DATN hệ thống nạp thải trên ô tô

đò án nạp thải ô tô ự phát triển của nền công nghiệp ô tô ở mỗi quốc là một trong những điều kiện cơ bản để đánh giá tình hình phát triển của đất nước đó. Tại Việt Nam chúng ta đây là một ngành mới bắt đầu phát triển trong những năm gần đây, tuy nhiên nó diễn ra rất mạnh mẽ và đòi hỏi những kiến thức của hầu hết các ngành khoa học. Đối với mỗi sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn thuần là một bài kiểm tra cuối khóa học mà nó còn là sự tổng hợp và khái quát lại tất cả những kiến thức đã học, từ những kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành. Em nhận được đề tài tốt nghiệp là: “Khảo sát hệ thống nạp – thải động cơ FP trên xe Ford Laser 1.8L”.Đây là một trong những đề tài rất thú vị, không những nó có vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp hòa khí tốt nhất cho mỗi chế độ hoạt động của động cơ, mà còn xử lý khí xả trước khi đưa ra môi trường, đây là một vấn đề cấp bách vì hiện nay tình hình ô nhiễm bầu không khí phần lớn do khí xả động cơ ô tô gây ra. Bên cạnh đó, với đề tài này em củng hiểu biết thêm về những bộ phận, những hệ thống, quá trình cấp không khí, nhiên liệu, củng như xử lý khí thải … của động cơ FP được lắp trên xe Ford Laser 1.8L.

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của nền công nghiệp ô tô ở mỗi quốc là một trong những điều kiện

cơ bản để đánh giá tình hình phát triển của đất nước đó Tại Việt Nam chúng ta đây làmột ngành mới bắt đầu phát triển trong những năm gần đây, tuy nhiên nó diễn ra rấtmạnh mẽ và đòi hỏi những kiến thức của hầu hết các ngành khoa học

Đối với mỗi sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng vai trò rất quan trọng, nókhông đơn thuần là một bài kiểm tra cuối khóa học mà nó còn là sự tổng hợp và kháiquát lại tất cả những kiến thức đã học, từ những kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyênngành Em nhận được đề tài tốt nghiệp là: “Khảo sát hệ thống nạp – thải động cơ FPtrên xe Ford Laser 1.8L”

Đây là một trong những đề tài rất thú vị, không những nó có vai trò rất quantrọng trong việc cung cấp hòa khí tốt nhất cho mỗi chế độ hoạt động của động cơ, màcòn xử lý khí xả trước khi đưa ra môi trường, đây là một vấn đề cấp bách vì hiện naytình hình ô nhiễm bầu không khí phần lớn do khí xả động cơ ô tô gây ra Bên cạnh đó,với đề tài này em củng hiểu biết thêm về những bộ phận, những hệ thống, quá trìnhcấp không khí, nhiên liệu, củng như xử lý khí thải … của động cơ FP được lắp trên xeFord Laser 1.8L

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảocòn ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránhkhỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo trong bộ môn chỉ bảo để đồ án của

em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn KS NGUYỄN QUANG TRUNG, các thầy cô giáo trong khoa Cơ Khí Giao Thông cùng tất cả các

bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này

Đà nẵng ngày 1 tháng 6 năm 2010

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VĂN TIẾN TRÌNH

Trang 2

MỤC LỤC

1 Tổng quan về hệ thống nạp thải động cơ đốt trong 4

1.1 Tổng quan về quá trình nạp thải động cơ đốt trong .4

1.1.1 Hệ thống nạp thải động cơ xăng 4

1.1.2 Hệ thống nạp thải động cơ diezen 9

1.2 Phương án bố trí đường nạp thải động cơ đốt trong .11

1.2.1 Phương án bố trí đường nạp và đường thải trên nắp máy động cơ xăng .11

1.2.2 Phương án bố trí đường nạp và đường thải trên nắp máy động cơ diezen 12 1.3 Các hệ thống phụ trợ quá trình nạp thải động cơ đốt trong .12

1.4 Đặc điểm quá trình nạp thải động cơ đốt trong 13

1.4.1 Quá trình nạp 14

1.4.2 Quá trình thải 17

2 Giới thiệu chung về xeFord Laser 1.8L và động cơ FP 19

2.1 Giới thiệu chung về xe Ford Laser 1.8L 19

2.1.1 Thông số kỹ thuật xe Ford Laser 1.8L 19

2.1.2 Giới thiệu các hệ thống cơ bản trên xe Ford Laser 1.8L .21

2.2 Giới thiệu chung về động cơ FP 25

2.2.1 Thân máy – nắp máy 26

2.2.2 Piston– thanh truyền – trục khuỷu 28

2.2.3 Cơ cấu phân phối khí 30

2.2.4 Hệ thống nhiên liệu 31

2.2.5 Hệ thống kiểm soát khí xả 33

2.2.6 Hệ thống làm mát 35

2.2.7 Hệ thống bôi trơn 36

2.2.8 Hệ thống đánh lửa 36

2.2.9 Hệ thống khởi động 37

3 Khảo sát hệ thống nạp- thải động cơ FP 38

3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp thải động cơ FP 38

3.2 Kết cấu nắp máy và phương án bố trí đường nạp thải trên động cơ FP 40

3.3 Kết cấu và nguyên lý các cụm chi tiết trên đường nạp động cơ FP 40

3.3.1 Bộ lọc không khí .41

3.3.2 Cụm bướm ga 42

3.3.3 Bộ góp nạp 45

3.3.4 Các cảm biến cơ bản lắp trên đường nạp của động cơ FP 45

3.4 Kết cấu và nguyên lý các cụm chi tiết trên đường thải động cơ FP 50

3.4.1 Bộ góp thải .51

Trang 3

3.4.2 Bộ xúc tác ba chức năng kết hợp hệ thống điều khiển hồi tiếp nhiên liệu 52

3.4.3 Bộ giảm âm .59

3.5 Các hệ thống phụ trợ cho quá trình nạp thải của động cơ FP .61

3.5.1 Hệ thống hồi lưu khí thải 62

3.5.2 Hệ thống thông hơi cac-te 65

3.5.3 Hệ thống kiểm soát sự bay hơi nhiên liệu (EVAP) 67

4 Tính toán chu trình công tác, xác định các kích thước cơ bản của đường nạp-thải 70 4.1 Các số liệu ban đầu 70

4.2 Các thông số chọn .71

4.3 Tính toán các chu trình công tác 72

4.3.1 Quá trình nạp .72

4.3.2 Quá trình nén 73

4.3.3 Quá trình cháy 74

4.3.4 Quá trình giãn nở 76

4.3.5 Tính toán các thông số của chu trình công tác 78

4.3.6 Tính toán các thông số có ích 78

4.4 Xác định kích thước của tiết diện lưu thông .81

4.5 Tính toán bầu lọc không khí 85

5 Kiểm tra, bảo dưỡng các cụm chi tiết trong hệ thống nạp thải động cơ FP 87

5.1 Những hư hỏng của động cơ liên quan đến đường nạp thải .87

5.2 Kiểm tra hệ thống kiểm soát khí thải .89

5.2.1 Kiểm tra hệ thống thông hơi cạc te 89

5.2.2 Kiểm tra hệ thống kiểm soát sự thải hơi xăng 89

5.2.3 Kiểm tra hệ thống hồi lưu khí thải 90

5.2.4 Kiểm tra các cảm biến 90

KẾT LUẬN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

Trang 4

1 Tổng quan về hệ thống nạp thải động cơ đốt trong

1.1 Tổng quan về quá trình nạp thải động cơ đốt trong

Hệ thống nạp thải có nhiệm vụ đưa hỗn hợp không khí- nhiên liệu vào buồngcháy để thực hiện quá trình cháy của động cơ, đồng thời đưa sản phẩm cháy từ buồngcháy thoát ra ngoài Hệ thống nạp thải phải đảm bảo cung cấp đủ lượng hỗn hợp cóthành phần hoà khí thích hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ, thải sạch sảnphẩm cháy ra ngoài trong quá trình thải, sao cho hiệu suất động cơ là lớn nhất và giảm

ô nhiễm môi trường, giảm tiếng ồn

1.1.1 Hệ thống nạp thải động cơ xăng

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 tạihọng, từ đây không khí đến bộ góp nạp và đi vào buồng đốt Sau khi hòa khí được đốtcháy, khí thải được dẫn vào đường ống thải tới bộ góp thải đi vào bộ xúc tác ba chứcnăng tại đây khí thải độc hại được khử thành các chất vô hại rồi theo ống dẫn khí thảiqua bộ giảm âm thoát ra ngoài môi trường

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

Trang 5

1.1.1.1 Đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí

Hình 1-2 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 chânkhông 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 củahọng 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 hạtsương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ Để bộ chế hoàkhí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mức cố định vì vậytrong buồng phao có đặt phao (5) Nếu mức nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thìphao (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 lượnghỗn hợp đưa vào động cơ

1.1.1.2 Đường nạp động cơ phun xăng điện tử

Trang 6

được truyền về PCM thông qua cảm biến MAF, từ đó PCM sẽ tính toán và định lượngphun cho phù hợp, sau đó dòng khí nạp tới cổ họng gió Đây là thiết bị kiểm soátlượng 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

4

5

3 2

1

6

Hình 1-3 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

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 hệthống 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

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

PCM

Trang 7

Ở các động cơ hiện đại ngày nay hình dạng đường ống nạp đã được thiết kế cảitiến nhằm lợi dụng lực quán tính lưu động của dòng khí nạp để nạp thêm, những vậtliệumới 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 1-5 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 hìnhdạng thiết kế đặc biệt dạng xoắn ốc của đường nạp để tạo ra hiệu ứng lưu động dòngkhí 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 cơchạy ở tốc độ thấp, đường nạp dài; khi động cơ chạy ở tốc độ cao, đường nạp ngắn nhờsự đóng mở của van biến thiên đường nạp

Hình 1-6 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, chiềudài khoảng tác động của đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp

Trang 8

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 dàikhoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp ngắn (nhưhình-a) Lực quán tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cơ cao nên cổ nạp ngắn lạilàm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mô-men xoắn của động cơ cũng tăng lên theo ở tốc độ cao

1.1.1.3 Đường thải động cơ xăng

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 ngoàimôi 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 bộlọc khí thải 3 thành phần (TWC) và cảm biến oxy, chỉ ở động cơ phun xăng điện tửmới trang bị TWC, vì nó chỉ có thể hoạt động có hiệu quả khi đi kèm với hệ thốngthông tin phản hồi về hỗn hợp không khí-nhiên liệu bằng cách theo dõi lượng oxytrong khí thải bởi 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 xácđịnh nồng độ oxy trong khí thải, gửi tín hiệu điện về PCM xử lý để định lượng nhiênliệu phun thích hợp Các hư hỏng của bộ lọc khí thải có thể phát hiện bằng cách sosánh tín hiệu của hai cảm biến oxy chính và phụ

PCM

Trang 9

1.1.2 Hệ thống nạp thải động cơ diezen

5

32

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

Trang 10

1.1.2.3 Đường nạp thải của động cơ diezen tăng áp

Hình 1-11 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 độngbánh nén, khí nạp được tăng áp đi vào đường ống nạp động cơ Áp suất tăng áp khínạp phụ thuộc vào tốc độ động cơ (tốc độ dòng khí thải hay tốc độ quay của bánhtuabin ) Với mục đích ổn định tốc độ quay của bánh tuabin trong khoảng hoạt độngtối ưu theo số vòng quay của động cơ trên đường nạp có bố trí mạch giảm tải Mạchgiảm 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

Trang 11

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 độcao 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 trựctiếp ống thải

1.2 Phương án bố trí đường nạp thải động cơ đốt trong

1.2.1 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 hìnhthành ngoài buồng cháy, tại họng khuếch tán nhờ độ chân không tại họng, do vậy hòakhí hình thành chưa được đồng nhất, để tạo điều kiện cho không khí và nhiên liệu hòatrộn tốt hơn thì nhiệt độ cao của dòng khí thải đã được tận dụng để sấy nóng dòng khínạp bằng cách bố trí đường nạp và thải sen kẻ nhau

3 2 1

Hình 1-12 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 củanước làm mát động cơ được sử dụng để gia nhiệt cho dòng khí nạp

3

2 1

Hình 1-13 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

Trang 12

nhiệt từ nắp máy và dòng khí thải, đường ống nạp được làm bằng nhựa cách nhiệt rất tốt và đường nạp-thải được bố trí về hai phía khác nhau

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

3

2 1

Hình 1-14 Sơ đồ bố trí đường nạp và thải hai phía khác nhau

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

3 1 2

Hình 1-15 Sơ đồ bố trí đường nạp và thải hai phía khác nhau

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

1.3 Các hệ thống phụ trợ quá trình nạp thải động cơ đốt trong.

Để hạn chế các chất ô nhiễm trong khí thải và tối ưu hoá quá trình làm việc củađộng cơ Trong động cơ đốt trong còn có các hệ thống phụ trợ sau:

+ Hệ thống thông hơi cạc te

Khe hở giữa pittông và xylanh được bít kín nhờ xéc măng nhưng bản thân xecmăng cũng không làm kín được hoàn toàn, hơi xăng và khí cháy sẽ len lỏi qua khe hởnày trong các trường hợp: xì qua khe hở có sẵn; xì qua khi áp suất trong xylanh tăngcao vào kỳ nén và kỳ nỗ; hoặc xì ngược lại khi áp suất trong xylanh giảm xuống hay

áp suất trong cạc te tăng cao

Trang 13

Khí lọt xuống hộp trục khuỷu gồm có HC, CO, bồ hóng, muội than, hơi nước, lưu huỳnh và axit Các chất này nếu không đưa ra khỏi cạc te sẽ làm cho chi tiết máy bị ănmòn bởi lưu huỳnh và axít, nhớt bị phân hủy tạo thành sình bùn đọng dưới đáy cạc tegây tắc nghẽn mạch nhớt Để tránh ô nhiễm môi trường và giữ sạch cacte nên trên cácđộng cơ có bố trí hệ thống thông hơi cạc te kín.

+ Hệ thống điều khiển hồi lưu khí thải

Hệ thống hồi lưu khí thải ( EGR ) là một hệ thống dùng để đưa một phần khí thảivào tái tuần hoàn trong hệ thống nạp khí, khí thải được trộn lẫn với hỗn hợp khôngkhí-nhiên liệu thì sự lan truyền ngọn lửa trong buồng đốt bị chậm lại, bởi vì phần lớnkhí thải là trơ (không cháy được) nhiệt độ cháy cũng giảm xuống (vì khí trơ hấp thụnhiệt tỏa ra) từ đó làm giảm lượng khí độc hại NOx sinh ra

+ Hệ thống kiểm soát thải hơi xăng

Hệ thống kiểm soát thải hơi xăng là một hệ thống tạm thời hấp thụ hơi nhiên liệuvào bộ lọc than hoạt tính và dẫn nó vào động cơ để đốt cháy, nhờ vậy mà không chonhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu lọt ra ngoài khí quyển gây ô nhiễm môi trường.Các hệ thống phụ trợ này sẽ được tìm hiểu kỹ hơn ở phần khảo sát động cơ FP

1.4 Đặc điểm quá trình nạp thải động cơ đốt trong

Hai quá trình nạp và thải liên quan mật thiết với nhau, tuỳ theo số kỳ của động cơvà phương pháp thải nạp, có những thời điểm chúng xảy ra cùng một lúc Vì vậy khiphân tích quá trình nạp cần lưu ý đến những thông số đặc trưng của quá trình thải, tứclà phải xét chung các hiện tượng của quá trình thay đổi môi chất

Trong động cơ 4 kỳ, quá trình thay đổi môi chất được thực hiện lúc bắt đầu mở

xu páp thải (điểm b’ ) Từ b’ đến ĐCD nhờ chênh áp, sản vật cháy tự thoát ra đườngthải Sau đó, từ ĐCD tới ĐCT, nhờ sức đẩy cưỡng bức của piston, sản vật cháy đượcđẩy tiếp Tại ĐCT (điểm r ), sản vật cháy chứa đầy thể tích buồng cháy Vc với áp suất

pr > pthải, tạo ra chênh áp Δpr Chênh áp Δpr phụ thuộc vào hệ số cản, tốc độ dòng khí nqua xu páp thải và vào trở lực của bản thân đường thải

Xu páp thải thường được đóng sau ĐCT (đóng muộn ) nhằm tăng thêm giá trị

“ tiết diện - thời gian “ mở cửa thải, đồng thời để tận dụng chênh áp Δpr và quán tínhcủa dòng khí thải tiếp tục đẩy khí sót ra ngoài

Trang 14

1.4.1 Quá trình nạp

Quá trình nạp môi chất mới vào xi lanh được thực hiện khi piston đi từ ĐCTxuống ĐCD Lúc đầu ( tại điểm r ), do pr > pk (pk – áp suất môi chất mới trước xu pápnạp ) và do p r> pth nên một phần sản vật cháy trong thể tích Vc vẫn tiếp tục chạy raống thải, bên trong xi lanh khí sót giãn nở đến điểm ro rồi từ đó trở đi, môi chất mới cóthể bắt đầu nạp vào xi lanh

Hình 1-16 Đồ thị công của quá trình trao đổi khí trong động cơ 4 kỳ

Quá trình nạp lệ thuộc vào rất nhiều yếu tố, khiến cho môi chất mới nạp vào xilanh trong mỗi chu trình nhỏ hơn lượng nạp lý thuyết, được tính bằng số môi chất mớichứa đầy thể tích công tác Vh có nhiệt độ Tk và áp suất pk của môi chất mới ở phíatrước xu pap nạp (đối với động cơ điêden) hoặc của môi chất mới ở phía trước bộ chếhoà khí (đối với động cơ xăng) Các thông số sau đây ảnh hưởng chính tới quá trìnhnạp :

+ Áp suất cuối quá trình nạp pa

Áp suất cuối quá trình nạp có ảnh hưởng lớn tới công suất động cơ Muốn tăng ápsuất cuối quá trình nạp người ta sử dụng các biện pháp sau :

- Tạo đường nạp có hình dạng khí động tốt, tiết diện lưu thông lớn và phươnghướng lưu động thay đổi từ từ, ít ngoặt

- Dùng xu páp có đường kính lớn hoặc dùng nhiều xu páp Động cơ FP sử dụnghai xu páp nạp và hai xu páp thải cho mỗi máy, do đó tăng được lượng khí lưu thôngtrong mỗi chu trình, tăng áp suất pa

+ Lượng khí sót :

Trang 15

Cuối quá trình thải, xi lanh còn lưu lại 1 ít sản vật cháy gọi là khí sót Trong quátrình nạp, số khí sót trên sẽ giãn nở, chiếm chỗ trong xi lanh và trộn với khí nạp mới,làm giảm lượng khí nạp mới Vì vậy giảm lượng khí sót sẽ làm tăng lượng khí nạpvào, làm tăng công suất động cơ Các biện pháp sau làm giảm lượng khí sót :

- Dùng động cơ tăng áp Phương pháp này thường được sử dụng trên động cơđiêzen do không bị hạn chế bởi khả năng kích nổ

- Tăng góc trùng điệp các xu páp nạp và thải Phương pháp này áp dụng cho cảđộng cơ xăng và điêzen

+ Nhiệt độ sấy nóng môi chất mới ΔT

Đi trên đường nạp và vào xi lanh, môi chất mới tiếp xúc với các bề mặt nóng củađộng cơ, được sấy nóng và tăng nhiệt độ lên một gia số ΔT

ΔT = ΔT t – ΔT b.h

Trong đó :

ΔT t- mức tăng nhiệt độ của môi chất mới do sự truyền nhiệt từ các bề mặt nóng

ΔT b.h - mức giảm nhiệt độ của môi chất mới do bay hơi của nhiên liệu

ΔT = 20 ÷ 40oC - đối với động cơ điêden;

ΔT = 0 ÷ 20oC - đối với động cơ xăng

+ Nhiệt độ môi chất cuối quá trình nạp Ta

Nhiệt độ môi chất cuối quá trình nạp Ta cũng ảnh hưởng tới mật độ môi chất mới nạp vào xi lanh Tăng Ta làm giảm mật độ môi chất mới nạp vào xi lanh và ngượclại Nhiệt độ môi chất cuối quá trình nạp Ta lớn hơn Tk ( nhiệt độ môi chất mới trước

xu páp nạp ) và nhỏ hơn Tr ( nhiệt độ khí sót ) là do kết quả của việc truyền nhiệt từcác bề mặt nóng tới môi chất mới khi tiếp xúc và việc hoà trộn của môi chất mới vớikhí sót nhiều hơn Các quá trình trên diễn ra riêng lẻ trên đường nạp hoặc đồng thờitrên xi lanh động cơ

- Hệ số nạp :

Hệ số nạp ηv là tỉ số giữa lượng môi chất mới thực tế nạp vào xi lanh ở đầu quátrình nén khi đã đóng các cửa nạp và cửa thải so với lượng môi chất mới lý thuyết cóthể nạp đầy vào thể tích công tác của xi lanh Vh ở điều kiện áp suất và nhiệt độ môi

Trang 16

cơ xăng là hoà khí của không khí và hơi xăng tạo thành Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ

số nạp của động cơ 4 kỳ bao gồm: áp suất pa và nhiệt độ Ta của môi chất cuối quá trìnhnạp ; nhiệt độ sấy nóng môi chất mới ΔT ; hệ số khí sót γr ; nhiệt độ Tr và áp suất pr ; tỉ

số nén ε; hệ số quét buồng cháy λ2 và hệ số nạp thêm λ1 Những thông số trên có liên

hệ qua lại mật thiết với nhau và mỗi thông số lại phụ thuộc vào các yếu tố khác Vì vậysong song với việc phân tích ảnh hưởng của từng thông số riêng biệt phải phân tíchảnh hưởng tổng hợp của chúng tới hệ số nạp ηv theo các chế độ làm việc cụ thể củađộng cơ

- Các biện pháp chính làm tăng hệ số nạp và giảm cản cho đường nạp :

Hệ thống đường nạp của động cơ gồm: bình lọc khí, bộ chế hoà khí, đường nạpchung, các nhánh nạp của các xi lanh và xu pap đều gây cản đối với dòng khí nạp.Làm thế nào để giảm cản cho hệ thống này là vấn đề đáng lưu ý Muốn giảm trở lựccủa hệ thống cần có tiết diện lớn của đường thông qua đó giảm tốc độ của dòng chảy,cần chú ý đặc biệt đến lực cản cục bộ do chuyển hướng dòng hoặc do tăng giảm độtngột tiết diện lưu thông của dòng tạo ra Khi tìm biện pháp giảm cản cho đường nạpcần phải lưu ý tới nhiều yếu tố khác nhau

+ Bình lọc

Khi tìm cách giảm cản cho bình lọc, trước tiên phải chú ý tới hiệu quả lọc Phảiđòi hỏi giảm trở lực tới mức nhỏ nhất trên cơ sở đảm bảo tốt hiệu quả lọc Trong lúc sửdụng cần thường xuyên bảo dưỡng bình lọc, tuyệt đối tránh không để dầu bẩn gây tắclõi lọc giấy, phải thay lõi lọc kịp thời

+ Bộ chế hoà khí

Muốn cho họng đạt được tác dụng mong muốn lại giảm bớt trở lực, người ta lắpnối tiếp hai, ba họng lớn nhỏ khác nhau để nhiên liệu được phun vào họng nhỏ, nơi có

độ chân không cao nhất, phần đuôi của họng nhỏ, đặt tại nơi thắt nhỏ nhất của họnglớn Tiết diện lưu thông của họng lớn được chọn theo yêu cầu nạp môi chất mới củađộng cơ, còn họng nhỏ được chọn theo yêu cầu về độ chân không để hút và xé tơinhiên liệu

+ Đường ống nạp :

Hình dạng, kích thước của ống nạp gây ảnh hưởng lớn tới hệ số nạp, tới mức độphun tơi và bay hơi của nhiên liệu và sự phân phối về số lượng và thành phần hoà khí

Trang 17

vào các xi lanh, đây là vấn đề tương đối phức tạp Nếu làm tiết diện ống nạp lớn đểgiảm cản thì sẽ làm tăng tiêu hao nhiên liệu và thành phần hoà khí vào các xi lanhkhông đều nhau Vì vậy một số động cơ xăng, muốn đạt yêu cầu ít tiêu hao nhiên liệuở tải nhỏ, phải chấp nhận mất mát một ít công suất bằng cách dùng ống nạp có tiếtdiện nhỏ một chút Và để hoà khí có thành phần và khối lượng đều nhau người ta còn

cố ý gây ngoằn ngoèo ở một vài đoạn ống

+ Các nhánh ống nạp tới các xi lanh và xu páp nạp:

Trong hệ thống nạp của động cơ, xu páp nạp là nơi có tiết diện lưu thông nhỏ nhấtnên trở thành bộ phận quan trọng nhất của lực cản đường nạp Người ta thường giảmđường kính xu páp thải để tăng đường kính xu páp nạp, tăng hành trình cực đại, tăngtốc độ đóng mở các xu páp, tăng thời gian giữ xu páp ở vị trí mở lớn nhất để tăng khảnăng lưu thông qua xu páp

Cấu tạo của nhánh ống nạp, nhất là phần sát với xu páp gây ảnh hưởng lớn tới lựccản của đường nạp Muốn có hình dạng đường nạp tốt nhất phải thử nghiệm trên môhình làm bằng vật liệu dẻo cho tới khi đạt hiệu quả cao nhất

Các thử nghiệm đã đem lại những kết quả có giá trị Phía trước xu páp nạp, thêmmột vấu nhô trơn tròn tạo họng thắt hợp lý có thể làm giảm cản cho đường nạp Nếulắp ống Laval trên miệng đi vào xu páp nạp sẽ làm tăng lưu lượng hoà khí một cách rõrệt khi chạy ở tốc độ cao Mở rộng đường nạp và tránh những đường ngoặt gấp sẽ cóthể giảm bớt lực cản v.v…

Dạng cửa vào phải được thiết kế để cho không khí vào sẽ quay hoặc xoáy quanhtrục của xi lanh Độ xoáy được thay đổi với mỗi kiểu và kích cỡ buồng cháy được sửdụng

1.4.2 Quá trình thải

Nhiều vấn đề của quá trình thải đã được trình bày khi nghiên cứu về quá trìnhnạp, ở đây chỉ giới thiệu bổ sung một số vấn đề

a- Thải sạch và công tiêu hao cho quá trình thay đổi môi chất :

Để thải sạch khí sót và nạp đầy môi chất mới vào xi lanh, hầu hết các động cơhiện đại đều sử dụng hiệu ứng động của dao động áp suất trong hệ thống nạp thảinhằm tạo nên sóng áp dương ở khu vực xu páp nạp trước khi kết thúc quá trình nạp và

Trang 18

tăng áp người ta lợi dụng chênh áp từ đường nạp– xi lanh - đường thải để mở rộng,kéo dài thời kì trùng điệp của các xu páp để quét buồng cháy, thải sạch khí sót và nạpđầy môi chất mới vào xi lanh.

Công tiêu hao cho quá trình thay đổi môi chất được thể hiện bằng diện tích đồ thị

p – V giữa đường nạp và đường thải Nếu đường thải nằm cao hơn đường nạp (động

cơ không tăng áp hình 1.10) thì công tiêu hao cho thời kì thay đổi môi chất là công âm.Nếu đường thải thấp hơn đường nạp (động cơ tăng áp hình 1.11) thì đó là công dương

Hình 1-17 Diễn biến quá trình thải trong động cơ 4 kỳ a) Diễn biến quá trình thải trong động cơ 4 kỳ, không tăng áp b) Diễn biến quá trình thải trong động cơ 4 kỳ, tăng áp b- Vấn đề khử độc hại của khí thải động cơ :

Khí thải từ xi lanh động cơ đi ra môi trường, ngoài các sản vật cháy hoàn toàn

CO2, H2O, N2, còn chứa các sản vật chưa được cháy hoàn toàn Nhiều chất trong khíthải rất độc đối với sức khoẻ con người như : CO, NOX, khí SO2 và H2S, các alđêhit,các hiđro các bon thơm, các hợp chất của chì.Vì vậy vấn đề đặt ra là làm sao để giảmthiểu ô nhiễm môi trường do khí thải từ động cơ Vấn đề đó được giải quyết theo 2hướng sau: hoàn thiện chu trình làm việc của động cơ và lắp thiết bị xử lý khí thải.Để hoàn thiện chu trình làm việc của động cơ có thể thực hiện bằng các giải pháp sau:

- Tối ưu hoá cấu tạo của buồng cháy để hạn chế sự hình thành HC

- Tăng cường chuyển động rối và chuyển động xoáy lốc của môi chất

- Tối ưu hoá tỷ số nén ε

- Tối ưu hoá vị trí đặt bugi

- Cải thiện quá trình phân phối khí và cơ cấu phân phối khí

Trang 19

- Tối ưu hoá kết cấu đường thải nhằm thải sạch và nạp đầy.

- Cải thiện chất lượng hình thành hoà khí

- Giảm công suất tổn hao ma sát và dẫn động các cơ cấu phụ của động cơ

- Tối ưu hoá quá trình đánh lửa bằng hệ thống đánh lửa điện tử chương trình hoá

- Dùng biện pháp phân lớp hoà khí đảm bảo cho khu vực cực bugi luôn có α =0,85÷0,90 để đảm bảo trên toàn bộ buồng cháy α >1 nhằm giảm lượng CO và NOX

- Lắp thêm một hệ thống van và đường ống đảm bảo cho động cơ hoạt động tốt ở chế

độ không tải cưỡng bức, không gây ô nhiễm môi trường khi hoạt động ở chế độ này

2 Giới thiệu chung về xe Ford Laser 1.8L và động cơ FP

2.1 Giới thiệu chung về xe Ford Laser 1.8L

2.1.1 Thông số kỹ thuật xe Ford Laser 1.8L

Ford Laser 1.8L ra đời từ sự kế thừa của dòng xe Ford Laser LX 1.6L, vàphát triển thêm cho phù hợp với sự phát triển của nền công nghiệp ôtô toàn thế giới vàphục vụ nhu cầu thiết thực của con người Dòng xe Ford Laser 1.8L có lại loại xe làFord Laser Ghia 1.8L MT và Ford Laser Ghia 1.8L AT, về cơ bản thì hai dòng xe nàylà tương đối giống nhau và đều được lắp động cơ FP, dòng xe Ford Laser Ghia 1.8L

MT được trang bị hộp số cơ khí (5 số tay), dòng xe Ford Laser Ghia 1.8L AT đượctrang bị hộp số tự động FN4A-EL

Dưới đây là những giới thiệu cơ bản của dòng xe Ford Laser Ghia 1.8L ATđược trang bị động cơ FP

Trang 20

Bảng 2-1 Các thông số kỹ thuật cơ bản của dòng xe Ford Laser Ghia 1.8L AT

KÍCH THƯỚC XE

TRỌNG LƯỢNG

HỘP SỐ

8 Hộp số tự động FN4A-EL

HỆ THỐNG PHANH

10 ABS và EBD

11 Trước đĩa có lỗ tản nhiệt

CÁC THÔNG SỐ KHÁC

Trang 21

2.1.2 Giới thiệu các hệ thống cơ bản trên xe Ford Laser 1.8L

2.1.2.1 Hệ thống truyền lực

a) Hộp số.

Hộp số sử dụng trên xe là hộp số tự động 4 số tiến Tỷ số truyền động bánh răngcuối cùng là 3,904 Có ba dãy số (D-S-L) Hộp số được điều khiển hoàn toàn bằngđiện tử

Hộp số tự động giúp việc chuyển số lên xuống một cách tự động tại thời điểmthích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe

Ưu điểm so với hộp số thường:

- Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp vàthường xuyên chuyển số

- Chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ láixe

- Tránh cho động cơ khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thuỷ lực (qua biếnmô) tốt hơn so với nối chúng bằng cơ khí

Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau:

Bộ biến mô

Bộ bánh răng hành tinh

Bộ điều khiển thuỷ lực

Bộ truyền động bánh răng cuối cùng

Các thanh điều khiển

Các thông số kỹ thuật hộp số tự động FN4A-EL

Trang 22

Hệ thống lái xe Ford Laser là hệ thống lái điều khiển điện tử sử dụng một mô tơđiện để kéo bơm dầu (bơm lái) Phần trước lái không có gì thay đổi về cấu tạo, vẫn làloại thước lái sử dụng trên các xe có hệ thống lái hỗ trợ thủy lực.

Một bộ điều khiển được lắp trực tiếp trên bơm lái Tốc độ quay của bơm được điềuchỉnh theo chương trình điều khiển nhằm đáp ứng kịp thời lưu lượng dầu cho tất cả cácđiều kiện vận hành của hệ thống lái Bộ điều khiển (PCM) luôn luôn giám sát tốc độcủa ô tô và tốc độ quay vô lăng thông qua các cảm biến tốc độ

b) Cụm bơm lái

Cụm bơm lái bao gồm: mô tơ điện, bơm thủy lực, bình chứa dầu và bộ điều khiển (PCM)

Hình 2-2 Cơ cấu lái xe Ford Laser.

1- Trục vào; 2- Cảm biến góc độ tay lái; 3- Van; 4- Xylanh; 5- Đường dầu.

Trang 23

+ Mô tơ điện một chiều kiểu không chổi than nhằm tăng tính tiện nghi và tuổi thọcủa mô tơ Hệ thống mạch trong mô tơ là hệ thống mạch điện tử với sự điều khiển trựctiếp của bộ điều khiển (PCM).

+ Bơm dầu (bơm lái) là một loại bơm bánh răng, có buồng dập sóng và tiếng ồnđặt trong vỏ bơm Tốc độ của bơm chỉ tăng khi nào có nhu cầu đòi hỏi về trợ lực lái,điều này sẽ làm giảm sự tiêu thụ điện năng và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu trong quátrình hệ thống lái làm việc Hơn 85% thời gian trong các điều kiện vận hành của hệthống lái, bơm lái chỉ làm việc trong điều kiện sẵn sàng với dòng điện tiêu thụ 4 Ampe.Nhưng tốc độ của bơm sẽ tăng rất nhanh nếu có sự đòi hỏi về trợ lực lái cao

+ Một van điều tiết áp suất đặt ở vỏ bơm để giới hạn áp suất lớn nhất cho phép

Bộ phận tạo xung cho cảm biến tốc độ bánh xe (Wss) của hệ thống phanh ABSđược lắp ghép với vòng bi moay ơ trước

Hình 2-3 Cụm bơm lái xe Ford Laser

Trang 24

Dẫn động phanh thủy lực với trợ lực chân không.

Phanh tay là phanh cơ khí tác dụng lên bánh sau

Để đảm bảo an toàn và tính ổn định khi phanh trên xe có trang bị hệ thống ABS(Anti Lock Brake Systems), EBD

2.2 Giới thiệu chung về động cơ FP

Từ sự kế thừa của dòng xe Ford Laser 1.6L được trang bị động cơ ZM của hãngFORD, và được cải biến cho phù hợp với sự phát triển của nền đại công nghiệp ôtô thìđộng cơ FP được ra đời và được trang bị trên dòng xe Ford Laser Ghia 1.8L MT vàFord Laser Ghia 1.8L AT Động cơ FP là loại động cơ xăng thế hệ mới, gồm 4 xylanh

Hình 2-4 Cơ cấu treo trước trên xe Ford Laser

Trang 25

thẳng hàng, dung tích xylanh 1.8 lít, được bố trí trục cam kép DOHC 16 xupap dẫnđộng bằng hai buly có đường kính bằng nhau thông qua đai truyền động được dẫnđộng từ trục khuỷu.

Động cơ FP có công suất 90kw/6000 vòng/phút có hệ thống đánh lửa được điềukhiển bằng điện tử và hệ thống nhiên liệu phun trực tiếp được điều khiển bởi PCM

* Kết cấu các mặt cắt của động cơ FP

12 13 14

9 10 11

8 7

6

5 4 3 2 1

Hình 2-5 Mặt cắt ngang động cơ FP.

1- Trục cam; 2- Xupap; 3- Piston; 4- Ống góp thải; 5- Xilanh;

6- Thân máy; 7- Lưới lọc dầu; 8- Cát-te; 9- Bầu lọc dầu; 10- Thanh truyền; 11- Van hằng nhiệt; 12- Que thăm dầu; 13- Buồng nạp; 14- Nắp máy.

Trang 26

8 9

7 6 5 4

3

2 1

520

Hình 2-6 Mặt cắt dọc động cơ FP 1- Vỏ bộ xoay cam; 2- Cánh xoay; 3- Bánh xích dẫn động trục cam;

4- Puly dẫn động bơm nước; 5- Bánh xích đầu trục khuỷu; 6- Roto cảm biến vị trí trục

khuỷu; 7- Vít xả dầu; 8- Bánh đà; 9- Bộ đánh lửa trực tiếp.

2.2.1 Thân máy – nắp máy

Thân máy và nắp máy là những chi tiết cố định, có khối lượng lớn và kết cấuphức tạp Hầu hết các cơ cấu và hệ thống của động cơ đều được lắp trên thân máy vànắp máy

* Thân máy: Về hình dạng thân máy của động cơ FP thì cũng các động cơ cổ điển, nhưng hoàn thiện hơn Lốc máy được chế tạo bằng thép đúc có dạng gân tăng cứngnhằm giảm rung động và tiếng ồn Trên thân máy được bố trí 4 xy-lanh thẳng hàng,được lắp lót xy-lanh khô nhằm bảo vệ xy-lanh và dễ dàng thay ống lót xy-lanh khi nóbị mòn Trên thân máy còn bố trí lắp đặt trục khủy, trục cam và các cơ cấu phụ khác.Ngoài ra nó còn bố trí các đường dẫn dầu, đường nước làm mát hoặc cánh tản nhiệt

Trang 27

Hình 2-7 Thân máy động cơ FP

* Nắp máy: Nắp xy-lanh có vai trò cùng với xy-lanh và pit-tông tạo thành buồngcháy Nắp xy-lanh là một trong những chi tiết máy có kết cấu phức tạp vì trên nắp xy-lanh có nhiều bộ phận và cơ cấu như: vòi phun, cụm xupap, các đường ống nạp, thải,bugi đánh lửa, bố trí trục cam

Yêu cầu của nắp xy-lanh

+ Có dạng buồng cháy tốt, có đủ độ bền, độ cứng vững cần thiết, chịu được tảitrọng cơ học và nhiệt độ cao mà không bị biến dạng

+ Dể tháo lắp và điều chỉnh các cơ cấu trên đó

+ Kết cấu đơn giản dễ chế tạo

Hình 2-8 Nắp xylanh, gioăng động cơ FP

Nắp xy-lanh động cơ FP được chế tạo bằng phương pháp đúc từ hợp kim nhôm.Giữa nắp máy và thân piston được có tấm gioăng có nhiệm vụ bao kín tránh chảy nướcvà lọt khí ở mặt lắp ghép nắp xi-lanh với thân máy

Trang 28

2.2.2 Piston– thanh truyền – trục khuỷu

* Nhóm Piston

Nhóm piston bao gồm piston, xécmăng, chốt piston và vòng hãm chốt piston.Piston là chi tiết quan trọng của động cơ, cùng với xylanh và nắp xylanh tạo thànhbuồng cháy Điều kiện làm việc của piston là rất khắc nghiệt, trong quá trình làm việccủa động cơ, piston chịu lực rất lớn, chịu áp suất và nhiệt độ rất cao và ma sát mài mònlớn

Piston được làm bằng hợp kim nhôm có kết cấu đặc biệt đỉnh piston vát hìnhnón cụt Rãnh piston trên cùng có tráng lớp ôxit axit, phần đuôi piston có tráng nhựa Đường kính piston nằm trong khoảng tiêu chuẩn từ 82,953mm đến 82,978mm

Sécmăng- có 3 Sécmăng loại có ứng suất thấp secmăng khí số 1 được xử lýPVD*, secmăng khí số 2 được mạ crôm và Sécmăng dầu

Hình 2-9 Cấu tạo piston, secmăng 1-Piston; 2-Secmăng khí số 1; 3-Secmăng khí số 2; 4-Secmăng dầu.

Khe hở cho phép của các secmăng cho dưới bảng:

Trang 29

Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyển độngtịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Khi làm việc thanh truyềnchịu tác dụng của: Lực khí thể trong xylanh, lực quán tính của nhóm piston và lựcquán tính của bản thân thanh truyền Thanh truyền có cấu tạo gồm 3 phần: Đầu nhỏ,thân và đầu to

Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp chốt piston có dạng hình trụ rỗng, trên đầunhỏ có rãnh hứng dầu để bôi trơn bạc lót và chốt piston Thân thanh truyền có tiết diệnchữ I, chiều rộng của thân thanh truyền tăng dần từ đầu nhỏ lên đầu to với mục đích làđể phù hợp với quy luật phân bố của lực quán tính trên thân thanh truyền trong mặtphẳng lắc Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng, đầu to được chia thành hai nửa,nửa trên đúc liền thân, nửa dưới rời ra làm thành nắp đầu to thanh truyền, hai nửa nàyđược liên kết với nhau bằng bulông thanh truyền

Hình 2-10 Thanh truyền 1- Nắp đầu to thanh truyền; 2- Bu lông thanh truyền; 3- Thân thanh truyền;

4- Đầu nhỏ thanh truyền.

Thanh truyền được đúc bằng thép hợp kim có đường kính đầu nhỏ φ18,943 đến

Trang 30

1 2 3 4

Hình 2-11 Trục khuỷu 1- Đầu trục khuỷu ; 2- Má khuỷu ; 3- Chốt khuỷu ; 4- Cổ trục ;

5- Đối trọng ; 6- Đuôi trục khuỷu.

2.2.3 Cơ cấu phđn phối khí

Cơ cđ́u phđn phối khí dùng đí̉ thực hiện quâ trình thay đổi khí, thải sạch khíthải ra ngoài trong kỳ thải và nạp đđ̀y khí nạp mới vào xylanh động cơ tronh kỳ nạp

Cơ cđ́u phđn phối khí phải đảm bảo câc yíu cđ̀u sau:

+ Đóng mở đúng thời gian quy định

+ Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông

+ Khi đóng phải đóng kín, xupap thải không tự mở trongquá trình nạp

+ Ít mòn, tiếng kêu bé

+ Dễ điều chỉnh và sửa chữa

Động cơ FP có cơ cđ́u phđn phối khí loại dùng xupap treo Câch bố trí này tạocho buồng chây có kích thước nhỏ gọn, giảm được tổn nhiệt, dí̃ dàng bố trí đường nạpvà đường thải, tạo đií̀u kiện thuđ̣n lợi cho việc thải sạch khí thải và nạp đđ̀y hổn hợpnhiín liệu không khí Tuy nhiín nhược đií̉m của phương phâp bố trí xupap treo là dẫnđộng xupap phức tạp, làm tăng chií̀u cao động cơ, và khi bố trí xupap treo thì kí́t cđ́ucủa nắp xylanh phức tạp

Mỗi xylanh của động cơ được bố trí 4 xupap, 2 xupap nạp và 2 xupap thải đặt lệch nhau một góc 38 độ Đường nạp và đường thải được bố trí ví̀ hai phía của động

cơ, do đó giảm được sự sđ́y nóng không khí nạp Trục cam được bố trí trong thđn mây

Trang 31

và được dẫn động từ trục khuỷu thông qua cơ cấu bánh răng Xupap có đáy bằng, mặtlàm việc của xupap là mặt côn, xupáp nạp có mặt côn này nghiêng một góc a = 300,còn xupap thải thì có mặt côn nghiêng một góc a = 450 Thân xupap dùng để dẫnhướng cho xupap Khi làm việc thân xupap trượt dọc theo ống dẫn hướng xupap, ốngdẫn hướng xupap gắn chặt với nắp máy Đuôi xupap có một rãnh hãm hình trụ để lắpghép với đĩa lò xo, đĩa lò xo được lắp với xupap bằng hai móng hãm hình côn, mặttrên của đuôi xupap được tôi cứng để tránh mòn.

Lò xo xupap dùng để đóng kín xupap trên đế xupap và đảm bảo xupapchuyển động theo đúng quy luật của cam phân phối khí, do đó trong quá trình mởđóng xupap không có hiện tượng va đập trên mặt cam

Trục cam dùng để dẫn động xupap đóng mở theo quy luật nhất định Trục cam bao gồmcác phần cam nạp, cam thải và các cổ trục, các cam được làm liền với trục

Hình 2-12: Kết cấu các chi tiết trong cơ cấu phối khí.

1- Bánh răng dẫn động cam nạp ; 2- Cam nạp ; 3- Bánh răng dẫn

động cam xả ; 4- Cam xả ; 5- Cam ; 6- Lò xò xupap ; 7- Xupap

2.2.4 Hệ thống nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu động cơ FP đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơnthuần là hệ thống phun nhiên liệu mà nó còn hợp thành một hệ thống đó là hệ thốngđiều khiển điện tử (PCM) Hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo rasự tương trợ lẫn nhau, được sử dụng loại kim phun của các xe đời mới Khả năng điều

Trang 32

Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởicảm biến lưu lượng không khí Tỷ lệ hòa trộn được PCM tính toán và hòa trộn theo tỷ

lệ phù hợp nhất Có cảm biến ôxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ôxy dư (thiếu)để điều khiển lượng phun nhiên liệu vào động cơ ở quá trình sau được tốt hơn

6

17 33

12 13

16 1122

21

9

1 3

PCM

Hình 2-13 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu động cơ FP xe Ford Laser 1.8L

1- Bình xăng; 2- Bơm nhiên liệu; 3- Lọc nhiên liệu; 4- Rơle bơm nhiên liệu;

5- Lọc không khí; 6- Cảm biến lưu lượng không khí; 7- Cảm biến vị trí bướm ga; Bướm ga; 9- Vòi phun khởi động lạnh; 10- Ống góp nạp; 11- Đường ống nạp; 12-

8-Van không tải; 13- Đường không tải; 14- Ống phân phối;

15- Bộ điều áp; 16- Vòi phun; 17- Xupap nạp;

18- Đường ống thải; 19- Piston; 20- Xylanh; 21- Cảm biến vị trí trục khuỷu;

22- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 23- Cảm biến kích nổ

2.2.5 Hệ thống kiểm soát khí xả

Trang 33

Động cơ FP là loại động cơ thế hệ mới vì thế việc giải quyết tốt các vấn đề vềkhí xả là một trong những yêu cầu cần thiết và cấp bách nhằm để kiểm soát tốt lượngkhí xả độc hại thải ra môi trường là nhỏ nhất Đồng thời đảm bảo động cơ hoạt độngổn định ở các chế độ làm việc của nó.

Hệ thống kiểm soát khí xả giúp hạn chế lượng khí thải có hại cho con người vàmôi trường.Các khí thải có hại: nhiên liệu bay hơi từ thùng nhiên liệu, khí lọt qua khegiữa piston và thành xy lanh và khí xả Vì các khí này có chứa những chất độc như:

CO (cacbon oxit), HC (Hiđrô cacbon) và NOx (Nitơ ôxit)

+Khi nhiệt độ ở khu vực dập lửa thấp, chưa đạt tới nhiệt độ bóc cháy

+Hỗn hợp không khí nhiên liệu càng giàu càng sinh ra nhiều HC Hỗn hợp càngnghèo càng ít sinh ra HC Lượng HC sinh ra càng trở nên lớn hơn khi hỗn hợp khôngkhí nhiên liệu quá nghèo, vì nó không cháy được

Khi HC được hít vào cơ thể nó trở thành tác nhân gây ung thư Nó cũng gây rahiện tượng sương khói quang hóa

NO x (Nitơ ôxit).

NOx được sinh ra do nitơ và ôxy trong hỗn hợp không khí nhiên liệu, khi nhiệt

độ của buồng đốt tăng cao trên 1800oC Nhiệt độ của buồng đốt càng cao, lượng NOxsản sinh ra càng nhiều

Trang 34

trong hỗn hợp không khí nhiên liệu cao hơn Như vậy, lượng NOx sinh ra tùy theo haiyếu tố- nhiệt độ cháy và hàm lượng ôxy.

N2 + O2 = 2NO(NO2,N2…NOx)

Khi NOx được hít vào cơ thể, nó gây kích thích mũi và họng Nó cũng gây rahiện tượng sương khói quang hóa

Hình 2-14 Đồ thị biến thiên nồng độ các chất ô nhiễm

theo hệ số dư lượng không khí

Hệ thống kiểm soát khí xả của động cơ FP bao gồm các hệ thống chính sau:

Để giảm các chất khí có hại từ khí xả- trước hết ta dùng bộ trung hòa khí xả(TWC) làm cho các chất độc hại CO (cacbon oxit), HC (Hiđrô cacbon) và NOx (Nitơôxit) phản ứng với các chất vô hại (H2O, CO2, N2) khi luồng khí xả đi qua, với các chấtxúc tác platin, pladini, iridi, rodi Để khí xả ra ngoài môi trường không độc hại đối vớisức khỏe con người

Hệ thống kiểm soát sự bay hơi nhiên liêu: Đối với nhiên liệu bay hơi từ thùngnhiên liệu- nhiên liệu này được hấp thụ bỡi bộ lọc than hoạt tính Sau đó khi động cơhoạt động, nhiên liệu trong bộ lọc than hoạt tính và không khí được dẫn vào đườngống nạp để đốt cháy

Hệ thống hồi lưu khí xả: Đây là hệ thống nhằm đưa một phần nhỏ khí thải về

Trang 35

trước xupap nạp và cùng hòa trộn với hổn hợp nhiên liệu không khí mới để thực hiệnquá trình cháy tiếp theo Mục đích của hệ thống này là làm giảm NOx sinh ra trong quátrình cháy do nhiệt độ của buồng đốt giảm xuống và sự lan truyền ngọn lửa trongbuồng cháy củng giảm do các khí được hồi lưu không cháy.

Như vậy hệ thống kiểm soát khí xả là rất quan trọng đối với các loại động cơ mới nóichung và động cơ FP nói riêng, phần này sẻ được nguyên cứu chi tiết ở phần sau

11 8

7 6

Hình 2-15 Sơ đồ hệ thống làm mát động cơ 1- Ngăn trên két nước; 2- Nắp két nước; 3- Van hằng nhiệt; 4- Nhiệt kế; 5- Áo nước động cơ; 6- Màn che; 7- Dàn ống tỏa nhiệt; 8- Đường ống hồi nước khi nhiệt độ thấp; 9- Nắp tháo nước; 10- Bơm nước; 11- Quạt gió làm mát; 12- Puly dẫn động

quạt gió.

Hệ thống làm mát động cơcó nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khícháy qua thành buồng cháy rồi đến môi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của cácchi tiết không quá nóng nhưng cũng không quá nguội Động cơ FP có hệ thống làmmát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức, kiểu kín, nước tuần hoàn trong hệ thống nhờbơm ly tâm được dẫn động từ trục khuỷu Dung dịch nước làm mát có pha chất chốngđông DIA QUEEN SUPER LONG LIFE COOLANT hoặc loại tương đương Giới hạnnồng độ chất chống đông trong nước làm mát là 30 – 60 %

Trang 36

Áp suất dầu trong hệ thống 4,6 [kg/cm2]

Nhiệt độ dầu cực đại 105oC

2.2.8 Hệ thống đánh lửa

Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử PCM đánh lửa trực tiếp Mỗixylanh có một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạchbán dẫn dùng transitor Hệ thống đánh lửa điện tử luôn luôn gắn liền với hệ thốngphun nhiên liệu, nó điều khiển tia lửa, góc đánh lửa luôn phù hợp với góc phun củanhiên liệu nhờ các cảm biến để thực hiện quá trình đốt cháy tốt hơn và nhiên liệu đượccháy hoàn toàn, ít tốn nhiên liệu, tăng công suất động cơ, chất thải ít độc hại

PCM căn cứ vào tín hiệu nhận được từ cảm biến vị trí trục khuỷu và căn cứ vàogóc đánh lửa cơ sở đã ghi sẵn trong bộ nhớ cũng như trong các thông số hiệu chỉnh đểxác định góc đánh lửa sớm cho động cơ Việc tạo ra các tín hiệu dạng xung để cungcấp dòng điện cho cuộn dây đánh lửa được lập trình sẵn để các cuộn dây cung cấpdòng điện trong thời gian định mức trước với giá trị tính toán để đảm bảo cho:

Từ thông sinh ra trong các cuộn dây đạt giá trị lớn nhất, đảm bảo cuộn dâyđủ năng lượng để đánh lửa

Điều khiển sự phát ra và chấm dứt tia lửa được PCM tính toán sau khi các dữliệu được nhập vào bởi:

+ Tốc độ động cơ

+ Cảm biến vị trí trục khuỷu

+ Cảm biến vị trí trục cam

+ Cảm biến nhiệt độ động cơ

Trang 37

+ Cảm biến vị trí bướm ga.

+ Cảm biến vị trí bàn đạp ga

+ Cảm biến kích nổ

Hình 2-16 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động cơ FP 1- Cầu chì dòng cao; 2- Khóa điện; 3- Cầu chì; 4- Cuộn đánh lửa số 1; 5- Cuộn đánh lửa số 2; 6- Cuộn đánh lửa số 3; 7- Cuộn đánh lửa số 4; 7,8- Bọc chống nhiễu; 9- Cảm

biến vị trí trục khuỷu; 10- Cảm biến vị trí trục cam; 11- Bộ lọc ồn.

Trang 38

làm kiểu truyền động một chiều bằng khớp truyền động hành trình tự do loại cơ cấucóc.

Hình 2-17 Kết cấu máy khởi động 1- Bánh răng máy khởi động; 2- Cuộn giữ; 3- Cuộn đẩy;

4- Vành tiếp điểm; 5- Ắc quy.

Khi người lái đóng khóa điện, dòng điện sẽ đi vào cuộn đẩy mà lõi thép của nóđược nối với cần gạt Cuộn dây có điện trở thành nam châm hút lõi thép sang phải,đồng thời làm quay cần gạt dịch chuyển bánh răng truyền động vào ăn khớp với bánhđà Khi bánh răng của khớp truyền động đã vào ăn khớp với bánh đà, thì vành tiếpđiểm cũng nối các tiếp điểm, đưa dòng điện vào các cuộn dây của máy khởi động.Máy khởi động quay, kéo trục khuỷu của động cơ quay theo Khi động cơ đã nổ thìngười lái nhả khóa điện, các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng của lò xohồi vị

3 Khảo sát hệ thống nạp – thải động cơ FP

3.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống nạp thải động cơ FP

Hệ thống nạp thải của động cơ FP gồm 2 phần chính là hệ thống nạp và hệthống thải Hệ thống nạp là hệ thống dùng để cung cấp hổn hợp nhiên liệu và khôngkhí cho quá trình cháy của động cơ ứng với từng chế độ hoạt động của nó Hệ thốngthải có nhiệm vụ đưa các sản vật cháy ra khỏi động cơ, trên đường thải có lắp các hệthống củng như các cảm biến để xử lý khí thải về vấn đề độc hại củng như về vấn đềtiếng ồn trước khi được đưa ra ngoài môi trường Ngoài ra, để đảm bảm được khảnăng làm việc tối ưu của động cơ và giải quyết tốt các vấn đề về khí thải của động cơgóp phần bảo vệ môi trường, thì hệ thống này còn lắp một số hệ thống phụ trợ cho quátrình nạp thải của động cơ FP

Trang 39

2 3

4 5

7 8 9

11

10

15 16

17

18

19 6

Hình 3-1 Sơ đồ hệ thống nạp - thải 1- Bộ lọc không khí; 2- Cảm biến lưu lượng khí nạp; 3- Cảm biến áp suất khí nạp; 4- Cảm biến vị trí bướm ga; 5- Van IAC (điều khiển lưu lượng gió ở chế độ không tải) ; 6- Bộ góp nạp; 7- Cảm biến tiếng gõ; 8- cảm biến nhiệt độ nước làm mát;

9- Cảm biến vị trí trục khuỷ; 10- Cảm biến vị trí trục cam; 11- Cảm biến oxy;

12- Bộ xúc tác ba chức năng; 13- Bộ giảm âm phụ; 14- Bộ giảm âm chính;

15- Van EGR; 16- Van PCV; 17- Bình chứa nhiên liệu;

18- Bình hấp thụ hơi xăng; 19- Van điều khiển sự thoát hơi nhiên liệu

* Nguyên lý làm việc của hệ thống nạp thải

Không khí ngoài trời được hút vào trong xylanh động cơ qua bộ lọc không khí(1), tại đây hầu hết bụi bẩn được giữ lại, sau đó đi qua các cảm biến lưu lượng khí nạp(2) và cảm biến nhiệt độ khí nạp (3), thông tin nhiệt độ và lưu lượng khí nạp đượctruyền về PCM động cơ, tiếp đó dòng khí đến cổ họng gió qua bướm ga đến bộ góp

Trang 40

hợp thông tin từ cảm biến vị trí bướm ga PCM sẽ điều khiển lượng phun nhiên liệu tốiưu Sau khi hòa khí được đốt cháy, khí thải được dẫn vào đường ống thải tới bộ gópthải đi vào bộ xúc tác ba chức năng (12), tại đây khí thải độc hại được khử thành cácchất vô hại rồi theo ống dẫn khí thải qua bộ giảm âm (13,14) thoát ra ngoài môitrường Một phần khí thải được trích dẫn quay trở lại đường nạp qua van hồi lưu khíthải, để làm loãng hỗn hợp nhiên liệu - không khí nhằm hạn chế sự hình thành các chấtgây ô nhiễm trong quá trình cháy.

3.2 Kết cấu nắp máy và phương án bố trí đường nạp thải trên động cơ FP

Động cơ FP là động cơ phun xăng điện tử được điều khiển bởi PCM, hòa khíđược được hình thành ở trước xupap nạp là sự hòa trộn giữa không khí và nhiên liệuđược phun tơi nhờ kim phun, do đó để đảm bảo không ảnh hưởng tới hệ số nạp, bộ

góp nạp đã được đúc bằng nhựa Đường nạp và đường thải của động cơ FP được bố trí

về hai phía, điều này giúp cho dòng khí nạp được cách nhiệt rất tốt, không bị gia nhiệttừ nắp máy động cơ và nhiệt độ dòng khí thải

3.3 Kết cấu và nguyên lý các cụm chi tiết trên đường nạp động cơ FP

Quá trình cung cấp hổn hợp nhiên liệu không khí được bắt đầu như sau: Khôngkhí từ ngoài trời được đưa vào đường ống nạp thông qua bộ lọc không khí để lọc bỏbớt các tạp chất bẩn, rồi tiếp tục đi theo đường nạp tới cụm bướm ga, tại đây tùy theochế độ và điều kiện hoạt động của động cơ mà các cảm biến thu thập thông tin truyền

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	3,51 MB