KHẢO sát hệ THỐNG TĂNG áp ĐỘNG cơ DURATORQ TDCI

Với hệ thống phun nhiên liệu diesel điều khiển bằng điện tử và hệ thống tuần hoàn khí xả tạo cho động cơ luôn làm việc ở chế độ an toàn và hiệuquả cao.. Khi động cơ làm việc, hỗn hợp

MỤC LỤC

1.2.2 Thanh truyền 10

1.5.4 Common rail là một hệ thống phun tích luỹ 22

1.5.6 Đặc tính phun của hệ thống Common Rail 23

II Quá trình nén 39

2.2.1 Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số đa biến n1 45

2.2.2 Xây đựng đường cong áp suất trên đường giãn nở 45

3 LÝ THUYẾT TĂNG ÁP ĐỘNG CƠ 47

3.1 Định nghĩa tăng áp 47

3.2 Mục đích của tăng áp 47

3.3 Phân loại tăng áp 48

3.3.1 Biện pháp tăng áp nhờ máy nén 48

3.3.2 Biện pháp tăng áp không có máy nén 53

3.4 Tăng áp cho động cơ diesel 58

3.4.1 Tăng áp cho động cơ diesel bốn kỳ 58

3.4.2 Tăng áp cho động cơ diesel hai kỳ 60

3.5 Tăng áp cho động cơ xăng và động cơ ga 61

3.5.1 Tăng áp cho động cơ xăng 61

3.5.2 Tăng áp cho động cơ ga 62

3.6 Đặc tính của tuabin-máy nén 63

3.6.1 Đặc tính của máy nén 63

3.6.2 Đặc tính của tuabin 65

3.6.3 Đặc tính của cụm tuabin-máy nén 65

4.2 Bộ tuabin tăng áp lắp trên động cơ Duratorq Tdci 2.5l 67

4.4.3 Cánh điều chỉnh 76

4.4.4 Hệ thống bôi trơn và làm mát trong bộ tuabin 78

4.3 Phối hợp làm việc của turbo VGT với động cơ Duratorq Tdci 2.5l 82

4.3.1 Phối hợp TB-MN với ĐCĐT ở chế độ ổn định 83

4.3.2 Phối hợp TB-MN với ĐCĐT ở chế độ thay đổi 84

4.3.3 Phối hợp ở chế độ sử dụng 84

5 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỘ TUABIN TĂNG ÁP 85

5.1 Tính toán các thông số làm việc tuabin-máy nén 85

5.2 Tính toán bộ tuabin tăng áp 88

5.2.1 Tính toán máy nén 88

6 MỘT SỐ HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 105

6.1 Xác định các hư hỏng và biện pháp khắc phục 106

6.1.1 Động cơ khó tăng tốc, tụt công suất hoặc tiêu hao nhiên liệu lớn 106

6.1.2 Có tiếng ồn bất thường 107

6.1.3 Tiêu hao dầu lớn và khói xanh 107

6.2 Hệ quả các hư hỏng và biện pháp khắc phục 108

6.2.1 Thiếu dầu 108

6.2.2 Vật lạ rơi vào TB 108

6.2.3 Dầu bẩn 108

6.3 Kiểm tra hệ thống tăng áp của động cơ 108

6.3.1 Kiểm tra hệ thống nạp khí 108

6.3.2 Kiểm tra hệ thống thải 108

6.4 Các chú ý khi sử dụng hệ thống tăng áp 109

6.5 Tháo và lắp cụm tuabin - máy nén 110

6.5.1 Các chú ý khi tháo lắp 110

6.5.2 Các chú ý khi bảo dưỡng, sửa chữa 111

6.5.3 Kiểm tra tuabin tăng áp 112

KẾT LUẬN 113

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng những

cơ hội đầy tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ Ở nước ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngày một tăng Các loại ô

tô này đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên liệu, điện tử hoá quá trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ô nhiễm trong khí xả động cơ

Nền khoa học kỹ thuật đang ngày càng phát triển đem đến những tiến bộ vượt bậc nhằm nâng cao chất lượng đời sống xã hội Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ô tô Nhờ sự giúp đỡ của máy

tính để cải thiện quá trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao và chống ô nhiễm môitrường, tối ưu hoá quá trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ và ô tô thay đổirất phức tạp Các công nghệ ngày càng đi đến mục đích tối ưu nâng cao chất lượngsản phẩm Để cải tiến và hoàn thiện hơn cho động cơ, ngành động cơ đốt trong đãnghiên cứu và chế tạo ra nhiều những loại động cơ với tính năng ưu việt, bằng cáchcải tiến và hoàn thiện những hệ thống trên động cơ Công nghệ đang thay đổi từngngày, đo đó việc nắm bắt tiếp cận công nghệ là điều cốt lõi để phát triển và tồn tại.Nếu không tiếp cận được các công nghệ mới sẽ làm cho người sử dụng và cán bộcông nhân kỹ thuật ngành ô tô ở nước ta còn nhiều lúng túng và sai sót nên cần cónhững nghiên cứu cụ thể về các công nghệ mới trên ô tô.

Vì vậy, là một sinh viên của ngành động lực sắp ra trường, em chọn đề tài:

"Khảo sát hệ thống tăng áp VGT trên động cơ Duratorq Tdci 2.5l" làm đề tàitốt nghiệp của mình Em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn kiến thứccủa mình để khi ra trường em có thể đóng góp vào ngành công nghiệp ô tô của nước

ta, để góp phần vào sự phát triển chung của ngành

Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn

TS.Phùng Xuân Thọ đã chỉ bảo em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn

vướng mắc trong khi hoàn thành đồ án của mình Bên cạnh đó em cảm ơn các thầytrong khoa đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành thật tốt đồ án tốt nghiệp này

Sinh viên thực hiện

Phạm Sỹ Tiến

Các ký hiệu và viết tắt

PCM ( Powertrain Control Module): Bộ điều khiển điện tử trung tâm

TDCi (Turbocharge Common Rail injection): Phun dầu điện tử có tăng áp

EGR (Exhaust Gas Recirculation) : Hệ thống luân hồi khí xả

GEM: Bộ điều khiển điện tử

MAP: Cảm biến áp suất khí nạp

MAF: Cảm biến nhiệt độ khí nạp

VGT (Variable geometry turbocharger): Tuabin tăng áp điều khiển cánh

MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

Tuy không còn mới mẽ so với các ngành khoa học khác, nhưng cùng với sựphát triển của nền khoa học công nghệ của nhân loại, ngành động cơ đốt trong đãđóng góp một phần rất quan trọng trong sự phát triển đó Cùng với những yêu cầungày càng cao của nhu cầu cuộc sống, nó đòi hỏi sự cải biến lớn trong tất cả cáclĩnh vực khoa học nói chung và đối với ngành động cơ đốt trong nói riêng cũngkhông nằm ngoài qui luật phát triển đó Tuy nhiên, sự cải biến đó của ngành động

cơ không có nghĩa là thay đổi một cách toàn diện về mặt nguyên lý và kết cấu mà

nó vẫn dựa trên nền tảng của những nguyên lý và kết cấu đã có từ hơn trăm nămtrước, trên cơ sở cải tiến và hoàn thiện hơn

Các biện pháp cường hoá đối với động cơ diezel được thực hiện theo hai cách:thứ nhất là tăng số vòng quay n của động cơ, phát triển động cơ cao tốc, thứ hai làtăng áp suất và giảm nhiệt độ môi chất mới trước khi nạp vào động cơ Việc nângcao số vòng quay n của động cơ bị hạn chế bởi nhiều yếu tố liên quan đến việc tổchức chu trình, vật liệu và công nghệ chế tạo Sử dụng hệ thống tăng áp trên cơ sởkhông thay đổi số vòng quay n mà chỉ là tăng mật độ, qua đó làm tăng khối lượngmôi chất mới nạp vào xilanh trong mỗi chu trình Ngày nay, người ta sử dụng rộngrãi biện pháp tăng áp turbo khí xả nhằm tránh dùng công suất có ích để dẫn độngmáy nén khí, nhờ đó tiết kiệm năng lượng của động cơ.

Xã hội ngày càng phát triển vượt bậc Nhưng theo cùng với sự phát triển này lànhững nguy cơ đe dọa đến sự tồn tại của hành tinh Trái đất là nơi chúng ta đangsống Một trong những nguy cơ đó xuất phát từ sự ô nhiễm môi trường do chínhchúng ta đã tạo ra Vì vậy, để tạo ra sự phát triển bền vững cho xã hội, mỗi chúng tađều phải có những hành động cụ thể để góp phần bảo vệ sự phát triển bền vững đó

Sử dụng hệ thống tăng áp bằng turbo khí xả cho động cơ là một trong những biệnpháp vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao nhờ tiết kiệm năng lượng nhưng đồng thờicũng mang một ý nghĩa xã hội rất to lớn chính nhờ vào việc hạn chế ô nhiễm môitrường do khí thải từ động cơ gây ra Ngày nay, việc đánh giá mức độ ô nhiễm dokhí thải của động cơ trên ôtô là một trong những tiêu chuẩn không thể thiếu chongành đăng kiểm ở các quốc gia, với các tiêu chuẩn ngày càng khắt khe hơn Chínhnhững qui định này đòi hỏi nhà sản xuất phải có những biện pháp cải tiến thiết thựcnhất cho những động cơ đang và sẽ được sản xuất mới Một trong những biện pháp

đó chính là sử dụng hệ thống tăng áp bằng turbo khí xả

Công nghệ đang thay đổi từng ngày, đo đó việc nắm bắt tiếp cận công nghệ làđiều cốt lõi để phát triển và tồn tại Các công nghệ ngày càng đi đến mục đích tối ưunâng cao chất lượng sản phẩm Để cải tiến và hoàn thiện hơn cho động cơ, ngànhđộng cơ đốt trong đã nghiên cứu và chế tạo ra nhiều những loại động cơ với tínhnăng ưu việt, bằng cách cải tiến và hoàn thiện những hệ thống trên động cơ như: hệthống nhiên liệu (phun xăng điện tử, phun dầu điện tử, hệ thống đánh lửa điện tử, sửdụng hệ thống tăng áp v v.) Qua quá trình học tập tại Khoa Cơ khí giao thông củaTrường Đại học Bách khoa Đà Nẵng, đồng thời trong thời gian thực tập tốt nghiệptại Công ty cổ phần DANAFORD em đã tìm hiểu và nghiên cứu và chọn đề tài tốtnghiệp cho mình là:

Khảo sát hệ thống tăng áp VGT (Variable geometry turbocharger ) trên động cơ Duratorq Tdci 2.5l.

Hệ thống turbo tăng áp của động cơ Duratorq Tdci 2.5l của hãng Ford trang

bị công nghệ VGT lần đầu tiên được lắp trên dòng xe Ranger 2009 hoàn toànmới Phương pháp tăng áp turbo này cho phép động cơ có thể thay đổi lưulượng khí nạp vào động cơ, gia tăng công suất nhanh chóng, giải quyết đượchiện tượng ì turbo trên các xe sử dụng turbo thông thường

Hệ thống VGT làm giảm độ trễ của turbo cho phép đạt momen xoắn lớn ởvòng quay động cơ thấp Đây là công nghệ chính tạo làm cho xe Ranger

2009 có tính năng cao hơn hẳn

1.TỔNG QUAN ĐỘNG CƠ DURATORQ TDCi 2.5L

Động cơ Duratorq Tdci 2.5l của hãng FORD là loại động cơ 4 kỳ 4 xylanhđược đặt thẳng hàng và làm việc theo thứ tự 1-3-4-2 Động cơ có công suất lớn 105KW/3500 v/ph, hệ thống phối khí của các xupáp được dẫn động trực tiếp từ trụccam thông qua con đội thuỷ lực Sử dụng con đội thuỷ lực và cách bố trí 4 xupáptrên một xylanh (2 xupáp nạp, 2 xupáp thải) tạo được chất lượng nạp và thải (nạpđầy, thải sạch), nhằm tăng công suất động cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây

ô nhiễm môi trường Với hệ thống phun nhiên liệu diesel điều khiển bằng điện tử và

hệ thống tuần hoàn khí xả tạo cho động cơ luôn làm việc ở chế độ an toàn và hiệuquả cao

Mặt cắt dọc tổng thể động cơ Duratorq được thể hiện ở hình 1-1

Hình 1-1 Mặt cắt dọc động cơ Duratorq Tdci 2.5l

1- Trục khuỷu; 2- Nắp máy; 3- Kim phun; 4- Xéc măng; 5- Piston;

6-Thanh truyền; 7-Bánh đà.

1.1 Các thông số kỹ thuật động cơ Duratorq Tdci

Bảng 1-1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ

Thông số Giá trị Đơn vịMomen xoắn cực đại 330 Nm / 1800[v/ph]

Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhóm piston có các nhiệm vụ chínhsau:

- Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháykhông lọt xuống cácte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lênbuồng cháy

- Tiếp nhận lực khí thể sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền

để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải trong quá trìnhthải và hút khí nạp mới trong quá trình nạp

Kết cấu nhóm piston được thể hiện ở hình 1-2

Hình 1-2 Kết cấu tổng thể nhóm piston động cơ Duratorq Tdci 2.5l

1- Chốt piston ; 2- Vòng hãm ; 3- Xécmăng dầu;

4- Xécmăng khí thứ hai ; 5- Xécmăng khí thứ nhất.

1.2.1.1.Piston

Piston được đúc bằng hợp kim nhôm, do đó khối lượng của piston tương đốinhẹ Trên piston có bố trí 3 rãnh để lắp xéc măng, trong đó có hai xéc măng khí và

một xéc măng dầu Đường kính của piston: D = 93 [mm] Hành trình piston: S = 92[mm].

Hình 1-3 Kết cấu piston

1- Đỉnh piston; 2- đầu piston ; 3- thân piston ; 4- rãnh lắp

xécmăng khí ; 5- rãnh lắp xéc măng dầu.

Đỉnh piston có dạng lõm hình omega nhằm tăng dung tích buồng cháy Dòng khíkhi nạp vào có mức độ xoáy lốc cao tạo điều kiện tốt cho quá trình hoà trộn nhiênliệu Khi động cơ làm việc đầu piston nhận phần lớn nhiệt lượng do khí cháy truyềncho nó và nhiệt lượng này truyền vào xéc măng thông qua rãnh xéc măng, rồi đếnnước làm mát động cơ Ngoài ra trong quá trình làm việc piston còn được làm mátbằng cách phun dầu vào phía dưới đỉnh piston Kết cấu piston được thể hiện ở 1-2.Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh, lànơi chịu lực ngang N và là nơi để bố trí bệ chốt piston

Hình 1-4 Tiết diện xécmăng khí

Trong rãnh xéc măng dầu có khoang lỗ thoát dầu Kết kấu thể hiện ở hình 1-5

Hình 1-5 kết cấu xécmăng dầu

2.2.1.3 Chốt piston

Chốt piston được chế tạo bằng thép hợp kim Mặt bên trong chốt pittông códạng hình trụ rỗng Chốt piston được lắp tự do trên bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền.

Sử dụng hai vòng khoá để hãm hai đầu chốt pittông nhằm chống chuyển động dọctrục Chốt piston là chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, nó truyềnlực khí thể từ piston qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu Trong quá trình làmviệc chốt piston chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn, các lực này thay đổi theochu kỳ và có tính chất va đập mạnh Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự dotrong bệ chốt piston và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền

Kết cấu chốt piston được thể hiện ở hình 1-6

Hình 1-6 Kết cấu chốt piston

1.2.2 Thanh truyền

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

Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng,đường kính trong của đầu nhỏ: 26 [mm] Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự dotrong đầu nhỏ thanh truyền

Thân thanh truyền có tiết diện chữ I Chiều rộng của thân thanh truyền tăngdần từ đầu nhỏ lên đầu to mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lực quántính tác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc

Kết cấu thanh truyền được thể hiện ở hình 1-7

Ø 64

Ø26

1 2

3 4 5

A-A

Hình 1-7 Kết cấu thanh truyền

1- Đầu nhỏ; 2- Thđn; 3- Đầu to; 4- Nắp đầu to; 5- Bulông thanh truyền

Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng Đầu to được chia thănh hai nửa,nhằm giảm kích thước đầu to thanh truyền mă vẫn tăng được đường kính chốtkhuỷu, nửa trín đúc liền với thđn, nửa dưới rời ra lăm thănh nắp đầu to thanhtruyền Hai nửa năy được liín kết với nhau bằng bulông thanh truyền

Trín đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ măi mòn cho chốt khuỷu,bạc lót đầu to thanh truyền cũng lăm thănh hai nửa, khi bạc lót bị mòn thì được thaythế bằng bạc lót mới

Đầu to thanh truyền được chế tạo thănh hai nửa vă lắp ghĩp văo chốt khuỷubằng hai bulông thanh truyền, giữa hai nắp thanh truyền có chốt định vị để tăng tính

ổn định khi lắp râp

Bạc lót đầu to thanh truyền được chế tạo bằng gộp thĩp trâng một lớp kợpkim chịu mòn, trín bạc lót có lỗ vă rênh để dẫn dầu bôi trơn vă câc vấu chống xoay,khi lắp ghĩp câc vấu năy bâm văo câc rênh trín đầu to, do đó thuận tiện cho việc lắprâp Kết cấu bạc lót đầu to được thể hiện trín hình 1-8

Lớp chố ng mài mòn 3

1.2.3 Trục khuỷu

Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, có cường độ làm việclớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ

Trục khuỷu của động cơ Duratorq Tdci 2.5l bao gồm 5 cổ khuỷu (đường kính

cổ khuỷu: 62[mm]) và 4 chốt khuỷu (đường kính chốt khuỷu: 58 [mm]) và 8 đốitrọng được chế tạo liền một khối, vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, các bề mặtlàm việc gia công đạt độ bóng cao Đầu trục khuỷu có phay hai rãnh then để lắpbánh răng dẫn động puly dẫn động bơm nước, máy phát và bơm dầu trợ lực Bánh

đà được lắp ở đuôi trục khuỷu bằng các bulông

Kết cấu chính của trục khuỷu thể hiện ở hình 1-9

Hệ thống làm mát trên động cơ Duratorq Tdci 2.5l là hệ thống làm mát bằngchất lỏng Ở hệ thống này, nhiệt độ từ xylanh truyền qua chất lỏng chứa trong các

áo nước bao quanh xylanh, sau đó nước qua két nước có diện tích thích ứng Ở đây

sẽ có dòng không khí tuần hoàn qua bề mặt ngoài của két nước để làm mát nước.Dòng không khí được cung cấp bởi quạt gió và bởi sự chuyển động của xe, nó mangtheo nhiệt tỏa ra ngoài khoảng không Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý của hệthống làm mát trên động cơ như sau:

1 2 3 4 5

67

Kiểu tỏa nhiệt Tỏa nhiệt chéo qua luồng

Van hằng nhiệt Bắt đầu mở: 800C

Mở toàn bộ: 1150CKhi động cơ làm việc, bơm nước hoạt động bơm nước tuần hoàn từ két nướcvào các áo bao quanh xy lanh làm mát cho động cơ, nắp máy Khi động cơ cònnguội (chưa đạt 800C) thì van hằng nhiệt mở để nước qua lò sưởi điện hâm nóngnước làm mát Khi nhiệt độ của nước làm mát đạt 800C thì van hằng nhiệt mở đểnước đi qua két làm mát về lại bơm để hạ nhiệt độ của nước làm mát nhằm ổn địnhnhiệt độ cho động cơ làm việc

1.2.5 Cơ cấu phân phối khí

Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí, thải sạch khí thải rangoài trong kỳ thải và nạp đầy khí nạp mới vào xylanh động cơ trong kỳ nạp

Cơ cấu phân phối khí cần đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Đóng mở đúng thời gian quy định.

+ Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông

+ Khi đóng phải đóng kín, xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp

+ Ít mòn, tiếng kêu bé

+ Dễ điều chỉnh và sửa chữa

Cơ cấu phân phối khí động cơ Duratorq Tdci 2.5l gồm hai cam dẫn động trựctiếp xupáp thông qua con đội thủy lực Đặc điểm của hệ thống phối khí loại này làkhông có bộ phận đũa đẫy Với hệ thống phối khí như thế phần nắp động cơ đơngiản và gọn hơn, hiệu suất làm việc cũng cao hơn cơ cấu phối khí không có bộ phậnđũa đẫy và khe hở nhiệt ít bị thay đổi hơn Đặc biệt, trên mỗi động cơ có 4 xupápgồm 2 xupáp nạp và 2 xupáp thải Với kết cấu như thế này quá trình nạp sẽ nạpnhiều hơn và quá trình thải sẽ thải sạch hơn

Cơ cấu phối khí của động cơ Duratorq Tdci 2.5l sử dụng phương án bố trí

xupáp treo Động cơ sử dụng 16 xupáp, gồm 8 xupáp thải và 8 xupáp nạp để điều

khiển việc nạp và thải Để dẫn động các xupáp, động cơ dùng hai trục cam bố trítrên nắp máy được dẫn động từ trục khuỷu thông qua bộ truyền xích Các xupápđược bố trí thành hai dãy dọc theo thân máy Xupáp được dẫn động từ trục camthông qua cò mổ Điều chỉnh khe hở xupáp tự động bằng con đội thuỷ lực

Động cơ Duratorq Tdci 2.5l dùng xupáp có đáy bằng, mặt làm việc quan trọngcủa xupáp là mặt côn Mặt làm việc được gia công rất kỹ và được mài rà với đếxupáp Thân xupáp dùng để dẫn hướng cho xupáp Khi làm việc, thân xupáp trượtdọc theo ống dẫn hướng xupáp, ống dẫn hướng xupáp gắn chặt với nắp máy Đuôixupáp có một rãnh hãm hình trụ để lắp ghép với đĩa lò xo, đĩa lò xo được lắp vớixupáp bằng hai móng hãm hình côn, mặt trên của đuôi xupáp được tôi cứng đểtránh mòn

Thân xupáp: Thân xupáp có đường kính thích đáng để dẫn hướng tốt và chiulực nghiêng khi xupáp đóng mở

Phần đuôi xupáp có dạng đặc biệt để có thể lắp ghép với đĩa lò xo Kết cấuxupáp được thể hiện ở hình 1-11

3 1

Hình 1-11 Kết cấu xupáp động cơ Duratorq Tdci 2.5l

1- Đuôi xupáp; 2- Thân xupáp; 3- Nấm xupáp

Các thống số của xupáp:

- Chiều dài của xupáp thải và xupáp nạp: 140 [mm];

- Đường kính xupáp nạp: 34 [mm];

- Đường kính xupáp thải: 30 [mm]

Trục cam bao gồm 5 cổ trục để lắp vào nắp xylanh Bên trong trục cam có

đường dầu để bôi trơn, tẩy rửa và làm mát các bề mặt ma sát trong cơ cấu phân phốikhí Từ đường dầu chính trong trục cam có các đường dầu nhỏ để phân phối dầu bôitrơn đến mặt cam

Hình 1-12 Trục cam

Trục cam được dẫn động bằng xích nên kết cấu gọn nhẹ Để giữ cho xích luônđược căng người ta dùng cơ cấu căng xích có lò xo Bên cạnh đó, để chống rungngười ta dùng bản dẫn hướng cho xích Sơ đồ trục khuỷu dẫn động trục cam như hình1-13

Hình 1-13 Sơ đồ trục khuỷu dẫn động trục cam.

1- Đĩa xích dẫn động cam nạp; 2- Đĩa xích dẫn động cam thải; 3- Bộ căng dây xích; 4- Đĩa xích chủ động; 5- Xích dẫn động; 6- Thanh dẫn hướng xích.

1.2.6 Hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ cung cấp dầu nhờn đếncác mặt ma sát để làm giảm ma sát đồng thời làm mát và tẩy rửa bề mặt ổ trục

Hệ thống bôi trơn trên động cơ Duratorq Tdci 2.5l là hệ thống bôi trơn bằng

áp lực cưỡng bức, với sơ đồ cấu tạo của hệ thống như sau:

9

5

108

13

7

4

1211

Hình 1-14 Sơ đồ hệ thống bôi trơn

1- Phao; 2- Cacte; 3-Bơm; 5- Lọc thô; 4,6,12- van; 8- Trục

khuỷu; 9- Vòi phun; 10- Trục cam; 11- Lọc tinh.

Khi động cơ làm việc, bơm dầu hoạt động để bơm dầu từ cácte qua lọc dầu tới

cổ trục khuỷu đến đầu to truyền, rồi theo đường dầu trong thanh truyền lên bôi trơnđầu nhỏ thanh truyền và chốt piston Một đường dầu khác lên bôi trơn cổ trục cam,con đội, ống dẫn hướng xúpáp Tất cả các bộ phận trên đều được bôi trơn bằng áplực Thành xylanh, piston, chốt piston bôi trơn bằng lượng dầu văng ra từ thanhtruyền và trục khuỷu

Trên hệ thống bôi trơn cũng có đồng hồ đo áp suất để báo áp suất làm việc của

hệ thống Áp suất ổn định của hệ thống là 7[KN/m2], nếu áp suất không ổn định ởmức này thì cần kiểm tra và sửa chữa hệ thống bôi trơn động cơ

1.3 Hệ thống tăng áp trên động cơ Duratorq Tdci 2.5l

( Sẽ khảo sát kỹ ở phần sau)

1.4 Hệ thống nạp và thải trên động cơ Duratorq Tdci 2.5l

Hệ thống thải trên động cơ Duratorq Tdci 2.4l được bổ sung thêm nhiều bộphân khác như: bộ xúc tác 3 chức năng, bộ hồi lưu khí xả, cảm biến nồng độ ô xynhằm hạn chế tối đa nồng độ khí ô nhiễm trong khí thải động cơ Hệ thống nạp vàthải trên động cơ Duratorq Tdci 2.4l có sơ đồ kết cấu như sau:

4

6

10

8 7 9 5

2 3

1

11

Hình 1-15 Hệ thống nạp, thải trên động cơ Duratorq Tdci 2.4l

1- Cảm biến MAF( lưu lượng khí nạp) ; 2- Rơ le tăng áp; 3- Cảm biến MAP ( áp suất khí nạp); 4- Két làm mát EGR; 5- Két tuabin tăng áp; 6- Van EGR; 7- Cần đẩy chân không; 8- Bộ tuabin tăng áp; 9- Bơm chân không;10- Bộ điều khiển

PCM; 11- Bầu lọc khí thải.

1.4.1 Hệ thống hồi lưu khí thải (EGR )

Sự điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải:

10 8 9

5

2 3

Hình 1-16 Hệ thống nạp, thải trên động cơ Duratorq Tdci 2.4l

1- Cảm biến MAF; 2- Rơ le tăng áp; 3- Cảm biến MAP; 4- Két làm mát EGR; Két tuabin tăng áp; 6- Van EGR; 7- Cần đẩy chân không; 8- Bộ tuabin tăng áp; 9-

5-Bơm chân không;10- Bộ điều khiển PCM; 11- Bầu lọc khí thải.

Bộ vi xử lý PCM (2) phát tín hiệu điều khiển mở van tự động điều chỉnh hồi lưu khí thải (5) Khí thải từ van (5) được làm mát ở bộ phận làm mát (8) sau đó sẽ đivào ống hút hòa trộn với khí nạp vào xy-lanh động cơ

Ảnh hưởng của hệ thống hồi lưu khí thải:

- Một phần khí thải sẽ cấp trở lại cho quá trình;

- Giảm bớt lượng khí xả thải ra môi trường hạn chế được nồng độ các chất

ô nhiễm;

- Làm giảm thành phần oxy trong không khí nạp;

- Quá trình cháy sẽ bị kìm hãm bớt;

- Nhiệt độ trong quá trình cháy sẽ giảm;

- Lượng NOx (Oxid Nitơ) sinh ra sẽ giảm theo

1.4.2 Bộ xúc tác 3 chức năng

Bộ xúc tác 3 chức năng được lắp trên đường xả để xử lý tiếp các chất ô nhiễm trên đường thải

Khi động cơ làm việc, hỗn hợp khí nhiên liệu được đốt cháy trong kỳ nổ với các phương trình phản ứng cháy như sau:

2 2

2 2 2

H

Nguyên lý làm việc: (được thể hiện ở hình 1-17)

Sản phẩm cháy gồm: NOx, CO, HC, O2 được thải ra ngoài qua xúp páp thải vàoống góp thải, sau đó sản phẩm cháy đi qua bộ xúc tác 3 chức năng Sau khi đi quabộ xúc tác 3 chức năng các chất trong sản phẩm cháy như NOX, CO, HC, O2 sẽ trởthành các chất khác như N2, CO2, H2O hoàn toàn không độc hại đến môi trường, Sơ

đồ nguyên lý làm viêc bộ xúc tác 3 thành phần như sau:

Hình 1-17 Cấu tạo bộ xúc tác 3 thành phần.

Nguyên lý khử và oxi hóa:

→+

O H

y xCO

y x H C

CO O

CO

y

2 2

2

)4(21

+

→+

+

+

→+

+

→+

O H

y xCO N

y x H

C NO

y x

CO NO

CO NO

O H N H

NO

y

2 2

2 2 2

2

)4()

22

(

21

Để quá trình oxi hóa diễn ra tốt thì cần có O2 nhưng để quá trình khử NOx diễn

ra tốt thì không có O2, do đó quá trình oxi hóa và khử không thể diễn ra hoàn toàn cùng một lúc, nên phải chấp nhận một giá trị mà ở đó quá trình oxi hóa và quá trình khử diễn ra tốt nhất Giá trị đó được khống chế bởi cảm biến lamda

Hình 1-18 Đồ thị biểu diễn thành phần khí thải.

CH: Hydrôcacbon; CO: O xít Cacbon

NOx: O xít Ni tơ

Sau khi đi qua bộ xúc tác, sản phẩm cháy đi qua bộ tiêu âm để giảm tiếng ồn rồi được thải ra môi trường

1.5 Hệ thống nhiên liệu Commonrail động cơ Duratorq Tdci 2.5l

1.5.1 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống

Sơ đồ của hệ thống được thể hiện ở hình 1-19

Hình 1-19 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.5l

A Đường hồi nhiên liệu từ bơm cao áp; B Đường nhiên liệu áp suất cao lên ống phân phối nhiên liệu; C Đường nhiên liệu cao áp tới vòi phun; D Đường nhiên liệu; E Nhiên liệu trở lại thùng chứa; F Đường nhiên liệu từ lọc tới bơm cao áp; 1- Bơm cao áp; 2- Ống phân phối nhiên liệu; 3- Vòi phun; 4- Van an toàn; 5- Nhánh đưa nhiên liệu về thùng; 6- Thùng nhiên liệu; 7- Bơm dầu và cảm biến lượng nhiên

liệu trong thùng; 8- Lọc nhiên liệu; 9- Bơm chuyển nhiên liệu.

Trong hệ thống nhiên liệu gồm có các bộ phận chính sau:

Thùng chứa 6 có nhiệm vụ chứa nhiên liệu đủ cho động cơ làm việc trong mộtthời gian;

Bơm chuyển 9 có nhiệm vụ vận chuyển nhiên liệu đến bơm cao áp thông quabầu lọc 8;

Bơm cao áp 1 có nhiệm vụ tạo ra nhiên liệu có áp suất cao cho quá trình phun.Bơm này được lắp đặt trên một ngăn của hệ thống Thường thì giống như vị trí đặtbơm cao áp phân phối trước đây (của các động cơ cổ điển) Nhiên liệu sau khi rakhỏi bơm cao áp được vận chuyển vào bộ phận tích luỹ cao áp

Ống Rail 2 này là bộ phận tích luỹ cao áp và luôn được cấp nhiên liệu để phục

vụ cho việc phun nhiên liệu Nhiên liệu trong ống luôn có áp suất 2000 bar để phun

vào xylanh vào đúng thời điểm Một số thành phần của hệ thống Common Railđược đặt trực tiếp trên ống này, như cảm biến áp suất, van điều áp.

Vòi phun 3 có chức năng phun nhiên liệu vào xylanh động cơ PCM quyết địnhlượng nhiên liệu được phun

Khi động cơ làm việc, nhiên liệu được bơm cấp nhiên liệu đặt trong thùngchứa hút lên bầu lọc 8 và tới bơm chuyển nhiên liệu 9 (bơm thấp áp) kiểu bánhrăng thông qua đường nhiên liệu F Bơm chuyển nhiên liệu đưa nhiên liệu tới bơmcao áp Bơm cao áp 1 thông qua đường nhiên liệu B, đưa nhiên liệu có áp suất tớiống phân phối nhiên liệu 2 Từ ống phân phối 2, nhiên liệu được phân phối tới cácvòi phun 3 thông qua các ống cao áp C và phun vào xilanh động cơ, hỗn hợp vớikhông khí nén, tạo thành hoà khí hay hỗn hợp và tự cháy và sinh công

Nhiên liệu sau khi đi qua bơm cao áp là nhiên liệu cao áp Từ đầu ra của bơmphân phối đến cung cấp nhiên liệu cho 4 vòi phun của động cơ theo thứ tự nổ là 1-3-4-2

Để đảm bảo cho lượng nhiên liệu phù hợp với từng chế độ hoạt động của động

cơ, trong hệ thống người ta có lắp thêm các cảm biến: áp suất khí nạp, tốc độ động

cơ, nhiệt độ nước làm mát, vị trí bàn đạp ga Các cảm biến chuyển tín hiệu về bộđiều khiển PCM Bộ điều khiển có nhiệm vụ xử lý tín hiệu từ các cảm biến gởi về

và sẽ phát ra tín hiệu điều khiển vòi phun Các tín hiệu này sẽ quyết định lượngnhiên liệu mà bơm sẽ cung cấp cho các vòi phun

1.5.2 Đặc tính của hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq Tdci 2.5l

+ Áp suất nhiên liệu, lượng phun, và thời điểm phun được điều khiển bằngđiện tử vì vậy điều khiển tốc độ và công suất động cơ đạt độ chính xác cao

+ Áp suất nhiên liệu cao cho nên việc hoà trộn nhiên liệu – Không khí trongbuồng cháy tốt hơn

+ Tích trữ nhiên liệu áp suất cao, nhiên liệu được phun vào có áp suất cao ởmọi dãi tốc độ động cơ

Với những đặc tính như trên thì động cơ Duratorq Tdci 2.5l có tính hiệunăng, tính kinh tế nhiên liệu tăng cao, tiếng ồn nhỏ, ít rung động và khí thải sạch

1.5.3 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq Tdci 2.5l

Hệ thống nhiên liệu động cơ có những nhiệm vụ sau:

- Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong mộtkhoảng thời gian quy định;

- Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu;

- Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làmviệc quy định của động cơ;

- Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quyđịnh của động cơ;

- Cung cấp nhiên liệu vào xi lanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đã định;

- Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu trong thể tích môi chất trong buồng cháy,bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các tianhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trongbuồng cháy

Diễn biến chu trình công tác của động cơ Diesel chủ yếu phụ thuộc vào tìnhhình hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu vàdạng đường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theogóc quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm ϕ1);

- Biến thiên của tốc độ phun (tức là quy luật cấp nhiên liệu );

- Chất lượng phun (thể hiện bằng mức phun nhỏ và đều);

- Sự hoà trộn giữa nhiên liệu với khí nạp trong buồng cháy

1.5.4 Common rail là một hệ thống phun tích luỹ

Việc tạo ra áp suất và việc phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt với nhau trong

hệ thống Common Rail Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ động cơ vàlượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được trữ với áp suất cao trong bộ tích áp suấtcao (high-pressure accumulator) và sẵn sàng để phun Lượng nhiên liệu phun rađược quyết định bởi tài xế, và thời điểm phun cũng như lượng nhiên liệu phun đượctính toán bằng PCM và các biểu đồ đã lưu trong bộ nhớ của nó Sau đó PCM sẽ điềukhiển các kim phun phun tại mỗi xy lanh động cơ để phun nhiên liệu

1.5.5 Ưu điểm của hệ thống nhiên liệu này

- Độ tin cậy cao ;

- Giảm thải ô nhiễm do khí xả (áp suất phun của Common Rail rất cao nên làmcải thiện được quá trình cháy mà thực tế làm giảm bớt lượng phát thải khói đen Xahơn nữa, nó làm giảm lượng phát thải ô nhiễm là nhờ giai đoạn phun sơ khởi vàphun hỗn hợp);

- Tính kinh tế nhiên liệu cao (Common Rail có hệ thống phun được điều khiển

bằng điện tử);

- Công suất tăng (Với hệ thống phun dầu điện tử, áp suất phun có thể cho nhiềubộ phận được chọn lựa tự do và độc lập với tình trạng làm việc của động cơ Ýnghĩa này mômen động cơ có thể được gia tăng trong vùng tốc độ thấp, một thực tế

là nó thực hiện đóng góp chính làm gia tăng tính linh hoạt của ô tô dùng động cơ

diesel).

- Giảm tiếng ồn động cơ (Hoạt động ở áp suất cao và quá trình phun được riêng

lẻ của mỗi vòi phun trong hệ thống Common Rail Việc cho phép phun sơ khởi vàphun hỗn hợp này mà cả hai làm giảm đáng kể tiếng ồn động cơ)

- Sự hợp nhất các khái niệm động cơ đang còn sử dụng (hệ thống phun dầu điện

tử được thiết kế như thế có thể sử dụng cho các động cơ diesel đang tồn tại màkhông cần thay đổi lớn khi muốn lắp đặt hệ thống phun dầu điện tử cho động cơdiesel khác)

1.5.6 Đặc tính phun của hệ thống Common Rail

- Lượng nhiên liệu và áp suất nhiên liệu phun độc lập với nhau trong từng điềukiện hoạt động của động cơ (cho phép dễ đạt được tỉ lệ hỗn hợp A/F lí tưởng)

- Lúc bắt đầu phun, lượng nhiên liệu phun ra chỉ cần một lượng nhỏ

Các yêu cầu trên đã được thỏa mãn bởi hệ thống Common Rail Với đặcđiểm phun hai lần: phun sơ khởi và phun chính

Hình 1-20 Đường đặc tính phun của hệ thống Common Rail

Hệ thống Common Rail là hệ thống thiết kế theo module, có các thành phần

- Vòi phun được điều khiển bằng van điện từ (solenoid) được gắn vào nắpmáy;

- Ống tích trữ nhiên liệu (ống phân phối áp lực cao);

- Bơm cao áp (bơm tạo áp lực cao)

Các thiết bị sau được sự hoạt động điều khiển của hệ thống:

- PCM;

- Cảm biến tốc độ trục khuỷu;

- Cảm biến tốc độ trục cam;

- Các loại cảm biến khác

Về cơ bản, vòi phun được nối với ống tích nhiên liệu áp suất cao (rail) bằngmột đường ống ngắn Kết hợp với đầu phun và van điện từ (solenord), được cungcấp điện qua PCM Khi van solenoid không được cấp điện thì vòi ngừng phun Nhờ

áp suất phun không đổi, lượng nhiên liệu phun ra sẽ tỉ lệ với độ dài của xung điềukhiển solenoid Yêu cầu mở nhanh solenoid được đáp ứng bằng việc sử dụng điện

áp cao và dòng lớn Thời điểm phun được điều khiển bằng hệ thống điều khiển gócphun sớm Hệ thống này dùng một cảm biến trên trục khuỷu để nhận biết tốc độđộng cơ, và một cảm biến trên trục cam để nhận biết kỳ hoạt động

* Phun sơ khởi ( pilot injection )

Phun sơ khởi diễn ra sớm đến 90o trước điểm chết trên (ĐCT) Nếu thời điểmphun sơ khởi xuất hiện nhỏ hơn 400, nhiên liệu có thể bám vào bề mặt của piston vàthành xi lanh và làm loãng dầu bôi trơn

Trong giai đoạn phun sơ khởi, một lượng nhỏ nhiên liệu (1-4 mm3) được phunvào xy lanh để ‘’mồi’’ Kết quả là quá trình cháy được cải thiện và đạt được một sốhiệu quả sau:

Áp suất cuối quá trình nén tăng một ít nhờ vào giai đoạn phun sơ khởi và nhiênliệu cháy một phần Điều này giúp giảm thời gian cháy trễ, giảm sự tăng đột ngột của

áp suất khí cháy và áp suất cực đại (quá trình cháy êm dịu hơn) Kết quả là giảm tiếng

ồn của động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu và trong nhiều trường hợp giảm được độđộc hại của khí thải Quá trình phun sơ khởi góp phần gián tiếp vào việc tăng côngsuất động cơ

* Giai đoạn phun chính ( main injection )

Công suất đầu ra của động cơ phụ thuộc vào giai đoạn phun chính, tiếp theogiai đoạn phun sơ khởi Điều này có nghĩa là giai đoạn phun chính giúp tăng lựckéo của động cơ Với hệ thống Common Rail, áp suất phun vẫn giữ không đổi trongsuốt quá trình phun

* Giai đoạn phun thứ cấp ( secondary injection )

Theo quan điểm xử lý khí thải, phun thứ cấp có thể được áp dụng để đốt cháy

NOx Nó diễn ra ngay sau giai đoạn phun chính và được xác định để xảy ra trongquá trình giãn nở hay kỳ thải, khoảng 200o sau ĐCT Ngược lại so với quá trìnhphun sơ khởi và phun chính, nhiên liệu phun vào không được đốt cháy mà để bốchơi nhờ vào sức nóng của khí thải ở ống thải Trong suốt kỳ thải hỗn hợp khí thải vànhiên liệu được đẩy ra ngoài hệ thống thoát khí thải thông qua xupap thải Tuynhiên một phần của nhiên liệu được đưa lại buồng đốt thông qua hệ thống luân hồikhí thải EGR và có tác dụng tương tự như chính giai đoạn phun sơ khởi Khi bộ hóa

khử được lắp để làm giảm NOx, chúng tận dụng nhiên liệu trong khí thải như là mộtnhân tố hóa học để làm giảm nồng độ NOx trong khí thải

1.5.7 Đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động của các cụm chi tiết

1.5.7.2 Lọc nhiên liệu

* Nhiệm vụ của bầu lọc tinh:

Bầu lọc có nhiệm vụ lọc tạp chất cơ học, nước ra khỏi nhiên liệu,để hệ thốngnhiên liệu làm việc tốt Kết cấu được thể hiện ở hình 1-21

Hình 1-21 Kết cấu bầu lọc

1- Nhiên liệu từ thùng chứa tới lọc; 2- Nhiên liệu tới ống phân phối; 3- nắp bầu lọc; 4- Lõi lọc; 5- Thân bầu lọc; 6- Lượng nuớc có trong bầu lọc; 7- Cảm biến

lượng nước có trong bầu lọc; 8- Bu lông xả nước.

Bình lọc nhiên liệu của động cơ Duratorq 2.4l có vỏ được làm bằng nhựa và lõilọc làm bằng giấy lọc Mỗi khi lọc bị tắc thì phải thay thế bình lọc Trong bầu lọcđược lắp cảm biến, báo mức nước có trong lọc nhiên liệu và dưới đáy lọc có bu lông

để xả nước và cặn Khi lượng nước vượt quá mức cho phép ở trong bầu lọc nhiênliệu, cảm biến gửi thông tin về bộ điều khiển điện tử PCM, đèn cảnh báo tình trạnglọc được hiển thị trên bảng táp lô

1.5.7.3 Bơm chuyển nhiên liệu

Bơm chuyển nhiên liệu (hay bơm thấp áp) là loại bơm bánh răng có van an toàn (3,5 bar) Nhiên liệu được vận chuyển giữa các răng của hai bánh răng quay Bánh răng được quay bằng động cơ, nghĩa là lưu lượng tỷ lệ với tốc độ động cơ Bơm chuyển nhiên liệu cung cấp nhiên liệu từ bình chứa đến đường dầu vào của bơm cao áp, được lắp trực tiếp trên bơm cao áp, trục cùng trục với bơm cao áp Bơm chuyển nhiên liệu cung cấp nhiên liệu có áp suất 3-3,5 bar Kết cấu được thể hiện ở hình 1-22.

Cấu tạo gồm:

Cặp bánh răng ăn khớp ngoài (bánh răng chủ động 9 và bánh răng bị động 13) đặt trong vỏ bơm Bánh răng chủ động được dẫn động từ trục chủ động 1 Ở trên bọng đẩy 12 có lắp van an toàn

Hình 1-22 Kết cấu bơm chuyển nhiên liệu

1- Trục chủ động; 2- Phốt làm kín; 3- Van an toàn; 4- Lò xo giữ van an toàn;

5-Ốc giữ lò xo van an toàn; 6- Nắp; 7- Đường nhiên liệu vào; 8- Bọng hút; Bánh răng chủ động; 10- Mặt bích; 11- Then; 12- Bọng đẩy; 13- Bánh răng bi động; 14- Trục bi động; 15- Đường nhiên liệu ra; 16- thân bơm; 17- Lỗ lắp

9-bulông.

- Nguyên lý làm việc:

Khi bánh răng chủ động quay, ở bọng hút 8 các cặp bánh răng ra khớp giảiphóng thể tích rãnh răng làm cho áp suất giảm, làm cho bơm hút chất lỏng quađường nhiên liệu vào 7 Khi bánh răng chủ động quay, ở bọng hút 12 các cặp bánhrăng ăn khớp làm giảm thể tích làm việc nên áp suất tăng lên, làm cho chất lỏngđược đẩy đi qua đường nhiên liệu ra 15 Áp suất tăng lên có thể gây ra vỡ bơm, vìthế có lắp van an toàn 3 để bảo vệ hệ thống

1.5.7.4 Bơm cao áp

17 16

15

7 8

9

1 44

1 3312

10

11

2

3 4 5

6

1

Bơm cao áp tạo áp suất cho nhiên liệu đến 1600 bar Nhiên liệu được tăng ápnày sau đó di chuyển đến đường áp suất cao và được đưa vào ống phân phối.

Bơm cao áp được lắp ở phía bên trái nắp máy, thông qua một khớp nối, nối vớikhớp nối của trục cam hút và được dẫn động bởi trục cam hút, tốc độ quay bằng 1/2tốc độ động cơ, được bôi trơn bằng chính nhiên liệu đi qua bơm Bơm cao áp phânphối lượng nhiên liệu tỷ lệ thuận với vân tốc quay của nó là một hàm của tốc độđộng cơ Trong quá trình phun, tỷ số truyền phụ thuộc vào góc tốc độ trục khuỷu,lượng nhiên liệu mà bơm cung cấp sao cho đáp ứng được chế độ hoạt động Thường

tỷ số truyền hợp lý là 1:2 hoặc 1:3 Kết cấu bơm cao áp được thể hiện ở hình 2-13

Hình 1-23 Kết cấu bơm cao áp

1- Đường nhiên liệu từ bơm tiếp vận; 2- Trục dẫn động; 3- Van hút; 4- Nhiên liệu

áp suất cao đến ống phân phối; 5- Piston; 6- Cam lệch tâm; 7- Buồng chứa của bơm piston; 8- Van điều khiển áp suất; 9- Đường nhiên liệu hồi; 10- Lò xo; 11- Van

bơm.

Bên trong bơm cao áp (hình 2-11), nhiên liệu được nén bằng 3 piston bơm được

bố trí hướng kính và các piston cách nhau 120 độ Do 3 piston bơm hoạt động luânphiên trong một vòng quay nên chỉ làm tăng nhẹ lực cản của bơm Do dó, ứng suấttrên hệ thống dẫn động vẫn giữ đồng bộ Điều này có nghĩa là hệ thống common railđặt ít tải trọng lên hệ thống truyền động hơn so với hệ thống cũ Công suất yêu cầudẫn động để dẫn động bơm rất nhỏ và tỉ lệ với áp suất trong ống phân phối và tốc độbơm

Nguyên lý làm việc:

Bơm nạp đưa nhiên liệu từ bình chứa qua bộ lọc đến bơm cao áp bằng đườngnhiên liệu 1

Trục của bơm cao áp 1 có cam lệch tâm 6 làm di chuyển 3 piston lên xuốngtùy theo hình dạng các vấu cam làm cho 3 piston hút nén một cách liên tục Van nạp

mở ra nhiên liệu được đưa đến buồng chứa của bơm piston Tại đây nhiên liệu đượcnén dưới áp suất cao khi piston lên tới điểm chết trên, nhiên liệu thoát ra ngoài đếnống phân phối

Do bơm cao áp được thiết kế để có thể cung cấp lượng nhiên liệu lớn nênlượng nhiên liệu có áp suất cao sẽ bị thừa trong giai đoạn chạy cầm chừng và tảitrung bình Lượng nhiên liệu thừa này sẽ được trở lại bình chứa thông qua van điềuchỉnh áp suất

Đó là nguyên lý làm việc chung của bơm cao áp Sau đây ta nguyên cứu vàocấu tạo, nguyên lý làm việc của các chi tiết chính trong bơm cao áp gồm : Bơmpiston, van điều chỉnh áp suất

1 Bơm piston

Bơm piston của bơm cao áp làm nhiệm vụ bơm nhiên liệu áp suất cao đếnống phân phối, lượng nhiên liệu được bơm ít hay nhiều phụ thuộc vào van điềuchỉnh áp suất

Bơm gồm ba piston bơm được bố trí hướng kính và các piston cách nhau 120độ (đường kính của piston bơm: dpt= 8 mm), 3 piston này được đẩy lên nhờ camlệch tâm 6, hành trình đi xuống của piston nhờ lò xo 10 (hành trình làm việc củapiston: Spt= 3,2 mm) Khi Piston đi xuống nhờ lực đẩy của lò xo 10, van nạp 3 mở

ra Nhờ độ chân không phía trên piston, nhiên liệu được nạp vào không gian nàycho đến khi piston nằm ở vị trí thấp nhất khi piston đi lên nhờ cam lệch tâm 6,nhiên liệu ở khoảng không gian phía trên piston bị nén, tăng áp suất, đẩy mở vanbơm 11, nhiên liệu áp suất cao đi vào đường ống cao áp đến ống phân phối, đồngthời van nạp 3 đóng lại không cho nhiên liệu trở lại bơm nạp

Ba piston bơm được bố trí hướng kính và các piston cách nhau 120 độ, nênkhi piston A đi lên thực hiện quá trình nén và bơm nhiên liệu đến ống phân phối, thìpiston B và C đi xuống thực hiện quá trình hút Ba bơm làm việc luân phiên hút vànén nhiên liệu, bơm nhiên liệu đến ống phân phối dưới áp suất cao và ổn định

2 Van điều chỉnh áp suất

3 2 1

6 5 4

Hình 1-24 Kết cấu van điều chỉnh áp suất

1-Mạch điện; 2-Lò xo; 3-Lõi; 4-Nam châm điện; 5-Thân van; 6-Van bi.

Van điều khiển áp suất được gá lên bơm cao áp Để ngăn cách khu vực

áp suất cao với khu vực áp suất thấp, một lõi thép đẩy van bi vào vị trí đóngkín Có 2 lực tác dụng lên lõi thép: Lực đẩy xuống dưới bởi lò xo và lực điện

từ Để bôi trơn và giải nhiệt, lõi thép được nhiên liệu bao quanh

Van điều chỉnh áp suất được điều chỉnh theo 2 vòng:

- Vòng điều khiển đáp ứng chậm bằng điện dùng để điều chỉnh ápsuất trung bình trong ống;

- Vòng điều chỉnh đáp ứng nhanh bằng cơ dùng để bù cho sự daođộng lớn của áp suất

Khi van điều chỉnh áp suất chưa được cung cấp điện, áp suất cao ở ốnghay tại đầu ra của bơm cao áp được đặt lên van điều chỉnh áp suất một ápsuất cao Khi chưa có lực điện từ, lực của nhiên liệu áp suất cao tác dụng lên

lò xo làm cho van mở và duy trì độ mở tuỳ thuộc vào lượng nhiên liệu phânphối Lò xo được thiết kế để có thể chịu được áp suất 100 bar

Khi van điều chỉnh áp suất được cấp điện: nếu áp suất trong mạch là áp suấtcao tăng lên, lực điện từ sẽ tạo ra để cộng thêm vào lực của lò xo Khi đó van sẽđóng lại và được giữ ở trạng thái đóng cho đến khi lực do áp suất nhiên liệu ở mộtphía cân bằng với lực lò xo và lực điện từ ở phía còn lại Sau đó, van sẽ ở trạng thái

mở và duy trì ở một áp suất không đổi Khi bơm thay đổi lượng nhiên liệu phânphối hay nhiên liệu bị mất đi trong mạch áp suất cao thì được bù lại bằng cách điềuchỉnh van đến một độ mở khác Lực điện từ tỷ lệ với dòng điện cung cấp trong bìnhđược điều chỉnh bằng cách thay đổi độ rộng xung Tầng số xung điện khoảng 1kHz

sẽ đủ để ngăn chuyển động ngoài ý muốn của lõi thép và sự thay đổi áp suất trongống

1.5.7.5 Ống phân phối

Ống phân phối nhiên liệu dùng để chứa nhiên liệu áp suất cao và giảm chấn do

sự dao động áp suất của bơm cao áp tạo ra trong thể tích của ống Khi vòi phun lấynhiên liệu từ ống phân phối để phun thì áp suất nhiên liệu trong ống phân phốikhông đổi Điều này thực hiện được nhờ vào sự co giãn của nhiên liệu Ở hai đầuống phân phối nhiên liệu có lắp một cảm biến áp suất nhiên liệu 5 (FRP), và mộtvan an toàn 1, Cảm biến áp suất nhiên liệu đo áp suất trong ống và được duy trì bởivan lưu lượng nhằm duy trì áp suất khoảng 2000 bar Ống này dùng chung cho các

xy lanh nên có tên là (đường ống chung - Commom Rail) Ngay cả khi một lượngnhiên liệu mất đi khi phun, ống vẫn duy trì một áp suất thực tế bên trong không đổiđảm bảo cho áp suất phun của vòi phun không đổi ngay từ khi vòi phun mở Khi ápsuất làm việc của hệ thống cao quá 2000 bar, thì cảm biến 5 sẽ chuyển thông tin tớibộ điều khiển PCM, điều khiển mở van an toàn 1 ra và nhiên liệu được hồi vềthùng Mục đích của van an toàn là nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống, ngăn ngừa

sự hư hỏng xảy ra do áp suất nhiên liệu gây nên Van an toàn chỉ được phép mở cómột lần, điều này có nghĩa nó phải thay thế nếu như nó đã mở một lần Mỗi khi van

an toàn mở đều được kiểm soát bởi bộ điều khiển PCM và lưu lại mã báo hư hỏng(DTC) đồng thời đèn báo lỗi cũng hiển thị

Thể tích bên trong của ống thường xuyên được điền đầy bằng nhiên liệu

có áp suất cao Khả năng nén của nhiên liệu dưới áp suất cao được tận dụng

để tạo hiệu quả tích trữ Khi nhiên liệu rời khỏi ống để phun ra thì áp suấtthực tế trong bộ tích trữ nhiên liệu áp suất cao vẫn được duy trì không đổi

Sự thay đổi áp suất là do bơm cao áp thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp để

bù vào phần nhiên liệu vừa phun Kết cấu ống phân phối được thể hiện ởhình 1-25

2 1

Hình 1-25 Kết cấu ống phân phối

1 Van an toàn; 2- Ống phân phối; 3- Đường nhiên liệu từ bơm cao áp; Đường nhiên liệu từ ống phân phối đến vòi phun; 5- Cảm biến áp suất nhiên

4-liệu.

1.5.7.6 Vòi phun

Thời điểm phun và lượng nhiên liệu phun được điều chỉnh bằng cách cho dòngđiện qua các vòi phun Các vòi phun này thay thế cho các vòi phun cơ khí Tương tự

như vòi phun cơ khí trong câc động cơ diesel phun nhiín liệu trực tiếp, câc bộ kẹpthường được sử dụng để lắp vòi phun văo nắp mây Cấu tạo vòi phun được thể hiện

ở hình 1-26

φ0,25

59°3,2

13

11

10 5

4 3 2 1

I

Tỉ lệ : 2:1I

Hình 1-26 Cấu tạo vòi phun

1- Lỗ nạp; 2- Kim phun; 3- Lò xo; 4- Piston; 5,11- Lỗ tiết lưu; 6- Cuộn dđy điện từ; 7,10- Lò xo; 8- Ổ giắc điện; 9- Van; 12- Đường dẫn nhiín liệu cao âp; 13-

Khoang chứa nhiín liệu.

Theo hình (1-26), nhiín liệu từ đường dẫn đến vòi phun vă theo đuờng ốngdẫn sẽ đi đến buồng điều khiển thông qua lỗ nạp (5) Buồng điều khiển được nối vớiđường nhiín liệu về thông qua lỗ xả (11) được mở bởi solenoid

Khi lỗ đóng, âp lực của nhiín liệu nhiín liệu đặt lín piston (4) cao hơn âp lựcnhiín liệu tại thđn ty kim (2) Kết quả lă kim bị đẩy xuống dưới vă lăm kín lỗ phuntới buồng đốt

Khi van solenoid có dòng điện, lỗ xả được mở ra Điíu năy lăm cho âp suất ởbuồng điều khiển giảm xuống, kết quả lă âp lực tâc dụng lín piston cũng giảm theo.Khi âp lực nhiín liệu trín piston giảm xuống thấp hơn âp lực tâc dụng lín ty kim,thì ty kim mở ra vă nhiín liệu được phun văo buồng đốt qua câc lỗ phun Điềukhiển ty phun được thực hiện nhờ một hệ thống khuếch đại thuỷ lực, vì lực mở cần

thiết để mở kim phải lớn để mở thật nhanh nhờ van solenoid Thời điểm phun vàlượng nhiên liệu phun được điều bởi dòng điện, được dẫn từ bộ điều khiển PCM.Hoạt động của vòi phun có thể chia làm 4 giai đoạn chính khi động cơ làmviệc và bơm cao áp tạo ra áp suất cao:

- Kim phun đóng (khi có áp lực nhiên liệu tác dụng);

- Kim phun mở (bắt đầu phun);

- Kim phun mở hoàn toàn;

- Kim phun đóng (kết thúc phun)

Các giai đoạn hoạt động là kết quả của sự phân phối lực tác dụng lên các thànhphần của vòi phun Khi động cơ dừng lại và không có áp suất trong ống phân phối,

lò xo đóng vòi phun lại

a) Vòi phun đóng (ở trạng thái nghỉ)

Ở trạng thái nghỉ, van solenoid chưa được cung cấp điện và do đó vòi phun đóng.Khi lỗ xả đóng, lò xo đẩy van bi đóng lại Áp suất cao của ống tăng lên trongbuồng điều khiển và trong buồng thể tích của ty kim cũng có một áp suất tương tự

Áp suất của ống đặt vào phần đỉnh của piston, cùng với lực lò xo ngược chiều vớilực mở kim sẽ giữ được ty kim ở vị trí đóng

b) Vòi phun mở (bắt đầu phun)

Van solenoid được cung cấp điện với dòng kích lớn để đảm bảo nó mở nhanh.Lực tác dụng bởi van solenoid lớn hơn lực tác dụng của lò xo lỗ xả và làm mở lỗ xả

ra Gần như tức thời, dòng điện cao được giảm xuống thành dòng nhỏ chỉ đủ để tạo

ra lực điện từ để giữ ty kim Điều này thực hiện được là nhờ khe hở mạch từ bây giờ

đã nhỏ hơn Khi lỗ xả mở ra, nhiên liệu có thể chảy vào buồng điều khiển van, vàokhoang bên trên nó và từ đó trở về bình chứa thông qua đường dầu về Lỗ xả làmmất cân bằng áp suất nên áp suất trong buồng điều khiển giảm xuống Điều này làm

áp suất trong buồng điều khiển van thấp hơn áp suất trong buồng chứa của ty kim(vẫn còn bằng áp suất của ống) Áp suất giảm đi trong buồng điều khiển van làmgiảm lực tác dụng lên piston điều khiển nên ty kim mở ra và nhiên liệu bắt đầuphun Áp suất phun ở giai đoạn này là 220 – 234[Kg/cm2]

Tốc độ mở ty kim được quyết định bởi sự khác biệt tốc độ dòng chảy giữa lỗnạp và lỗ xả

c) Vòi phun mở hoàn toàn

Piston điều khiển tiến đến vị trí dừng phía trên nơi mà nó vẫn còn chịu tácdụng của đệm dầu được tạo ra bởi dòng chảy của nhiên liệu giữa lỗ nạp và lỗ xả.Kim phun bây giờ đã mở hoàn toàn, và nhiên liệu được phun vào buồng đốt ở áp

suất gần bằng với áp suất trong ống Lực phân phối trong vòi thì tương tự với giaiđoạn mở kim Áp suất phun lúc này là 415 – 433[Kg/cm2].

d) Vòi phun đóng (kết thúc phun)

Khi dòng qua van solenoid bị ngắt, lò xo đẩy van bi xuống và van bi đóng lỗ

xả lại Áp suất này tương đương với áp suất trong ống và làm tăng lực tác dụng lênđỉnh piston điều khiển Lực này cùng với lực của lò xo bây giờ cao hơn lực tác dụngcủa buồng chứa và ty kim đóng lại Tốc độ đóng của vòi phun phụ thuộc vào dòngchảy của nhiên liệu qua lỗ nạp

* Đầu vòi phun

Ty kim mở khi van solenoid được kích hoạt để nhiên liệu chảy qua Chúngphun nhiên liệu trực tiếp vào buồng cháy Đường kính kim phun dkp= 3,2 mm

Lượng nhiên liệu dư cần để mở ty kim sẽ được đưa trở lại bình chứa thông quađường nhiên liệu về Nhiên liệu hồi về từ van điều áp và từ vùng áp suất thấp cũngđược dẫn theo đường nhiên liệu về cùng với nhiên liệu được dùng như để bôi trơncho bơm cao áp Thiết kế của đầu phun được quyết định bởi:

- Việc kiểm soát nhiên liệu phun ra (thời điểm và lượng nhiên liệu phun)

- Việc điều khiển nhiên liệu (số lỗ tia: 5 lỗ, hình dạng nhiên liệu phun ra và sựtán nhuyễn nhiên liệu, sự phân phối nhiên liệu trong buồng cháy, mức độ làm kínbuồng cháy)

1.5.7.7 Đường ống dẫn nhiên liệu áp suất cao

Những đường ống nhiên liệu này mang nhiên liệu áp suất cao Do đó, chúngthường xuyên phải chịu áp suất cực đại của hệ thống và trong quá trình ngưng phun

Vì vậy, chúng được chế tạo từ thép ống Thông thường , chúng có đường kính ngoài

6 mm và đường kính trong 2,4 [mm]

1.5.7.8 Van giới hạn áp suất

Van giới hạn áp suất có chức năng như một van an toàn Trong trường hợp áp suất lớn thì van sẽ cho nhiên liệu thoát ra ngoài Van giới hạn áp suất cho phép áp suất tức thời tối đa trong khoảng 2000 bar

Hình 1-27 Kết cấu van giới han áp suất

1- Mạch cao áp; 2- Van; 3- Lỗ nhiên liệu; 4- Piston; 5- Lò xo; 6- Đế; 7- Thân van;

8- Đường nhiên liệu về.

Van giới hạn áp suất là một thiết bị cơ khí bao gồm các thành phần sau:

- Phần cổ có ren ngoài để lắp vào trong ống;

- Một chổ nối với đường nhiên liệu về;

- Một piston di chuyển;

- Một lò xo

Tại phần cuối chổ nối có một buồng với một đường dẫn nhiên liệu có phần đuôi hình côn, khi piston đi xuống sẽ làm kín bên trong buồng Ở áp suất hoạt động bình thường (tối đa 2000 bar), lò xo đẩy piston xuống làm kín ống, khi áp suất hệ thống vượt quá mức, piston bị đẩy lên trên do áp suất nhiên liệu trong ống thắng lựccăng lò xo Nhiên liệu có áp suất cao được thoát ra thông qua van và đi vào đường dẫn về trở lại bình chứa Khi van mở, nhiên liệu rời khỏi ống vì vậy, áp suất trong ống giảm xuống

1.6 Hệ thống điều khiển điện tử

1.6.1 Hệ thống xử lý thông tin điều khiển hệ thống nhiên liệu của động cơ:

Giới thiệu sơ đồ tổng quan chức năng điều khiển điện tử

+

165

4

213

(+) (-)

678910

15

131211

1 2 3

14

Hình 1-28 Sơ đồ điều khiển

1- Cảm biến nhiệt độ dầu bô trơn; 2- Cảm biến nhiệt độ khí nạp; 3- Cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 4- Cảm biến nhiệt độ nhiên liệu; 5- Bộ vòi phun; 6- Van EGR; 7- Cảm biến vi trí chân ga (APP); 8- Relay chính; 9- Cầu chì ắcquy; 10- Ácquy; 11- Cảm biến vi trí trục khuỷu (CKP); 12- Cảm

biến vi trí trục cam (CMP); 13- Cảm biến áp suất nhiên liệu; 14- Cảm biến

áp suất khí nạp; 15- Bộ bugi xông máy; 16- Hộp PCM.

Hệ thống điều khiển điện tử bao gồm các cảm biến cung cấp cho bộ điềukhiển động cơ PCM, các thông tin về số vòng quay trục khuỷu (CKP), vị tríbàn đạp chân ga (APP), nhiệt độ và áp suất trên đường ống nạp, nhiệt độ làmviệc của động cơ các cảm biến làm việc theo nguyên tắc khác nhau Cácthông tin từ các cảm biến đưa về bộ điều khiển PCM dưới dạng các tín hiệuđiện như: tín hiệu vào dạng số, tín hiệu vào dạng tương tư (analog),tín hiệuđiện áp biến đổi, tín hiệu tần số và được biến đổi sơ bộ trước khi đi vào bộ

xử lý

- Bộ điều khiển động cơ PCM: (Powertrain Control Module)

Bộ điều khiển động cơ PCM điều khiển thời điểm và lượng nhiên liệu cần phun và hệ thống tuần hoàn khí thải Bộ điều khiển PCM có 104 chân và được chia

ra làm 3

ổ giắc nối, ổ C1= 32 chân, ổ C2= 48 chân, ổ C3 = 32 chân

- Bộ điều khiển GEM:

Bộ điều khiển GEM đặt ở phía sau hộp cốp tay, hộp cốp tay có thể ttháo ra được Bộ điều khiển GEM bao gồm cả bộ phận phân phối nguồn (đó là phần rơ le và cầu chì phân phối nguồn) GEM là bộ điều khiển điện tử, điều khiển hầu như toàn bộ những hệ thống điện tử với tính chất tiện nghi trên xe Tuỳ theo các hệ thống trang

bị trên xe, có 3 đời GEM được trang bị cho các xe

-GEM đời thấp ký hiệu là A, mã số 6C1T - 14A073-AX

-GEM đời trung ký hiệu là B, mã số 6C1T- 14A073-BX (BK FVL)

-GEM đời cao ký hiệu là C, mã số 6C1T-14A073-CX (CK FVL)

-GEM theo kênh Service ký hiệu là D (GEM theo kênh Service tương ứng với gem đời cao), mã số 6C1T-14A073-DX

Tất cả các đời GEM đều có chức năng báo động (Alarm) và chức năng báo giờ (Clock) Chức năng báo giờ sẽ chuyển đến các bộ điều khiển khác thông qua đường truyền CAN

Bộ điều khiển GEM kiểm tra lại tất cả các dữ liệu đã cài đặt vào và lưu lại lỗi (mã báo hư hỏng DTCS) nếu có Chức năng của bộ điều khiển GEM sẽ bị giới hạn nếu như bộ điều khiển GEM bị bất kỳ một lỗi nào đó

Bộ điều khiển động cơ PCM kết nối với bộ điều khiển GEM qua đường truyền tốc độ HS-CAN Bộ điều khiển GEM đóng vai trò như một cổng giao tiếp

(Gateway) cho việc trao đổi thông tin giữa đường truyền tốc độ cao HS-CAN và đường truyền tốc độ trung bình MS- CAN

Trong động cơ, khi mở khoá điện hệ thống quản lý động cơ sẽ chuyển năng lượng ( tín hiệu) qua PCM và rơ-le năng lượng mở.

Trong khi động cơ tắt khoá điện thì PCM đóng và dừng động cơ, bởi van đóng ngắt điện lúc này bị mất năng lượng điện ( tín hiệu) sẽ cắt rơ-le điện từ nhờ PCM.Trong khi động cơ chạy thì PCM tiếp tục nhận những tín hiệu về trạng thái thực

tế của động cơ và bơm từ các cảm biến và khoá điện

Các tần số tượng tự và tín hiệu từ khoá cho biết quá trình tiến triển của động cơ

và PCM sẽ so sánh đối chiếu với chương trình lập trình có sẵn trong bộ nhớ, và những tín hiệu riêng biệt để đưa ra sự chênh lệch Từ những giá trị này để đưa ra những giá trị thích hợp để điều khiển động cơ

1.6.2 Hệ thống xử lý

Căn cứ vào các tín hiệu gởi về từ các cảm biến như cảm biến nhiệt độ môi trường, cảm biến áp suất nhiên liệu, cảm biến tốc độ động cơ tới cổng giao tiếp Gateway bộ GEM gửi tới bộ điều khiển PCM thông qua đường truyền tốc độ cao HS-CAN, hệ thống xử lý so sánh với các thông tin đã đượccài đặt sẵn trong bộ nhớ PCM và xác định các thông số đầu ra để điều khiển các bộ phận thừa hành, đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu cho động cơ

1.6.3 Hệ thống chấp hành

Bao gồm các cơ cấu chấp hành được điều khiển bằng các tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển PCM kết nối với bộ điều khiển GEM thông qua đường truyền tốc độ cao HS-CAN Các cơ cấu chấp hành như: vòi phun, bơm cao

áp, van EGR được điều khiển sao cho động cơ làm việc phù hợp với các tín hiệu đầu vào

1.6.4 Bộ kiểm tra hệ thống

Chức năng tự kiểm tra thực ra chỉ một chương trình được lưu trữ trong bộnhớ của bộ điều khiển GEM Chương trình này cho phép bộ điều khiển kiểm tratín hiệu vào và ra khỏi hệ thống Trong trường hợp tín hiệu có giá trị nằm ngoàigiới hạn cho phép, bộ điều khiển ghi vào bộ nhớ dưới dạng mã hư hỏng Sau đó,người ta dùng các thiết bị kiểm tra để đọc các mã hư hỏng này từ bộ điều khiển.Bộ điều khiển PCM > cổng giao tiếp (gateway) > bộ GEM có thể tựđộng bật đèn báo hay có chuông báo nguy nếu phát hiện mã hư hỏng trong

hệ thống, như báo lỗi động cơ (MIL), cảnh báo động cơ, Số khác thì cầnphải qua một thủ tục đọc mã hư hỏng đơn giản có sử dụng thiết bị đọc Tuỳtheo từng hệ thống mà chúng ta có cách đọc mã hư hỏng phù hợp

Trong một số hệ thống của động cơ có khả năng tự kiểm tra, bộ điều

khiển GEM được lập trình theo kiểu Modul Trung Tâm, phương pháp lậptrình Modul Trung Tâm dựa trên cơ sở: tất cả dữ liệu của các bộ điều khiểnđều được nạp vào bộ điều khiển GEM Từ bộ điều khiển GEM tất cả dữ liệuđều có thể truyền đến các bộ điều khiển khác thông qua các đường truyềnCAN Tất cả các dữ liệu không lấy ra từ máy chẩn đoán WDS mà nó đượclấy ra từ bộ điều khiển GEM để truyền đến các bộ điều khiển liên quan Máychẩn đoán chỉ đóng vai trò như một thành viên giám sát cho quá trình lậptrình Modul Trung Tâm được thực hiện.

Bộ điều khiển GEM kiểm tra lại tất cả những dữ liệu đã cài đặt vào vàlưu lại những lỗi (mã báo hư hỏng DTCS) nếu có

1.6.5 Bộ nhớ đầu ra

Sau khi bộ xử lý thực hiện xong các phép tính, kết quả được lưu trữ trong phần bộ nhớ dành riêng để ghi dữ liệu đầu ra, phần bộ nhớ này được đặt cùng một vùng với bộ nhớ đầu vào trong bộ nhớ RAM Cũng như bộ nhớ đầu vào, bộ nhớ đầu ra lưu trữ các số nhị phân để chuyển cho bộ xử lý tín hiệu đầu ra nhằm tạo nên những tín hiệu điều khiển

2 TÍNH TOÁN NHIỆT, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

2.1 Tính toán nhiệt

Công suất, tính kinh tế, độ tin cậy khi làm việc và tuổi thọ của động cơ phụ thuộc vào mức độ hoàn thiện của chu trình công tác Vì vậy, việc nghiên cứu các quá trình tạo nên chu trình công tác của động cơ là rất cần thiết để tìm ra các quy luật diễn biến của chúng, phát hiện những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ấy, trên

cơ sở đó xác định phương hướng nâng cao tính hiệu quả và kinh tế của động cơ.Phương pháp tính toán các thông số của chu trình công tác thực tế càng hoàn hảo bao nhiêu thì sự khác biệt giữa chu trình tính toán và chu trình thực tế càng ít bấynhiêu

Nhiệm vụ của tính toán nhiệt động cơ là dựa trên những số liệu đã cho ban đầu

để xác định các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của động cơ Kết quả của tính toán nhiệt là xây dựng được đồ thị công và đây là tài liệu cơ bản cho việc tính toán động lực học, tính sức bền và độ mài mòn của các chi tiết tiếp theo

Tính toán chu trình nhiệt của động cơ đốt trong được tiến hành qua các bước sau:

2.1.1 Thông số động cơ

- Công suất cực đại của động cơ: Ne = 105 [kW]

- Số vòng quay cực đại: n = 3500[v/p]

2.1.2 Các thông số chọn ban đầu

Tên thông số Kí hiệu Giá trị Thứ nguyên

Áp suất khí nạp Pk 0,1534 [MN/m2

]

Hệ số dư lượng không khí α 1,414

Áp suất cuối quá trình nạp Pa 0,147 MN/m2

KĐộ sấy nóng khí nạp mới ∆T 20 o

KChỉ số giản nở đoạn nhiệt m 1,45

Hệ số lợi dụng nhiệt tại z ξz 0,85

Hệ số lợi dụng nhiệt tại b ξb 0,9

r

a k

k v

p

p

p

p.TT

T.1

−

1 v

147,0

131,0.21,0.1,102,1.5,17131,0

147,0.20298

298.15,17

1

3 Hệ số khí sót

( − ) =

=

v r k

k r 2 r

.T.p.1

T.p

η

γ

9599,0.830.1534,0)

15,17(

298.131,0.21,0

TT

m 1 - m

r

a r r t k

a

(3-3)

K]

[ 5437 , 320 0041

, 0 1

0,131

0,01473

830 0041 , 0 1 , 1 20 298

1,45 1 - 1,45

v v

36,18438,

+

=+

+

=

r

v r v v

a a

a

γγ

= 19,8109

' 1 . " 0,004191+00,,00410041.0,0056

+

=+

+

=

r

v r v v

b b b

C

5 Chỉ số nén đa biến trung bình n1

Tính gần đúng từ phương trình nén đa biến:

.( 1)

2

''

314,81

1 1

0042,08109,19

314,81

1 373 , 1 1

++

5,17.5437,

a

p = ε (3-9)

373 , 1

5,17.147,0

=

c

]

III Quá trình cháy:

1 Số mol không khí để đốt cháy 1[Kg] nhiên liệu M0

(3-10)Trong đó:

C, H, O : Thành phần trong 1[Kg] nhiên liệu

126,012

87,021,0

O H

+ (3-12)

32

004,04

126,