cho xích luôn có độ căng nhất định trong quá trình làm việc thì cần phải

có cơ cấu căng xích tự động hoặc có thể điều chỉnh được Ngoài ra, để tránh rung động quá mạnh của xích thì phải có bộ phận giảm chấn.

Kết cấu xupáp: Do xupáp làm việc trực tiếp với khí cháy nên

vật liệu chế tạo xupáp là các thép hợp kim chịu nhiệt tốt

Xupap nạp dung thép hợp kim Crom hay crom-niken

Xupap thải dung thép hợp kim: X9C2

XUPẠP NẢ P XUPẠP XAÍ

chẳng những ảnh hưởng tới giá thành chế tạo mà cịn ảnh hưởng tới độ bền, trọng lượng và tình trạng của dịng khí lưu động qua họng đế xunap Nấm xunap của động cơ Z6 là chọn loại nấm bằng

Ưu điểm là đơn giản, dễ cấu tạo, dùng được cả cho xunap xả và nạp Mặt làm việc quan trọng của phần nấm là mặt cơn cĩ gĩc độ = 15 45 0 Điều này vừa đảm bảo được độ bền của nấm, vừa đảm bảo tiết diện lưu thơng khi mở xupáp và vừa đảm bảo dịng khí lưu động dễ dàng Gĩc này càng nhỏ thì tiết diện lưu thơng càng lớn.

- Phần thân: Thân xupáp nạp và thải cĩ dạng hình trụ dài Chỗ chuyển tiếp giữa thân và nấm cĩ gĩc lượn.

- Phần đuơi: Phần đuơi xupáp trực tiếp va đập với con đội do đĩ mặt trên của phần đuơi phải được tơi cứng Ở phần đuơi xupáp cĩ đoạn khoét rãnh để lắp mĩng hãm.

Đế xupáp: Vì thân máy và nắp xilanh

được chế tạo bằng hợp kim nhôm nên đế

xupáp được ép cho cả đường nạp và

đường thải.Đế xupap được làm bằng gang

hoặc hợp kim.Mặt ngoài của đế là hình trụ

trên có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt

côn của nấm xupap

a) Kết cấu đế xupáp nạp b) Kết cấu đế xupáp xả

Ống dẫn hướng xupáp: Ống dẫn hướng xupáp làm nhiệm vụ dẫn

hướng thân xupáp Ống dẫn hướng được chế tạo bằng loại gang hợp kim CH21-40 có tổ chức péclit Bôi trơn ống dẫn hướng và thân xupáp bằng cách tiện rãnh hứng dầu để bôi trơn bằng dầu vung té Ống dẫn hướng có kết cấu hình trụ được dùng do tính công nghệ đơn giản

Ø5.5 3 Ø5.5

3

a) Ống dẫn hướng xupáp nạp b) Ống dẫn hướng xupáp xả

Một đầu của ống dẫn hướng

được vát côn để việc lắp ghép

được dễ dàng.

Lò xo xupáp: Lò xo xupáp

dùng để đóng kín xupáp trên

đế xupáp và đảm bảo xupáp chuyển động theo đúng quy luật của cam phân phối khí,

do đó trong quá trình mở đóng xupáp không có hiện tượng va đập trên mặt cam

Lò xo chịu tải trọng thay đổi theo chu kỳ và chịu dao động.Vật liệu chế tạo lò xo xupáp thường dùng dây thép

có đường kính 3 – 5 (mm), ta chọn 3 (mm) loại thép C65 Kết cấu lò xo của xupáp nạp

và xả trong động cơ là giống nhau Lò xo có tổng cộng 8 vòng Số vòng công tác là 6 (không kể 2 vòng đầu của lò xo).

Kết cấu con đội:là phần tiếp xúc trực tiếp với trục cam Động cơ Z6

ta chọn loại con đội hình trụ vì loại con đội hình nấm dược dùng chủ yếu trong cơ cấu phân phối xupáp đặt Khi dùng con đội hình trụ này thì dạng cam phân phối khí phải là cam lồi Đường kính mặt tiếp xúc với cam phải có đường kính lớn để tránh hiện tượng kẹt

Kết cấu trục cam: Trục cam chịu hầu hết

các lực của cơ cấu phân phối khí như: lực

lò xo xupáp, lực quán tính con đội, lực khí thể bắt đầu thải, chịu mài mòn,… Vì vậy đòi hỏi trục cam phải có độ cứng vững, độ bền tốt

Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép

có thành phần cácbon thấp Các mặt làm việc của cam được thấm than và tôi cứng

để giảm sự mài mòn

Cò mổ : vật liệu chế tạo là thép cacbon trung bình như thép 30,35,40…

Hệ thống thay đổi góc phân phối khí

1 Pha phân phối khí trong động cơ

Để thải sạch sản vật cháy ra khỏi xilanh, xupáp xả không đóng tại

vị trí ĐCT mà đóng chậm hơn một chút (khi trục khuỷu đã quay quá ĐCT vào khoảng 5-30 độ góc góc quay trục khuỷu, nghĩa là khi bắt đầu kỳ một)

Để giảm cản cho quá trình nạp, có nghĩa là đảm bảo cho đường thông qua xupáp nạp đã được mở rộng dần trong khi piston đi xuống trong kỳ một, xupáp nạp cũng được mở sớm hơn một chút (trước khi piston đến ĐCT khoảng 10-40 độ góc quay trục khuỷu) Như vậy vào cuối kỳ bốn và đầu kỳ một cả xupáp nạp và xả đều

mở Giai đoạn cùng mở của các xupáp nạp và xả được gọi là thời

kỳ trùng điệp của các xupáp Thời kỳ này có tác dụng tốt đến việc thải sạch khí xả và nạp đầy môi chất mới vào xilanh nhờ tác dụng hút của dòng khí xả trên đường ống thải

Giai đoạn tính từ lúc mở đến lúc đóng các xupáp (tính bằng góc quay trục khuỷu) được gọi là pha phân phối khí

3 Vị trí mở xupáp xả

4 Vị trí đóng xupáp xả

Hệ thống làm thay đổi góc phân phối khí sao cho phù hợp

với điều kiện làm việc của động cơ Hệ thống sử dụng áp

suất thuỷ lực điều khiển bằng van điện từ để xoay trục cam

nạp và thay đổi thời điểm phối khí để đạt được thời điểm

phối khí tối ưu

pit t ôn cuộ n dâ y

Bộ điều khiển của hệ thống:

Bộ điều khiển làm nhiệm vụ quay trục cam nạp theo sự điều

khiển của ECU động cơ

Van điều khiển phối khí:

Van điều khiển phối khí làm nhiệm vụ điều khiển đường dầu đến

bộ điều khiển theo tín hiệu điều khiển của ECU

10

9 11

Cấu tạo của van điều khiển phối khí (OCV).

1 - Vỏ van 2 - Lò xo 3 - Đường dầu về;

4 - Đường dầu đi 5 – Đường dầu về 6 - Phớt chắn dầu

7 - Cuộn dây điện từ 8 – Piston 9 – Dắt cắm

10 – Đến bộ điều khiển (phía mở muộn);

11 – Đến bộ điều khiển (phía mở sớm).

Cảm biến vị trí bướm ga: bướm ga loại tuyến tính (cảm biến Hall) vì

nó có ưu điểm như sau: nó nhận biết góc mở bướm ga một cách liên tục (và phát ra dữ liệu này từ tín hiệu VTA), do đó loại này nhận biết góc mở bướm ga chính xác hơn

Cảm biến vị trí bướm ga

1: Các IC Hall 2: Các nam châm 3: Bướm ga

Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng

hệ thống phun xăng trực tiếp GDI

(Gasonline Direct

Injection)

Công nghệ phun xăng trực tiếp GDI:

Điểm khác biệt cơ bản nhất giữa hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp GDI và

hệ thống phun xăng điện tử EFI

(Electronic Fuel Injection) là vị trí của vòi phun nhiên liệu Trong khi hệ

thống EFI phun nhiên liệu bên ngoài buồng cháy, ngay trước xupap - phun gián tiếp thì GDI sử dụng vòi phun nhiên liệu trực tiếp vào trong buồng cháy với áp suất lớn Như vậy hệ thống GDI, hỗn hợp nhiên liệu và không khí

sẽ được hình thành và hòa trộn bên trong buồng cháy, còn EFI, hỗn hợp sẽ hình thành bên ngoài rồi mới qua

xupap nạp vào bên trong buồng cháy, đay là một sự cải tiến lớn so với bộ chế hòa khí – hỗn hợp xăng và không khí được hòa trộn ở bộ chế hòa khí và qua đường ống nạp để đi vào bên trong buồng đốt GDI điều khiển chính xác lưu lượng và thời điểm phun

Chính nhờ áp suất cao của vòi phun,

độ chính xác thời điểm phun và lưu lượng phun giúp động cơ tiết kiệm nhiên liệu cũng như giảm được lượng khí thải ra môi trường

Turbo tăng áp -

Turbocharger

Trước đây Turbo tăng áp thường được lắp trong các động cơ diesel, đặc biệt là các động cơ cỡ lớn để tăng cường khả năng gia tốc cho các động cơ này, tuy nhiên với những ưu việt của nó thì giờ đây chúng ta có thể bắt gặp turbo tăng

áp ngay cả trên các động cơ xăng cỡ nhỏ Một turbo tăng áp có thể giúp làm tăng đáng kể công suất, giúp tiết kiệm nhiên liệu của một động cơ mà không cần phải tăng trọng lượng bản thân động cơ đó Đây chính ưu điểm to lớn

mà các turbo tăng áp mang

lạiTurbocharger giúp tăng công suất

mà không cần tăng kích thước động cơ Các turbo tăng áp là một kiểu hệ thống sinh áp lực một cách cưỡng bức Chúng nén khí vào bên trong các động cơ Lợi ích của việc nén không khí đó là không khí được nén ép vào trong xilanh nhiều hơn Nhiều không khí hơn được nén vào trong xilanh đồng nghĩa với việc nhiên liệu được đưa vào động cơ nhiều hơn Bởi vậy, mỗi kỳ nổ ở xilanh lại sinh ra nhiều công suất hơn Một động cơ có trang bị turbo tăng áp sẽ sản sinh ra nhiều công suất hơn so với động cơ cùng kích cỡ nhưng không có turbo tăng áp, nó cũng cải thiện một cách đáng kể tỷ lệ công suất sinh ra trên một đơn vị trọng lượng không khí nén vào động cơ.

Để tăng khả năng nạp khí, các turbo tăng áp sử dụng dòng lưu lượng khí xả

từ động cơ để làm quay cánh turbin, các cánh tuabin của turbo tăng áp quay

ở tốc độ lên tới 150.000 vòng/p, như vậy

có thể cao hơn gấp 30 lần so với hầu hết các động cơ xe có thể làm được.

Hệ thống nạp điều khiển điện

tử Ti-VCT (Twin Independent Variable Camshaft Timing)

Hệ thống sử dụng trục cam kép

DOHC với một trục dẫn động các xupap nạp và trục còn lại dẫn động các xupap xả, Thông thường, trục cam chỉ có thể mở các xupap tại một điểm

cố định được xác định trong quá trình thiết kế và sản xuất động cơ.

"Ti-VCT" giúp tối ưu hóa thời điểm đóng mở xupap nạp và xupap xả

Ti-VCT trang bị một bộ điều khiển điện tử để điều khiển để điều khiển van điện từ nhằm tác động vào dòng dầu với áp suất cao để làm xoay puli của xích cam từ đó thay đổi thời điểm đóng, mở các xupap nạp và thải giúp các trục cam có thể xoay một góc nhỏ

so với vị trí ban đầu của nó để cho phép các xupap có thể đóng, mở sớm hay trễ hơn một chút Hai trục cam này có thể được điều khiển một cách độc lập giúp tối ưu hóa thời điểm đóng mở của các xupap xả cũng như xupap nạp Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả làm việc của động cơ, giảm được mức tiêu thụ nhiên liệu và lượng khí thải độc hại ra môi trường.

Các khối chính của hệ thống:

1-khối xăng: Khối này có nhiệm vụ

cung cấp xăng lên ống phân phối và

Bơm cao áp bosh:

-cấp xăng

-tạo sương mù nhiên liệu dễ hòa trộn cùng không khí

ống phân phối: Ống phân phối chứa nhiên liệu được nén (từ 0 đến 180 MPa) từ bơm cao áp và đưa đến các vòi phun của xylanh Cảm biến áp suất ống phân phối (cảm biến Pc), bộ giới hạn áp suất và một van xả áp suất được gắn trên ống phân phối.

Bộ giới hạn áp suất:Nếu áp suất trong

ống PP cao bất thường, bộ giới hạn áp suất sẽ

mở một van để xả áp suất Van mở khi áp suất

trong ống đạt xấp xỉ 180 MPa và đóng khi áp suất

trở lại mức xấp xỉ 30 MPa Nhiên liệu chảy qua bộ

giới hạn áp suất sẽ quay trở lại bình nhiên liệu

Vòi phun chính:cung cấp xăng cho động cơ hoạt động, vòi phun được đặt trong buồng đốt, số vòi phun bằng số lượn xilanh có trong hệ thống

Kim phun:

Khối khí

MAF khối cảm biến đo lưu lượng không khí

Khối điều khiển điện tử: gôm 3 nhóm là các cảm biến và tín hiệu, ECU máy, các bộ phận chấp hành.