THỐNG
2.1 Đường ống nạp.
- Đường ống nạp gồm câc cụm chi tiết sau : Bộ lọc khơng khí; cổ họng gió; Bộ góp nạp; vă câc cảm biến .
a, Lọc khơng khí:
Lọc khơng khí nhằm mục đích lọc sạch khơng khí trước khi khơng khí đi văo động cơ. Nó có vai trò rất quan trọng nhằm lăm giảm sự măi mịn của động cơ.Trín động cơ 2AZ-FE dùng kiểu lọc thấm, lõi lọc bằng giấy. Loại năy có ưu điểm giâ thănh khơng cao , dễ chế tạo. Tuy vậy nhược điểm lă tuổi thọ thấp,chu kỳ thay thế ngắn.
b, Cổ họng gió:
141 1- Câc bânh răng giảm tớc; 2- Lò xò bướm ga; 3- Cảm biến vị trí bướm ga;
4- Bướm ga; 5- Mô tơ điều khiển bướm ga.
* Câc bộ phận tạo thănh gồm :
bướm ga, mô tơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga vă câc bộ phận khâc. Bướm ga dùng để thay đổi lượng khơng khí dùng trong q trình hoạt động của động cơ, cảm biến vị trí bướm ga lắp trín trục bướm ga nhằm nhận biết độ mở của bướm ga, mô tơ bướm ga để mở vă đóng bướm ga, vă một lị xo hời để trả bướm ga về vị trí cớ định. Mơ tơ bướm ga ứng dụng một mô tơ điện một chiều có độ nhạy tớt vă ít tiíu thụ năng lượng.
* Nguyín lý lăm việc:
- ECU động cơ điều khiển độ lớn vă hướng của dòng điện chạy đến mô tơ điều khiển bướm ga, lăm quay hay giữ mơ tơ, vă mở hoặc đóng bướm ga qua một cụm bânh răng giảm tớc. Góc mở bướm ga thực tế được phât hiện bằng một cảm biến vị trí bướm ga, vă thơng sớ đó được phản hời về ECU của động cơ. - Khi dòng điện không chạy qua mô tơ, lò xo hồi sẽ mở bướm ga đến vị trí cớ định( Khoảng 7º ). Tuy nhiín, trong chế độ khơng tải bướm ga có thể được đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cớ định.
- Khi ECU động cơ phât hiện thấy có hư hỏng, nó bật đỉn bâo hư hỏng trín đờng hờ tâp lơ đờng thời cắt ng̀n đến mơ tơ, nhưng do bướm ga được giữ ở góc mở khoảng 7º, xe vẫn có thể chạy đến nơi an toăn.
* Câc chế độ điều khiển:
a) Điều khiển ở chế độ bình thường, chế độ cơng suất cao vă chế độ đường trơn trượt
142
Hình 3 : Quan hệ giữa góc nhấn băn đạp ga vă góc mở bướm ga
1 – Chế độ cơng suất cao; 2- Chế độ bình thường; 3-Chế độ di chuyển đường trơn trượt
+ Điều khiển chế độ thường : đđy lă chế độ cơ bản để duy trì sự cđn bằng giữa tính dễ vận hănh vă di chuyển ím.
+ Điều khiển chế độ đường trơn trượt : chế độ năy giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn chế độ bình thường để trânh trượt khi lâi xe ở đường trơn trượt
+ Điều khiển chế độ công suất cao: ở chế độ năy bướm ga mở lớn hơn so với chế độ bình thường.Do đó chế độ năy mang lại cảm giâc động cơ đâp ứng ngay với thao tâc băn đạp ga vă xe vận hănh mạnh mẽ hơn so với chế độ thường.
b) Điều khiển mômen truyền lực chủ động
Góc Nhấn bă
Băn
143
Gia tốc của xe
Độ mở bướm ga Thời gian Góc nhấn băn đạp ga Thời gian ‘ có điều khiển Khơng có điều khiển
144 Hình ảnh trín lă quan hệ giữa góc nhấn ga,góc mở bướm ga vă gia tốc xe
Chế độ điều khiển năy lăm cho góc mở bướm ga nhở hơn hay lớn hơn so với góc nhấn băn đạp ga để duy trì tính tăng tớc ím.
Hình minh hoạ trín cho thấy khi giữ băn đạp ga ở vị trí nhất định. Khi khơng có hệ thớng điều khiển momen truyền lực chủ động,góc mở bướm ga gần như đờng bộ với chuyển động của băn đạp ga như vậy trong khoảng thời gian ngắn lăm gia tốc xe tăng đột ngột vă sau đó giảm dần.
- Khi có hệ thớng điều khiển momen truyền lực chủ động, bướm ga được mở dần ra sao cho gia tốc xe tăng dần trong một khoảng thời gian lđu hơn để đảm bảo tăng tớc ím dịu.
c, Bộ góp nạp:
Hình 4 : Bộ góp nạp
1- Ống góp nạp; 2- Đường ớng nạp; 3- B̀ng tích âp
Bộ góp nạp được chế tạo bằng nhựa nhằm mục đích giảm trọng lượng vă sự truyền nhiệt từ nắp mây, kết quả lă cải thiện hiệu quả nhiệt độ vă thể tích lượng khí nạp.Câc nhânh ớng nạp đã được thiết kế dăi nhằm tới ưu hơ hình dạng đường nạp, dạng xoắn ớc của đường nạp tạo ra hiệu ứng lưu động dịng khí nạp, lăm tăng thím lượng khí nạp ở mỗi chu trình, điều năy giúp cải thiện momen vă
145 công suất phât ra khi động cơ chạy ở tốc độ thấp vă trung bình. Đường kính ớng góp nạp ( d = … mm) được thiết kế lớn, điều năy lăm giảm hệ số cản cho đường nạp.
d, câc cảm biến trín đường nạp: * Cảm biến lưu lượng nạp.
Hình 5: Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dđy sấy
1- Nhiệt điện trở; 2- Dđy sấy platin.
Nguyín lý hoạt động : Dòng điện chạy văo dđy sấy lăm cho nó nóng lín. Khi khơng khí chạy qua, dđy sấy được lăm nguội tương ứng với khới lượng khơng khí nạp, bằng câch điều chỉnh dòng điện chạy văo dđy sấy năy để giữ cho nhiệt độ sấy ln khơng đổi, dòng điện đó sẽ tỉ lệ thuận với lượng khơng khí nạp bằng câch xâc định dòng điện đó ta xâc định lượng khí nạp.Trong trường hợp năy, dòng điện có thể chuyển thănh điện âp vă gửi đến ECU của động cơ.
146 Mạch điện cảm biến đo lưu lượng khí.
Hình 6: Sơ đồ mạch điện điều khiển của cảm biến đo lưu lượng khơng khí.
1- Bộ khuyếch đại; 2-Ra ( nhiệt điện trở ); 3- Ra ( Bộ sấy ) .
Cảm biến lưu lượng khí nạp có một dđy sấy được ghĩp văo mạch cầu. Mạch cầu năy có đặc tính lă câc điện thế tại điểm A vă B bằng nhau khi tích của điện trở theo đường chĩo bằng nhau (Ra+R3)*R1= Rh*R2.
Khi dđy sấy (Rh) được lăm mât bằng khơng khí nạp, điện trở tăng lín dẫn đến sự hình thănh độ chính lệch giữa câc điện thế tại câc điểm A vă B. Một bộ khuyếch đại xử lý phât hiện chính lệch giữa câc điện thế của câc điểm A vă B. Một bộ khuyếch đại xử lý phât hiện chính lệch năy vă lăm tăng điện âp đặt văo mạch năy ( lăm tăng dòng điện chạy qua dđy sấy ). Khi thực hiện việc năy, nhiệt độ của dđy sấy lại tăng lín dẫn đến việc tăng tương ứng trong điện trở cho đến khi điện thế tại câc điểm A vă B trở nín bằng nhau ( câc điện âp tại câc điểm A vă B trở nín cao hơn ). Bằng câch sử dụng câc đặc tính của loại mạch cầu năy, cảm biến lưu lượng khí nạp có thể đo được khới lượng khí nạp bằng câch phât hiện điểm âp ở điểm B.
Trong hệ thống năy của nhiệt độ sấy( Rh) được duy trì liín tục ở nhiệt độ khơng đổi cao hơn nhiệt độ của khơng khí nạp, bằng câch sử dụng nhiệt điện trở (Ra) . Do đó có thể đo được khới lượng khí nạp một câch chính xâc mặc dù nhiệt độ khí nạp thay đổi, ECU động cơ khơng cần phải hiệu chỉnh thời gian phun nhiín liệu đới với nhiệt độ khơng khí nạp.
Ngoăi ra khi nhiệt độ khơng khí giảm ở câc độ cao lớn, khả năng lăm nguội của khơng khí giảm x́ng so với cùng thể tích khí nạp ở mực nước biển. Do đó mức lăm nguội cho dđy sấy nóng năy giảm x́ng.Vì khới khí nạp được phât hiện cũng giảm x́ng, nín khơng cần phải hiệu chỉnh mức bù cho độ cao lớn.
147 Khi ECU phât hiện thấy cảm biến lưu lượng bị hỏng một mã năo đó,ECU sẽ chuyển văo chế độ dự phòng. Khi ở chế độ dự phịng, thời điểm đânh lửa được tính toăn bằng ECU, dựa văo tớc độ động cơ vă vị trí của bướm ga. Chế độ dự phòng tiếp tục cho đến khi hư hỏng được sửa chữa.
** Cảm biến nhiệt độ khí nạp
Cảm biến nhiệt độ khí nạp lắp bín trong cảm biến lưu lượng khí nạp vă theo dõi nhiệt độ khí nạp. Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng một nhiệt điện trở - điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ khí nạp, có đặc điểm lă điện trở của nó giảm khi nhiệt độ khí nạp tăng. Sự thay đổi của điện trở được thông tin gửi đến ECU dưới sự thay đổi của điện âp.
Hình 7 : Cảm biến nhiệt độ khí nạp kiểu sấy.
1- Nhiệt điện trở; 2- Vỏ cảm biến.
148
Hình 8 : Sơ đồ mạch điện cảm biến đo khí nạp.1- Khới cảm biến; 2- Điện trở
nhiệt; 3-ECU; 4 – Điện trở giới hạn dịng.
Cảm biến nhiệt độ khí nạp có một nhiệt điện trở được lắp nối tiếp với điện trở được gắn trong ECU động cơ sao cho điện âp của tín hiệu được phât hiện bởi ECU động cơ sẽ thay đổi theo câc thay đổi của nhiệt điện trở năy,khi nhiệt độ của khí nạp thấp,điện trở của nhiệt điện trở tạo nín một tín hiệu điện âp cao trong tín hiệu THA.
***, Cảm biến vị trí bướm ga:
Cảm biến vị trí bướm ga sẽ chuyển sự thay đổi mật độ đường sức từ trường thănh tín hiệu điện.
149
Hình 9: Cảm biến vị trí bướm ga
1- Câc IC Hall; 2- Câc nam chđm ; 3- Bướm ga.
Cảm biến vị trí bướm ga được dùng lă loại phần tử Hall gờm có câc mạch IC Hall lăm bằng câc phần tử Hall vă câc nam chđm quay quanh chúng.Câc nam chđm được lắp trín trục của bướm ga vă quay cùng trục bướm ga.
Khi bướm ga mở câc nam chđm quay cùng một lúc vă câc nam chđm năy thay đổi vị trí của chúng.Văo lúc đó IC Hall phât hiện thay đổi từ thông gđy ra bởi sự thay đổi vị trí nam chđm vă tạo ra điện âp của hiện ứng Hall từ câc cực VTA vă VTA2 theo mức thay đổi năy.Tính hiệu năy được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu mở bướm ga.
150
Hình 10 : Sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga.
1- Câc IC Hall; 2- Câc nam chđm
Cảm biến vị trí bướm ga có hai tín hiệu phât ra VTA vă VTA2.VTA được dùng để phât hiện góc mở bướm ga vă VTA2 được dùng để phât hiện hư hỏng trong VTA. Điện âp cấp văo VTA vă VTA2 được thay đổi từ 0-5V tỉ lệ thuận với góc mở của bướm ga. ECU thực hiện một văi phĩp kiểm tra để xâc định đúng hoạt động của cảm biến vị trí bướm ga vă VTA.
ECU đânh giâ góc mở của bướm ga thực tế từ câc tín hiệu năy qua câc cực VTA vă VTA2 từ đó ECU điều khiển mơ tơ bước đóng mở bướm ga tương ứng với vị trí băn đạp ga.
2.2- Đường ống thải:
- Đường ống thải gồm câc cụm chi tiết chính như sau : Bộ góp thải; Bộ xúc tâc ba chức năng; Bộ giảm đm chính; Cảm biến Oxy
151
Hình 11: Bộ góp thải
1- Ống góp thải ; 2- Đường ớng thải.
góp thải của động cơ 2AZ-FE được chế tạo bằng thĩp không rỉ để giảm trọng lượng, ớng thải vă góp thải được nới với nhau bằng khớp cầu, đường kính ớng góp thải lă …mm. Đoạn cuối của đường ống thải gắn cảm biến oxy thu nhận tín hiệu oxy vă bâo về ECU xử lý, xâc định hỗn hợp tỉ lệ khơng khí- nhiín liệu có giău hay nghỉo hơn tỉ lệ hỗn hợp lý tưởng từ đó ECU sẽ điều chỉnh lượng nhiín liệu cho phù hợp.
2.2.2. Bộ xúc tâc 3 chức năng kết hợp hệ thống điều khiển hồi tiếp nhiín liệu.
a) Bộ xúc tâc ba chức năng.
Hình 12 : Vùng lăm việc của bộ xúc tâc ba chức năng
152 +) Công dụng của bộ xúc tâc :
Khi tỉ lệ khơng khí – nhiín liệu nghỉo, giău hay lý tưởng thì đều có một lượng khí HC, CO vă Nox sinh ra. Để giảm đến mức thấp nhất hăm lượng câc khí năy thải ra mơi trường, trín đường ớng dẫn khí thải người ta lắp thím bộ xúc tâc ba chức năng (TWC) lă bộ phận oxy hơ CO vă HC trong khí thải vă đờng thời khử oxy của Nox để biến chúng thănh Co2, H2O vă N2 khơng có hại cho mơi trường. Vùng lăm việc của bộ xúc tâc lă tỉ lệ khơng khí- nhiín liệu ở khoảng 14 -15 ( vạch đen)
+) Cấu tạo của bộ xúc tâc :
Hình 13 : Kết cấu bộ xúc tâc ba chức năng
1- Vỏ thĩp không rỉ; 2- Vỏ ngoăi; 3,5- Bộ xúc tâc; 4-Lưới thĩp; 6- Thanh ghi 7- Lớp kim loại mềm ;8- Chất xúc tâc
153 Bộ xúc tâc 3 chức năng của động cơ 2NZ-FE dùng chất xúc tâc ( Platine + Rhodium + Palladium) loại ngun khới có dạng như tổ ong, với bề mặt được phủ câc thănh phần xúc tâc.Câc chất năy được đỡ bởi một lượng thĩp không rỉ vă được bao bọc cũng bẳng vỏ thĩp không rỉ. Tất cả nằm trong vỏ thĩp.
Lớp than hoạt tính lă nơi diễn ra câc phản ứng xúc tâc được chế tạo bằng những kim loại quý mạ thănh một lớp rất mỏng trín vật liệu nền. Vật liệu nền chủ yếu lă một lớp nhôm gama, bề dăy khoảng 20-50 mircon được trâng trín bề mặt thanh ghi.
Có ba kim loại quý được dùng để trâng lín bề mặt vật liệu nền.Vật liệu nền chủ yếu lă một lớp nhơm gamma,bề dăy khoảng 20-50mircon được trâng lín bề mặt thanh ghi.
Có ba kim loại quý được dùng để trâng lín bề mặt vật liệu nền.Platine (pt), Palladium(Pd), Rhodium (Rh). Hai chất Pt vă Pd dùng cho câc phản ứng oxy hơ trong khi đó Rh cần thiết cho phản ứng xúc tâc khử Nox thănh N2 . Ngoăi ra cịn có một sớ kim loại quý khâc Ni, Fe , Si, Zr với hăm lượng nhỏ để tăng tính xúc tâc tính ổn định vă sự chớng lêo hơ.
+) Nguyín lý lăm việc :
Bộ xúc tâc ba chức năng lăm việc theo ngun lý oxy hô – khử câc chất CO, HC vă NOx ( khí CO vă HC bị oxy hơ cịn NOx bị khử ). Khí thải từ ớng góp thải được dẫn văo bộ xúc tâc sẽ đi qua lưới thĩp có dạng như tổ ong được phủ chất xúc tâc trín bề mặt.Câc chất ơ nhiễm trong khí thải động cơ sẽ thực hiện câc phản ứng oxy hoâ – khử tại đđy để có được dòng khí đi ra khỏi bộ xúc tâc có nờng độ câc chất ơ nhiễm thấp hơn nhiều lần.Câc phản ứng chính diễn ra trong bộ xúc tâc gồm :
154 Bộ xúc tâc ba chức năng chỉ phât huy tâc dụng khi nhiệt độ lăm việc lớn hơn 300℃. Khi vượt quâ ngưỡng nhiệt độ năy,tỉ số biến đổi những chất ô nhiễm của bộ xúc tâc tăng rất nhanh, tỷ lệ lăm sạch gần đạt đến 100% khi nhiệt độ trín 400℃
Hình 14: Đường đặc tính lăm việc của bộ xúc tâc
Bộ xúc tâc ba chức năng hoạt động có hiệu quả nhất khi tỷ lệ hỗn hợp khơng khí - nhiín liệu gần như lý thuyết. Do đó bình xúc tâc phải hoạt động song song
với một hệ thớng tự động điều chỉnh thănh phần hoă khí. b) Hệ thớng điều khiển tỷ lệ khơng khí – nhiín liệu.
Hệ thớng năy hoạt động theo ngun lý : thơng tin về lượng oxy có trong khí thải được xâc định bằng cảm biến oxy đặt trín đường ớng thải truyền về ECU,
155 ECU có nhiệm vụ tiếp nhận xử lý thông tin vă điều chỉnh lượng phun nhiín liệu để có được thănh phần hoă khí lý tưởng.
+) Cảm biến oxy
Hình 15: Kết cấu cảm biến oxy.
1- Đầu bảo vệ; 2- Lớp Zirconia; 3- Đệm; 4- Thđn cảm biến; 5- Lớp câch điện; 6- Vỏ cảm biến; 7- Đường thơng với khơng khí;
8- Đầu nới dđy; 9- Đường khí thải văo.
Cảm biến oxy có phần tử lăm bằng zirconi ơxít ( ZN02 ) đđy lă một loại gớm.