Home / Ô Tô / Động cơ ô tô: phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động

Động cơ ô tô: phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động

/

Hiện nay động cơ thường được sử trên các ô tô là động cơ đốt trong kiểu piston. Nhiên liệu dùng cho loại động cơ này là xăng, diesel, khí ga, khí H,… Ngoài động cơ đốt trong, trên một số ô tô còn sử dụng động cơ lai (Hybrid), động cơ điện. Trong khuôn khổ bài viết này sẽ chỉ giới thiệu về loại động cơ đốt trong kiểu piston.

động cơ ô tô

1. Động cơ đốt trong là gì?

Động cơ đốt trong nói chung, động cơ xăng và động cơ diesel nói riêng kiểu piston thuộc loại động cơ nhiệt, hoạt động nhờ quá trình biến đổi hóa năng thành nhiệt năng do nhiên liệu trong buồng kín bị đốt cháy rồi chuyển sang dạng cơ năng. Toàn bộ quá trình này được thực hiện trong buồng kín của xilanh động cơ

Trên tô động cơ là bộ phận quan trọng quyết định đến các thông số cơ bản của ô tô như: công suất, tốc độ, trọng lượng hàng hóa, số lượng hành khách chuyên chở của ô tô và các tính năng khác. Loại động cơ ô tô này có tác động trực tiếp đến môi trường: gây ồn, gây ô nhiễm môi trường do khí thải gây ra. Vì vậy, động cơ chiếm số % lớn về giá thành của cả ô tô (20÷30%). 

2. Phân loại động cơ đốt trong

2.1. Phân loại theo nhiên liệu

– Động cơ xăng.

– Động cơ Diesel KAMAZ V8.

– Động cơ dùng nhiên liệu khí (ga, H,..).

– Động cơ Hybrid.

2.2. Phân loại theo chu trình hoạt động

Động cơ hai kỳ: Hiện nay không còn sử dụng trên ô tô.

Động cơ bốn kỳ: Đang được sử dụng phổ biến trên các ô tô. 

2.3. Phân loại theo cách bố trí xilanh

Động cơ ô tô thường có nhiều hơn một xilanh, có thể là: 3, 4, 6, 8,10, 12,… Do vậy, sắp xếp vị trí của các xilanh hợp lý để đảm bảo động cơ làm việc hiệu quả. 

Hiện nay xilanh được bố trí theo hai cách

Động cơ có xilanh bố trí thẳng hàng: Với động có có số xilanh ≤ 6

Động cơ xilanh bố trí chữ V: Với động có có số xilanh ≥ 6 (động cơ chữ V thường có ký hiệu ở bên ngoài thân vỏ ô tô. Ví dụ: V6, 24V).

3. Cấu tạo chung động cơ

Các bộ phận chính của động cơ

– Thân vỏ động cơ.

Cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền.

Cơ cấu phân phối khí.

Hệ thống cung cấp nhiên liệu.

Hệ thống làm mát.

Hệ thống bôi trơn.

– Hệ thống điện.

Hệ thống điều khiển động cơ.

4. Một số khái niệm và chỉ tiêu kỹ thuật của động cơ đốt trong kiểu piston

Điểm chết: Là vị trí mà tại đó piston đổi chiều chuyển động (không chuyển động tiếp được nữa). Có điểm chết dưới (ĐCD) và điểm chết trên (ĐCT), khi piston ở vị trí này thì thể tích của buồng công tác đạt giá trị Vmax và Vmin. Khoảng cách giữa hai điểm chết gọi là hành trình piston (S).

Kỳ: là một phần của chu trình công tác xảy ra trong thời gian piston dịch chuyển một hành trình.

Chu trình công tác:

Thể tích công tác xilanh: Là thể tích của buồng xilanh và piston giữa hai điểm chết  (D là đường kính xilanh, S là hành trình piston)

Tỷ số nén: là tỉ số giữa Vmax và Vmin: a = V

Công suất, mô men xoắn cực đại, số vòng quay cực đại: (Kw; N.m; v/p).

Lượng tiêu hao nhiên liệu: (g/Kwh, lit/100km).

Thông số động cơ:

Động cơ1TR-FE (INNOVA)7KE (Zace)
Số xilanh và cách bố trí4 xilanh thẳng hàng4 xilanh thẳng hàng
Cơ cấu phối khí16-xu páp, cam kép DOHC có VVT-i, dẫn động xích8-valve, OHV, dẫn động xích
Dung tích xilanh (cm3)1,9981,781
Đường kính x hành trình (mm)86.0 x 86.080.5 x 87.5
Tỷ số nén9.89.1 
Hệ thống nhiên liệuL-EFI (Lucft)D-EFI (Druck)
Hệ thống đánh lửaDISDùng bộ chia điện
Công suất phát tối đa SAE-NET [HP/rpm]134 / 5,60082.0 / 4,800
Mô men xoắn tối đa SAE-NET [Kgm/rpm]18.2 / 4,00014.0 / 2,800
Thời điểm phối khí nạp/mở52° ~ 0° BTDC15° BTDC
Thời điểm phối khí nạp/đóng12° ~ 64° ABDC51° ABDC
Thời điểm phối khí xả/mở44° BBDC49° BBTC 
Thời điểm phối khí xả/đóng8° ATDC17° ATDC
Độ nhớt/ cấp độ của dầu bôi trơn5W-30/API SL, SJ, EC or ILSAC5W-30/API SL, SJ, EC or ILSAC

5. Một số từ viết tắt thường dùng

BDC: Bottom Dead Center

TDC : Top Dead Center

DOHC: Dual Overhead Camshaft

EFI: Electronic Fuel Injection

ESA: Electronic Spark System (đánh lửa điện tử)

ECT: Electronic Controlled Transmission

TRC: Traction Control (điều khiển lực kéo)

EBD: Electronic Brake Distribution (phân phối lực phanh điện tử)

ABC: Active Body Control (điều khiển thân xe)

MT: Manual Transmission

AT: Automatic Transmission

SRS: Supplemental Restraint System (hệ thống an toàn bị động túi khí)

VVT-I: Variable Valve Timing-Intelligent

A/C: Air Conditioner (điều hòa không khí)

EDU: Electronic Control Unit (bộ dẫn động bằng điện tử)

E/G: Engine (động cơ)

EGR: Exhaust Gas Recirculation (hệ thống tuần hoàn khí xả)

ISC: Idle Speed Control (điều khiển tốc độ không tải)

SCV: Suction Control Valve (van điều khiển hút)

SPV: Van điều khiển lượng phun

TCV: Tumble Control Valve (van điều khiển thời điểm phun)

VRV: Van điều chỉnh chân không

VSV: Van chuyển mạch chân không

6. Cơ cấu trục khuỷu, thanh truyền

6.1. Thân động cơ

Nhiệm vụ:

– Thân động cơ là giá đỡ để bắt các chi tiết, bộ phận của động cơ.

– Chịu bộ phận lực của động cơ.

– Bố trí tương quan các bộ phận, chi tiết của động cơ: Trục khuỷu, trục cam, xilanh… 

– Chứa các đường ống nước, áo nước làm mát cho động cơ 

Cấu tạo:

– Thân động cơ được đúc thành một khối liền, trong có các lỗ xilanh (lỗ lắp ống lót xilanh), có các đường nước làm mát đi qua, đường ống dẫn dầu bôi trơn, và các vị trí để lắp đặt các bộ phận khác. Vật liệu chế tạo thân động cơ thường là gang hợp kim hoặc hợp kim nhôm.

– Động cơ dùng trên ô tô thường có số xilanh nhiều hơn hai, các xilanh được xếp thành dãy thẳng hàng hoặc được xếp theo hình chữ V, W.

– Phần đậy kín phía dưới thân máy được gọi là các te. Các te dùng để chứa dầu bôi trơn động cơ.

6.2. Nắp máy (nắp xilanh)

Nhiệm vụ

– Cùng với xilanh tạo thành buồng đốt động cơ.

– Làm giá đỡ để bắt các bộ phận khác. 

– Chịu lực.

– Bố trí tương quan: trục cam, xupap, buồng cháy.

– Chứa các đường nước làm mát, dầu bôi trơn động cơ.

Cấu tạo:

– Nắp máy được đúc liền khối với động cơ xilanh thẳng hàng hoặc đúc riêng mỗi nắp cho một xilanh.

– Giữa nắp máy và thân máy có lắp đệm làm kín (gioăng quy-lát)

6.3. Nhóm piston

Nhóm piston gồm: Piston, vòng găng (xéc măng), và chốt piston 

Nhiệm vụ piston:

– Nén hỗn hợp (không khí – nhiên liệu) trong kỳ nén.

– Tiếp nhận áp suất khí cháy chuyển động sinh công cơ học truyền qua chốt piston, thanh tới trục khuỷu động cơ.

– Để giảm tiếng gõ khi piston làm việc, chốt piston được chế tạo lệch tâm.

Nhiệm vụ xéc măng:

– Có hai loại xéc măng xéc măng khí (hơi), xéc măng dầu.

Xéc măng khí: làm kín buồng cháy, ngăn không cho khí cháy lọt xuống các te dầu.

Xéc măng dầu: gạt dầu bôi trơn xilanh và piston đồng thời ngăn không cho dầu bôi trơn lọt lên buồng cháy.

6.4. Thanh truyền, trục khuỷu 

Nhiệm vụ thanh truyền:

– Truyền lực từ piston đến trục khuỷu trong kỳ sinh công và theo chiều ngược lại trong các kỳ khác. 

Nhiệm vụ trục khuỷu:

– Tiếp nhận lực từ piston do thanh truyền chuyển tới và biến lực thành mô men xoắn. 

Cấu tạo: Trục khuỷu thường chế tạo bằng phương pháp dập hoặc đúc

7. Cơ cấu phân phối khí

7.1. Công dụng, phân loại

Cơ cấu phối khí hay còn gọi là hệ thống phân phối khí có công dụng điều khiển quá trình trao đổi khí trong xilanh. Thực hiện các công việc đóng mở các cửa nạp và cửa xả với mục đích nạp đầy không khí, hỗn hợp cháy (hỗn hợp cháy gồm xăng – không khí đối với động cơ xăng) và thải sạch khí cháy ra khỏi xilanh.

Có thể phân loại hệ thống phân phối khí thành các loại sau:

– Loại dùng trục cam – xupáp: loại này có kết cấu đơn giản được dùng phổ biến trên các loại động cơ hiện nay.

Loại dùng van trượt: loại này có kết cấu phức tạp khó chế tạo, đa số dùng trong các xe đặc chủng như xe đua.

Loại dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải (của động cơ hai kỳ): có kết cấu đơn giản, không phải điều chỉnh nhưng chất lượng trao đổi khí không cao.

Cơ cấu phân phối khí dùng xupap đặt:

Trục cam chuyển động quay nhờ dẫn động từ trục khuỷu của động cơ. Vấu cam trên trục cam quay đẩy con đội đi lên. Con đội đi lên nén lò xo lại và tỳ vào đuôi xupáp đẩy xupap đi lên làm mở cửa nạp (xả). Vấu cam sau khi qua điểm cao nhất (cửa mở lớn nhất) chuyển động đi xuống, lò xo bị giãn ra kéo xupáp chuyển động xuống đóng kín cửa nạp (xả).

Ở loại này, toàn bộ cơ cấu phối khí bố trí ở thân động cơ nên chiều cao thân máy giảm, dễ bố trí trên các loại phương tiện vận tải tuy nhiên khó bố trí buồng cháy gọn nên loại này chỉ được dùng trong một số động cơ xăng.

Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo: Có hai loại là dẫn động trực tiếp và gián tiếp. 

Loại dẫn động gián tiếp:

Nguyên lý làm việc: chuyển động quay của trục khuỷu dẫn động trục cam 1 quay. Vấu cam quay tỳ lên con đội 2, đẩy con đội chuyển động đi lên, thông qua đũa đẩy 7 làm cho đòn gánh 8, giàn cò 9 tỳ vào đuôi xupap 4 đẩy xupap chuyển động xuống phía dưới mở van nạp (xả), lò xo 3 bị ép lại. Khi vấu cam đi qua điểm cao nhất chuyển động quay xuống thông qua các chi tiết, lò xo bị giãn ra kéo xupap trở lại vị trí đóng như ban đầu.

Loại dẫn động trực tiếp:

Nguyên lý làm việc: ở loại này, vấu cam sẽ trực tiếp tỳ lên đuôi xupáp hoặc thông qua đòn gánh. Loại này có ưu điểm ít chi tiết xong việc dẫn động từ trục khuỷu lên trục cam rất xa (thông thường dùng dẫn động xích). Loại xupap treo cho phép có được buồng cháy gọn nên có thể cho tỷ số nén cao và tăng hiệu quả của buồng cháy. Loại này được sử dụng rộng rãi cho cả động cơ xăng và động cơ diesel.

7.2. Cơ cấu bánh răng phụ (bánh răng cắt kéo)

Trong bánh răng dẫn động của trục cam có một bánh răng phụ dùng để giảm tiếng ồn liên quan đến sự thay đổi mômen. Bánh răng phụ này luôn luôn được lò xo đẩy theo hướng quay, giảm khe hở của bánh răng bằng cách giữ ăn khớp với bánh răng dẫn động, để giảm tiếng ồn.

7.3. Con đội thuỷ lực

Tự động điều chỉnh khe hở nhiệt.

7.4. Tiêu chuẩn khí xả

cacbon oxit (CO), nitơ oxit (NOx), hydrocacbon nói chung (HC) và thành phần bụi bay theo (Particulate Matter – PM). Điển hình nhất trong số các khí trên là cacbon oxit (CO), sinh ra do quá trình cháy không hoàn toàn các hợp chất chứa cacbon. Loại khí này có khả năng làm mất vai trò vận chuyển oxy của hemoglobin một cách nhanh chóng nhờ tạo liên kết bền với nguyên tố sắt (Fe) – thành phần quan trọng của hemoglobin – và là tác nhân chính gây ra hiện tượng ngất do hít phải quá nhiều.

8. Hệ thống làm mát

8.1. Công dụng của hệ thống làm mát

Khi động cơ làm việc, các chi tiết của động cơ đặc biệt các chi tiết tiếp xúc với khí cháy có nhiệt độ rất cao do vậy có thể dẫn đến tác hại đối với động cơ. Hệ thống làm mát có tác dụng tản nhiệt khỏi các chi tiết, giữ cho nhiệt độ của các chi tiết không vượt quá giá trị cho phép, đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ.

Tuy nhiên nếu cường độ làm mát lớn quá, nhiệt độ các chi tiết thấp quá gây ảnh hưởng đến chất lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn làm tăng tổn thất cho động cơ. Nhiệt độ tốt nhất cho động cơ là 85 – 100°C.

8.2. Phân loại hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát bằng nước: Nước làm chất trung gian để tản nhiệt cho các chi tiết. Dựa vào tính chất lưu động của nước mà chia thành các loại

Bốc hơi: Dùng phổ biến cho động cơ máy nông nghiệp.

Đối lưu tự nhiên: Dùng cho các động cơ tĩnh tại.

Tuần hoàn cưỡng bức: Loại tuần hoàn một vòng dùng phổ biến trên ôtô, máy kéo và động cơ tĩnh tại. Loại tuần hoàn hai vòng dùng cho động cơ tàu thuỷ. 

Hệ thống làm mát bằng không khí (gió): Có cấu tạo đơn giản, đây là phương pháp cưỡng bức nhờ quạt gió.

So sánh hai loại:

– Loại làm mát bằng nước có hiệu quả cao hơn do làm mát đồng đều hơn (nhiệt dung riêng và độ nhớt lớn hơn), tổn thất công suất do làm mát ít hơn. Hệ thống làm mát bằng nước phức tạp hơn (có nhiều chi tiết hơn, chống rò rỉ)

– Quạt gió có công suất nhỏ nên ít ồn hơn.

– Làm mát bằng gió đơn giản, dễ sử dụng, tiện lợi nhất là khi động cơ làm việc ở các điều kiện khắc nghiệt: sa mạc, rừng sâu,..

8.3. Nguyên lý làm việc hệ thống làm mát bằng nước loại cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng

Nước làm mát có nhiệt độ thấp được bơm 12 hút từ bình chứa phía dưới của két nước 7 qua đường ống 10 qua két 13 để làm mát dầu sau đó vào động cơ. 

Để phân phối nước làm mát đồng đều cho các xylanh, nước sau khi bơm vào thân máy 1 chảy qua ống phân phối 14 đúc sẵn trong thân máy. 

Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ nhiệt độ cao đến van hằng nhiệt 5. Van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phía trên két nước. 

Tiếp theo nước từ bình phía trên đi qua các ống mỏng có gắn cánh tản nhiệt. Nước sẽ được làm mát nhờ dòng không khí do quạt 8 được dẫn động từ trục khuỷu tạo ra. 

Tại phía dưới của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm hút vào động cơ thực hiện 1 chu trình làm mát tuần hoàn.

Đối với quạt làm mát được dẫn động bằng đai chữ V thì tốc độ của nó tăng lên tỷ lệ với sự tăng tốc độ của động cơ. Đối với quạt có khớp chất lỏng điều khiển bằng nhiệt độ, thì tốc độ quạt được điều khiển bởi cảm biến nhiệt độ của luồng không khí đi qua két nước Khớp chất lỏng này bao gồm một bộ ly hợp thuỷ lực chứa dầu silicon.

Sự truyền chuyển động quay cho quạt thông qua đai chữ V được điều khiển bằng cách điều chỉnh lượng dầu trong buồng làm việc. Khi nhiệt độ thấp, tốc độ quay của quạt được giảm xuống để giúp động cơ nóng lên và giảm tiếng ồn. 

Khi nhiệt độ động cơ tăng lên, tốc độ quạt tăng lên để cung cấp đủ lượng không khí cho két nước, tăng hiệu quả làm mát. 

8.4. Hệ thống quạt làm mát thuỷ lực điều khiển bằng điện tử dùng động cơ thuỷ lực để chạy quạt

Máy tính sẽ điều chỉnh lượng dầu đi vào động cơ thuỷ lực, và bằng cách đó mà tốc độ quạt được điều chỉnh vô cấp, luôn luôn đảm bảo lượng không khí phù hợp nhất. 

So với quạt điện thì quạt này có động cơ nhỏ hơn, nhẹ hơn, và có khả năng cung cấp lượng không khí lớn hơn. Tuy nhiên, bơm dầu và hệ thống điều khiển lại phức tạp hơn.

9. Hệ thống bôi trơn động cơ

9.1. Nhiệm vụ

Có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt làm việc của các chi tiết để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của động cơ cũng như tăng tuổi bền cho các chi tiết. Xem thêm lỗi hỏng thường gặp ở hệ thống bôi trơn động cơ và cách sửa chữa.

Công dụng của dầu bôi trơn: Một số công dụng chính của dầu bôi trơn.

– Bôi trơn các bề mặt tiếp xúc có chuyển động tương đối với nhau nhằm làm giảm ma sát do đó giảm mài mòn, tăng tuổi thọ chi tiết. Giảm ma sát đồng nghĩa với việc giảm tổn thất cơ học trong động cơ, làm tăng hiệu suất, tăng tính kinh tế của động cơ. 

– Rửa sạch bề mặt ma sát các chi tiết. Trên bề mặt ma sát, trong quá trình làm việc có thể xuất hiện các lớp bong, tróc khỏi bề mặt làm việc. Dầu bôi trơn sẽ cuốn trôi các vảy tróc và được giữ lại ở bộ phận lọc tránh việc cào xước các chi tiết. Tác dụng này có nghĩa nổi bật khi chạy rà động cơ (mới hoặc sửa chữa).

– Làm mát một số chi tiết. Do ma sát giữa các cặp chi tiết chuyển động và một số chi tiết nhận nhiệt từ trong động cơ. Để tránh hiện tượng quá nhiệt của các chi tiết trong động cơ, dầu từ hệ thống bôi trơn (có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chi tiết) được dẫn đến để tản nhiệt trên các bề mặt có nhiệt độ cao.

Bao kín khe hở giữa các cặp chi tiết như: piston – xilanh – xéc măng tránh lọt khí. 

– Chống oxy hóa (tạo gỉ) trên các bề mặt nhờ các chất phụ gia có trong dầu. 

Các phương pháp bôi trơn: Tuỳ thuộc vào động cơ, điều kiện làm việc mà trang bị hệ thống bôi trơn cho động cơ phù hợp. Một số loại thường gặp:

Bôi trơn bằng vung té: Là phương pháp bôi trơn nhờ tác dụng chuyển động của các chi tiết sẽ vung té dầu lên bề mặt các chi tiết cần bôi trơn. Loại này đơn giản tuy nhiên có thể không đáp ứng được mọi yêu cầu bôi trơn nên chỉ được sử dụng ở động cơ có công suất nhỏ.

Bôi trơn bằng dầu pha trong nhiên liệu: Loại này được sử dụng ở động cơ xăng hai kỳ bằng cách hòa trộn xăng và dầu. Loại này đơn giản tuy nhiên không đáp ứng được yêu cầu làm việc của động cơ.

Bôi trơn cưỡng bức: Là phương pháp bôi trơn phổ biến hiện nay. Dầu trong hệ thống bôi trơn được bơm đẩy đến các bề mặt ma sát với áp suất nhất định nên đảm bảo mọi yêu cầu bôi trơn các chi tiết của động cơ.

Bôi trơn bằng hứng dầu: Dầu được bơm cưỡng bức lên cao, khi chảy xuống được hứng vào các bề mặt ma sát.

Bôi trơn bằng phương pháp hỗn hợp: kết hợp các phương pháp trên.

9.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống bôi trơn cưỡng bức

Toàn bộ dầu bôi trơn được chứa trong các te của động cơ. Bơm dầu 3 được dẫn động từ trục khuỷu hoặc trục cam. Dầu được hút từ các te qua phao hút dầu 2 (có lọc thô). 

Dầu sau bơm có áp suất cao đi theo hai nhánh. Một nhánh đến két làm mát 12, tại đây dầu được làm mát rồi trở lại các te. Nhánh kia qua bầu lọc thô 5 đến đường dầu chính 8 qua đường nhánh 9 đi bôi trơn trục khuỷu, đầu to thanh truyền, chốt piston và lên nhánh 10 đến bôi trơn trục cam.

Một phần nhỏ dầu dẫn đến bầu lọc tinh 11 rồi về các te 1. Van an toàn 4 cho phép giữ áp suất dầu không đổi trong khi động cơ làm việc. 

Khi bầu lọc 5 bi tắc, van 6 sẽ mở cho dầu lên thẳng đường dầu chính. Van 13 sẽ đóng khi nhiệt độ dầu tăng cao, cho dầu đi qua két làm mát và về các te. Lượng dầu trong các te được kiểm tra thông qua que thăm dầu 16.

9.3. Bơm dầu

Bơm dầu hút dầu từ cacte và cung cấp dầu đến từng bộ phận của động cơ. Roto bị động quay cùng với roto chủ động, nhưng vì roto bị động là lệch tâm nên khoảng không gian giữa hai rôto bị thay đổi. 

Chính sự thay đổi không gian này được sử dụng để hút và bơm dầu. Có một van an toàn được lắp trong bơm dầu, nó sẽ xả dầu khi áp suất đạt đến giá trị đã định, để kiểm soát áp suất dầu cực đại.

9.4. Lọc dầu

Toàn bộ lượng dầu được bơm lên đều đi qua bộ lọc dầu, ở đây, các mạt kim loại và muội than được lọc ra. Dầu đi qua van một chiều, vào phần chung quanh của các phần tử lọc. 

Ở đây dầu được lọc. Sau đó dầu vào phần trung tâm của phần tử lọc và chảy ra ngoài. Van một chiều lắp ở cửa của bầu lọc để ngăn không cho các chất bẩn tích tụ ở phần ngoại vi của phần tử lọc quay trở về động cơ, khi động cơ dừng lại. 

Nếu phần tử lọc bị cáu két, chênh lệch áp suất giữa phần bên ngoài và phần bên trong sẽ tăng lên. Khi mức chênh lệch đạt đến mức định trước, van an toàn sẽ mở, và như thế dầu sẽ không đi qua phần tử lọc mà đi tới các bộ phận bôi trơn. 

Điều này cho phép tránh được hiện tượng thiếu bôi trơn khi phần tử lọc bị bẩn. Tuy nhiên, các phần tử lọc cần được thay thế theo định kỳ để tránh bôi trơn bằng dầu bẩn.

Khi áp suất dầu thấp [19,6 ± 4,9 kPa (0,2 ± 0.05 kG/cm2)] hoặc thấp hơn: Khi động cơ tắt máy hoặc khi áp suất thấp hơn một mức xác định, tiếp điểm bên trong công tắc dầu đóng lại và đèn cảnh báo áp suất dầu sáng lên.

Khi áp suất dầu cao [19,6 ± 4,9 kPa (0,2 ± 0.05 kG/cm2) hoặc cao hơn]: Khi động cơ nổ máy và áp suất dầu vượt qua một mức xác định, dầu sẽ ép lên màng bên trong công tắc dầu. Nhờ thế, công tắc được ngắt ra và đèn cảnh báo áp suất dầu tắt.

Tốt nhất là nhiệt độ dầu động cơ không lên cao quá 100°C. Nếu nhiệt độ dầu lên trên 125°C thì các đặc tính bôi trơn của dầu sẽ bị huỷ hoại ngay. Vì vậy, một số động cơ có trang bị bộ làm mát dầu để duy trì đặc tính bôi trơn. 

Thông thường, toàn bộ dầu đều chảy qua bộ làm mát rồi sau đó đi đến các bộ phận của động cơ. 

Ở nhiệt độ thấp, dầu có độ nhớt cao hơn và có khuynh hướng tạo ra áp suất cao hơn. Khi chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra của bộ làm mát vượt quá một trị số xác định, van an toàn sẽ mở, và dầu từ máy bơm sẽ bỏ qua bộ làm mát và đi tới các bộ phận khác của động cơ, nhờ thế mà tránh được sự cố. 

10. Hệ thống cung cấp nhiên liệu 

10.1. Công dụng

Hệ thống cung cấp nhiên liệu nói chung có nhiệm vụ cung cấp nhiên liệu đã tạo thành hỗn hợp cho động cơ phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ. Do những đặc điểm có tính chất đặc thù khác nhau nên hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ xăng và động cơ diesel có khác nhau.

10.2. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng

Công dụng: Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ xăng có nhiệm vụ hòa trộn xăng và không khí theo một tỷ lệ nhất định theo các chế độ làm việc, đưa vào buồng đốt và đưa khí cháy ra khỏi buồng đốt của động cơ

Phân loại:

– Hệ thống nhiên liệu động cơ xăng dùng chế hoà khí.

– Hệ thống nhiên liệu động cơ phun xăng (cơ khí, điện tử).

10.3. Hệ thống cung cấp nhiên liệu cho động cơ xăng dùng chế hoà khí

Nhiệm vụ: Chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp xăng và không khí, đảm bảo số lượng và thành phần hỗn hợp luôn phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ. Dự trữ, cung cấp, lọc sạch nhiên liệu và không khí.

Hệ thống được chia làm hai loại:

Loại chảy cưỡng bức: có bơm chuyển nhiên liệu.

Loại tự chảy: Không có bơm chuyển nhiên liệu.

10.4. Tỷ lệ không khí – nhiên liệu (hỗn hợp cháy)

Trong động cơ đốt trong kiểu piston thì tỷ lệ giữa xăng và không khí gọi là hỗn hợp cháy là lượng không khí cần để đốt cháy hết lượng nhiên liệu. Khi lượng không khí quá nhiều hoặc quá ít thì xăng cháy không tốt, dẫn đến cháy không hết.

Tối thiểu phải có 14,7 phần không khí để đốt cháy hoàn toàn một phần xăng. Tỷ lệ này được gọi là tỷ lệ không khí nhiên liệu lý thuyết. Tuy nhiên, trên thực tế thì dù xăng đã được phun vào động cơ theo tỷ lệ lý thuyết, không phải toàn bộ xăng đều được hoá hơi và trộn với không khí. Vì thế, trong một số điều kiện cần phải sử dụng tỷ lệ hỗn hợp đậm hơn 

10.5. Các chế độ làm việc của động cơ

Khi khởi động: thành của đường ống nạp, các xilanh và nắp quy lát còn lạnh, nên nhiên liệu được phun vào bị dính lên các thành. Trong trường hợp này hỗn hợp không khí-nhiên liệu trong buồng đốt bị nhạt đi. Vì thế cần có hỗn hợp không khí-nhiên liệu đậm. 

Hâm nóng động cơ: Nhiệt độ của nước làm mát càng thấp, xăng càng khó hoá hơi, làm cho xăng bắt lửa kém. Vì thế cần hỗn hợp không khí-nhiên liệu đậm.

Khi tăng tốc: Khi bàn đạp ga được ép xuống, sẽ xuất hiện sự trì hoãn trong cung cấp nhiên liệu do thay đổi tải trọng, dẫn đến hỗn hợp nhiên liệu nghèo đi. Vì vậy, cần bổ sung một lượng nhiên liệu phun vào hỗn hợp.

Khi chạy với tốc độ không đổi: Sau khi động cơ đã được hâm nóng, hỗn hợp nhiên liệu cung cấp cho động cơ gần như tỷ lệ không khí-nhiên liệu lí thuyết

Khi chịu tải nặng: Khi cần sản ra công suất lớn, động cơ được cung cấp hỗn hợp nhiên liệu hơi giàu để giảm nhiệt độ đốt cháy và đảm bảo toàn bộ lượng không khí cung cấp sẽ được sử dụng để đốt cháy.

Khi giảm tốc độ: Khi không cần công suất lớn, nhiên liệu được cắt giảm một phần để làm sạch khí xả. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống cung cấp nhiên liệu dùng chế hoà khí loại chảy cưỡng bức dùng trên động cơ ô tô.

10.5. Nguyên lý làm việc

Xăng từ bình chứa 1 được bơm hút 3 qua lọc đến buồng nhiên liệu (buồng phao) của bộ chế kim – phao giữ cho mức xăng trong bình luôn ổn định trong suốt quá trình làm việc.

Trong quá trình nạp, không khí được hút vào động cơ phải lưu động qua họng khuếch tán 6 có tiết diện bị thu hẹp. Do tác dụng của độ chân không, xăng được hút ra từ buồng phao qua giclơ 5.

Sau khi ra khỏi họng khuếch tán, nhiên liệu được dòng không khí xé tơi bay hơi và hòa trộn tạo thành hỗn hợp nạp vào buồng đốt của động cơ. Lượng nhiên liệu vào hay ít nhờ bướm ga 7.

10.6. Hệ thống phun xăng điện tử

Hệ thống phun xăng điện tử được chia thành hai loại:

– Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI.

– Hệ thống phun xăng trên đường ống nạp: được dùng phổ biến hiện nay. 

+ Phun đơn điểm: một vòi phun cho các xilanh (ít dùng).

+ Phung đa điểm: mỗi xilanh có một vòi phun riêng (dùng phổ biến).

Hệ thống phun xăng điện tử EFI sử dụng các cảm biến khác nhau để phát hiện tình trạng của động cơ và điều kiện chạy xe. ECU động cơ tính toán lượng phun nhiên liệu tối ưu và điều khiển cho các vòi phun phun nhiên liệu.

ECU động cơ: tính thời gian phun nhiên liệu tối ưu dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến. 

Cảm biến lưu lượng khí nạp hoặc cảm biến áp suất đường ống nạp: cảm biến này phát hiện khối lượng không khí nạp hoặc áp suất của ống nạp. Xem thêm tổng hợp các loại cảm biến trên ô tô và cách vận hành hoạt động.

Cảm biến vị trí trục khuỷu: cảm biến này phát hiện góc quay trục khuỷu và tốc độ của động cơ.

Cảm biến vị trí trục cam: cảm biến này phát hiện góc quay chuẩn và thời điểm của trục cam.

Cảm biến nhiệt độ nước: Cảm biến này phát hiện nhiệt độ của nước làm mát. 

Cảm biến vị trí bướm ga: Cảm biến này phát hiện góc mở của bướm ga. 

Cảm biến oxy: Cảm biến này phát hiện nồng độ của oxy trong khí xả. 

10.7. Các loại EFI

Có hai loại hệ thống EFI được phân loại theo phương pháp phát hiện lượng không khí nạp.

L-EFI (Loại điều khiển lưu lượng không khí): loại này sử dụng một cảm biến lưu lượng khí nạp để phát hiện lượng không khí chạy vào đường ống nạp. Có hai phương pháp phát hiện: Một loại trực tiếp đo khối không khí nạp, và một loại thực hiện các hiệu chỉnh dựa vào thể tích không khí. 

D-EFI (Loại điều khiển áp suất đường ống nạp): Loại này đo áp suất trong đường ống nạp để phát hiện lượng không khí nạp theo tỷ trọng của không khí nạp.

10.8. Các bộ phận chính của hệ thống phun xăng điện tử

Bơm nhiên liệu: Bơm nhiên liệu được lắp trong bình nhiên liệu và được kết hợp với bộ lọc nhiên liệu, bộ điều áp, bộ đo nhiên liệu.

Bộ điều áp: Bộ điều áp này điều chỉnh áp suất nhiên liệu vào vòi phun ở 324 kPa (3.3 kgf/cm3) (Các giá trị này có thể thay đổi tuỳ theo kiểu của động cơ). Ngoài ra, bộ điều áp còn duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu cũng như cách thức duy trì ở van một chiều của bơm nhiên liệu.Có hai loại phương pháp điều chỉnh nhiên liệu. 

Loại 1: Loại này điều chỉnh áp suất nhiên liệu ở một áp suất không thay đổi. Khi áp suất nhiên liệu vượt quá lực ép của lò xo trong bộ điều áp, van này mở ra để trả nhiên liệu trở về bình nhiên liệu và điều chỉnh áp suất.

Loại 2: Loại này có ống phân phối liên tục điều chỉnh áp suất nhiên liệu để giữ cho áp suất nhiên liệu cao hơn áp suất được xác định từ áp suất đường ống nạp.

Hoạt động cơ bản cũng giống như loại 1, nhưng độ chân không của đường ống nạp được đặt vào buồng trên của màng chắn, áp suất nhiên liệu được điều chỉnh bằng cách thay đổi áp suất nhiên liệu khi van mở ra theo độ chân không của đường ống nạp. Nhiên liệu được trả về bình nhiên liệu qua ống hồi nhiên liệu.

Bộ giảm rung động: Bộ giảm rung này dùng một màng ngăn để hấp thụ một lượng nhỏ xung của áp suất nhiên liệu sinh ra bởi việc phun nhiên liệu và độ nén của bơm nhiên liệu.

Vòi phun: Vòi phun phun nhiên liệu vào các cửa nạp của các xilanh theo tín hiệu từ ECU động cơ. Các tín hiệu từ ECU động cơ làm cho dòng điện chạy vào cuộn dây điện từ, làm cho piston bơm bị kéo, mở van để phun nhiên liệu. Vì hành trình của pít tông bơm không thay đổi, lượng phun nhiên liệu được điều chỉnh tại thời điểm dòng điện chạy vào cuộn điện từ này.

Hệ thống ISC: Điều khiển tốc độ không tải, có một mạch đi tắt qua bướm ga, và lượng không khí hút từ mạch đi tắt này được điều khiển bởi ISCV (Van điều chỉnh tốc độ không tải). Van ISC dùng tín hiệu từ ECU động cơ để điều khiển động cơ ở tốc độ không tải tối ưu tại mọi thời điểm. Hệ thống ISC gồm có van ISCV, ECU động cơ, các cảm biến và công tắc khác nhau.

Hệ thống ESA (Đánh lửa sớm điện tử): là một hệ thống dùng ECU động cơ để xác định thời điểm đánh lửa dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau. ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa từ thời điểm đánh lửa tối ưu được lưu trong bộ nhớ để phù hợp với tình trạng của động cơ, và sau đó chuyển các tín hiệu đánh lửa đến IC đánh lửa. Thời điểm đánh lửa tối ưu cơ bản được xác định bằng tốc độ của động cơ và lượng không khí nạp (áp suất đường ống nạp).

Động cơ phun xăng trực tiếp GDI: Điều khiển được lượng xăng cung cấp rất chính xác, hệ số nạp cao như động cơ diesel và thậm chí hơn hẳn động cơ diesel. 

+ Động cơ có khả năng làm việc được với hỗn hợp cực loãng (Air/Fuel) = (33 – 55) (khi xe đạt được vận tốc trên 120 Km/h).

– Hệ số nạp rất cao, tỉ số nén e cao (e =12). Động cơ GDI vừa có khả năng tải rất cao, sự vận hành hoàn hảo, vừa có các chỉ tiêu khác hơn hẳn động cơ MPI.

– Sự tiêu thụ nhiên liệu rất thấp. Tiêu thụ nhiên liệu còn ít hơn động cơ diesel. 

– Công suất động cơ siêu cao, cao hơn nhiều so với các loại động cơ MPI đang sử dụng hiện nay.

Thông số 4G93 GDI4G93 MPI
Đường kính (D)x(S) mm81,0 x 89,0 81,0 x 89,0
Dung tích công tác (cc)18341834
Số xilanh (i)IL-4IL-4
Kiểu soupape DOHCDOHC
Số xupap trên 1 xilanhXupap nạp: 2 Xupap thải: 2Xupap nap: 2Xupap thải: 2
Tỉ số nén (e)12,010,5
Đường ống nạpThẳng góc đỉnh pistonBình thường như các động cơ hiện nay
Buồng cháyĐỉnh piston lồi lõm (Mặt cong đỉnh piston)Đỉnh piston bằng 
Hệ thống phun xăngPhun nhiên liệu trực tiếp vào trong xilanh động cơPhun nhiên liệu tại đường ống nạp
Áp suất phun(KG/cm2)503,3

10.9. Hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel

Công dụng: Tạo hỗn hợp bên trong xilanh động cơ. Cuối hành trình nén phun nhiên liệu có áp suất cao, nhiên liệu bay hơi hoà trộn và tạo thành hỗn hợp với không khí. 

Nhiệm vụ:

– Dự trữ nhiên liệu, lọc sạch nước và tạp chất trong nhiên liệu, chuyển nhiên liệu trong hệ thống.

Cung cấp nhiên liệu cho động cơ đảm bảo:

+ Lượng nhiên liệu cần thiết cho mọi chế độ làm việc của động cơ.

+ Đúng thời điểm và theo một quy luật nhất định.

+ Đồng đều giữa các xilanh.

+ Áp suất cao.

– Phun nhiên liệu phù hợp với kết cấu buồng cháy để tạo hỗn hợp tốt nhất.

Cấu tạo chung và nguyên lý làm việc:

Dầu diesel từ thùng chứa 1 được bơm chuyển 3 qua bầu lọc 2 dẫn đến bơm cao áp 4. Tại đây nhiên liệu bị nén với áp suất cao sau đó theo đường dẫn cao áp 5 tới vòi phun 6 phun nhiên liệu dạng sương mù hoà trộn với không khí tạo thành hỗn hợp trong buồng đốt đến cuối hành trình nén, nhiên liệu tự đốt cháy giãn nở và sinh công. Dầu thừa ở vòi phun được đưa về thùng dầu qua đường dầu hồi 7. Van 8 cho phép dầu có thể hồi về từ bơm cao áp. Xem thêm cách kiểm tra hệ thống nhiên liệu ô tô chẩn đoán lỗi kỹ thuật.

11. Động cơ diesel tăng áp

Tuabin tăng áp và máy nén khí tăng áp là những thiết bị để nén không khí vào xilanh, với áp suất cao hơn áp suất khí quyển, để tăng công suất của động cơ.

Nhìn chung, công suất của động cơ được xác định bởi lượng hỗn hợp không khí nhiên liệu đốt cháy trong một quãng thời gian nhất định và lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu càng tăng thì công suất động cơ càng lớn.

Điều đó có nghĩa là, để tăng công suất động cơ thì phải tăng dung tích động cơ hoặc tăng tốc độ của động cơ. 

Vấn đề là ở chỗ, khi tăng dung tích động cơ thì trọng lượng của động cơ cũng tăng lên, và các yếu tố như là tổn thất do ma sát, rung động, và tiếng ồn lại hạn chế khả năng tăng tốc độ của động cơ.

Tuabin tăng áp đáp ứng được cả hai yêu cầu mâu thuẫn nhau này: tăng công suất động cơ mà vẫn giữ cho động cơ gọn nhẹ, bằng cách cung cấp khối lượng hỗn hợp không khí-nhiên liệu lớn hơn mà không thay đổi kích thước động cơ. 

Thiết bị tăng áp được dẫn động bằng hai phương pháp: tuabin tăng áp được dẫn động bằng khí xả, còn máy nén tăng áp thì được dẫn động từ động cơ. Toyota đã sử dụng tuabin nạp khí tăng áp từ năm 1980 và máy nén tăng áp từ năm 1985 ở Nhật Bản.

Tuabin tăng ápMáy nén tăng áp
Kiểu máy nạpTuabin (bánh tuabin và bánh nén khí)Kiểu cơ khí (kiểu bộ nạp tăng áp sử dụng một cặp roto kiểu kén)
Phương pháp dẫn độngÁp suất khi xảDẫn động từ trục khuỷu
Mắt công suấtNhỏ, vì Tuabin tăng áp được dẫn động bằng áp suất khi xảLớn, vì được dẫn động bằng trục khuỷu
Hiệu quả nạpNhỏ ở tốc độ thấp, và lớn ở tắc độ cao. (vì với tốc độ động cơ thấp thì lượng khí xả nhỏ)Có thể thay đổi ở mọi tốc độ
Đáp ứngKhi tốc độ động cơ thấp, nó đáp ứng không tốt bằng loại máy nén tăng ápĐáp ứng tốt vì được dẫn động trực tiếp bằng trục khuỷu

11.1. Hiệu suất nạp khí

Khả năng nạp khí của động cơ được gọi là hiệu suất nạp khí. Các động cơ thông thường có hiệu suất nạp khí khoảng 65 – 85%, do sức cản trong hệ thống nạp và do khí xả chỉ qua hệ thống xả. Nhưng đối với động cơ có trang bị Tuabin nạp khí hoặc máy nén tăng áp thì hiệu suất nạp có thể đạt trên 100%.

11.2. Tuabin tăng áp

Là thiết bị sử dụng năng lượng của khí xả để làm quay bánh tuabin với tốc độ cao. Bánh nén khí (roto) được lắp trên cùng một trục với bánh Tuabin, nó có tác dụng nén không khí vào xilanh. Nhờ thế, công suất của động cơ tăng lên. Một số kiểu động cơ có trang bị bộ làm mát trung gian để làm giảm nhiệt độ của không khí nạp và tăng hiệu quả nạp. Van cửa xả và bộ điều khiển có tác dụng ngăn ngừa áp suất nạp tăng lên quá cao. 

11.3. Bánh tuabin và bánh nén khí 

Được lắp trên cùng một trục. Khi bánh tuabin quay với tốc độ cao nhờ có áp suất của luồng khí xả thì bánh nén khí cũng quay theo và nén không khí vào xilanh. Bánh tuabin phải chịu được nhiệt và có độ bền cao vì nó tiếp xúc trực tiếp với khí xả, quay với tốc độ cao và trở nên rất nóng. Bởi vậy, nó được làm bằng hợp kim siêu chịu nhiệt hoặc bằng gốm. 

11.4. Khoang trung tâm 

Đỡ bánh tuabin và bánh nén khí thông qua trục của chúng. Trong khoang trung tâm có đường dẫn dầu để bôi trơn và làm mát cho trục và các ổ trục. Nước làm mát động cơ cũng được tuần hoàn qua kênh làm mát trong khoang trung tâm để nhiệt độ dầu động cơ không bị tăng lên và tránh huỷ hoại dầu.

11.5. Các cổ trục tự lựa hoàn toàn

Các bánh tuabin và nén khí chạy với tốc độ đến 100,000 v/ph, vì thế phải sử dụng các ổ trục tự lựa hoàn toàn để đảm bảo hấp thụ các rung động của trục và bôi trơn trục. Những ổ trục này được bôi trơn bằng dầu động cơ, và quay tự do giữa trục và vỏ hộp, nhằm giảm ma sát, cho phép trục quay với tốc độ cao.

11.6. Van cửa xả

Được lắp trong khoang tuabin. Khi van này mở thì một phần khí xả sẽ đi tắt qua ống xả, nhờ thế mà giữ ổn định cho áp suất nạp, khi áp suất nạp đạt đến trị số đã định (khoảng 0,7kg/cm2). Việc đóng mở van được kiểm soát bởi bộ chấp hành.

11.7. Tuabin kép hai chế độ

Bao gồm hai tuabin tăng áp lắp trên cùng một động cơ. Khi hai tuabin cùng làm việc ở điều kiện tải nhẹ hoặc tốc độ thấp, tính thích ứng của động cơ được cải thiện. 

Khi hai tuabin cùng làm việc ở điều kiện tải nặng hoặc tốc độ cao, động cơ có thể sản ra công suất cao. Khi chỉ có một tuabin thì động cơ khó đạt được hiệu quả cao ở cả hai chế độ làm việc với tải trọng nặng và tải trọng nhẹ. 

Trong trường hợp này chỉ có thể đạt được hiệu quả cao ở một trong hai chế độ. Tuabin kép sử dụng van điều khiển khí xả và van phân dòng. Nó điều khiển cho một tuabin làm việc ở chế độ tải nhẹ và hai tuabin làm việc ở chế độ tải nặng hoặc tốc độ cao, để tăng tính thích ứng của động cơ ở mọi tốc độ và đạt được công suất cao. 

11.8. Điều khiển phun nhiên liệu

Động cơ được trang bị Tuabin tăng áp hoặc máy nén tăng áp để đưa vào xilanh một lượng không khí lớn hơn. Công suất của động cơ sẽ không tăng lên được khi lượng khí nạp này không được đốt cháy hoàn toàn. Vì thế, phải tăng lượng nhiên liệu để đốt cháy hoàn toàn khí nạp. Như vậy, tiêu hao nhiên liệu sẽ tăng lên khi tăng công suất động cơ. 

11.9. Điều khiển cơ học

Đối với động cơ diesel, bộ bù nạp sẽ tăng lượng bơm nhiên liệu cực đại phù hợp với áp suất nạp.

11.10. Điều khiển bằng máy tính

Trong động cơ điều khiển bằng máy tính, không khí nạp được theo dõi bằng cảm biến lưu lượng khí nạp, còn suất nạp được theo dõi bằng bộ cảm biến áp suất của tuabin nạp, và tăng lượng phun nhiên liệu cực được điều khiển bằng ECU của động cơ.

11.11. Bôi trơn và làm mát tuabin

Dầu động cơ được cung cấp từ ống dẫn dầu, đưa vào để bôi trơn và làm mát các ổ trục tự lựa lắp bên trong khoang trung tâm. Sau đó dầu chảy ra theo ống thoát và trở về các te dầu. 

Tuabin nạp khí được làm mát bằng nước làm mát động cơ. Nước làm mát động cơ được đưa vào kênh làm mát bên trong khoang trung tâm, thông ống dẫn qua nước làm mát. Sau khi làm mát hệ thống tuabin nạp khí, nước làm mát đi qua ống thoát và trở về máy bơm nước.

11.12. Điều khiển áp suất nạp

Tuabin nạp khí giúp cho động cơ đạt được công suất cao bằng cách nén không khí vào các xilanh. Tuy nhiên, các bộ phận của động cơ sẽ không chịu đựng được áp lực nổ nếu áp suất nạp tăng quá cao. Trong trường hợp đó, van cửa xả sẽ được kích hoạt bởi bộ chấp hành và điều chỉnh áp suất nạp sao cho nó không tăng cao quá trị số đã định.

Khi áp suất nạp còn thấp: Khi áp suất nạp còn ở mức thấp hơn trị số đã định thì bộ chấp hành không hoạt động. Vì thế, van cửa xả vẫn đóng, và toàn bộ khí xả được dẫn đến bánh tuabin.

Khi áp suất nạp cao: Khi động cơ tăng tốc độ và áp suất nạp do tuabin nạp khí cung cấp vượt quá trị số đã định (điểm chặn) thì màng của bộ điều khiển bị ép xuống, làm cho van cửa xả mở ra, và một phần khí xả sẽ không đi qua bánh tuabin. Bằng cách để cho một phần khí xả bỏ qua tuabin, tốc độ quay của bánh tuabin được điều chỉnh, để cho áp suất nạp trở về trong giới hạn đã định.

Các đèn báo tuabin tăng áp được lắp cùng trong đồng hồ táp lô, chúng báo cho người lái xe biết về điều kiện làm việc của tuabin tăng áp, bằng các điốt phát sáng (LED) màu xanh lá cây và màu vàng.

Khi tuabin tăng áp làm việc với áp suất trong giới hạn đã định, đèn xanh sẽ sáng lên. Khi tuabin tăng áp làm việc với áp suất vượt quá giới hạn đã định, đèn vàng sẽ sáng lên.

11.13. Các hệ thống điều khiển khác

Ngoài những hệ thống EFI, ESA và ISC, phần lớn các hệ thống điều khiển động cơ được trang bị các hệ thống sau, mặc dù chúng khác nhau giữa các động cơ. Tất cả những hệ thống này đều được điều khiển bởi ECU động cơ.

11.14. ETCS-i (Electronic Throttle Control System Intelligent)

Như trên hình, cổ họng gió bao gồm bướm ga, cảm biến vị trí bướm ga dùng để phát hiện góc mở của bướm ga, mô tơ bướm ga để mở và đóng bướm ga, và một lò xo hồi để trả bướm ga về một vị trí cố định. Mô tơ bướm ga ứng dụng một mô tơ điện một chiều (DC) có độ nhạy tốt và tiêu thụ ít năng lượng.

ECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dòng điện chạy đến mô tơ điều khiển bướm ga, làm quay hay giữ môtơ, và mở và đóng bướm ga qua một cụm bánh răng giảm tốc. Góc mở bướm ga thực tế được phát hiện bằng một cảm biến vị trí bướm ga, và thông số đó được phản hồi về cho ECU động cơ.

Khi dòng điện không chạy qua mô tơ, lò xo hồi sẽ mở bướm ga đến một vị trí cố định (khoảng 7). Tuy nhiên, trong chế độ không tải bướm ga được đóng lại nhỏ hơn so với vị trí cố định.

11.15. VVT-i (Variable Valve Timing-intelligent)

Thông thường, thời điểm phối khí được cố định, những hệ thống VVT-i (thời điểm phối khí thay đổi) 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.

Hệ thống này được thiết kế để điều khiển thời điểm phối khí bằng cách xoay trục cam trong một phạm vi 40° 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.

11.16. VVTL-i (Variable Valve Timing and Lift-intelligent)

Hệ thống VVTL-i (Thời điểm phối khí và hành trình xupáp thay đổi thông minh) dựa trên hệ thống VVT-i và áp dụng một cơ cấu đổi vấu cam để thay đổi hành trình của xupap nạp và xả. Điều này cho phép được được công suất cao mà không ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu hay ô nhiễm khí xả.

Cấu tạo và hoạt động cơ bản của hệ thống VVTL-i giống như hệ thống VVT-i. Việc chuyển giữa hai vấu cam có hành trình khác nhau được sử dụng để thay đổi hành trình của xupáp.

Cơ cấu chuyển vấu cam, ECU động cơ chuyển giữa 2 vấu cam bằng văn điều khiển dầu VVTL dựa trên các tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát và cảm biến vị trí trục khuỷu.

11.17. Hệ thống Al (Air Injection) và hệ thống AS (Air Suction)

Hệ thống điều khiển AI (phun khí) và AS (hút khí) là một hệ thống mà cung cấp không khí vào đường ống xả để đốt cháy lại khi chưa cháy hết trong khí xả nhằm giảm khí ô nhiễm HC và CO. 

Sự chênh lệch giữa hai hệ thống này là hệ thống điều khiển Al sử dụng bơm để cung cấp cưỡng bức không khí còn hệ thống điều khiển AS sử dụng độ chân không trong đường ống xả để hút không khí vào. Hệ thống điều khiển Al sẽ được mô tả ở đây.

11.18. Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu

Hệ thống kiểm soát hơi nhiên liệu ngăn không cho nhiên liệu bay hơi từ bình nhiên liệu xả vào trong khí quyển bằng cách làm cho hơi nhiên liệu tạm thời hấp thụ bằng bộ lọc than hoạt tính. Hơi này sau đó được đưa vào đốt cháy sau khi động cơ đã nóng lên.

11.19. Hệ thống điều khiển khí nạp

Hệ thống điều khiển khí nạp được chia thành 2 đường vào lọc khí, một trong hai đường vào này có lắp một van, nó mở và đóng để đạt được hiệu quả nạp không khí phù hợp với tốc độ động cơ. Điều này làm giảm tiếng ồn nạp ở dải tốc độ thấp.

Xem thêm:

This div height required for enabling the sticky sidebar
error: Content is protected !!
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :