2. GIỚI THIỆU KHÂI QUÂT VỀ ĐỘNG CƠ ISUZU 4JH1-TC
2.3.Câc hệ thống của động cơ ISUZU 4JH1-TC
2.3.1. Hệ thống nhiín liệu
2.3.1.1. Sơ đồ hệ thống nhiín liệu
12 13 6 5 4 3 1 2 9 8 7 10 11
Hình 2 - 8. Sơ đồ hệ thống nhiín liệu của động cơ 4JH1-TC
1- Thùng nhiín liệu; 2- Van điều khiển bốc hơi nhiín liệu; 3- Cảm biến bâo mức nhiín liệu; 4- Nắp thùng nhiín liệu; 5- Ống cung cấp nhiín liệu; 6- Ống hồi nhiín liệu; 7- Bầu tâch nước; 8,9- Lọc nhiín liệu; 10- Bơm cao âp; 11- Vịi phun; 12- Ống hồi; 13- Động cơ.
2.3.1.2. Nguyín lý lăm việc
Khi động cơ lăm việc nhiín liệu được bơm cấp nhiín liệu đặt trong thùng chứa hút lín vă chuyển tới bơm cao âp, thơng qua đường nhiín liệu 5 nhiín liệu được chuyển tới ống phđn phối nhiín liệu từ ống phđn phối, nhiín liệu được phđn phối tới câc vịi phun 11 vă phun văo xilanh động cơ hỗn hợp với khơng khí nĩn,
tạo thănh hoă khí hay hỗn hợp vă tự chây vă sinh cơng. Nhiín liệu sau khi đi qua bơm cao âp lă nhiín liệu cao âp. Từ đầu ra của bơm phđn phối đến cung cấp nhiín liệu cho 4 vịi phun của động cơ theo thứ tự nổ lă 1-3-4-2.
Để đảm bảo cho thănh phần nhiín liệu phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ. Trong hệ thống người ta cĩ lắp thím câc cảm biến: âp suất khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước lăm mât, vị trí băn đạp ga.... Câc cảm biến năy nhận tín hiệu vă chuyển về bộ điều khiển PCM. Bộ điều khiển cĩ nhiệm vụ xử lý tín hiệu từ câc cảm biến gởi về vă sẽ phât ra tín hiệu điều khiển vịi phun. Câc tín hiệu năy sẽ quyết định lượng nhiín liệu mă bơm sẽ cung cấp cho câc vịi phun.
2.3.2. Hệ thống bơi trơn
2.3.2.1. Sơ đồ hệ thống bơi trơn
Hình 2 - 9. Sơ đồ hệ thống bơi trơn động cơ 4JH1-TC
2.3.2.2. Nguyín lý lăm việc
Bơi trơn bằng phương phâp bơi trơn cưỡng bức sử dụng bơm bânh răng ăn khớp trong. Bơm được dẫn động từ trục khuỷu động cơ thơng qua bânh răng dẫn động trín trục bơm. Dầu bơi trơn được hút từ câcte thơng qua lưới lọc, qua câc đường dầu chính để đến câc ổ trục khuỷu, ổ trục cam, bơi trơn ổ chốt (ổ đầu to
thanh truyền) bơi trơn chốt piston (trín thanh truyền cĩ bố trí đường dầu để dẫn dầu đi bơi trơn chốt piston (đầu nhỏ thanh truyền), bơi trơn cơ cấu phđn phối khí xupâp, địn bẩy, cị mỏ....). Ngoăi ra, trín đường dầu chính cĩ đường ống dẫn dầu đến bộ tua bin tăng âp để bơi trơn ổ đỡ trục tua bin.
Khi nhiệt độ dầu bơi trơn cao hơn 800C lăm giảm độ nhớt, van điều chỉnh sẽ mở cho dầu đi qua kĩt lăm mât. Van an toăn của bơm đảm bảo âp suất trín toăn hệ thống khơng đổi. Trong trường hợp đường dầu bơi trơn bị kẹt vì một nguyín nhđn năo đĩ, van an toăn sẽ mở cho dầu xả về lại câcte.
Bề mặt xilanh, piston, câc chốt piston vă câc bânh răng được bơi trơn bằng phương phâp dầu vung toĩ. Sau khi bơi trơn bạc đầu to thanh truyền nhờ trục khuỷu đang quay với một tốc độ lớn, dầu được vung toĩ vă tạo thănh một lớp sương mù trong khơng gian của câcte bín dưới piston. Những giọt dầu bâm trín mặt gương xilanh, piston trín câc vẫn lăm nhiệm vụ bơi trơn những chi tiết năy rồi rơi về câcte.
2.3.3. Hệ thống lăm mât
2.3.3.1. Sơ đồ hệ thống lăm mât
Hình 2 - 10. Sơ đồ hệ thống lăm mât động cơ 4JH1-TC
1- Kĩt nước lăm mât; 2- Nắp kĩt nước; 3- Bình nước phụ; 4- Quạt giĩ; 5- Van hằng nhiệt; 6- Bơm nước; 7- Turbo; 8- Nắp mây; 9- Van nhiệt bộ lăm mât EGR; 10- Van nhiệt bộ lăm mât dầu bơi trơn; 11- Bộ lăm mât kĩt dầu bơi trơn; 12- Bộ lăm mât EGR; 13- Car Heater.
2.3.3.2. Nguyín lý lăm việc
Nước từ bình chứa nước, qua kĩt lăm mât, được dẫn văo bơm nước, đi văo lăm mât động cơ. Trong thời gian chạy ấm mây, nhiệt độ động cơ nhỏ hơn nhiệt độ lăm việc của van hằng nhiệt (82o C) thì nước sẽ khơng qua kĩt lăm mât mă đi thẳng đến bơm nước rồi đi văo động cơ. Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ lăm việc của van hằng nhiệt thì van sẽ mở ra vă cho nước từ động cơ qua kĩt lăm mât rồi đến bơm. Như vậy, nước sẽ được tuần hoăn cưỡng bức trong quâ trình lăm việc của động cơ.
Nắp kĩt nước cĩ một van âp suất để duy trì âp suất bín trong ở mức độ nhất định nhằm lăm tăng hiệu quả của bơm nước. Nắp kĩt nước cũng cĩ một van chđn khơng để cđn bằng với âp suất bín ngoăi khi âp suất trong động cơ giảm khi động cơ nguội để trânh trường hợp kĩt nước bị mĩp mĩo.
Bình nước phụ để trânh hao hụt nước lăm mât vă để điều khiển âp suất bín trong của kết nước, nhằm đảm bảo hiệu quả lăm mât. Khi động cơ nĩng, thể tích nước lăm mât giên nở khoảng 30% khi nhiệt độ lớn hơn 900C vă lượng nước giên nở năy sẽ trăn ra vì vậy phần trín của kĩt nước cĩ kích thước thích hợp để đâp ứng sự giên nở đĩ. Khi nhiệt độ giảm, âp suất nước trong kĩt giảm nước được hút trở lại kĩt nước. Trânh được hao hụt nước lăm mât vă luơn giữ đủ nước cho kĩt nước.
2.3.4. Hệ thống khởi động2.3.4.1. Sơ đồ hệ thống khởi động 2.3.4.1. Sơ đồ hệ thống khởi động 10 9 8 7 6 5 4 3 2 11 1
Hình 2 - 11. Sơ đồ nguyín lý hệ thống khởi động của động cơ 4JH1-TC 1- Bânh răng trục khuỷu; 2- Nút dừng; 3- Vănh răng khởi động;4- Rảnh xoay một chiều; 5- Địn bẩy; 6- Đĩa tiếp điểm; 7- Lị xo hồi vị; 8- Vị trí nối dđy dẫn; 9- Nút khởi động; 10- Khô nguồn; 11- Nguồn ắc quy.
2.3.4.2. Nguyín lý hoạt động
Động cơ sử dụng hệ thống khởi động điện, nguồn khởi động 24V, cơng suất của động cơ khởi động 2,3 (KW), cường độ dịng của nguồn ắcquy 160 (A.h). Khi đĩng cơng tắc nguồn 10 vă ấn nút khởi động 9, dịng điện lúc năy đi từ: (+) ắc qui → khô 10 → nút khởi động 9 → điểm nối 8 → cuộn dđy W1 vă W2 trín rơ le động cơ khởi động → cuộn dđy kích từ của động cơ khởi động → ( -) ắc qui, đĩng tiếp điểm 6, kĩo địn điều khiển 5 dịch chuyển qua trâi, đẩy cơ cấu bânh răng khởi động ăn khớp với bânh răng trục khuỷu, dịng điện từ (+) ắcqui → đĩa tiếp điểm 6-
→ cuộn dđy của động cơ khởi động, động cơ khởi động quay kĩo bânh răng trục khuỷu quay vă động cơ chính được khởi động. Khi ngắt nút khởi động, cuộn W1, W2 mất nguồn tiếp điểm mở, động cơ dừng khởi động, cần điều khiển 5 dịch chuyển qua phải trả cơ cấu trở về vị trí ban đầu. Rênh xoay một chiều 4 cĩ tâc dụng ngăn cản hiện tượng động cơ chính quay kĩo quay động cơ khởi động quay lăm hỏng thiết bị, nguyín lý như sau: Khi động cơ chính đê được khởi động, tốc độ của trục khuỷu sẽ tăng lín vă lớn hơn tốc độ quay của bânh răng khởi động 3, lúc năy trín rênh xoay một chiều 4 xuất hiện phản lực N tự động kĩo cơ cấu dịch chuyển qua trâi, thơng qua địn điều khiển 5, ngắt tiếp điểm 6 vă động cơ khởi động tự động ngừng, lúc năy vănh răng khởi động 3 cũng khơng cịn ăn khớp với bânh răng trục khuỷu động cơ chính nữa.
2.3.5. Hệ thống tăng âp (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hệ thống tăng âp trín động cơ 4JH1-TC lă loại tăng âp kiểu tua bin khí, được lăm mât trung gian. Bộ turbo tăng âp gồm hai phần chính lă tua bin vă mây nĩn khí, cùng với câc cơ cấu phụ khâc như bạc đỡ trục, thiết bị bao kín, hệ thống bơi trơn vă lăm mât.
Tua bin tăng âp trín động cơ lă loại tua bin tăng âp hướng kính, mây nĩn dùng để tăng âp động cơ cĩ nhiệm vụ biến đổi cơ năng thănh năng lượng của dịng khí tạo ra âp suất năo đĩ để cung cấp văo xilanh động cơ. Loại mây nĩn trín động cơ 4JH1-TC lă loại mây nĩn ly tđm.
Nguyín lý lăm việc: Tua bin vă mây nĩn được lắp trín cùng một trục. Mây nĩn được dẫn động bởi tua bin khí, khí thải của động cơ theo đường ống dẫn tới tua bin lăm quay câc cânh tua bin thực hiện sinh cơng cơ học cĩ ích, sau đĩ đi qua đường ống thải ra ngoăi. Khơng khí từ ngoăi trời qua mây nĩn được nĩn tới âp suất pk rồi văo xilanh động cơ trong kỳ nạp của động cơ.
D A B C 1 2 3 4 5 6 Hình 2 - 12. Kết cấu turbo RHF5
A- Khí thải động cơ ra khỏi tua bin; B- Khí nạp văo mây nĩn; C- Dầu văo dầu bơi trơn; D- Dầu ra dầu bơi trơn; 1- Vỏ tua bin; 2- Bânh cơng tâc tua bin; 3- Khoang
nước lăm mât; 4- Bânh cơng tâc mây nĩn; 5- Vỏ mây nĩn; 6- Vỏ giữa. Vấn đề tăng âp cho động cơ sẽ được trình băy cụ thể ở phần 3.
3. KHẢO SÂT HỆ THỐNG TĂNG ÂP ĐỘNG CƠ ISUZU 4JH1-TC 3.1. Sơ đồ hệ thống tăng âp động cơ ISUZU 4JH1-TC 3.1. Sơ đồ hệ thống tăng âp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Động cơ 4JH1-TC sử dụng hệ thống tăng âp bằng turbo loại RHF5, turbo do hêng Ishikawajima-Harima chế tạo. Cụm turbo tăng âp bao gồm một tua bin dạng hướng kính vă một mây nĩn dạng ly tđm, bộ lăm mât trung gian khí nạp vă câc ổ đỡ. Về cơ bản hệ thống tăng âp của động cơ bao gồm: bầu lọc khơng khí, bộ tua bin khí, van giảm âp vă bộ phận chấp hănh.
Sơ đồ nguyín lý hệ thống tăng âp động cơ 4JH1-TC
17 16 15 14 13 ECU 11 12 9 4 5 6 7 8 10 1 2 3
Hình 3 - 1. Sơ đồ bố trí hệ thống tăng âp trín động cơ 4JH1-TC
1- Động cơ; 2- Bầu âp suất; 3- Van xả; 4- Ống thải; 5- Bânh tua bin ; 6- Bânh mây nĩn; 7- Ống nạp trước mây nĩn; 8- Bầu lọc khơng khí; 9- Cảm biến lưu lượng khí nạp; 10- Kĩt lăm mât khí nạp; 11- Cảm biến âp suất tua bin; 12- Bộ điều khiển trung tđm ECU; 13- Trục khuỷu; 14- Piston; 15- Xilanh; 16- Xupâp nạp; 17- Xupâp thải.
+ Nguyín lý lăm việc: Khí thải từ động cơ 1 khơng thải trực tiếp ra mơi trường mă tiếp tục theo đường ống thải đi văo khoang tua bin vă lăm quay bânh tua bin của cụm turbo tăng âp, do kết cấu đồng trục nín khi tua bin quay lăm mây nĩn
quay theo. Mây nĩn hút khơng khí từ mơi trường qua bầu lọc 8, theo đường ống 7 qua cửa nạp văo mây nĩn, nĩn khơng khí cĩ âp suất P0 (âp suất khí trời) lín đến âp suất Pk vă nạp văo động cơ trong mỗi chu trình cơng tâc.
3.2. Hệ thống nạp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Kết cấu của hệ thống nạp ảnh hưởng rất lớn đến hệ số nạp của động cơ. Vì thế hệ số nạp đĩng vai trị quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến cơng suất động cơ.
P0,T0,C0 1 2 P1,T1,C1 P2,T2,C2 P3=PK T3=TK C3=CK 3 4
Hình 3 - 2. Sơ đồ nguyín lý hệ thống nạp động cơ.
1- Bầu lọc; 2- Mây nĩn; 3- Khoang nạp chung; 4- Động cơ.
3.2.1. Nguyín lý lăm việc của hệ thống nạp động cơ ISUZU 4JH1-TC
Quâ trình nạp trong câc xilanh động cơ được thực hiện khi piston đi từ ĐCT đến ĐCD. Gĩc mở sớm xupâp nạp 24,50, gĩc đĩng muộn xupâp nạp 55,50. Sơ đồ pha phđn phối khí kỳ nạp của động cơ 4JH1-TC turbo được biểu diễn hình 3- 3.
55°
Kỳ náp
ÐCT
ÐCD
24,5°
Khi động cơ lăm việc khơng khí ở mơi trường cĩ âp suất P0, nhiệt độ T0, tốc độ C0, được hút văo mây nĩn 2. Trước khi đi văo mây nĩn, khơng khí được lọc sạch ở bầu lọc 1, khí nạp khi ra khỏi bầu lọc cĩ (P1, T1, C1) trước khi đi văo mây nĩn. Qua mây nĩn, khơng khí được nĩn lín (P2, T2, C2). Sau đĩ, khơng khí nĩn được đưa văo khoang nạp chung của động cơ, để cấp văo mỗi xilanh động cơ với âp suất (Pk, Tk, Ck).
3.2.2. Đặc điểm kết cấu câc bộ phận trong hệ thống nạp
+ Bầu lọc khơng khí: Động cơ 4JH1-TC sử dụng loại bầu lọc bằng giấy (lọc khơ). Khơng khí từ mơi trường ngoăi đi qua bầu lọc. Những chất bẩn được giữ lại, khơng khí sạch đi văo mây nĩn được nĩn đến một âp suất cần thiết rồi được đưa văo xilanh động cơ.
+ Mây nĩn khí nạp: Bộ turbo tăng âp động cơ 4JH1-TC turbo sử dụng mây nĩn ly tđm, bânh cơng tâc của mây nĩn được lắp đồng trục với trục bânh cơng tâc của tua bin khí xả vă được tua bin khí dẫn động. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Đường ống nạp: Cĩ ảnh hưởng rất lớn đến sức cản chuyển động của dịng khí vă ảnh hưởng đến hiệu quả tăng âp. Vì vậy, đường ống nạp cĩ hình dâng, kích thước, kết cấu phù hợp để trở lực của đường ống nhỏ nhất đảm bảo cho động cơ lăm việc tốt, hiệu quả tăng âp cao.
3.3. Hệ thống thải động cơ ISUZU 4JH1-TC
Trín động cơ 4JH1-TC năng lượng khí xả của động cơ được tận dụng để dẫn động bộ tua bin tăng âp. Vì vậy, trong hệ thống thải của động cơ cĩ lắp tua bin khí nối thơng với ống thải chung, rồi đến bộ tiíu đm, sau đĩ khí xả thải ra mơi trường. Trín động cơ năy cĩ lắp một bộ lọc khí xả dùng để lăm biến đổi chất CO vă HC thănh khí xả chứa những chất khơng độc hại. Bộ lọc khí xả được lắp trước bộ giảm đm chính để lăm sạch toăn bộ khí xả.
KHÍ XẢ
1 2 3 4
Hình 3 - 4. Sơ đồ hệ thống thải động cơ 4JH1-TC
1- Động cơ; 2- Ống thải chung; 3- Tua bin khí; 4- Bộ tiíu đm. Khí xả
3.3.1. Nguyín lý lăm việc của hệ thống thải động cơ ISUZU 4JH1-TC
Quâ trình thải trong xilanh động cơ được thực hiện khi piston đi từ ĐCD lín ĐCT, xupâp thải mở với gĩc mở sớm lă 540 vă gĩc đĩng muộn lă 260.
Kỳ thại
ÐCT
ÐCD
26°
54°
Hình 3 - 5. Sơ đồ pha phối khí kỳ thải
Ở cuối quâ trình giên nở, xupâp thải mở sớm, sản vật chây được thải ra ngoăi qua xupâp xả theo đường ống thải chung đi văo miệng phun của tua bin khí. Tại đđy, khí xả cĩ nhiệt độ TT, âp suất PT vă tốc độ CT giên nở sinh cơng lăm quay rơto tua bin khí để dẫn động mây nĩn. Khí thải sau khi truyền năng lượng cho cânh dẫn tua bin khí xong thì tiếp tục đi qua bộ tiíu đm sau đĩ được thải ra ngoăi. Nhờ vậy, giảm được tiếng ồn cho động cơ.
3.3.2. Đặc điểm kết cấu câc bộ phận hệ thống thải động cơ ISUZU 4JH1-TC
- Xupâp thải: Trong hệ thống thải, mặt nấm xupâp thải chịu phụ tải động vă phụ tải nhiệt rất lớn. Mặt nấm xupâp luơn luơn chịu va đập mạnh với đế xupâp nín rất dễ biến dạng. Do xupâp trực tiếp tiếp xúc với khí chây nín xupâp chịu nhiệt độ rất cao. Ngoăi ra, do trong khí chây cĩ tạo thănh axit nín gđy ra ăn mịn mặt nấm xupâp. Vì vậy, địi hỏi vật liệu lăm xupâp phải cĩ độ bền cơ học cao, chịu nhiệt tốt chống được ăn mịn hĩa học vă hiện tượng xđm thực của khí thải ở nhiệt độ cao. Để đảm bảo độ bền của xupâp vă tiết diện lưu thơng của dịng khí thải gĩc cơn trín mặt nấm α = 45°.
- Tua bin tăng âp hướng kính: Tận dụng năng lượng của khí xả để lăm quay tua bin dẫn động mây nĩn ly tđm lăm tăng lượng khí nạp cung cấp cho động cơ, nhờ