khao sat he thong nhien lieu dong co 1FZFE kem ban ve

Tổng quát về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ 1.1 Khái quát quá trình tạo hỗn hợp ở động cơ đốt 1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trong 3 Khảo sát hệ thông phun xăng đi

Mục lục

1 Tổng quát về hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ

1.1 Khái quát quá trình tạo hỗn hợp ở động cơ đốt

1.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu trong

3 Khảo sát hệ thông phun xăng điện tử độngcơ 1FZ-FE.36

5 Phương pháp chẩn đoán hư hỏng của hệ thống phun

Tài liệu tham khảo 94

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây nghành công nghiệp chế tạo

ô tô đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đặt biệt cùng vớiviệc ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghệ vào trongnghành đã đưa nghành công nghiệp chế tạo ô tô hoà nhậpcùng với tốc độ phát triển của sự nghiệp công nghiệphoá, hiện đại hoá đất nước

Do điều kiện đường xá cũng như địa hình phức tạpcủa nước ta nên xe Toyota Landcruser là loại xe lữ hành việtdã do Nhật Bản chế tạo được đưa vào nước ta trongnhững năm gần đây đã đáp ứng được nhu cầu đi lại vàvận chuyển hàng hoá, phục vụ nhu cầu đời sống sinhhoạt của xã hội Vì vậy việc tìm hiểu về tính năng kỹthuật của xe đặt biệt là hệ thống nhiên liệu là hết sứccần thiết đối với một sinh viên thuộc chuyên nghành độnglực Do đó em đã chọn đề tài “Khảo sát hệ thống nhiênliệu động cơ 1FZ-FE lắp trên xe Toyota Landcurser”

Do kiến thức còn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưanhiều, tài liệu tham khảo còn ít và điều kiện thời giankhông cho phép nên đồ án tốt nghiệp của em không tránhkhỏi những thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo trong bộmôn chỉ bảo để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng

dẫn “T.S Trần Văn Nam”, các thầy cô giáo trong bộ môn

Động lực cùng tất cả các bạn sinh viên đã giúp em hoànthành đồ án này

Đà nẵng ngày 25 tháng 5 năm 2002.

Sinh viên thực hiện.

Nguyễn Ngọc Hoà.

1 TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN

LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG.

1.1 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH TẠO HỖN HỢP Ở ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

- Việc tạo hỗn hợp nhiên liệu khí ở động cơ đốt trongđược thực hiện bởi một số các cơ cấu hợp thành hệthống nhiên liệu Tuỳ theo bản chất của quá trình chế hoàkhí có thể phân biệt ba kiểu tạo hỗn hợp sau:

+ Chế hoà khí ngoài hay là chế hoà khí sớm : hỗnhợp nhiên liệu không khí được chuẩn bị một cách thíchhợp ở bên ngoài động cơ trong một thiết bị riêng gọi làbộ chế hoà khí và được đưa vào động cơ qua hệ thốngnạp

+ Chế hoà khí trong hay là chế hoà khí trực tiếp:nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy động cơvà hỗn hợp nhiên liệu khí được hình thành bên trongxylanh động cơ

+ Chế hoà khí trung gian (nửa trong nửa ngoài): nhiênliệu được phun trên đường ống nạp hoặc gần xupápnạp Trong trường hợp này quá trình tạo hỗn hợp nhiên

liệu khí được bắt đầu ở đường nạp và kết thúc bêntrong xylanh động cơ Đây là phương pháp tạo hỗn hợpđược áp dụng cho hệ thống phun xăng.

1.2 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

1.2.1 Đối với hệ thống dùng cacbuaratơ.

- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở họng

- Hệ thống có ziclơ bổ sung

- Hệ thống điều chỉnh độ chân không ở ziclơ chính

1.2.2 Phân loại các hệ thống phun xăng.

1.2.2.1 Phân loại theo số vòi phun sử dụng.

a) Hệ thống phun xăng nhiều điểm

- Mỗi xylanh động cơ được cung cấp nhiên liệu bởimột vòi phun riêng biệt Xăng được phun vào đường ốngnạp ở vị trí gần xupap nạp Thường dùng cho các loại xe

du lịch cao cấp có dung tích xylanh lớn

b) Hệ thống phun xăng một điểm

- Việc chuẩn bị hỗn hợp nhiên liệu khí được tiếnhành ở một vị trí tương tự như trường hợp bộ chế hoàkhí, sử dụng một vòi phun duy nhất Xăng được phun vàođường nạp, bên trên bướm ga Hỗn hợp được tạo thànhtrên đường nạp Hệ thống này được sử dụng khá phổbiến trên động cơ các loại xe có công suất nhỏ

c) Hệ thống phun xăng hai điểm

- Thực chất đây là một biến thể của hệ thống phunxăng một điểm trong đó sử dụng thêm một vòi phun thứhai đặt bên dưới bướm ga nhằm cải thiện chất lượngquá trình tạo hỗn hợp

1.2.1.2 Phân loại theo nguyên lý làm việc.

a) Hệ thống phun xăng cơ khí.

- Trong hệ thống này, việc dẫn động, điều khiển,điều chỉnh định lượng hỗn hợp được thực hiện theomột số nguyên lý cơ bản như động học, động lực học,

cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học

- Có hai loại dẫn động cơ khí Loại dẫn động bởiđộng cơ bao gồm bơm xăng và một bộ phận định lượngnhiên liệu hoạt động giống như hệ thống phun nhiên liệucủa động cơ điêzen và một loại thứ hai hoạt động độclập không có dẫn động từ động cơ

b) Hệ thống phun xăng điện tử

- Ở các loại hệ thống phun xăng này, một loạt cáccảm biến sẽ cung cấp thông tin dưới dạng các tín hiệuđiện liên quan đến các thông số làm việc của động cơ chomột thiết bị tính toán thường được gọi là bộ vi xử lývà điều khiển trung tâm Sau khi xử lý các thông tin này, bộđiều khiển trung tâm sẽ xác định lượng xăng cần cung cấpcho động cơ theo một chương trình tính toán đã được lậptrình sẵn và chỉ huy sự hoạt động của các vòi phun xăng(thời điểm phun và thời gian phun)

1.2.1.3 Phân loại theo nguyên lý đo lưu lượng khí nạp.

a) Hệ thống phun xăng với lưu lượng kế

- Hệ thống phun xăng loại này được trang bị thiết bị

đo lưu lượng cho phép đo trực tiếp thể tích hay khốilượng không khí lưu thông trong đường nạp Thông tin vềlưu lượng khí được cung cấp cho bộ điều khiển trung tâmdưới dạng tín hiệu điện để làm cơ sở tính toán thời gian

+ Lưu lượng thể tích: thiết bị này làm việc theonguyên tắc đo lực của dòng khí tác động lên một cửa đoquay quanh một trục lắp trên đường nạp Góc quay củacửa phụ thuộc lưu lượng khí nạp và được xác định bởimột điện thế kế Như vậy, thiết bị sẽ cung cấp một tínhiệu điện tỷ lệ với lưu lượng khí cho bộ điều khiểntrung tâm Để tăng độ chính xác phép đo, người ta thườngdùng thêm một nhiệt kế để đo nhiệt độ không khí trongquá trình nạp

+ Lưu lượng kế khối lượng kiểu dây đốt nóng:một sợi dây kim loại rất mảnh được căng ở một vị trí đotrong đường nạp Khi lưu lượng khí thay đổi thì nhiệt độvà điện trở của dây cũng thay đổi theo Một mạch điện tửcho phép điều chỉnh tự động dòng điện đốt nóng dây.Dòng điện này sẽ tỷ lệ với lưu lượng khí Theo nguyên tắtnày, việc đo nhiệt độ dòng khí sẽ không cần thiết nữa vìlưu lượng khối lượng được đo trực tiếp nên độ chínhxác phép đo không bị ảnh hưởng bởi những dao động củanhiệt độ khí như phương pháp trên

+ Lưu lượng kế khối lượng kiểu tâm đốt nóng: hệthống này hoạt động theo nguyên lý tương tự như hệthống trên Việc thay thế dây kim loại bằng hai tấm kimloại gốm mỏng cho phép tăng độ bền vững của thiết bị

đo và hạn chế ảnh hưởng do bụi bặm hoặc rung động.Hai tấm kim loại này có điện trở phụ thuộc nhiệt độđược mắc thành cầu điện trở, một để đo lưu lượng,một để đo nhiệt độ khí

b) Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu ápsuất - tốc độ.

- Ở hệ thống phun xăng loại này, lượng khí nạpđược xác định thông qua áp suất tuyệt đối trong đườngống nạp và chế độ tốc độ của động cơ, dựa vào cácthông số hay đặc tính chuẩn đã được xác định từ trước,có tính đến biến thiên áp suất trong quá trình nạp Cácđầu đo được sử dụng thường là cảm biến áp suất kiểuáp điện - điện trở kết hợp với nhiệt kế để đo nhiệt độkhí nạp

c) Hệ thống phun xăng với thiết bị đo lưu lượng kiểu siêu

âm sử dụng hiệu ứng Karman - Vortex

- Một cơ cấu đặt biệt được lắp trên đường nạpnhằm tạo ra các chuyển động xoáy lốc của dòng khôngkhí ở một vị trí xác định Số lượng xoáy lốc sẽ tỷ lệ vớilưu lượng thể tích Một nguồn sóng siêu âm đặt trênđường ống nạp, phát sóng có tần số xác định theohướng vuông góc với dòng chảy không khí Tốc độ lantruyền của sóng siêu âm xuyên qua dòng khí phụ thuộc vàolượng khí chuyển động xoáy Một thiết bị nhận sóng siêu

âm sẽ đo tốc độ này và gửi tín hiệu điện đến bộ điềukhiển trung tâm

1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC HỆ THỐNG NHIÊN

LIỆU TRÊN ĐỘNG CƠ CHẠY XĂNG.

1.3.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhiên liệu dùng Cacbuarơ.

-Trên các động cơ xăng cổ điển việc tạo hỗn hợpnhiên liệu không khí đều ở bên ngoài động cơ một cách

thích hợp trong một thiết bị riêng trước khi đưa vào buồngcháy động cơ gọi là bộ chế hoà khí Các bộ chế hoà khíhiện nay được chia ra làm ba loại sau.

+ Loại bốc hơi

+ Loại phun

+ Loại hút :

• Loại hút đơn giản

• Loại hút hiện đại

1.3.1.1Chế hoà khí bốc hơi.

- Chế hoà khí bốc hơi chỉ dùng cho loại xăng dễ bốchơi Nguyên lý hoạt động của nó như sau :

- Sơ đồ nguyên lý : (hình 1.1)

Hình 1.1 : Sơ đồ bộ chế hoà khí bốc hơi

- Xăng được đưa từ thùng chứa đến bầu xăng 2 củabộ chế hoà khí Trong hành trình hút của động cơ không khítheo đường ống 1 lướt qua mặt xăng của bầu xăng 2, ở đây

4

2

không khí hỗn hợp với hơi xăng tạo thành hỗn hợp giữahơi xăng và không

khí Sau đó khí hỗn hợp qua đường ống nạp 3, bướm ga

4 và được hút vào động cơ Bướm ga 4 có nhiệm vụ dùngđể điểu chỉnh lượng khí hỗn hợp nạp vào động cơ.Muốn điều chỉnh nồng độ của khí hỗn hợp tức là điềuchỉnh thành phần hơi nhiên liệu chứa trong hỗn hợp phảithay đổi thể tích phần không gian bên trên giữa mặt xăngvà thành của bầu xăng 2

- Ưu điểm chính của loại chế hoà khí bốc hơi là hơixăng và hỗn hợp không khí hỗn hợp với nhau rất đều.Nhưng loại này lại có rất nhiều khuyết điểm, rất cồngkềnh, dễ sinh hoả hoạn, rất nhạy cảm với mọi thay đổicủa điều kiện khí trời, lúc động cơ chạy phải luôn điềuchỉnh vì vậy hiện nay không dùng nữa

1.3.1.2 Chế hoà khí phun.

- Sơ đồ nguyên lý : (hình 1.2)

Hình 1.2 : Sơ đồ bộ chế hoà khí phun

1 : Họng

1 2 3 4 5 6 7 8 9

13

1011

12

2 : Buồng chứa không khí áp suất cao.

3 : Màng mỏng

4 : Buồng chứa không khí áp suất thấp

5 : Buồng chứa nhiên liệu áp suất thấp

- Buồng không khí 2 ăn thông với đường ống nạp động

cơ nhờ đường ống 13 Miệng của đường ống 13 đặt đốidiện với chiều lưu động của dòng khí vì vậy áp suấttrong buồng 2 bằng tổng áp suất động và áp suất tĩnhcủa dòng khí Buồng không khí 4 nối liền với họng 1 nêntrong buồng 4 có độ chân không Lực tác động ở buồng 2lên màng mỏng 3 làm cho màng 3 uốn cong về phía buồng

4 Kết quả làm cho cán van 8 và van 9 chuyển dịch sang bênphải làm cho cửa van 9 được mở rộng Với một áp suấtnhất định nhiên liệu được bơm qua van vào buồng 7 Từbuồng 7 đi qua ziclơ 10 và vòi phun 11, nhiên liệu được phunthành những hạt nhỏ và hỗn hợp đều với không khí Nhờmột đường ống nối liền với nhiên liệu ở sau ziclơ 10 nênbuồng 5 cũng chứa đầy nhiên liệu nhưng áp suất trongbuông 5 thấp hơn áp suất trong buồng 7 vì vậy màng mỏng

6 cũng bị uốn cong với khuynh hướng đóng nhỏ van 9 Khicác lực tác dụng lên màng mỏng ở vị trí cân bằng thì vannhiên liệu 9 nằm ở một vị trí nhất định tương ứng vớimột chế độ làm việc của động cơ

- Các bộ chế hoà khí phun làm việc chính xác, ổnđịnh dù động cơ đặt ở bất kỳ vị trí nào nhưng việc bảodưỡng, điều chỉnh phức tạp

1.3.1.3 Bộ chế hoà khí hút đơn giản.

- Sơ đồ nguyên lý: (hình 1.3)

Hình 1.3 : Sơ đồ bộ chế hoà khí hút

19

87

6

9 : Họng.

- Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vàođường ống nạp 7 qua họng 9 của bộ chế hoà khí họng 9làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chânkhông khi không khí đi qua họng Chỗ tiết diện lưu thôngnhỏ nhất của họng là nơi có độ chân không nhỏ nhất Vòiphun 8 được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất củahọng Nhiên liệu từ buồng phao 4 qua ziclơ 6 được dẫnđộng tới vòi phun Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệuđược hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạtsương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vàođộng cơ Để bộ chế hoà khí làm việc chính xác thì nhiênliệu trong buồng phao luôn luôn ở mức cố định vì vậy trongbuồng phao có đặt phao 5 Nếu mức nhiên liệu trongbuồng phao hạ xuống thì phao 5 cũng hạ theo, van kim 3 rờikhỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống 2 đi vàobuồng phao Phía sau họng còn có bướm ga 1 dùng đểđiều chỉnh số lượng hỗn hợp đưa vào động cơ

1.3.1.4 Bộ chế hoà khí hút hiện đại.

- Bộ chế hoà khí hút đơn giản, khi đáp ứng được yêucầu làm việc của động cơ ở chế độ không tải và tải nhỏthì khi động cơ làm việc ở chế độ tải ổn định và toàn tảithì hỗn hợp lại quá loãng, động cơ không thể làm việcđược Ngược lại, khi động cơ làm việc tốt ở chế độ tảilớn thì khi ở tải nhỏ và không tải thì hỗn hợp lại quá giàu

Vì vậy ở những bộ chế hoà khí hiện đại thì chúng đượctrang bị thêm những hệ thống hỗ trợ như : hệ thốngkhông tải, hệ thống làm đậm, bơm tăng tốc.v.v

- Sau đây em chỉ giới thiệu bộ chế hoà khí điển hình làK129.

- Sơ đồ cấu tạo: (hình 1.4)

Hình1.4 : Sơ đồ bộ chế hoà khí K129

2 : Piston bơm tăng tốc 9 : Mạch xăngkhông tải

3 : Ziclơ không tải 10 :Vít điềuchỉnh không tải

5 : Phao xăng 12 : Họng nho.í

6 : Ziclơ không khí 13 : Van làmđậm

7 : Vòi phun làm đậm 14 : Thân bướmga

- Nguyên lý làm việc của bộ chế hoà khí K129 sẽ làmviệc như bộ chế hoà khí hút đơn giản nhưng nó đượcsự hỗ trợ của các hệ thống phụ như : hệ thống làmđậm, hệ thống không tải, bơm tăng tốc.v.v Nên bộ chếhoà khí này đáp ứng được tất cả các yêu cầu làm việccủa động cơ từ chế độ khởi động cho đến khi cần pháthuy hết công suất

1.3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phun xăng hiện đại.

1.3.2.1 Hệ thống phun xăng cơ khí.

-Sơ đồ nguyên lý : (hình 1.5)

SVTH : Nguyễn Ngọc Hoà - Lớp 97C4A

Trang 14

Đường ống nạp trước xupáp nạp

Vòi phun

Bộ lọc xăng

Bộ tích tụ xăng

Bơm xăng điện

Bộ lọc không

khí

XăngKhông khí

Đo lưu

lượng

khí

Điều chỉnh hỗn hợp Định lượng

phân phốiBướm

ga

Hình 1.5 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng cơ khí.

- Có thể chia các cơ cấu của hệ thống này thành 3 bộphận:

+ Bộ phận cung cấp nhiên liệu gồm: bình chứa, bơmxăng điện, bộ tích tụ xăng, bộ lọc xăng

+ Bộ phận cung cấp không khí bao gồm: đường ốngnạp và bộ phận lọc khí

+ Bộ phận điều khiển tạo hỗn hợp bao gồm: thiết

bị đo lưu lượng khí và thiết bị định lượng nhiên liệu

-Lượng không khí nạp vào xi lanh được xác định bởilưu lượng kế Căn cứ vào lượng nạp thực tế lưulượng kế sẽ chỉ huy việc định lượng nhiên liệu cung cấpcho động cơ Nhiên liệu được phun vào qua các vòi phunvào đường ống nạp ở ngay trên xupáp nạp Lượng hỗnhợp nạp vào xylanh được điều khiển bởi bướm ga

- Bộ tích tụ xăng có hai chức năng: duy trì áp xuấttrong mạch nhiên liệu sau khi động cơ đã ngừng hoạt độngđể tạo điều kiện khởi động dễ dàng và làm giảm bớt daođộng áp suất nhiên liệu trong hệ thống do việc sử dụngbơm xăng kiểu phiến gạt

1.3.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử

- Sơ đồ nguyên lý : (hình 1.6)

SVTH : Nguyễn Ngọc Hoà - Lớp 97C4A

Vòi phun

Lọc xăng

Bơm điện

Bình chứa

Nhiệt kế

Công tắc bướm ga

Cảm biến tốc độ

Lưu lượng kế

Đến động cơ

ĐIỀU KHIỂN ĐÁNH LỬA

NHIÊN LIỆUTHÔNG

SỐ CẢM BIẾN CHẤP HÀNH

Hình 6 : Sơ đồ nguyên lý hệ thống phun xăng điều khiển

điện tử

- Hệ thống phun xăng điện tử thực chất là một hệ thống điều khiển tích hợp cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa của động cơ Hệ thống bao gồm ba khối thiết

bị sau:

+ Các cảm biến có nhiệm vụ ghi nhận các thông số hoạt động của động cơ (lưu lượng khí nạp, tốc độ động

cơ, nhiệt độ, tải trọng, nồng độ ôxi trong khí thải )

+ Bộ xử lý và điều khiển trung tâm: tiếp nhận vàxử lý các thông tin do các cảm biến cung cấp Tín hiệuđiện đưa đến từ các cảm biến sẽ được chuyển đổithành tín hiệu số rồi được xử lý theo một chương trìnhđã vạch sẵn Những số liệu cần thiết khác cho việc tínhtoán đã được ghi nhớ sẵn trong bộ nhớ của máy tính dướidạng các thông số vận hành hay đặc tính chuẩn

+ Các tín hiệu ra của bộ điều khiển trung tâm đượckhuếch đại và đưa vào khối thứ ba là bộ phận chấphành Bộ phận này có nhiệm vụ phát các xung điện chỉhuy việc phun xăng và đánh lửa cũng như chỉ huy một số

cơ cấu thiết bị khác (luôn hồi khí thải, điều khiển mạchnhiên liệu, mạch khí ) đảm bảo sự làm việc tối ưu củađộng cơ

1.4 SO SÁNH GIỮA CHẾ HOÀ KHÍ VÀ PHUN XĂNG ĐIỆN TỬ.Mặc dù mục đích của chế hoà khí và EFI là giốngnhau, nhưng phương pháp mà chúng sử dụng để nhậnbiết lượng khí nạp và cung cấp nhiên liệu thì khác nhau

1.4.1Cách tạo hỗn hợp khí - nhiên liệu.

1.4.1.1 Chế hoà khí.

- Tại tốc độ không tải, lượng khí nạp được đo dựavào sự thay đổi áp suất (độ chân không) xung quanh vítđiều chỉnh không tải và đường ống không tải ở gần vị tríbướm ga, và một lượng nhỏ nhiên liệu được hút quađường ống không tải và vòi phun chính

- Trong khoảng hoạt động bình thường, lượng khí nạpđược đo bằng độ chân không trong họng khuếch tán vàmột lượng nhiên liệu tương ứng được hút qua vòi phunchính của họng khuếch tán

1.4.1.2 Hệ thống phun xăng điện tử

- Trong hệ thống EFI, cơ cấu dùng để đo lượng khínạp được tách rời khỏi cơ cấu phun nhiên liệu, lượng khínạp được đo bằng một cảm biến (cảm biến lưu lượngkhí) và gửi tín hiệu phản hồi đến ECU (bộ điều khiểnđiện tử trung tâm) Dựa vào tín hiệu lượng khí nạp vàtín hiệu tốc độ quay của động cơ, ECU sẽ truyền một tínhiệu đến các vòi phun, vòi phun sẽ phun một lượng nhiênliệu thích hợp vào cửa nạp của từng xylanh

1.4.2 Các chế độ lái xe và tỷ lệ khí - nhiên liệu.

1.4.2.1 Khi khởi động.

Khi khởi động động cơ, cần phải có một hỗn hợp khínhiên liệu đậm hơn để nâng cao tính năng khởi động, đặcbiệt khi nhiệt độ thấp Đó là do không khí đậm đặt hơn dovậy tốc độ dòng khí nạp thấp hơn và nhiệt độ thấp vìvậy nhiên liệu không bay hơi được dễ dàng

1.4.2.1.1 Chế hoà khí

Khi nhiệt độ thấp, bướm gió đóng hoàn toàn để giúphỗn hợp đủ đậm Mặc dù vậy sau khi động cơ đã khởiđộng, bộ ngắt bướm gió sẽ hoạt động để mở bướm gió

ra một chút nhằm tránh cho hỗn hợp quá đậm

1.4.2.1.2 Hệ thống phun xăng điện tử

Hệ thống sẽ nhận biết động cơ đang quay nhờ vào tínhiệu máy khởi động và cung cấp một hỗn hợp đậm hơntrong khi mô tơ khởi động đang quay Nó cũng có một vòiphun khởi động lạnh hoạt động chỉ khi nhiệt độ thấp đểcung cấp một lượng phun lớn hơn Vòi phun này đượcthiết kế để cải thiện phun sương nhiên liệu giúp dễ dàngbắt cháy hơn

1.4.2.2 Khi động cơ còn lạnh.

Do nhiên liệu bay hơi kém khi động cơ còn lạnh, nên cầnphải có một hỗn hợp không khí - nhiên liệu đậm hơn

1.4.2.2.1 Chế hoà khí

Hệ thống bướm gió thực hiện chức năng này Khinhiệt độ còn thấp, bướm gió có thể vận hành bằng tayhay nó tự động đóng vào để cung cấp một hỗn hợp khí-nhiên liệu đậm hơn Ở hệ thống vận hành bằng tay, saukhi động cơ đã khởi động, lái xe mở bướm gió khi động cơấm lên Ở hệ thống tự động, bướm gió cũng được mởnhư vậy

1.4.2.2.2 Hệ thống phun xăng điện tử

Nhiệt độ nước làm mát được đo bằng một cảmbiến, nó nhận ra nhiệt độ nước làm mát còn thấp Cảmbiến có một nhiệt điện trở, điện trở của nó thay đổi rấtnhạy theo sự thay đổi của nhiệt độ nước làm mát Nhiệt

độ nước làm mát chuyển thành tín hiệu điện và gửi đếnECU, ECU sẽ phản hồi lại cho vòi phun và vòi phun sẽ phunthêm nhiên liệu để làm đậm hỗn hợp khí - nhiên liệu tuỳtheo tín hiệu này.

1.4.2.3 Khi động cơ tăng tốc.

Khi xe tăng tốc từ tốc độ thấp, thể tích không khí theođó tăng lên ngay lập tức nhưng do quán tính của nhiên liệunên sẽ có sự chậm trễ tức thời trong việc cung cấp nhiênliệu

1.4.2.3.1 Chế hoà khí

Để tránh cho hỗn hợp khí nhiên liệu quá nhạt khi tăngtốc, thì hệ thống tăng tốc trong bộ chế hoà khí sẽ làmviệc và một lượng nhiên liệu xác định được phun quakhoang đặc biệt để bù lại sự chậm trễ trong việc cungcấp nhiên liệu qua vòi phun chính

1.4.2.3.2 Hệ thống phun xăng điện tử

Ngược lại với chế hoà khí, hệ thống EFI không thựchiện bất kỳ hiệu chỉnh đặt biệt nào trong khi tăng tốc đólà vì chế hoà khí hút nhiên liệu bằng độ chân không, cònhệ thống EFI phun trực tiếp nhiên liệu có áp suất cao tỷlệ với sự thay đổi của lượng khí nạp do vậy không cósự chậm trễ trong việc cung cấp nhiên liệu

1.4.2.4 Khi động cơ phát huy hết công suất.

1.4.2.4.1 Chế hoà khí

Khi động cơ phát huy hết công suất cần phải cung cấpmột hỗn hợp không khí đậm hơn Với động cơ chế hoàkhí, điều đó được thực hiện bằng hệ thống làm đậm.Hệ thống toàn tải nhận biết tải trọng đặt lên động cơ

bằng độ chân không của đường nạp Khi độ chân không nàygiảm xuống, hệ thống làm đậm làm việc và hỗn hợpkhông khí - nhiên liệu được cung cấp đậm hơn.

1.4.2.4 2 Hệ thống phun xăng điện tử

Đối với hệ thống EFI tải trọng đặt lên động cơ đượcxác định bằng góc mở bướm ga và nó được chuyển thànhtín hiệu điện nhờ vào cảm biến vị trí bướm ga Khi gócmở bướm ga tăng lên, thì vòi phun sẽ phun lâu hơn để cómột lượng nhiên liệu lớn hơn cung cấp cho động cơ

1.4 ƯU ĐIỂM CỦA EFI SO VỚI CHẾ HOÀ KHÍ

1.4.1 Có thể cấp hỗn hợp khí - nhiên liệu đồng đều đến từng xylanh.

Do mỗi xylanh đều có vòi phun và do lượng phun đượcđiều khiển chính xác bằng ECU theo sự thay đổi về tốcđộ động cơ và tải trọng nên có thể phân phối đều đếntừng xylanh Mặt khác, tỷ lệ khí - nhiên liệu có thể điềukhiển tự do (vô cấp) nhờ ECU bằng việc thay đổi thời gianhoạt động của vòi phun (khoảng thời gian phun nhiên liệu)

Vì thế hỗn hợp khí - nhiên liệu được phân phối đều đếntất cả các xylanh và tạo ra được tỷ lệ tối ưu Chúng có

ưu điểm trong cả việc kiểm xoát khí xả lẫn tính năng pháthuy về công suất

1.4.2 Có thể đạt được tỷ lệ khí - nhiên liệu chính xác với tất cả các dải tốc độ động cơ.

- Vòi phun đơn của chế hoà khí không thể điều khiểnchính xác tỷ lệ khí - nhiên liệu ở tất cả các dải tốc độ,nên việc điều khiển chia thành các dải tốc độ không tải,tốc độ trung bình và tốc độ cao, khi khởi động, khi tăng

tốc, khi phát huy hết công suất Nên hỗn hợp phải đượclàm đậm khi chuyển từ hệ thống này sang hệ thốngkhác Vì thế nên rất dễ xẩy ra hiện tượng không bìnhthường (nổ trong đường ống nạp ) trong quá trình chuyểnđổi cũng như có sự không đồng đều khá lớn trong từngxylanh nên hỗn hợp phải được làm đậm hơn Mặc dù vậy,với hệ thống EFI thì một hỗn hợp khí - nhiên liệu chínhxác và liên tục luôn được cung cấp tại bất kỳ chế độtốc độ và tải trọng nào của động cơ nên nó có ưu điểmrất lớn trong việc kiểm soát khí xả và tính kinh tế củanhiên liệu.

1.4.3 Đáp ứng kịp thời với sự thay đổi của góc mở bướm ga.

- Ở bộ chế hoà khí, từ vòi phun đến xylanh có mộtkhoảng cách dài cũng như có sự chênh lệch lớn giữa tỷtrọng xăng và không khí nên xuất hiện sự chậm trễ khixăng đi vào xylanh tương ứng với sự thay đổi của luồngkhí nạp Mặc dù vậy, ở hệ thống EFI vòi phun được bốtrí ở gần xylanh và được nén với áp suất khoảng 2 -3kg/cm2, cao hơn so với áp suất đường nạp, cũng như nóđược phun qua một lỗ nhỏ nên nó dễ dàng tạo thànhdạng sương mù Do vậy lượng phun xăng thay đổi tươngứng với sự thay đổi của lượng khí nạp tuỳ theo sựđóng mở của bướm ga, nên hỗn hợp khí - nhiên liệu phunvào trong các xylanh thay đổi ngay lập tức theo độ mở củabướm ga

1.4.4 Hiệu chỉnh hỗn hợp khí - nhiên liệu.

1.4.4.1 Bù tại tốc độ thấp.

- Khả năng tải tại tốc độ thấp được nâng cao do nhiênliệu ở dạng sương mù được phun ra bởi vòi phun khởiđộng lạnh khi động cơ khởi động cũng như lượng khôngkhí được hút qua van không tải nên khả năng tải được duytrì ngay lập tức sau khi khởi động.

1.4.4.2 Cắt nhiên liệu khi giảm tốc.

- Trong quá trình giảm tốc, động cơ chạy với tốc độcao ngay cả khi bướm ga đóng kín Do vậy, lượng khí nạpvào xylanh giảm xuống và độ chân không trong đường ốngnạp trở nên rất lớn Ở chế hoà khí, xăng bám trên thànhcủa đường ống nạp sẽ bay hơi và vào bên trong xylanhđộng cơ do độ chân không tăng lên đột ngột làm cho hỗnhợp quá đậm, quá trình cháy xẩy ra không hoàn toàn vàlàm cho nồng độ HC trong khí xả tăng lên Ở động cơ EFI,việc phun nhiên liệu bị loại bỏ khi bướm ga đóng kín, dovậy nồng độ HC trong khí xả giảm xuống và làm giảm tiêuhao nhiên liệu

1.4.5 Nạp hỗn hợp khí - nhiên liệu có hiệu quả

- Ở chế hoà khí, dòng không khí bị thu hẹp lại bằnghọng khuếch tán để tăng tốc độ dòng khí, tạo nên độchân không bên dưới họng khếch tán làm cho nhiên liệuđược hút vào trong xylanh Tuy nhiên họng khếch tán làmcản trở dòng khí nạp, còn ở động cơ EFI một áp suấtnhiên liệu xấp xỉ 2 - 3 kg/cm2 luôn được bơm cung cấp đếnđộng cơ để nâng cao khả năng phun sương của hỗn hợp khí

- nhiên liệu, do vậy không cần có họng khếch tán nên dòngkhí nạp không bị cản trở cũng như có thể tận dụng quántính của dòng khí để tăng lượng không khí nạp cho một

chu trình.

2 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ 1FZ-FE.

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG

- Xe Toyota Landcruiser là loại xe lữ hành việt dã 4×4 đểchơ íngười hoặc chở hàng sạch (khi tháo các ghế ngồi ởphía sau) Xe có động cơ có công suất lớn, độ bền và độtin cậy cao, kết cấu vững gồm nhiều thiết bị đảm bảotiện nghi và an toàn cao cho người sử dụng trong các điềukiện đường xá, khí hậu khắt nghiệt Đặt biệt ở Việt Nam

do điều kiện đường xá còn nhiều hạn chế nên họ xeToyota Landcuriser được rất nhiều người ưa chuộng Kếtcấu, hình dáng bên ngoài và nội thất có tính mỹ thuậtcao

- Họ xe Landcruiser bắt đầu sản xuất từ những năm 50tới nay gồm có 3 kiểu chính:

+ Xe mui cứng bằng kim loại để chở khách, xe muivải để chở khách và chở hàng, xe toàn năng để chở người + Xe mui cứng và mui vải là những xe được thiết kếhình dáng từ thập kỷ 70 sang thập kỷ 80 Vỏ xe có nhiềuđường thẳng, góc cạnh, chủ yếu các xe này được phânloại theo các kiểu sau:

∗ Landcruser mui cứng và mui bạt:

• Kiểu thân ngắn có 5-6 chỗ ngồi

• Kiểu thân trung bình có 5-9 chỗ ngồi

• Kiểu thân dài có 6-13 chỗ ngồi

• Kiểu thân dài làm xe vận tải nhỏ có 3 chỗngồi và thùng chở hàng phía sau

∗ Landrcuser II mui cứng:

• Kiểu thân ngắn có 5-6 chỗ ngồi

+ Xe toàn năng là kiểu xe được sản xuất từ đầuthập kỷ 90 có kích thước gần giống xe Landcruser thân dàinhưng hình dáng hiện đại, nhiều đường cong hơn, có đầu

xe hình dáng <<đầu cá mập>> cụ thể có xêri sau:

• F2J80 lắp động cơ xăng 1FZ-F, 1FZ-FE, 3F, 3F-E

+ Động cơ điêzen : 1PZ, 1HD-T, 1HZ trong đó 1HD-T làđộng cơ tăng áp

Vì trong khuôn khổ của đề tài nên em chỉ giới thiệutổng quan về động cơ phun xăng điều khiển điện tử 1FZ-

FE được lắp trên xe Toyota Landcruser 1998

- Sơ đồ mặt cắt động cơ: (hình 2.1) và (hình 2.2)

Hình 2.1 : Mặt cắt ngang động cơ 1FZ-FE.

Hình 2.2 : Mặt cắt dọc động cơ 1FZ-FE.

thải

truyền

5 : Đường ống nạp 15 : Trụckhuỷu.

dầu

10 Xupáp

- Động cơ xăng kiểu 1FZ-FE là động cơ phun xăng điềukhiển điện tử, 4 kỳ 6 xy lanh được xếp thành dãy thẳngđứng, có hai trục cam đặt trên nắp máy, có 24 xupáp Dungtích công tác là 4500 cm3, thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4 Tất cảcác cụm, chi tiết cần được bảo dưỡng, điều chỉnhthường xuyên nên đều được bố trí tại các vị trí dễ thaotác Động cơ cùng với hộp số và hộp số phụ được lắpthành cụm động lực đặt dọc xe

- Xy lanh được đúc liền với thân máy bằng gang, khôngcó ống lót rời, nhờ đó làm tăng độ cứng vững, gọn kếtcấu, giảm trọng lượng xylanh Bên dưới động cơ được chebởi các te chứa dầu Các te này gồm hai phần: phần trênbằng hợp kim nhôm, phần dưới làm bằng tôn dập

- Động cơ có hai trục cam trên một nắp máy Mỗixylanh có 4 xupáp, hai nạp và hai thải Trục cam trên nắpmáy cho phép làm giảm khối lượng các chi tiết trung gianchuyển động tịnh tiến (không có đũa đẩy, cò mổ ) đảmbảo hoạt động ổn định cho cơ cấu phân phối khí ngay cảtại số vòng quay cao Trục cam được dẫn động bằngxích từ trục khuỷu Trên hộp xích cam làm bằng hợp kim

nhôm có lắp bơm nước dẫn động bằng dây đai và bơmdầu Ngoài ra phía sau hộp xích cam còn có lắp bơm dầutrợ lực tay lái được dẫn động từ đầu trục khuỷu quabánh răng dẫn động bơm dầu động cơ.

2.2.1 Thân máy.

- Thân máy là chi tiết cơ sở trên đó có lắp các cơ cấuvà các cụm phụ khác của động cơ Thân máy làm bằnggang hợp kim có độ bền cao Xylanh được doa thẳng vàothân máy

- Phần dưới thân máy có bảy ổ đỡ trục khuỷu Nắp ổđỡ trục khuỷu được bắt vào thân máy bằng bu lông vàđược gia công cùng với thân máy Trên thân máy có khoangđường dầu chính đưa dầu đi bôi trơn các ổ đỡ trục khuỷu,lên trục cam, ngoài ra còn có các đường đưa dầu từ bơmdầu lên bầu lọc và két làm mát dầu

- Trên thân máy xung quanh xylanh là áo nước có cácvách dẫn nước làm mát động cơ

- Phía trước thân máy có lắp hộp xíchcam cùng với bơmtrợ lực tay lái, bơm nước, quạt gió Phía sau thân máy cólắp vỏ bánh đà được đúc liền để nối với vỏ ly hợp

2.2.2 Piston và thanh truyền

- Piston được đúc bằng hợp kim nhôm chịu tải trọngnhiệt, cơ cao Trên đỉnh piston có bề mặt lõm để tránh vađập với xupáp Để làm kín xylanh và truyền nhiệt ra thânmáy, trên mỗi piston có lắp hai secmăng khí và mộtsecmăng dầu có hai vòng thép mỏng và vòng lò xo ở giữa

- Các thông số kỹ thuật chính của nhóm piston - thanhtruyền :

• Đường kính piston đo tại phần váy, cách đỉnh piston

42 mm, theo phương vuông góc với chốt piston là :

+ Secmăng khí thứ hai: 0,45 0,67 mm

-0,52 mm

- Thanh truyền được làm bằng thép rèn Các bu lông

thanh truyền, nắp cổ trục chính đều là bu lông chịu kéo.

2.2.3 Trục khuỷu bánh đà.

- Trục khuỷu là chi tiết chịu lực chính của động cơ nênđược đúc bằng gang đặc biệt có độ bền cao Trong trụckhuỷu có khoang các đường dầu, dẫn dầu đi bôi trơn cáccổ trục thanh truyền Trên đầu trục khuỷu có lắp bánhxích dẫn động xích cam, bánh răng dẫn động bơm dầu,bơm trợ lực lái Đuôi trục khuỷu có lỗ lắp vòng bi chotrục dẫn động hộp số

- Bánh đà được đúc bằng gang, trên có lắp vành răngkhởi động Bánh đà được lắp vào đuôi trục khuỷu bằngcác bulông tự hãm kèm theo vòng đệm

Các thông số kỹ thuật chính của nhóm trục khuỷu bánh đà

- Nắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm chung cho cả

6 xylanh Trên nắp máy có các buồng cháy, có các vị trílắp xupáp, bugi, hai trục cam, cụm ống thải, cụm ốngnạp Bên trong nắp máy có khoang nước làm mát Ngoài rabên trên nắp máy còn có van thông gió cacte, bộ vòi phun,van tuần hoàn khí xả Hai trục cam ở đầu có nối với nhaubởi các bánh răng dẫn động, trong đó trục cam bên trái cóbánh xích được dẫn động từ trục khuỷu Mỗi trục camcó 7 ổ đỡ, nắp ổ đỡ ốp thẳng vào cổ trục không cầnbạc lót Cam tác động trực tiếp lên con đội tới xupáp Đếxupáp được chế tạo bằng gang đặt biệt có độ bền cao,chịu va đập

- Đệm nắp máy có tác dụng làm kín giữa thân máy vànắp máy Đệm làm bằng bột sợi amiăng có viền mépbằng tôn mềm, các lỗ nước được viền bằng đồng lá.Bề mặt bôi bột chì chống dính

2.2.5 Cơ cấu phối khí.

- Cơ cấu phối khí có tác dụng điều chỉnh quá trìnhnạp, xả khí trong động cơ khi đóng mở xupáp nạp vàxupáp thải Cơ cấu phối khí gồm có bộ dẫn động xíchcam, hai trục cam, xupáp nạp và xupáp thải, lò xo con đội

và các chi tiết khác để giữ xupáp.

- Bộ dẫn động xích cam truyền chuyển động từ bánhxích trục khuỷu lên bánh xích trục cam bên trái và thông quacặp bánh răng truyền chuyển động sang trục bên phải

- Hai trục cam được đúc bằng gang, bề mặt làm việccủa các cam và cổ trục cam đều được tôi cao tần Dầubôi trơn được dẫn động từ nắp máy tới hai trục cam, vàocác ổ đỡ

• Các thông số kỹ thuật chính của cơ cấu phối khí :

* Đường kính tiêu chuẩn thân xupáp là :

2.2.6 Hệ thống làm mát.

- Hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàncưỡng bức, bao gồm áo nước, xylanh và nắp máy, kétnước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió, các đường

ống Hệ thống làm nước sử dụng nước sạch có phaphụ gia chống gỉ.

nước quanh xylanh, lên nắp máy làm mát cho các chi tiếtquanh buồng cháy rồi ra ngoài vào lại két nước làm mátvà bộ sưởi Từ nắp máy có đường đưa nước làm mát lênhộp bướm gió sau đó về lại van hằng nhiệt.

2.2.7 Hệ thống bôi trơn.

- Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức và vung toé dùngđể đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát củacác chi tiết chuyển động của động cơ

- Sơ đồ hệ thống: (hình 2.4)

Hình 2.4 : Hệ thống bôi trơn.

- Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu,các te dầu, các đường ống Dầu sẽ từ các te được hútbằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thânmáy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các

Piston và xylanh

Thanh truyền

Trục khuỷu

Ổ đỡ trục răng dẫn động bơm dầu

Bánh răng trục

camCon đội và thân xupáp

Xích và bánh

xích

Vòi phun dầu

PistonVòi phun dầu

Đường dầu chính

Các te

Bơm lọc dầu

Két làm mát dầu

Chốt căng xích

Nắp máy

Cam

Cổ trục cam

bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục camvào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tựchảy về các te.

2.2.8 Hệ thống cung cấp nhiên liệu.

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu của động cơ 1FZ-FE làhệ thống cung cấp phun xăng điều khiển bằng điện tửEFI thay thế cho kiểu cung cấp chế hoà khí

- Sơ đồ hệ thống : (hình 2.5)

Hình 2.5 : Sơ đồ hệ thống EFI động cơ 1FZ-FE.

2.2.9 Hệ thống điều chỉnh khí thải.

- Hệ thống điều chỉnh khí thải có tác dụng làm giảmlượng khí độc hại có trong khí thải động cơ trước khi thải

cháy lọt từ buồng cháy xuống các te khỏi làm biến chất

dầu nhờn và gây ô nhiễm không khí

* Hệ thống sưởi không khí nạp: có tác dụng tăngnhiệt độ không khí nạp khi động cơ mới bắt đầu làm việclàm tăng khả năng sử dụng hỗn hợp cháy nghèo

* Hệ thống thu hơi xăng thừa

* Hệ thống tuần hoàn khí xả

- Hệ thống cung cấp EFI là kiểu phun xăng điều khiểnđiện tử có tính kinh tế cao, tăng công suất động cơ, giảmlượng độc hại trong khí xả (do luôn đảm bảo hệ số dưlượng không khí α = 0.9 - 1 là tối ưu ở tại các chế độ tảicủa động cơ

- Hệ thống phun xăng điện tử EFI gồm có 3 phầnchính: cấp xăng, dẫn không khí nạp và điều khiển điệntử

+ Hệ thống cấp xăng có bơm xăng điện cấp xăng cóáp suất qua bầu lọc theo đường ống vào các vòi phun.Trên đường ống có lắp van điều chỉnh áp suất giữ ápsuất xăng ở đầu vòi phun là 2.3 - 2.6 kg/cm2 ở vòng quaykhông tải và 2.7 - 3.1 kg/cm2 ở vòng quay định mức Từ van

điều chỉnh áp suất có đường dẫn xăng thừa về thùng.Các vòi phun được điều khiển phun theo quy luật đồngthời phun một lượng xăng xác định vào đường ống nạpkhông khí tuỳ theo tín hiệu từ hộp điều khiển điện tửECU Các vòi phun hoạt động đồng thời, mỗi chu kỳ động

cơ phun hai lần, mỗi lần một nữa liều phun

- Hệ thống dẫn không khí nạp gồm có: bầu lọc gió,hộp bướm ga và cụm đường ống nạp

- Hệ thống điều khiển điện tử động cơ 1FZ-FE là kiểuTCCS (Toyota Computer Contrl System ) do hãng Toyota pháttriển Hệ thống TCCS có các chức năng như sau :

+ Phun xăng điện tử EFI Hộp điều khiển điện tửECU nhận các tín hiệu từ các cảm biến đo các thông sốnhư :

• Khối lượng dòng không khí nạp

• Nhiệt độ nước làm mát

• Nhiệt độ không khí nạp

• Số vòng quay động cơ

• Độ tăng tốc / độ giảm tốc

• Nồng độ oxy trong khí xả

• Vị trí bướm ga

• Công tắc bật điều hoà nhiệt độ

+ Đánh lửa sớm điện tử Hộp ECU được đặcchương trình để phát tín hiệu vào thời điểm đánh lửa tối

ưu ( góc đánh lửa tối ưu ) trong bất kỳ chế độ làm việcnào của động cơ Các thông số từ các đầu cảm biến đovòng quay, áp suất tuyệt đối dòng khí nạp, nhiệt độ