6. Điểm: (Bằng chữ: )
2.2 Các đặc điểm về cấu tạo động cơ:
2.2.1 Thân máy:
Dòng nước làm mát chảy qua các lổ được gia công trên thân máy giữa 2 xylanh. Cấu trúc này làm cho nhiệt độ giữa các thành xylanh đồng nhất với nhau.
Mặt ngoài ống lót xylanh được làm nhám, nhằm mục đích tăng diện tích tiếp xúc với nước làm mát động cơ, làm tăng hiệu suất làm mát. Ngoài ra còn giúp ống lót xylanh bám chặt vào thân máy.
Đường ống dầu thiết kế nằm trong cacte điều này làm giảm công cản của trục khuỷu với dầu bôi trơn, giảm bớt lực cản khi trục khuỷu chuyển động.
Lọc dầu bôi trơn được đặt sâu bên trong các te.
Hình 2.3 Cấu tạo thân động cơ 2AR – FE.
Thiết bị tách dầu được gắn trong lỗ thông hơi trong thân động cơ. Nó giúp tách dầu bôi trơn ra khỏi không khí đi lên từ cacte nhằm mục đích kéo dài tuổi thọ
dầu bôi trơn và giảm lượng dầu mất mác trong động cơ.
Động cơ sử dụng cơ cấu piston lệch tâm, tâm piston lệch so với tâm trục khuỷu 10 mm (0.39 inch) về phía hệ thống thải. Vì thế, giảm lực ngang khi áp suất bên trong xylanh đạt tối đa, góp phần làm tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Hình 2.4 Piston động cơ 2AR – FE.
Phần dưới của két nước được làm cạn hơn để giảm lưu lượng nước làm mát động cơ cải thiện khả năng hâm nóng động cơ, góp phần cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
Miếng đệm trong khoang nước làm mát động cơ gắn trong thân máy có tác dụng ngăn nước làm mát chảy xuống phần dưới của áo nước, dẫn nước làm mát lên trên bề mặt của áo nước đảm bảo sự đồng đều nhiệt độ giữa các xylanh. Kết quả là làm giảm nhiệt độ giữa piston và thành xylanh, giảm ma sát tăng hiệu suất của động cơ.
Hình 2.5 Miếng đệm ngăn nước làm mát.
2.2.2 Nắp đậy nắp máy:
Sử dụng hợp kim nhôm đúc có khối lượng nhẹ.
Ống phân phối dầu bôi trơn được thiết kế nằm bên trong. Dầu bôi trơn được phun trên phần bề mặt của cò mổ(xupap), đảm bảo hoạt động của động cơ.
2.2.3 Nắp máy:
Cấu trúc nắp máy được làm đơn giản bằng cách bố trí trục cam trên nắp máy. Nắp máy được làm bằng nhôm, kết hợp với piston tạo buồng đốt hình nêm. Bugi được đặt tại trung tâm của buồng đốt làm giảm khả năng xảy ra kích nổ. Sử dụng piston đỉnh lõm để làm giảm khả năng xảy ra kích nổ, cải thiện hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu.
Kim phun nhiên liệu loại dài được gắn trong nắp máy để làm giảm khoảng cách kim phun đến xupap nạp, theo đó sẽ làm giảm sự bám nhiên liệu lên thành cổ góp nạp, và giảm nồng độ HC trong khí xả.
Hình 2.7 Nắp máy động cơ 2AR – FE.
2.2.4 Piston:
Piston được làm từ hợp kim nhôm và phần thân được thiết kế nhỏ gọn. Đầu piston làm lõm xuống để cải thiện hiệu quả đốt cháy nhiên liệu. Phần thân piston được bao phủ bởi 1 lớp nhựa resin để làm giảm ma sát. Rãnh xéc-măng được làm hẹp và được phủ oxit anodic để giảm khối lượng tăng khả năng chịu tải và chống mài mòn.
Xéc-măng được chế tạo có độ căng thấp để giảm ma sát và đạt được mức tiết kiệm nhiên liệu tối ưu.
lớp PVD (Physical Vapor Deposition) nhằm cải thiện khả năng chịu mài mòn.
Hình 2.8 Cấu tạo piston.
2.2.5 Thanh truyền:
Thanh truyền và nắp đậy đầu to được làm từ hợp kim thép. Bu lông thanh truyền được siết theo kiểu biến dạng dẻo.
Hình 2.9 Thanh truyền động cơ 2AR – FE. Bạc lót trên thanh truyền được làm giảm bề rộng để giảm ma sát.
Bề mặt bạc lót được làm rãnh nhỏ hẹp để dầu bôi trơn trên bạc lót có độ sạch hơn giảm độ rung tăng hiệu suất động cơ.
2.2.6 Trục khuỷu:
Trục khuỷu được chế tạo từ thép hợp kim. Cấu tạo gồm 5 cổ trục, 8 đối trọng và một bánh răng cân bằng dẫn động trục cân bằng.
Hình 2.10 Cấu tạo trục khuỷu động cơ 2AR – FE. Bề rộng ổ đỡ trục khuỷu được làm nhỏ để giảm ma sát
Rảnh dầu bôi trơn trên bạc lót ổ đỡ trục khuỷu được làm nhỏ hẹp để tránh cặn trong dầu bôi trơn lọt vào. Điều này cho phép động cơ sử dụng bơm dầu công suất thấp, giảm công suất hao phí để kéo bơm.
Hình 2.11 Bạc lót trục khuỷu.
2.2.7 Trục cân bằng:
Trục cân bằng được sử dụng để làm giảm dao động. Trục khuỷu trực tiếp kéo bánh răng cân bằng số 1.
Thêm vào đó, một bánh răng chủ động được làm bằng nhựa nằm gần phía đầu trục cân bằng để giảm khối lượng động cơ và giảm tiếng ồn.
Hình 2.12 Trục cân bằng.
Trong động cơ 4 xylanh thẳng hàng, góc trục khuỷu cho xylanh số 1 - 4 đặt lệch với xylanh 2 - 3 một góc 180o. Do đó, lực quán tính của piston và thanh truyền của xylanh 1 - 4 và xylanh 2 - 3 gần như triệt tiêu lẫn nhau. Tuy nhiên, do vị trí mà piston đạt đến vận tốc cực đại nằm gần về phía điểm chết trên nên lực quán tính hướng lên lớn hơn lực quán tính hướng xuống. Lực quán tính cấp 2 này được sinh ra 2 lần trong mỗi 1 vòng quay của trục khuỷu.
2.2.8 Trục cam:
Sử dụng hệ thống VVT-i kép, để tang hiệu suất, tang công suất động cơ và giảm ô nhiễm.
Sử dụng hệ thống truyền động xích, ổ đỡ cò mổ sử dụng ổ bi để giảm ma sát, dùng con đội thủy lực để giảm tiếng ồn. Biên dạng cam được thiết kế phù hợp để tăng độ nâng xupap tại thời điểm xupap bắt đầu mở và bắt đầu đóng.
Hình 2.13 Điều khiển VVT-i kép và xupap.
Vòi phun dầu:
Vòi phun dầu được sử dụng để phun dầu làm mát và bôi trơn cho piston, thành xylanh.
Trong các vòi phun có lắp van kiểm tra tránh trường hợp dầu đi qua với áp suất thấp. Nó ngăn ngừa áp suất dầu qua chậm và tụt giảm đột ngột.
Hình 2.15 Cấu tạo vòi phun dầu.
Đường nước làm mát:
Sơ đồ hệ thống làm mát được thể hiện theo sơ đồ bên dưới.
Hình 2.17 Đường nước làm mát trên động cơ.
2.3.9 Hệ thống nạp và xả:
Cổ góp nạp:
Cơ cấu chấp hành của van thay đổi chiều dài đường ống nạp (ACIS) được hàn chặt lên buồng hút không khí trong cổ góp nạp bằng công nghệ hàn laser.
Van điều khiển xoáy lốc được gắn trong cổ góp nạp được kích hoạt bởi hệ thống điều khiển xoáy lốc. Cơ cấu chấp hành của van điều khiển xoáy lốc là một motor điện DC, cơ cấu chấp hành loại chân không cho hệ thống ACIS và VSV được lắp trên cổ góp nạp.
Một miếng lưới được lắp giữa thân bướm ga và cổ góp nạp để cải thiện chất lượng dòng khí nạp vào xylanh.
Hình 2.18 Cấu tạo cổ góp nạp.
Cổ góp xả:
Cổ góp xả được làm bằng thép không gỉ để cải thiện khả năng hâm nóng bộ xúc tác 3 thành phần TWC (Three Way Way of Catalytic converter) và giảm trọng
lượng.
CHƯƠNG 3:
Các bước thực hiện thi công mô hình động cơ 2AR – FE:
Bước 1: Dựa vào kích thước động cơ, hộp số nên kích thước của khung lắp đặt (bao gồm phần thùng) là 160 x 80 x 100 (cm) (dài rộng cao). Phần đáy khung được lót tấm thép mỏng, phần trên phía sau được bao phủ bởi tấm thép dạng lưới, phần phía trước là thùng hình chữ nhật.
Bước 2: Thi công khung mô hình:
Hàn khung theo đúng kích thước đã chọn.
Hình 3.1 Khung mô hình được thi công.
Đo vị trí chính xác để hàn các chân trụ của động cơ và trị trí đặt két nước làm mát.
Yêu cầu:
Các chân trụ động cơ phải có độ cứng vững cao, làm bằng sắt dày.
Khung mô hình phải hàn chắc chắn, ngay thẳng.
Hình 3.2 Khung mô hình sau khi thiết kế chân máy và vị trí đặt két nước làm mát.
Sơn khung mô hình theo thứ tự: vệ sinh khung động cơ sau khi đã hoàn thành, sơn lót xám, sơn màu lưới tản nhiệt (màu trắng), sơn màu khung (màu xanh dương), phủ sơn bóng 2K.
Hình 3.3 Khung mô hình sau khi sơn lót.
Hình 3.4 Khung mô hình sau khi hoàn thành.
Làm sạch bôbin, bugi, kim phun, máy đề, máy phát, …
Sơn nắp động cơ, hộp số: sơn bạc, sơn bóng,…
Sử dụng cầu nâng để gá động cơ lên khung
Lưu ý: sử dụng đệm cao su ở phần tiếp xúc của chân động cơ và các chân trụ trên khung mô hình.
Hình 3.5 Động cơ sau khi vệ sinh và sơn lại.
Hộp cầu chì rơ le bao gồm: rơ le EFI MAIN, rơ le đề, rơ le quạt, rơ le bảo vệ, cầu chì EFI MAIN, EFI No.1, EFI No.2,…
Hình 3.6 Bố trí hộp cầu chì.
Gá đồng hồ táp lô lên khung mô hình.
Bố trí khóa điện, cảm biến vị trí bàn đạp ga, đồng hồ áp suất nhiên liệu vào khung mô hình.
.
Hình 3.8 Bố trí khóa điện.
Hình 3.10 Bố trí đồng hồ áp suất nhiên liệu.
Thiết kế bảng mica, giắc chẩn đoán OBD-II, các giắc đo điện trên bảng mica.
Gá ECU, hộp chống trộm vào bên trong thùng của mô hình.
Hình 3.12 ECU và hộp chống trộm sau khi bố trí.
Bước 5: Thiết kế bố trí hệ thống làm mát
Sử dụng sắt ống tròn đen để làm đường nước
Thiết kế tính toán khoảng cách ống phù hợp thẩm mỹ cho mô hình.
Hàn kín các mối nối
Cố đình đường ống nước vào động cơ.
Hình 3.13 Đường nước làm mát và két nước của mô hình.
Bố trí bình nhiên liệu bên trong thùng mô hình.
Lưu ý: bình nhiên liệu phải được cố định chắc chắn, tránh ra nơi có nhiệt độ cao.
Hình 3.14 Vị trí bình nhiên liệu.
Bố trí lọc nhiên liệu và đường ống nhiên liệu.
Hình 3.15 Vị trí đặt lọc nhiên liệu.
Bố trí lại vị trí đặt ống giảm thanh cho phù hợp. Thiết kế lắp đặt cảm biến Oxy trên ống giảm thanh.
Hình 3.16 Cảm biến Oxy được lắp đặt trên ống giảm thanh.
Bước 7: Kiểm tra,sữa chữa, khắc phục các giắc nối, dây điện bị hưhỏng.
Bước 8: Đấu dây mạch điện điều khiển động cơ đúng kỹ thuật và thẩm mỹ.
Phân tích sơ đồ mạch điện.
Đấu dây các cảm biến, bộ chấp hành.
Kiểm tra hộp cầu chì – rơ le, đấu dây mạch nguồn cung cấp điện cho hệ thống.
Đấu dây điện cho tap lô, khóa điện, giắc OBD-II.
Thiết kế mạch rơ le bảo vệ.
Bước 9: Kiểm tra lại mạch điện điều khiển động cơ.
Bước 10: Vận hành khắc phục sự cố.
Bước 11: Hoàn chỉnh hệ thống, đi ống ruột gà cho dây điện.
Hình 3.17 Mặt trước của mô hình sau khi hoàn thành.
Hình 3.19 Mô hình nhìn từ bên phải.
CHƯƠNG 4:
CÁC MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ 2AR-FE
4.1 Mạch nguồn
Hình 4.1 Sơ đồ mạch nguồn.
Khi khóa điện ON, có dòng điện từ ắc quy đi qua cuộn dây rờ le IG2 làm tiếp điểm rờ le IG2 đóng, nên có nguồn 12V từ ắc quy đến cực IGSW của ECU. Lúc này ECU sẽ phát tín hiệu ra chân MREL đi qua cuộn dây rờ le EFI MAIN về mát làm đóng tiếp điểm rơ le EFI MAIN. Khi đó sẽ có dòng điện từ ac quy qua cầu chì EFI MAIN, rờ le EFI MAIN đến chân +B và +B2 của ECU.
Ecu tiếp nhận tín hiệu từ các cảm biến và các tín hiệu, tính toán và điều khiển các bộ chấp hành hoạt động tối ưu nhất. nó có 2 giắc gim màu đen A24 và C24.
Giắc A24:
Bảng 4.1 Ký hiệu giắc chân A24
STT Ký hiệu Tên gọi
1 +B2 Nguồn cấp của ECU 2 +B Nguồn cấp của ECU
3 +BM Nguồn cấp của bộ chấp hành bướm ga
4 - -
5 CANL Đường truyền giao tiếp CAN 6 MREL Tín hiệu điều khiển EFI MAIN RELAY 7 TC Cực TC của giắc chẩn đoán 8 FC Điều khiển bơm nhiên liệu
9 - -
10 IMO Tín hiệu phát của khóa thông minh 11 IMI Tín hiệu thu của khóa thông minh
12 - -
13 CANH Đường truyền giao tiếp CAN
14 S -
15 SPD Tín hiệu cảm biến tốc độ xe từ đồng hồ táp lô
16 SFTU -
17 - -
18 - -
19 - -
20 BATT Nguồn thường trực của ECU
21 FANL Tín hiệu điều khiển môtơ quạt làm mát (thấp) 22 FANH Tín hiệu điều khiển môtơ quạt làm mát (cao)
23 - -
24 - -
25 - -
26 TACH Tín hiệu tốc độ động cơ
27 - -
28 IGSW Tín hiệu khóa điện
29 STP Tín hiệu của công tắc đèn phanh
30 - -
31 - -
32 EC Nối mass ECU
34 MPMP Điều khiển bơm phát hiện rò rỉ
35 - -
36 W Đèn check engine
37 - -
38 - -
39 ST1- Tín hiệu của công tắc đèn phanh 40 CCS Hệ thống điều khiển ga tự động
41 - -
42 VPMP Tín hiệu điều khiển van thông gió
43 - -
44 - -
45 - -
46 - -
47 - -
48 STA Tín hiệu khởi động
49 - - 50 - - 51 SFTD - 52 - - 53 - - 54 - -
55 VPA Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga số 1 56 VPA2 Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga số 2 57 VCPA Nguồn 5V cấp cho cảm biến vị trí bàn đạp ga số 1 58 VCP2 Nguồn 5V cấp cho cảm biến vị trí bàn đạp ga số 2 59 EPA Mass cảm biến vị trí bàn đạp ga số1
Hình 4.3 Sơ đồ giắc chân C24
Bảng 4.2 Ký hiệu giắc chân C24
STT Ký hiệu chân Tên gọi
1 CAN Đường truyền mạng CAN 2 ACCR Tín hiệu yêu cầu ngắt hệ thống điện 3 IA1- Nguồn cấp cho mô tơ IAC 4 IA1+ Nguồn cấp cho mô tơ IAC
5 - - 6 - - 7 - - 8 - - 9 - - 10 - - 11 - - 12 - - 13 - - 14 - - 15 - - 16 - - - -
18 HA1A Tín hiệu vận hành của bộ sấy cảm biến tỷ lệ khí-
nhiên liệu
19 ME01 Mạch nối mát của ECU
20 M- Mô tơ điều khiển bướm ga
22 GE01 Mạch nối mát của bộ chấp hành bướm ga
23 IGF1 Tín hiều hồi tiếp hệ thống đánh lửa
24 CAN+ Đường truyền mạng CAN
25 - -
26 - -
27 ACIS Cụm van chuyển chân không cho tín hiệu vận
hành ACIS
28 PRG Tín hiệu hoạt động của VSV lọc
29 PSW Công tắc trợ tải trợ lực lái
30 D Báo vị trí D của hộp số
31 - -
32 P Báo vị trí P của hộp số
33 R Báo vịt trí R của hộp số
34 N Báo vị trí N của hộp số
35 OE1+ Tín hiệu vận hành của cụm van điều khiển dầu
phối khí trục cam xả
36 OC1+ Tín hiệu vận hành của cụm van điều khiển dầu
phối khí trục cam nạp
37 - -
38 - -
39 ALT Tín hiệu máy phát
40 - -
41 HT1B Tín hiệu hoạt động của bộ sấy cảm biến ôxy có
bộ sấy
42 - -
43 - -
45 - -
46 E04 Mạch nối mát của ECU
47 NSW Tín hiệu công tắc vị trí đỗ xe/trung gian
48 - -