Động cơ 1tr fe innova

Động cơ 1tr fe trên innova và các hệ thống trên động cơ, các hệ thống điều khiển, các chi tiết cơ khí

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Với một sự phát triển nhanh và mạnh của thị trường ô tô Việt Nam, một yêu cầu được đặt ra, đó là làm thế nào để khai thác được hiệu quả nhất một chiếc ô tô, để có thể đánh giá và sử dụng hết được những tính năng của nó, đem lại chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất… Đó là một nhiệm vụ được đặt ra cho một nước tiêu thụ như Việt Nam

Đó cũng là lý do mà em chọn Đề tài tốt nghiệp

của mình là “Khai thác sử dụng hiệu quả động cơ xe

ô tô Toyota 1TR-FE”, “Thiết kế mô hình hoá hệthống đánh lửa trên xe ô tô Toyota” Trong phạm vi

giới hạn của đề tài, khó mà có thể nói hết được tất cả các công việc cần phải làm để khai thác hết tính năng của 1 động cơ xe ô tô, tuy nhiên, đây sẽ là nền tảng cho việc lấy cơ sở để khai thác những động cơ tương tự sau này, làm thế nào để sử dụng một cách hiệu quả nhất, kinh tế nhất trong khoảng thời gian lâu nhất

Hình 1.1: Xe Toyota Innova sử dụng động cơ 1TR-FE

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Như đã trình bày ở phần trên, mục tiêu của đề tài này là làm thế nào để chúng ta có thể có một cái nhìn khái quát về các công việc có thể tiến hành để

khai thác có hiệu quả nhất động cơ Innova của Toyota, cụ thể hơn ở đây là động cơ 1TR-FE

Qua tìm hiểu, ta có thể nắm được tổng quan về kết cấu các bộ phận, các hệ thống trong động cơ 1TR-FE Innova của Toyota, nắm được nguyên lý làm việc của từng hệ thống trên động cơ Từ đó ta có thể so sánh, rút ra các kết luận và ưu nhược điểm của động cơ 1TR-FE so với các động cơ khác cùng do Toyota sản xuất

Tiếp theo đó ta có thể xác định được các công việc trong từng thời điểm phải thực hiện, các thao tác trong các kỳ kiểm tra bảo dưỡng định kỳ ngắn và dài Các công việc trong các chu trình bảo dưỡng 5000 km, 10.000 km, 15.000 km… của từng hệ thống trong động cơ cũng như kiểm tra, bảo dưỡng chung trên động cơ

Hình 1.2: Động cơ Toyota 1TR-FE

Nhờ những hiểu biết này, những người kỹ sư về ô tô có thể đưa ra những lời khuyên cho người sử dụng cần phải làm như thế nào để sử dụng, khai thác động cơ Toyota 1TR-FE một cách hiệu quả nhất, trong thời gian lâu nhất với tính kinh tế và năng suất cao nhất

Cuối cùng, nắm vững và khai thác hiệu quả động cơ Toyota Innova 1TR-FE, chúng ta sẽ có thể khai thác tốt các loại động cơ mới hơn, được ra đời sau này và có các hệ thống bộ phận tiên tiến hơn

2

Khai thác và sử dụng tốt động cơ 1TR-FE cũng là một cách để chúng ta bảo vệ môi trường sống của chính chúng ta, bảo vệ sức khỏe cộng đồng

1.3 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI:

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài này, bản thân sinh viên nhận thấy đây là một cơ hội rất lớn để có thể củng cố các kiến thức mà mình đã được học Ngoài ra, sinh viên còn có thể biết thêm những kiến thức thực tế mà trong nhà trường khó có thể truyền tải hết được, đó thực sự là những kiến thức mà mỗi sinh viên rất cần khi công tác sau này

Ngoài ra, thực hiện luận văn cũng là dịp để sinh viên có thể nâng cao các kỹ năng nghề nghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề Bản thân sinh viên phải không ngừng vận động để có thể giải quyết những tình huống phát sinh, điều đó một lần nữa giúp cho sinh viên nâng cao các kỹ năng và kiến thức chuyên ngành

Cuối cùng, việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp sẽ giúp cho sinh viên có thêm tinh thần trách nhiệm, lòng say mê học hỏi, sáng tạo Và đặc biệt quan trọng là lòng yêu nghề nghiệp

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài em có sự dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

- Tra cứu trong các tài liệu, giáo trình kỹ thuật, sách vở, đặc biệt là các cuốn cẩm nang khai thác, bảo dưỡng sửa chữa của chính hãng Toyota

- Nghiên cứu, tìm kiếm thông tin trên mạng Internet, các website trong và ngoài nước So sánh và chắt lọc để sử dụng những thông tin cần thiết và đáng tin cậy - Tham khảo ý kiến của các nhà chuyên môn, các

Giảng viên trong ngành cơ khí ô tô Trong đó phải kể đến các thầy trong tổ bộ môn Cơ Khí Ô Tô của trường ĐH Giao Thông Vận Tải TP Hồ Chí Minh, các kỹ sư, chuyên viên kỹ thuật về ô tô tại các Trung tâm bảo hành, các xưởng sửa chữa và các Garage chuyên dùng, và cả những người có kinh nghiệm lâu năm trong việc sử dụng và bảo quản xe…

3

- Nghiên cứu trực tiếp trên xe và các hệ thống cụ thể trong thực tế

- Tổng hợp và phân tích các nguồn dữ liệu thu thập được, từ đó đưa ra những đánh giá và nhận xét của riêng mình

4

CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ TOYOTA 1TR-FECÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ

2.1 TỔNG QUAN

Động cơ 1TR-FE được sử dụng trên xe TOYOTA INNOVA của Toyota Ngoài ra, động cơ này còn được sử dụng trên các xe Toyota Kijang, Toyora Fortuner, Toyota Hilux và Hiace (2003-2004) Động cơ này lần đầu tiên xuất hiện trên thị trường thế giới vào năm 2003 Trong đó dòng xe nổi bật nhất tại thị trường Châu Á – Thái Bình Dương sử dụng loại động cơ này là dòng xe INNOVA.

Liên tục từ đó đến nay INNOVA luôn là mẫu xe đa dụng bán chạy nhất trên thị trường Việt Nam và một số nước Châu Á khác như Ấn Độ, Malaysia, Philippines, Indonesia…

1TR-FE là loại động cơ sử dụng xăng không chì, chỉ

số Octan > = 91, tổng dung tích công tác là 1998 cc (tương đương gần 2,0 lít)

Giải thích về ký hiệu động cơ 1TR-FE

Một ký hiệu động cơ của TOYOTA bao gồm 3 thành phần như sau:

- “1” Ký tự đầu tiên cho ta biết về thế hệ của thân động cơ, cũng là kí hiệu thế hệ của động cơ.

- “TR” Một hoặc 2 ký tự tiếp cho cho ta biết về về chủng loại của động cơ, ở đây có thể là thẳng hàng 4 máy, thẳng hàng 6 máy, động cơ V6, V8 hay V12 Đồng thời ta cũng có thể biết được năm động cơ này bắt đầu được cho ra đời Ví dụ ở đây động cơ có ký hiệu 1TR, tức thế hệ thứ nhất của động cơ, cam kép trên nắp máy, dung tích 1998 cc, được ra đời vào năm 2003

- “FE” Các ký tự sau nằm dấu gạch ngang (-) cho ta biết về các đặc điểm của động cơ Ví dụ FE có nghĩa là:

F: Economy narrow-angle DOHC (kiểm soát chặt chẽ góc mở cam, nâng cao tính kinh tế trong sử dụng nhiên liệu)

E: Electronic Fuel Injection (phun nhiên liệu điện tử)

5

Thông tin đầy đủ và chi tiết về các ký hiệu đượcsử dụng trong động cơ của Toyota được trình bày trong phầnPhụ lục (trang 123)

6

2.2 MỘT VÀI THÔNG SỐ VỀ ĐỘNG CƠ 1TR-FE

Tên thông sốĐơn vịGiá trị – Kiểu

ĐỘNG CƠ 2.0 lít (1TR-FE) 4 xilanh thẳng hàng, 16 xúpáp, cam kép với VVT-i

Dung tích công tác (cc) 1998 Công suất tối đa (HP/rpm) 134/5600

Đường kính Piston (mm) 86

Hệ thống phun nhiên liệu EFI

Hệ thống đánh lửa DIS có ESA Tiêu chuẩn khí xả Euro Step 2 Điều khiển cam hút – cam

Tích hợp bộ chẩn đoán Onboard M-OBD

Bảng 2.1: Các thông số động cơ 1TR-FE

2.3 CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ 1TR-FE

Động cơ 1TR-FE là một loại động cơ hiện đại, gồm hàng ngàn chi tiết lắp ghép lại với nhau thành nhiều hệ thống, trong đó có thể kể đến như:

2.3.1 Các chi tiết cơ khí:

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền có nhiệm vụ tiếp

nhận áp lực khí do quá trình cháy tạo nên trong cylinder và

biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyểnđộng quay của trục khuỷu Cơ cấu phối khí có nhiệm vụcấp khí nạp (hỗn hợp khí cháy) vào trong cylinder và đẩy

khí thải ra ngoài vào những thời điểm tuyệt đối chính xác theo chu kỳ làm việc.

2.3.2 Các hệ thống điều khiển:

Hệ thống EFI nhận nhiệm vụ điều khiển cung cấp

nhiên liệu cho buồng đốt, ngoài những chi tiết cơ bản của hệ thống nhiên liệu thông thường, EFI tích hợp phần 7

điều khiển trong ECU, EFI hoạt động chính xác nhờ nhận được những thông số từ rất nhiều các cảm biến đặt tại những vị trí khác nhau trên xe

Hệ thống đánh lửa trực tiếp DIS được sử dụng

trong động cơ 1TR-FE, có nhiệm vụ phát tia lửa điện trong buồng đốt vào thời điểm chính xác trong chu trình làm việc của động cơ để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu, DIS cũng hoạt động nhờ tín hiệu của rất nhiều các cảm biến

Hệ thống bôi trơn đảm nhận việc cấp dầu bôi

trơn đến tất cả các bề mặt làm việc của động cơ nhằm mục đích giảm ma sát, thoát nhiệt và giảm mài mòn cho các chi tiết làm việc.

Hệ thống làm mát có nhiệm vụ thoát nhiệt cho

các chi tiết bị nóng trong quá trình làm việc và đảm bảo chế độ nhiệt tối ưu cho động cơ.

Bên cạnh đó còn có Hệ thống xả và hệ thốngkiểm soát khí xả

Hầu hết các hệ thống trên được điều khiển bởi

hộp điều khiển trung tâm ECU (Electronic Control Unit).

Ngoài ra, ECU động cơ còn điều khiển hoạt động của các hệ thống khác như hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống an toàn, túi khí…

2.4 BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ TRÊN XE INNOVA

Động cơ 1TR-FE được bố trí phía trước và nằm dọc trên xe Toyota Innova Động cơ cùng với hệ thống truyền lực tạo ra moment chuyển động tại cầu sau của xe Innova là loại xe có cầu sau chủ động

2.5 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 1TR-FE

Hình 2.1 - ECU của động cơ 1TR-FE

8

ECU (Electronic Control Unit) Bộ điều khiển động cơ hay còn có tên gọi khác là ECM (Engine Control Module), đây là một bộ tích hợp các hệ thống điều khiển, dùng để điểu khiển các hệ thống và các thông số khác nhau trên động cơ cũng như các bộ phận khác trên xe ô tô

Nhiệm vụ của ECU là làm sao cho chiếc xe hoạt động một cách hiệu nhất, mạnh mẽ nhất, với chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cao nhất Để tối ưu hóa khả năng làm việc của động cơ, ECU phải theo dõi và xử lí rất nhiều thông tin từ các cảm biến và các thông số khác nhau

 Dưới đây là một vài cảm biến và thôngsố quan trọng:

- ECT (Engine Coolant Temperature) Cảm biến nhiệt độ chất làm mát động cơ cho ECU biết nhiệt độ làm việc của động cơ.

- NE (Engine Rotational Speed) Cảm biến tốc độ động cơ dùng giám sát tốc độ, một trong các nhân tố để tính toán xung đột.

- CKP (Crankshaft Position) Vị trí trục khuỷu - CMP (Camshaft Position) Vị trí trục cam - A/F (Air/Fuel Ratio) Tì lệ hòa khí.

- HO2S (Heated Oxygen Sensor) Cảm biến oxy sấy nóng Cảm biến ôxy đo lượng ôxy trong khí thải nhằm xác định nhiên liệu hòa trộn thừa hay thiếu xăng để ECU hiệu chỉnh khi cần thiết

- IAC (Idle Air Control) Điều khiển không khí cầm chừng - IAT (Intake Air Temperature) Nhiệt độ khí nạp

- MAF (Mass Air Flow) Khối lượng khí nạp - Cảm biến lượng khí nạp để đo lượng không khí Cylinder hút vào.

- TP (Throttle Position) Vị trí bướm ga

- VSS (Vehicle Speed Sensor) Cảm biến tốc độ xe

- Cảm biến vị trí van tiết liệu để ECU điều chỉnh lượng xăng phun vào phù hợp khi đạp ga.

- Cảm biến hiệu điện thế để ECU bù ga khi mở các thiết bị điện trong xe.

- Cảm biến áp suất ống tiết liệu: lượng không khí hút vào máy là chỉ số quan trọng để ECU đo công suất động cơ Càng nhiều không khí đi vào Cylinder áp suất 9

càng giảm Vì vậy, dựa vào số đo áp suất, ECU sẽ xác định được công suất động cơ.

 Bộ điều khiển ECU dựa trên những dữ liệu đó tính toán tỷ lệ không khí/nhiên liệu tối ưu hàng trăm lần trong một giây nhằm xác định khoảng thời gian và khi nào mở kim phun đưa nhiên liệu vào xi-lanh ECU cũng tính toán thời điểm để đánh lửa đốt cháy nhiên liệu, và kết hợp giữa 2 hệ thống đánh lửa và phun nhiện liệu một cách nhịp nhàng để tối ưu hóa hoạt động của động cơ

Khi có hỏng hóc xảy ra, các kỹ thuật viên có thể kết nối với bộ ECU và kiểm tra các thông số vận hành xe để tìm ra nguyên nhân Thậm chí, một vài hệ ECU còn có thể truy vấn bằng điện thoại đi động.

ECU của động cơ 1TR-FE bao gồm các hệ vi mạchthành phần như sau:

 OBD (On-board Diagnostic) Hệ thống chẩn đoán tích hợp trong ECU

 VVT-i (Variable Valve Timing-Intelligent) Thay đổi thời điểm đóng mở xupáp thông minh

 EFI (Electronic Fuel Injection) Hệ thống phun nhiên

 Và nhiều hệ thống điều khiển khác

CHỨC NĂNG CHẨN ĐOÁN TRONG ECU

Hộp ECU có thể phát hiện các hỏng hóc bởi các tín hiệu bất thường từ các đầu cảm ứng bằng cách tự động bật sáng đèn báo sự cố Check Engine (kiểm tra động cơ) trên bảng đồng hồ lái xe Khi đấu tắt 2 đầu cắm TC và CG trên giắc DLC-3 trên hộp giắc chẩn đoán (ở một số xe là các cực TE và E trên giắc DLC-1), đèn báo sự cố sẽ nhấp nháy, tùy theo tần suất nhấp nháy của đèn báo sự cố, theo bảng mã chẩn đoán có thể xác định hỏng hóc ở bộ phận nào Tất cả có 14 mã chẩn đoán khác nhau trong đó có 1 mã báo động cơ hoạt động bình thường Sau khi chẩn đoán các thông tin về về hỏng hóc sẽ được lưu lại trong phần chẩn đoán của hộp ECU

10

Mạch dự phòng: trong trường hợp hỏng hóc trong mạch của hệ thống phun xăng điện tử EFI, hệ thống đánh lửa, kiểm soát khí xả hộp ECU có mạch dự phòng được tự động đấu vào để đảm bảo khả năng tối thiểu cho xe có thể tự đi đến xướng sửa chữa, lúc đó đèn báo sự cố vẫn luôn sáng.

2.6 THÂN MÁY – NẮP CYLINDER – CYLINDER2.6.1 Thân động cơ và Cácte

Thân động cơ (hay còn gọi là thân máy) là nơichứa và lắp đặt các cơ cấu và hệ thống của động cơ.

Thân động cơ có kết cấu rất phức tạp, nó được đúc bằng gang hợp kim nhẹ Thân động cơ bao gồm thành 2 phần: phần trên dùng để chứa các cylinder nên có tên gọi là blốc cylinder và phần dưới gọi là cácte.

Cylinder được bố trí thành dãy dọc ở phần trên của thân động cơ (blốc cylinder) Để tăng độ cứng vững, mép dưới thân máy được bố trí thấp hơn so với tâm trục khuỷu 50mm, tại các vách ngang ở các ổ đỡ trục khuỷu có các gân tăng cường.

Để tăng thời gian sử dụng cho động cơ, thân máy được doa lên cốt sửa chữa (tăng đường kính lên 0,5mm) Chỉ có thể lên một cốt sửa chữa, nếu doa rộng quá cốt 0,5mm này sẽ làm mất bề mặt Cylinder

11

Hình 2.2 - Các bộ phận chính trong kết cấu động cơ Chú thích:

1 Nắp máy

2 Gioăng nắp Quy lát3 Thân máy

4 Puli dẫn động đầu trục khuỷu5 Cácte dầu (phần trên)

6 Cácte dầu (phần dưới)

Trong thân máy có các lỗ, các đường dẫn dầu bôi trơn và nước làm mát Bao quanh các cylinder là các khoang chứa nước để làm mát Nước làm mát không tiếp xúc trực tiếp với thân cylinder nên người ta gọi là cylinder khô.

Cácte là nơi lắp trục khuỷu của động cơ và nhiều

bộ phận khác Trục khuỷu được lắp trên 05 ổ đỡ bằng bi (bạc) Nắp ổ đỡ trục khuỷu được bắt vào thân máy nhờ bulông, và được gia công cùng với thân máy Do đó không được đổi chỗ các nắp ổ đỡ trục khủyu

Phía bên phải động cơ trên thân máy có khoan các đường dầu chính đưa dầu bôi trơn tới 5 ổ đỡ trục khuỷu lên

12

trục cam, ngoài ra còn có các đường dầu đưa từ bơm dầu lên bầu lọc

Phía dưới cácte được đậy kín bởi đáy cácte, tạo thành hộp kín, có các gioăng, phớt chắn dầu Đáy cácte được dùng làm nơi chứa dầu bôi trơn của động cơ Do vậy phía trong đáy cácte có bố trí các tấm ngăn cách để dầu không bị sóng sánh mạnh khi xe chạy qua đường xấu Ở phía ngoài đáy cácte có những gân tản nhiệt để làm mát dầu bôi trơn Lỗ xả dầu được bố trí ở vị trí thấp nhất của đáy cácte

Khoang trong của cácte được thông với bên ngoài bằng một ống thông đặc biệt có bộ phận lọc để tránh bụi lọt vào trong cácte theo không khí Ống này được bố trí ở phía trên của thân động cơ để tránh dầu vung theo nó ra ngoài

2.6.2 Cylinder

Cylinder được gia công chính xác trực tiếp trên thân máy (cylinder liền) Một số kích thước của Cylinder được trình bày

Bảng 2.2 - Thông số kết cấu Cylinder

Cylinder của động cơ 1TR-FE được chế tạo liền cùng với thân động cơ, nhờ đó làm tăng độ cứng vững, gọn kết cấu, giảm trọng lượng động cơ Động cơ làm mát bằng nước

13

Hình 2.3 - Các Cylinder được bố trí thành dãy thẳng hàng

Cylinder được đúc bằng gang, bề mặt làm việc của cylinder được gia công với độ chính xác và độ bóng rất cao nên còn hay được gọi là "mặt gương" và được nhiệt luyện để đảm bảo độ cứng cần thiết.

2.6.3 Nắp máy

Nắp máy là phần đậy phía trên cylinder, nó có cấu tạo tương đối phức tạp bởi vì trong nó có rất nhiều các đường ống dẫn khí, dẫn nước, dẫn dầu và là chỗ chứa nhiều các bộ phận khác của động cơ.

Nắp máy được đúc thành khối liền chung cho cả dãy cylinder Nó được đúc bằng nhôm, có cấu tạo phức tạp do phải lắp rất nhiều các bộ phận trong nó như: giàn xu páp, các đường nạp, xả cho các cylinder, các đường dầu, đường nước làm mát, lỗ để lắp vòi phun nhiên liệu, bugi

Hình 2.4 - Nắp Quy lát và gioăng

1 – Nắp quy lát; 2 – Gioăng quy lát

14

Nắp máy được bắt chặt với thân máy bằng các bu dông cấy và các bu lông Giữa nắp và thân máy có tấm đệm đặc biệt, gọi là đệm nắp máy (hay gioong quy lát), có nhiệm vụ làm kín buồng đốt và các đường nước, đường dầu Đệm này, ngoài khả năng làm kín còn phải có khả năng chịu nhiệt cao do tiếp xúc trực tiếp với buồng đốt Đệm nắp máy được làm từ amiăng có viền mép bằng đồng Bề mặt bôi bột chì chống dính Độ vênh của nắp quy lát tối đa là 0.05mm

Chỉ gia công lỗ lắp xupáp (đường kính trong ống dẫn hướng) sau khi đóng ống dẫn vào nắp máy Trên ống dẫn có phớt cao su chịu dầu để ngăn dầu lọt theo thân xupáp vào Cylinder Ống dẫn hướng xupáp được làm bằng gang, lắp có độ dôi vào nắp máy Các thông số về kết cấu của ống dẫn hướng xupáp được trình bày trong bảng 2.3

15

Đường kính lỗ bạc (mm) 10.285 10.306

Đường kính lỗ bạc (mm) 10.285 10.306

Bảng 2.3 - Thơng số bạc dẫn hướng Xupáp

2.7 CƠ CẤU PISTON –TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN– BÁNH ĐÀ

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền bao gồm Piston cùng với các segment, chốt Piston, thanh truyền và trục khuỷu Nó có nhiệm vụ tiếp nhận năng lượng của khí cháy và biến nó thành cơ năng làm quay trục khuỷu.

2.7.1 Piston - Segment

Piston là một trong những chi tiết quan trọng nhất của động cơ đốt trong Nó phải chịu điều kiện làm việc rất nặng nhọc: áp lực rất lớn của khí cháy, nhiệt độ cao của buồng đốt và ma sát liên tục với thành cylinder.

Đường kính Piston: O/S 0.50

Bảng 2.4 - Thơng số đường kính PistonChú thích:

1 Segment hơi số 12 Xác măng hơi số 23 Vành căng (Segment 8 Bạc thanh truyền9 Nắp thanh truyền 10 Bulông thanh truyền11. Piston

Hình 2.5 - Cơ cấu Piston - Thanh truyền.

Piston đảm nhận các nhiệm vụ sau: tạo hình dạng cần thiết cho buồng đốt, đảm bảo độ kín cho khoang công tác của cylinder, biến áp lực của khí cháy thành lực đẩy lên thanh truyền để quay trục khuỷu và sinh công hữu ích.

Piston gồm những phần chính như sau: đỉnh Piston, phần làm kín và phần dẫn hướng Trên phần làm kín có các rãnh để lắp các segment (còn gọi là Segment) khí và các segment dầu Trong rãnh lắp segment dầu có các lỗ để thoát dầu vào phía bên trong Piston Trên thân Piston còn có các lỗ để lắp ắc Piston.

Đỉnh Piston là nơi tạo thành hình dạng kết cấu của buồng đốt, do vậy nó phải có cấu tạo thích hợp với kiểu buồng đốt Piston đúc bằng hợp kim nhôm cùng tính (hyper-eutelic) chịu tải trong nhiệt, cơ cao Trên đỉnh Piston có vùng lõm để tránh va đập với xupáp

Để khỏi bị kẹt do biến dạng nhiệt không đều theo chu vi, váy Piston có dạng ô van, trong động cơ 1TR-FE thì độ ô van là 0,2 mm, trục lớn nằm vuông góc với trục của Piston Theo chiều cao, váy Piston có độ côn – phần trên có đường kích nhỏ hơn phần dưới là 0,035 mm

17

Mỗi khi tháo lắp chốt phải ngâm quả nén (Piston) trong nước nóng 80oC, dùng tay hoặc chuôi gỗ ấn vào chốt Piston

Segment, hay còn gọi là vòng găng, được chế tạo

bằng gang có độ đàn hồi cao, có dạng vòng tròn không khép kín, với đoạn hở gọi là miệng Segment

Segment có 2 tác dụng để làm kín Cylinder và truyền nhiệt ra thân máy Piston có 2 loại Segment: Segment dầu và Segment khí.

Segment khí (hay Segment hơi) được lắp ở phần làm kín của Piston, nó có nhiệm vụ làm kín khoang làm việc của cylinder, không cho khí lọt xuống cácte và dẫn nhiệt từ Piston sang thành cylinder Segment khí có tiết diện hình chữ nhật Khi lắp Segment lên Piston, cần lưu ý không được để trùng miệng các Segment mà phải bố trí sao cho miệng các segment nằm lệch nhau khoảng 90o - 120o Cũng cần phải tránh để miệng của segment không tỳ vào mặt chịu lực của cylinder.

Ở Piston của động cơ 1TR-FE có 2 segment hơi, vòng thứ nhất làm bằng thép, vòng thứ 2 bằng gang

Khe hở segment khí tiêu chuẩn:

Thông số chuẩnTiêunhấtNhỏnhấtLớn

Khe hở rãnh Segment No.1

Khe hở rãnh Segment No.2

Khe hở miệng Segment No.1

Khe hở miệng Segment No.2

Khe hở miệng Segment No.1

Khe hở miệng Segment No.2

Bảng 2.5 - Khe hở segment khí tiêu chuẩn

Segment dầu có nhiệm vụ ngăn không cho dầu bôi trơn đi lên buồng đốt Trong quá trình làm việc, do vung toé và phun cưỡng bức, dầu bôi trơn động cơ bám lên thành cylinder, nó làm giảm ma sát giữa các chi tiết làm 18

việc (cylinder, Piston, segment) đồng thời làm mát cho các chi tiết này Tuy nhiên, cần tránh không để cho dầu lọt lên buồng đốt làm ảnh hưởng đến quá trình cháy Đó chính là nhiệm vụ của các Segment dầu: gạt dầu bám trên thành cylinder và đưa qua các lỗ trên thân Piston chảy về đáy cácte

Segment dầu có 1 chiếc loại kép, có 2 vòng thép mỏng và vòng lò xo ở giữa

Chú thích:

1 – Segment khí số 12 – Segment khí số 23 – Vòng gạt dầu trên4 – Vòng căng Segmentdầu

5 – Vòng gạt phía dưới

Hình 2.6 - Segment động cơ 1TR-FE

Khe hở segment dầu tiêu chuẩn:

Thông sốchuẩnTiêunhấtNhỏnhấtLớn

Khe hở rãnh Segment dầu

Bảng 2.6 - Khe hở segment dầu tiêu chuẩn

Segment dầu có cấu tạo phức tạp hơn Segment khí, nó có gờ để gạt dầu, có rãnh dẫn dầu và có lỗ để thoát dầu về cácte Segment dầu được lắp ngay dưới Segment khí và ở phần váy Piston.

Chốt piston có dạng hình trụ rỗng, chế tạo bằng

thép Bề mặt ngoài của chốt được gia công chính xác và tôi thấm để có độ bền và khả năng chịu mài mòn cao.

Đường kính tiêu chuẩn của chốt là:

Thông số nhấtNhỏnhấtLớn

19

Đường kính chốt Piston A

Bảng 2.7 - Đường kính chốt Piston

Trong động cơ 1TR-FE, chốt Piston được gắn theo kiểu bơi Cách lắp "bơi" đảm bảo một khe hở nhỏ giữa ắc và các lỗ trên Piston, nhờ đó mà khi làm việc ắc có thể lựa (xoay) trong các lỗ trên Piston, phần còn lại của chốt được lắp trong bạc của đầu nhỏ thanh truyền Sau khi lắp vào Piston, ắc được cố định ở 2 đầu bằng các vòng chặn Ắc chỉ được "bơi" ở chế độ nhiệt bình thường, còn khi Piston nguội thì ắc nằm tương đối chặt trong các lỗ của nó

2.7.2 Thanh Truyền

Thanh truyền có nhiệm vụ truyền lực từ Piston cho

trục khuỷu và nối liên động giữa Piston với trục khuỷu Thanh truyền được chế tạo bằng thép rèn (dập), có cấu tạo dạng thanh, tiết diện chữ I với 2 đầu: đầu nhỏ và đầu to Đầu nhỏ thanh truyền có lỗ để lắp với ắc Piston Trong động cơ 1TR-FE, chốt Piston được gắn theo kiểu bơi nên trong đầu nhỏ thanh truyền có bạc đỡ bằng đồng

Trên đỉnh thanh truyền có lỗ nhỏ hình phễu, có nhiệm vụ hứng dầu nhờn bị vung lên đáy Piston và rơi xuống để dẫn vào bôi trơn cho ắc Piston Ắc Piston được bôi trơn bằng dầu dẫn từ cổ trục khuỷu đi qua lỗ khoan trong thân của thanh truyền

Đầu to của thanh truyền có lắp bạc nối với cổ trục khuỷu (gọi là bạc biên), có lỗ phun dầu bôi trơn lên thành Cylinder Để có thể tháo lắp được, đầu to thanh truyền được chế tạo thành 2 nửa, nửa trên liền với thanh, còn nửa dưới rời, được bắt với nửa trên bằng 2 bu lông Đầu của bu lông có cấu tạo chống xoay, còn êcu thì phải được hãm chống tự nới lỏng (bằng long đen hãm) Kích thước của đầu to thanh truyền có thể đảm bảo sao cho khi tháo có thể rút được cả cụm Piston- thanh truyền qua cylinder ra ngoài

20

2.7.3 Trục Khuỷu

Trục khuỷu của động cơ có cấu tạo như mô tả trên hình 2.6 Trục được chế tạo liền bằng công nghệ dập, liền với 08 đối trọng để cân bằng động cơ Để giảm biến dạng, trục khuỷu có 05 ổ đỡ và có cá cổ khuỷu và cổ biên được bố trí có độ trùng hợp lớn Năm ổ đỡ trục được lắp bạc lót hợp kim nhôm có cốt thép

Cho phép mài trục khuỷu lên cốt sửa chữa 0,25 mm.

Bảng 2.8 - Thông số của Trục khuỷu

Thông sốnhấtNhỏnhấtLớn

Khe hở dọc trục tiêu chuẩn (mm) 0.020 0.220 Khe hở dọc trục lớn nhất (mm) 0.30 0.30 Độ dày của đệm dọc trục (mm) 2.440 2.490 Khe hở dầu tiêu chuẩn: cổ trục

Khe hở dầu tiêu chuẩn: cổ trục

Đường kính cổ trục No.3 (mm) 59.981 59.994 Trừ đường kính cổ trục No.3

Hình 2.6 - Cơ cấu trục khuỷu

8 Đệm phía dưới

Bên trong các má khuỷu và các cổ trục có khoan các lỗ để dẫn dầu tới bôi trơn cho các ổ chính và ổ biên Trong cổ biên có lỗ khoan dọc trục với kích thước đủ lớn để gom cặn trong dầu bôi trơn theo nguyên tắc lọc ly tâm (còn gọi là hốc lắng cặn) Các lỗ này được bịt kín bằng nút có ren Má của trục khuỷu đảm nhận luôn vai trò của bộ phận cân bằng trục (đối trọng)

Hai đầu trục khuỷu có phớt làm kín bằng cao su Phớt trước được lắp trên nắp giữ bơm dầu, còn phớt sau được lắp trên nắp giữ phớt sau

Phần đầu trục khuỷu là nơi lắp bánh răng dẫn động cơ cấu phối khí, bơm dầu, puli dẫn động bơm nước, quạt gió, máy phát điện, Phần cuối của trục khuỷu là nơi để lắp bánh đà, phía trong đuôi trục có lỗ để lắp ổ bi đỡ đầu trục ly hợp Trục khuỷu được chế tạo bằng gang đặc biệt Các cổ trục được tôi cao tần, sau đó gia công chính xác và mài bóng.

Các ổ đỡ trục và ổ biên của trục khuỷu là các ổ trượt hay còn gọi là bạc Mỗi bạc bao gồm 2 nửa hình trụ được chế tạo từ thép lá, mặt trong có phủ lớp vật liệu chống ma sát Vật liệu chống ma sát là hợp kim nhôm, cốt trong bằng thép Các bạc đỡ trục được lắp một nửa lên trên các gối đỡ trục nằm ở thân máy bên trong 22

cacte, nửa còn lại lắp lên các ốp dưới Đối với bạc biên cũng tương tự như vậy, một nửa bạc được lắp lên phần tay biên, nửa còn lại lắp lên ốp dưới Để cho các bạc này không bị quay trong khi làm việc cũng như không bị dịch dọc, trên phần xương của bạc có tạo các vấu mà khi lắp, nó ăn vào rãnh trên tay biên, trên các ốp hay trên gối đỡ trục Trong các bạc cổ chính có tạo rãnh để dẫn dầu qua lỗ trên trục đi sang bôi trơn cho cổ biên.

Bạc chiều trục (bạc chặn) gồm 2 nửa trên dưới gồm 4 miếng (cả 2 chiều tiến lùi) được lắp tại ổ đỡ chính số 3 Bạc chiều trục cũng làm bằng hợp kim nhôm cốt thép Trên một số động cơ, người ta sử dụng ổ bi thay cho bạc để đỡ trục, dùng ổ bi đũa, còn ở đầu to thanh truyền thì sử dụng ổ bi kim Đặc biệt, đối với động cơ xăng 2 kỳ hay được sử dụng làm động cơ khởi động trên các xe máy thi công thì trục khuỷu được tạo từ những chi tiết rời lắp ráp lại với nhau, ổ đỡ ở 2 đầu trục là các ổ bi, còn đầu dưới thanh truyền được lắp ổ bi đũa Ta có thể gặp dạng kết cấu tương tự như vậy trên các loại động cơ mô tô Trong một số trường hợp, người ta tráng trực tiếp lớp vật liệu chịu ma sát lên lỗ ở đầu to thanh truyền

2.7.4 Bánh Đà

Có hình dạng của một đĩa đặc đúc bằng gang, được lắp ở đuôi của trục khuỷu Nó có nhiệm vụ giữ cho trục quay ổn định Ở phía ngoài của bánh đà có lắp vành răng để khởi động động cơ Trên bề mặt ngoài của bánh đà có khoan lỗ hay đánh dấu đặc biệt để làm chuẩn khi cần đặt Piston số 1 vào điểm chết trên Ngoài ra, có các dấu khác như thời điểm phun nhiên liệu, vị trí điều chỉnh xu páp của cơ cấu phối khí Bánh đà cũng là nơi để lắp ly hợp.

Bánh đà được lắp vào đuôi trục khuỷu bằng 10 bulông tự hãm theo vòng đệm Đối với xe INNOVA có lắp hộp số tự động, thay vì bánh đà, đuôi trục khuỷu được lắp vành dẫn động của hộp số tự động

23

Hình 2.7 - Bánh đà và ly hợpChú thích:

1 Bánh đà2 Đĩa ly hợp3 Nắp ly hợp

4 Tấm bắt phía sau

5 Phớt chắn bụi bánh đà

24

2.8 CƠ CẤU PHỐI KHÍ – HỆ THỐNG VVT-i 2.8.1 Phân loại

Động cơ ôtô 1TR-FE sử dụng cơ cấu phối khí đóng mở xupáp thông minh VVT-i kiểu xu páp bố trí bên trên, ngay trong nắp máy, gọi là xu páp treo Động cơ có 2 trục Cam nằm phía trên có ký hiệu DOHC (Double overhead Camshaft).

2.8.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cơ cấu phối khí - Hệ thống VVT-i

Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, trên động cơ 1TR-FE hệ thống VVT-i sử dụng áp suất thủy lực để xoay trục cam nạp và làm thay đổi thời điểm phối khí Điều này có thể làm tăng công suất, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và giảm khí xả ô nhiễm.

Hình 2.8 - Hệ thống VVT-I của Toyota Innova

Hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi 40O so với góc quay của trục khuỷu để đạt được thời điểm phối khí tối ưu cho các điều kiện hoạt động của động cơ dựa trên tín hiệu từ các cảm biến Thời điểm phối khí được điều khiển như sau.

Khi nhiệt độ thấp, khi tốc độ thấp ở tải nhẹ, hay khi tải nhẹ, thời điểm phối khí của trục cam nạp được làm trễ lại và độ trùng lặp xupáp giảm đi để giảm khí xả chạy ngược lại phía nạp Điều này làm ổn định chế độ không tải và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và tính khởi động.

Khi tải trung bình, hay khi tốc độ thấp và trung bình ở tải nặng, thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupáp tăng lên để tăng EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupáp nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng

quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.

Khi tốc độ cao và tải nặng, thời điểm phối khí được làm sớm lên và độ trùng lặp xupáp tăng lên để tăng EGR nội bộ và giảm mất mát do bơm Điều này cải thiện ô nhiễm khí xả và tính kinh tế nhiên liệu Ngoài ra, cùng lúc đó thời điểm đóng xupáp nạp được đẩy sớm lên để giảm hiện tượng quay ngược khí nạp lại đường nạp và cải thiện hiệu quả nạp.

Ngoài ra, điều khiển phản hồi được sử dụng để giữ thời điểm phối khí xupáp nạp thực tế ở đúng thời điểm tính toán bằng cảm biến vị trí trục cam.

Cơ cấu phối khí bao gồm những bộ phận chính sau: các bánh răng dẫn động 1 và 2, trục phân phối (còn gọi là trục cam), xích cam, cò mổ, xu páp, lò xo, ống dẫn hướng xu páp và bộ VVT-i

Hình 2.9a - 2 Trục Cam và bánh răng dẫn động

Chú thích: 1 Bánh răng dẫn động; 3 Trục cam số 1 – Cam nạp; 2.

Trục cam số 2 – Cam xả

Trục phân phối được dẫn động quay từ trục khuỷu của động cơ nhờ bộ truyền động xích Trên trục phân phối có các vấu cam có biên dạng được thiết kế để đảm bảo đúng chu trình phối khí, mỗi cam điều khiển một xu páp

Khi trục quay, nếu đòn mở xupáp tiếp xúc với phần thấp của cam (mặt trụ) thì xupáp đang ở vị trí cao nhất, lúc này xu páp bị đóng chặt nhờ lực của các lò xo Khi vấu cam (phần cao) tiếp xúc với đòn mở xupáp thì xupáp bị đẩy xuống Lò xo bị ép lại và xupáp mở ra Khi đỉnh của vấu cam đi qua khỏi đầu xupáp thì với lực phản hồi của lò xo, xupáp và đòn mở bắt đầu đi lên và xúpáp đóng lại.

Khi xu páp đang ở trạng thái đóng thì giữa đầu tỳ của đòn mở và mặt tiếp xúc ở đuôi xu páp phải có khe hở nhất định để đảm bảo cho xu páp đóng hoàn toàn (còn gọi là khe hở nhiệt)

Đối với động cơ 1TR-FE, khe hở này là 0,2 - 0,3 mm Trong các động cơ hiện đại sau này, trong đó có động cơ 1TR-FE sử dụng trên xe Toyota Innova, khe hở nhiệt này không cần phải điều chỉnh trong quá trình sử dụng Do trong hệ thống phối khí đã tích hợp bộ điều chỉnh khe hở xupáp tự động

Hình 2.9b – Bộ điều chỉnh khe hở xupáp tự động

Thông sốnhấtNhỏnhấtLớn

Độ dảo lớn nhất 0.03 0.03 Chiều cao vấu cam

Khe hở dầu tiêu chuẩn:

Khe hở dầu lớn nhất 0.08 0.08

Độ dảo lớn nhất 0.03 0.03 Chiều cao vấu cam

Khe hở dầu tiêu chuẩn:

Khe hở dầu lớn nhất 0.08 0.08

Bảnh 2.9 - Thông số kỹ thuật 2 trục Cam

Bộ dẫn động xích cam truyền chuyển động từ bánh xích trục khủyu đến bánh xích trục cam Trên thân máy đầu trục khủyu có lắp vòi phun dầu bôi trơn Bộ dẫn động xích có chốt tự động căng xích Khi tháo, lắp cơ cấu phối khí phải đưa Piston trong Cylinder thứ nhất về Điểm chết trên sau kỳ nén Lúc đó vạch trên puli phải trùng với dấu “0” trên tấm vạch dấu góc mở xupáp sớm Chốt trên mặt bích trục cam phải được quay về vị trí cao nhất Khi lắp xích cam phải lưu ý sao cho dấu chấm trên mặt bánh xích cam nằm giữa 2 mắt xích có mạ sáng, còn rãnh dấu trên bánh xích đầu trục khủyu phải trùng với một mắt xích khác có mạ sáng.

Trục cam được đúc bằng gang, bề mặt làm việc của các cam và cổ trục cam đều được tôi cao tần Trục cam có 05 cổ lắp thẳng và ổ đỡ trên nắp máy Đầu trục cam có lắp bánh xích dẫn động trục cam Dầu bôi trơn được dẫn động từ nắp máy qua ổ đở thứ nhất vào trục cam rồi tới các ổ đõ tiếp theo

Xúpáp dùng để đóng mở các đường hút, xả

Độ dày xupáp xupáp

Bảng 2.10 - Thông số kỹ thuật 2 loại Xupáp

Lò xo xupáp được làm bằng thép lò xo có các tải trọng tần suất cao Các xupáp được dẫn động trực tiếp bởi trục cam qua cò mổ

2.9 HỆ THỐNG BÔI TRƠN

Trong khi động cơ hoạt động, các bề mặt tiếp xúc của các chi tiết của động cơ như Piston, cylinder, bạc đỡ trục, ổ lăn, cam, bánh răng, , phải chịu ma sát rất lớn và bị mài mòn liên tục Hơn nữa, ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc làm tổn hao công suất của động cơ Do vậy, việc bôi trơn các bề mặt làm việc là một yêu cầu tất yếu đối với tất cả các loại động cơ đốt trong Dầu bôi trơn tạo nên một màng bảo vệ phủ lên các bề mặt tiếp xúc làm giảm ma sát, đồng thời giảm nhiệt độ, nhờ đó mà giảm được tổn hao công suất do ma sát và tăng tuổi thọ cho động cơ.

Động cơ đốt trong 1TR-FE sử dụng kết hợp cả hai phương pháp bôi trơn bằng vung dầu và bôi trơn cưỡng bức: những chi tiết làm việc nặng được bôi trơn cưỡng bức, còn các chi tiết làm việc nhẹ hơn thì bôi trơn bằng vung dầu.

Các chi tiết sau đây được bôi trơn cưỡng bức: các ổ đỡ (bạc hay ổ bi) của trục khuỷu, các ổ ở đầu to của thanh truyền, cơ cấu phối khí, các ổ đỡ trục của bộ phận tăng áp, ắc piston cũng được bôi trơn cưỡng bức nhờ một đường dầu dẫn từ cổ trục khuỷu đi qua lỗ khoan trong thân thanh truyền.

Các chi tiết được bôi trơn bằng vung tóe dầu là: thành cylinder, Piston,cò mổ, các vấu cam của trục phân

phối, các bánh răng và nhiều chi tiết khác

Hệ thống bôi trơn bao gồm bơm dầu, bầu lọc, các thiết bị đo và báo nhiệt độ và áp suất dầu, các đường dầu khoan trong thân máy, trong trục khuỷu và trong một số chi tiết khác và các ống dẫn dầu…

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn với các bộ phận cơ bản của nó được thể hiện trên hình 2.10.

Hình 2.10 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống bôi trơn động cơ

8 Nhánh bôi trơn bạc đỡ trục Cam, cò mổ, bộ truyền xích.

9 Van an toàn

Đáy cácte của động cơ cũng chính là nơi chứa dầu bôi trơn, mức dầu phải được đảm bảo đúng theo quy định của nhà thiết kế Khi động cơ hoạt động, bơm dầu hút dầu từ đáy cácte qua lưới lọc thô rồi đẩy vào bầu lọc Ra khỏi bầu lọc dầu đi tiếp vào đường dầu chính (được khoan dọc theo thân động cơ) rồi sau đó được phân chia tới các cổ trục theo các lỗ khoan trên thân máy Từ các cổ trục dầu đi theo các lỗ khoan trong trục tới các cổ biên (đầu to thanh truyền) và theo lỗ trong thanh truyền tới bôi trơn cho bạc đầu nhỏ thanh truyền Sau khi ra khỏi các ổ (bạc đỡ) cần bôi trơn, dầu rơi tự do xuống phía dưới, một phần rơi xuống cácte, một phần vướng phải các chi tiết đang quay và bị văng đi do lực ly tâm Chính nhờ lượng dầu văng này mà các chi tiết khác của động cơ được bôi trơn: thành cylinder, ắc Piston, vấu cam của trục phân phối

Hình 2.11 - Mạch dầu bôi trơn của động cơ 1TR-FE

Mặt khác, từ đường dầu chính có một nhánh dẫn tới bôi trơn cho các bạc đỡ trục cam và một nhánh khác dẫn dầu bôi trơn cho trục của giàn cò mổ Lượng dầu

còn lại đi qua bầu lọc rồi quay trở về đáy cácte

Toàn bộ lượng dầu cung cấp từ bơm dầu đều đi qua lọc dầu Tại đây diễn ra quá trình lọc để loại các mạt kim loại và muội than ra khỏi dầu bôi trơn

Bầu lọc dầu kiểu toàn phần, lõi lọc giấy Lọc gồm một vỏ bằng kim loại mỏng bao bọc phần tử lọc, có cấu tạo từ giấy lọc hình trụ rỗng Đầu vào của lọc có hai cửa, một cửa của dòng dầu vào và một cửa của dòng dầu đã được lọc Dầu đi qua van một chiều vào phần chung quanh của phần tử lọc Ở đây dầu được lọc, sau đó dầu đi vào phần trung tâm của phần tử lọc và chảy ra ngoài.

Van một chiều có tác dụng ngăn không cho chất bẩn tích tụ ở phần ngoại vi của phần tử lọc quay về động cơ khi động có ngừng hoạt động

Nếu phần tử lọc bị cáu bẩn, chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài phần tử lọc tăng lên Khi sự chênh lệch áp suất đạt đến một mức xác định, van an toàn sẽ mở ra, dầu không đi qua phần tử lọc mà đi tắt

đến bôi trơn các bộ phận của động cơ Cấu tạo của

lọc như hình 2.12.

Hình 2.12 - Cấu tạo lọc dầu bôi trơn

Bơm dầu bôi trơn là bơm rôto kiểu trôkhôit, gồm 2 rôto tiếp xúc trong: rôto trong và rôto ngoài, có trang bị van an toàn để tránh quá tải cho hệ thống khi áp suất tăng vượt quá định mức khi áp suất ra quá cao làm thắng lực lò xo van, mở cửa van, xả bớt dầu về cacte Van điều chỉnh áp suất dầu được bố trí trên bầu lọc dầu.

Hình 2.13 - Bơm dầu bôi trơn kiểu Rôto

Áp suất dầu tiêu chuẩn tại n= 3000 vg/ph là 2,5 – 5,0 kG/cm Rôto trong được dẫn động bởi trục cam quay làm xoay rôto ngoài trong vỏ bơm

Trong quá trình làm việc dầu nóng lên nhanh chóng do hấp thụ một phần nhiệt của các chi tiết được bôi trơn, do vậy cần phải có bộ phận làm mát dầu Trong cacte của 1TR-FE, đáy cácte có bề mặt tiếp xúc với không khí bên ngoài lớn nên nó đảm nhận luôn vai trò của bộ trao đổi nhiệt để làm mát dầu Ngoài ra, trên động cơ còn được bố trí két làm mát dầu

Để có thể thường xuyên kiểm tra nhiệt độ và áp suất dầu bôi trơn người ta bố trí các đồng hồ nhiệt độ và đồng hồ áp suất Để tránh làm đen dầu bởi khí cháy và khói lọt từ Cylinder xuống cácte, để không cho các chất độc ô nhiễm lọt ra ngoài, trên động cơ có lắp đường ống hút khi chaý vào cụm ống nạp (van hệ thống tuần hoàn khí xả EGR)

2.10 HỆ THỐNG LÀM MÁT

Động cơ 1TR-FE là loại động cơ sử dụng phương pháp làm mát bằng nước Nước được sử dụng là nước sạch có pha thêm các phụ gia chống đông, chống gỉ Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát bằng không khí được thể hiện trên hình 2.14a và 2.14b.

Hình 2.14a – Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát

Chú thích: 1- Bơm nước; 2 – Két nước; 3-Van hằng nhiệt; 4 – Cụm bướm ga; 5 – 3-Van

tuần hoàn khí xả

Hệ thống làm mát bằng chất lỏng có thể được phân biệt theo phương pháp truyền nhiệt: hệ thống làm mát bằng đối lưu và hệ thống làm mát

cưỡng bức Hệ thống làm mát cưỡng bức, cũng là loại

được sử dụng trên động cơ 1TR-FE được sử dụng rộng rãi hơn nhờ có khả năng chuyển tải lượng nhiệt rất lớn và

hiệu quả làm mát cao Hệ thống làm mát kín (không thông với khí quyển).

Hình 2.14b - Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát

Trong một hệ thống như vậy, phải có một van điều áp để xả bớt chất lỏng ra ngoài tránh cho áp suất trong hệ thống tăng cao quá gây nguy hiểm Nhiệt độ sôi của nước trong các hệ thống làm mát kín có thể đạt tới 120o

Chế độ nhiệt tối ưu của động cơ là khi nhiệt độ nước ở trong áo nước của cylinder vào khoảng 80 – 100o C Điều đó có nghĩa là hệ thống làm mát phải được tính toán thiết kế sao cho trong quá trình động cơ làm việc nó phải luôn luôn duy trì được chế độ nhiệt nói trên cho động cơ trong mọi điều kiện

Khi động cơ hoạt động, chất lỏng được lưu thông nhờ bơm ly tâm Bơm này cùng với quạt gió được dẫn động bằng dây đai từ một pu li trên đầu trục khuỷu Bơm đẩy nước đi vào các khoang làm mát trên thân máy và trong nắp máy, sau đó nước được dẫn ra qua van hằng nhiệt rồi trở lại bơm nước tạo thành một vòng tuần hoàn kín Nhờ có van hằng nhiệt nước có thể được lưu thông theo một trong hai vòng tuần hoàn lớn hoặc nhỏ tuỳ theo chế độ nhiệt của động cơ.

Khi động cơ nguội (mới nổ máy), nhiệt độ nước còn thấp hơn 82o C thì van nhiệt đóng, nước lưu thông theo vòng tuần hoàn nhỏ: từ van hằng nhiệt theo ống nối tới bơm rồi lại đi vào thân máy để làm mát, nghĩa là nước không đi qua két làm mát, do vậy nó nóng lên nhanh

chóng Nhờ vậy mà động cơ nhanh chóng đạt được chế độ nhiệt định mức (80 – 100o C).

Hình 2.15 - Cấu tạo van hằng nhiệt

Chú thích: 1 – Van chính; 2 – Van chuyển dòng; 3 – Xylanh; 4 – Sáp giãn nở; 5 – Van xả hơi.

Khi động cơ đã nóng, nhiệt độ nước vượt quá 82o C thì van nhiệt tự động mở ra và lúc này nước làm mát lưu thông theo vòng tuần hoàn lớn Lúc này nước được làm mát tại két nước nhờ có luồng không khí thổi qua két nước Nhiệt độ nước làm mát ở khu vực vừa ra khỏi động cơ được đo bằng một cảm biến nhiệt và báo lên đồng hồ đặt trên bảng tablô của xe.

Van hằng nhiệt làm nhiệm vụ đóng mở các

đường nước thích hợp để cho nước làm mát lưu thông theo một trong 2 vòng tuần hoàn (lớn hoặc nhỏ) tuỳ theo chế độ nhiệt của động cơ

Khi động cơ còn lạnh thì van đóng, ngăn không cho nước từ thân máy ra đi tới két nước, lúc này nước được dẫn thẳng tới bơm để tiếp tục được đẩy đi làm mát, đây chính là vòng tuần hoàn nhỏ Khi động cơ nóng lên thì van hé mở Một phần nước bắt đầu được dẫn qua két làm mát Mức độ mở của van tuỳ thuộc vào nhiệt độ nước, nhiệt độ càng cao thì van mở càng nhiều Nói chung, van hằng nhiệt được thiết kế để bắt đầu mở ở nhiệt độ 82 ± 2o C và mở hoàn toàn ở nhiệt độ >=95oC

2.11 HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KIỂU PHUN XĂNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN TỬ (HỆ THỐNG EFI)

Bộ não của EFI là bộ điều khiển trung tâm ECU (Electronic Control Unit) Nhiệm vụ của EFI không khác bộ chế hòa khí, nghĩa là chúng cùng vận hành để duy trì tỷ lệ không khí/nhiên liệu ở mức tối ưu 14,7:1 Sự khác biệt duy nhất là EFI hoạt động chính xác, dễ dàng và hiệu quả hơn.

Bộ phận điều khiển động cơ ECU sử dụng công thức và các bảng tra để xác định thời gian đóng mở vòi phun phù hợp với từng điều kiện vận hành cụ thể của động cơ Thuật toán gồm rất nhiều chỉ số nhân với nhau Đa số được tìm từ các bảng tra

Ví dụ:

Thời gian mở van = Thời gian mở van tiêu chuẩn x hệ số C x hệ số D.

Thời gian mở van tiêu chuẩn được tính toán bằng cách

dựa trên số vòng quay động cơ và tải Ví dụ, tốc độ động cơ là 2000 vòng/phút, tải bằng 4, hệ số giao nhau

giữa 2 hệ số trong bảng tra là 8 mili giây.

Cho C và D là các thông số cảm biến, C là nhiệt độ

động cơ, D là lượng ôxy đo được trong ống xả.

Nếu nhiệt độ là 100 và mức ôxy là 3, dựa vào bảng tra

ta có C=0.8 và D= 1.

Thời gian mở van

= Thời gian mở van tiêu chuẩn x hệ số C x hệ số D = 8 x 0.8 x 1 = 6.4 mili giây.

Từ đó ta thấy, cách ECU tính toán thời gian phun nhiên liệu tối ưu dựa vào rất nhiều yếu tố Trong thực tế, ECU phải xử lý hơn 100 thông số như thế để tính toán thời gian phun xăng tối ưu Nhiều thông số thay đổi liên tục trong quá trình vận hành, và tùy thuộc vào tốc độ động cơ, ECU phải thực hiện phép tính này hàng trăm lần trong một giây

Các cụm chi tiết của EFI được trình bày trong sơđồ nguyên lý 2.16

Hệ thống cung cấp EFI có tính kinh tế cao, tăng công suất động cơ, giảm lượng độc hại trong khí xả (do luôn

đảm bảo hệ số không khí dư alpha = 0,9 – 1,0 là tối ưu tại các chế độ tải của động cơ), nên thân thiện với môi trường

Hệ thống phun xăng điện tử EFI trên xe Toyota INNOVA gắn động cơ 1TR-FE gồm có 3 phần chính: cấp xăng, dẫn không khí nạp và điều khiển điện tử.

Hệ thống cấp xăng có bơm xăng điện (nằm trong thùng xăng) cấp xăng có áp suất qua các bầu lọc theo đường ống vào các vòi phun (van điện tử) Trên đường ống có lắp van điều chỉnh áp suất xăng ở đầu vòi phun là 2,3 – 2,9 kG/cm2 ở vòng quay định mức Từ van điều chỉnh áp suất có đường xăng thừa về thùng

Hình 2.16 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiên liệu

Các vòi phun đồng thời phun một lượng xăng xác định vào đường ống nạp không khí tùy theo tín hiệu ở hộp điều khiển điện tử ECU Các vòi phun hoạt động độc lập tuần tự cho từng xylanh, mỗi chu kỳ động cơ (2 vòng quay trục khuỷu) một kim phun phun 1 lần

Hệ thống dẫn không khí nạp bao gồm có : bầu lọc gió, hộp bướm ga (trong hệ thống EFI bướm ga điều chỉnh lượng không khí nạp vào động cơ do đó điều chỉnh công suất) và cụm ống nạp

2.12 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH KHÍ THẢI

Trên xe Toyota INNOVA, động cơ 1TR-FE có hệ thống điều chỉnh khí thải Hệ thống này có tác dụng làm giảm lượng chất độc hại có trong khí thải của động cơ trước khi thải ra mội trường, giữ bầu không khí trong sạch, không độc hại.

Nguồn chất thải độc hại của động cơ bào gồm có khói cháy lọt xuống cacte, hơi xăng, khí xả từ động cơ Nguồn thải này chủ yếu có các chất độc hại sau: hydrocacbon (HC) – chủ yếu là thành phần nhiên liệu chưa cháy tạo thành Oxyt cacbon CO được tạo thành khi cháy ở nhiệt độ rất cao và các loại hạt muội cơ học các chất độc hại này ngoài tác động đến môi trường xung quanh còn rất có hại đến sức khỏe con người (gây các bệnh viêm mắt, da, hô hấp… và là tác nhân gây ung thư) Hệ thống điều chỉnh khí thải bao gồm các thành phần chính sau:

- Cụm thông gió cácte PCV có tác dụng hút các chất khói lọt từ buồng cháy xuống cacte, khói làm biến chất dầu nhờn và gây ô nhiễm không khí Các chất khói được dẫn từ trên nắp che máy, qua van chân không thông gió một chiều theo đường ống vào đường nạp

- Hệ thống sưởi không khí nạp Cụm đường ống nạp có đường dẫn nước làm mát động cơ (có van hằng nhiệt điều chỉnh) lên bao bọc để tăng nhiệt độ không khí nạp khi mới nổ máy, làm tăng khả năng sử dụng hỗn hợp cháy nghèo

- Hệ thống thu hơi xăng thừa Hơi xăng từ thùng xắng kín qua van tách hơi xăng và chế hòa khí, van thông hơi xăng thừa, theo ống dẫn xăng vào bình chứa bột