ĐỒ án hệ THỐNG ĐỘNG cơ đốt TRONG hệ THỐNG nạp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN: <HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG>

<HỆ THỐNG NẠP>

Ngành:

<Công nghệ kỹ thuật oto>

Lớp:

<19DOTD1>

Giảng viên hướng dẫn: <Lê Văn Thoại>
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Thông

Mã SV: 1911252551

Lớp: 19DOTD1
Sinh viên thực hiện: Huỳnh Hoàng Quân

Mã SV: 1911250461

Lớp: 19DOTD1
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đình Tiến Đạt
Lớp: 19DOTD1
Tp.HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2021
I

Mã SV: 1911252045



VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
TÊN MÔN HỌC: HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
NGÀNH: Công nghệ kỹ thuật oto
1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 3):
MSSV: 1911252551
(1) Nguyễn Thanh Thơng
19DOTD1
(2) Huỳnh Hồng Qn
MSSV: 1911250461
19DOTD1
(3) Nguyễn Đình Tiến Đạt
MSSV: 1911252045
19DOTD1

Lớp:
Lớp:
Lớp:

2. Tên đề tài: Hệ thống nạp.................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
3. Các dữ liệu ban đầu: Mơ hình mẫu động cơ, Giáo trình động cơ đốt trong..................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
4. Nội dung nhiệm vụ: Trình bày tổng quan về hệ thống,
Thiết kế, mô phỏng hệ thống hoặc một cơ cấu/chi tiết trong hệ
thống............................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
5. Kết quả tối thiểu phải có:
1) File báo cáo đồ án ........................................................................................................
2) Bản vẽ chi tiết trên khổ giấy A3 hoặc A4 (PDF) ........................................................
3) File gốc bản vẽ 2D, 3D ................................................................................................
4) File gốc mô phỏng hoạt động (nếu có) ........................................................................
Ngày giao đề tài: 27/9/2021 Ngày nộp báo cáo: 22/12/2021

I


Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Thơng
Huỳnh Hồng Qn

TP. HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2021.
Giảng viên hướng dẫn

II


Nguyễn Đình Tiến Đạt

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

(Ký và ghi rõ họ tên)


VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN
TÊN MƠN HỌC: HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
NGÀNH: Cơng nghệ kỹ thuật oto
(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)
6. Tên đề tài: Hệ thống nạp .................................................................................................
..........................................................................................................................................
7. Giảng viên hướng dẫn: Lê Văn Thoại ...........................................................................
8. Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm 3):
(1) Nguyễn Thanh Thơng
MSSV: 1911252551
Lớp: 19DOTD1
(2) Huỳnh Hồng Qn
MSSV: 1911250461
Lớp: 19DOTD1
(3) Nguyễn Đình Tiến Đạt
MSSV: 1911252045
Lớp: 19DOTD1

Tuần
1

2

3

Ngày
8/11

9/11

16/11

Nội dung thực hiện
Giao đề tài

Kết quả thực hiện của sinh
viên (Giảng viên hướng dẫn
ghi)
Phân chia công việc, lên kế
hoạch hoạt động.

Tham gia gọi meet cùng nhau
Tuần 1 (Ghi rõ nội dung thực tìm tài liệu tham khảo và tiến
hiện)
hành hoạt động.
Chia ra làm word, tính tốn
Tuần 2 (Ghi rõ nội dung thực các chi tiết của chi tiết.

hiện)

4

23/11

Tuần 3 (Ghi rõ nội dung
thực hiện)

5

30/11

Tuần 4 (Ghi rõ nội dung
thực hiện)

6

7/12

Tuần 5 (Ghi rõ nội dung
thực hiện)

8

21/12

Tuần 7 (Ghi rõ nội dung
thực hiện)
III

Hồn thiện chỉnh sfía word và
hình vẽ. Tiến hành kiểm tra số
liệu.
Hồn thiện chỉnh sfía word và
hình vẽ. Tiến hành kiểm tra số
liệu
Hồn thiện chỉnh sfía word và
hình vẽ. Tiến hành kiểm tra số
liệu.
Hồn thiện word và hình vẽ
trên solidwork.


Tuần

Ngày

Nội dung thực hiện

9

Tuần 8 (Ghi rõ nội dung
thực hiện)

10

Tuần 9 (Ghi rõ nội dung
thực hiện)

10

Tuần 9 (Ghi rõ nội dung
thực hiện)

11

Tuần 10 (Ghi rõ nội dung
thực hiện)

12

Đánh giá kết quả báo cáo: (Nội
dung báo cáo ; Sản phẩm thực
hiện; Thái độ ; Kỹ năng; ….)

Kết quả thực hiện của sinh
viên (Giảng viên hướng dẫn
ghi)

Cách tính điểm:
Điểm q trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo ĐA MH
Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về q trình thực hiện đồ án; Điểm báo cáo bảo vệ đồ án
môn học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10)

Họ tên sinh viên

Mã số SV

Tiêu chí đánh giá về

q trình thực hiện đồ
án
Tính chủ
Đáp fíng
động, tích
mục tiêu
cực, sáng
đề ra
tạo
(tối đa 5
(tối đa 5
điểm)
điểm)

1

2

Tổng điểm
tiêu chí đánh
giá về q
trình thực
hiện đồ án
(tổng 2 cột
điểm 1+2)
50%

Điểm
báo cáo
bảo vệ

đồ án
mơn
học
(50%)

Điểm q
trình =
0.5*tổng
điểm tiêu
chí +
0.5*điểm
báo cáo

3

4

5

Nguyễn Thanh 1911252551 4
4
8
9
8.5
Thơng
4
8
9
8.5
Huỳnh Hồng 1911250461 4

Qn
Nguyễn Đình 1911252045 4
4
8
9
8.5
Tiến Đạt
Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký nháy
vào phần điểm chỉnh sửa.
TP. HCM, ngày 22 tháng 12 năm 2021


Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Thơng
Huỳnh Hồng Qn
Nguyễn Đình Tiến Đạt

Giảng viên hướng dẫn
Lê Văn Thoại

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

V


LỜI CẢM ƠN
Trong những năm gần đây ngành công nghiệp chế tạo ô tô đang trên đà phát triển
mạnh mẽ, đặc biệt cùng với việc fíng dụng khoa học kỹ thuật công nghệ vào trong

ngành đã đưa ngành công nghiệp chế tạo ơ tơ hồ nhập cùng với tốc độ phát triển của
sự nghiệp cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước.
Do điều kiện kinh tế ngày càng nâng cao nên xe VIOS là loại xe do hãng
TOYOTA chế tạo được đưa vào nước ta trong những năm gần đây để phục vụ nhu cầu
đi lại của người dân, đặc biệt là người dân sống ở khu vực thành thị. Vì vậy việc tìm
hiểu về tính năng kỹ thuật của xe, cụ thể là hệ thống nạp là hết sfíc cần thiết đối với
một sinh viên thuộc chuyên ngành ô tơ. Do đó em đã chọn đề tài “Hệ thống nạp trên
động cơ 1NZ-FE” trên xe ô tô VIOS. Đây là một cơ hội vô cùng thuận lợi để em củng
cố những kiến thfíc cơ bản về hệ thống nạp trên động cơ nói chung, đồng thời trên cơ
sở đó tìm hiểu những đặc điểm mới về kết cấu của hệ thống nạp trên một động cơ mới
được phát triển trong thời gian gần đây.
Hệ thống nạp đóng vai trị rất quan trọng trong việc cung cấp hồ khí cho chu
trình làm việc của động cơ cũng như đưa sản phẩm cháy trong mỗi chu trình ra ngồi,
đảm bảo u cầu nạp đầy của động cơ. Nó có ảnh hưởng rất lớn đến cơng suất động cơ
và mfíc độ ơ nhiễm mơi trường do khí thải của động cơ. Vì vậy yêu cầu khi nghiên
cfíu về hệ thống nạp là phải đặt nó trong mối quan hệ với các hệ thống khác của động
cơ.
Thực hiện đề tài này đòi hỏi sinh viên ngồi kiến thfíc về chun ngành cịn phải
có kỹ năng tìm kiếm những nguồn tài liệu mới, đặc biệt cần khai thác mạng thơng tin
tồn cầu internet. Bên cạnh đó cần trau dồi thêm khả năng ngoại ngữ chun ngành
động cơ và ơtơ.
Do kiến thfíc cịn nhiều hạn chế, kinh nghiệm chưa nhiều, tài liệu tham khảo cịn
ít và điều kiện thời gian không cho phép nên đồ án của em khơng tránh khỏi những
thiếu sót, kính mong các thầy cô giáo trong bộ môn chỉ bảo để đồ án của em được
hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin gfíi lời cảm ơn đến thầy giáo hướng dẫn Lê Văn Thoại, cùng tất
cả các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này.


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG...........................................................................................ix
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH.....................................x
Chương I.
1.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI................................................................................1

Tổng quan về hệ thống nạp................................................................................1
1.1 Hệ thống nạp động cơ xăng.............................................................................1
1.1.1 Đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hịa khí......................................1
1.1.2 Đường nạp động cơ phun xăng điện tử.....................................................3
1.2 Hệ thống nạp thải động cơ diezen....................................................................5
1.2.1 Đường nạp động cơ diezen.......................................................................6
1.3 Quá trình nạp...................................................................................................6

Chương II.

Cơ sở lý thuyết.....................................................................................11

2.1 Đường ống nạp..............................................................................................11
2.1.1 Lọc khơng khí.........................................................................................11
2.1.2 Cổ họng gió.............................................................................................11
2.1.3. Bộ góp nạp.............................................................................................13
2.1.4. Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của các cảm biến trên đường
nạp 14
Chương III.

Nội dung tính tốn thiết kế...................................................................19

3. Tính tốn các chu trình cơng tác của động cơ 1NZ-FE.........................................19

Kết quả tính tốn trong phần tính tốn nhiệt động cơ sẽ là nền tảng trong q trình tính toán
thiết kế động cơ đốt trong...........................................................................................................19
3.1. Các số liệu ban đầu........................................................................................19
3.2. Các thơng số chọn..........................................................................................19
3.3. Tính tốn các chu trình cơng tác....................................................................20

3.3.1. Q trình nạp.........................................................................................22
3.3.2. Q trình nén.........................................................................................23
3.3.3. Q trình cháy.......................................................................................24
3.3.4. Q trình giãn nở...................................................................................26
3.3.5. Tính tốn các thơng số của chu trình cơng tác.......................................27
3.3.6. Tính tốn các thơng số có ích:...............................................................28
Chương IV.

Kiểm tra bảo dưỡng các cụm chi tiết trong hệ thống nạp động cơ 1NZ- FE.......31
4.1. Những hư hỏng thường gặp..........................................................................31

4.2 Kiểm tra các cảm biến.........................................................................................................32
Chương V.
Kết luận................................................................................................34
Phụ lục......................................................................................................................... 35


Tài Liệu Tham Khảo....................................................................................................37


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3. 1 Thông số ban đầu......................................................................................... 19
Bảng 3. 2 Thông số chọn............................................................................................. 20

Bảng 3. 3.......................................................................Error! Bookmark not defined.
Bảng 3. 4 Các thơng số tính tốn nhiệt........................................................................ 30
Bảng 4. 1 Giá trị điện trở tiêu chuẩn............................................................................ 33


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp........................................................................ 1
Hình 1. 2 Sơ đồ đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hịa khí..................................... 2
Hình 1. 3 Sơ đồ đường nạp động cơ phun xăng điện tfí................................................. 3
Hình 1. 4a Cổ họng gió.................................................................................................. 3
Hình 1. 5 Bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc........................................................ 4
Hình 1. 6 Bộ góp nạp có đường nạp biến thiên.............................................................. 5
Hình 1. 7 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải động cơ diezen........................................ 5
Hình 1. 8 Sơ đồ đường nạp động cơ diezel có bộ sưỡi khơng khí.................................. 6
Hình 1. 9 Đồ thị cơng của q trình trao đổi khí trong động cơ 4 kỳ............................. 7
Hình 2. 1 Kết cấu cổ họng gió..................................................................................... 11
Hình 2. 2 Quan hệ tỷ lệ giữa góc nhấn bàn đạp ga và góc mở bướm ga......................12
Hình 2. 3 Quan hệ giữa góc nhấn bàn đạp ga, góc mở bướm ga và gia tốc xe.............13
Hình 2. 4 Bộ góp nạp................................................................................................... 13
Hình 2. 5 Cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây sấy.................................................... 14
Hình 2. 6 Sơ đồ mạch điện điều khiển của cảm biến đo lưu lượng không khí.............15
Hình 2. 7 Cảm biến nhiệt độ khí nạp kiểu dây sấy....................................................... 16
Hình 2. 8 Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp................................................. 16
Hình 2. 9 Cảm biến vị trí bướm ga.............................................................................. 17
Hình 2. 10 Sơ đồ điện cảm biến vị trí bướm ga........................................................... 18


Chương I.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1. Tổng quan về hệ thống nạp
Hệ thống nạp có nhiệm vụ đưa hỗn hợp khơng khí- nhiên liệu vào buồng cháy để thực
hiện q trình cháy của động cơ. Hệ thống nạp phải đảm bảo cung cấp đủ lượng hỗn
hợp có thành phần hồ khí thích hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ, sao cho
hiệu suất động cơ là lớn nhất và giảm ô nhiễm môi trường, giảm tiếng ồn.
1.1 Hệ thống nạp động cơ xăng

1

2

4

3

5

6

Hình 1. 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp
1-Bộ lọc khơng khí; 2-Cổ họng gió; 3- Bộ góp nạp; 4-Bộ góp thải;
5-Bộ xfí lý khí thải; 6-Bộ giảm âm.
Khơng khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc khơng khí đến cổ họng gió,
ở động cơ dùng bộ chế hịa thì hịa khí được hình thành tại đây nhờ độ chân không tại
họng, từ đây khơng khí đến bộ góp nạp và đi vào buồng đốt. Sau khi hịa khí được đốt
cháy, khí thải được dẫn vào đường ống thải tới bộ góp thải đi vào bộ xúc tác ba chfíc
năng tại đây khí thải độc hại được khfí thành các chất vơ hại rồi theo ống dẫn khí thải
qua bộ giảm âm thốt ra ngồi mơi trường.
Mỗi cụm chi tiết trong hệ thống nạp thải đều có một vai trị quang trọng trong

việc đưa một lượng khơng khí sạch cần thiết vào trong buồng đốt động cơ và dẫn
lượng khí thải đã xỷ lý ra ngồi mơi trường..
1.1.1

Đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hịa khí

1


Hình 1. 2 Sơ đồ đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hịa
khí 1-Bướm ga; 2-Đường ống nhiên liệu; 3-Van kim; 4-Buồng
phao; 5-Phao; 6-Ziclơ; 7-Đường ống nạp; 8-Vòi phun; 9-Họng;
Khơng khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng
(9) của bộ chế hồ khí, họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân
khơng khi khơng khí đi qua họng. Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi có
độ chân khơng nhỏ nhất. Vịi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất của
họng. Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vịi phun. Nhờ có
độ chân khơng ở họng nhiên liệu được hút khỏi vịi phun và được xé thành những hạt
sương mù nhỏ hỗn hợp với dịng khơng khí đi qua họng vào động cơ. Để bộ chế hồ
khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao ln ln ở mfíc cố định vì vậy
trong buồng phao có đặt phao (5). Nếu mfíc nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thì
phao (5) cũng hạ theo, van kim (3) rời khỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống
(2) đi vào buồng phao. Phía sau họng cịn có bướm ga (1) dùng để điều chỉnh số lượng
hỗn hợp đưa vào động cơ.


1.1.2 Đường nạp động cơ phun xăng điện tử

Hình 1. 3 Sơ đồ đường nạp động cơ phun xăng điện tử
1-Bộ lọc khí; 2-Cảm biến MAF; 3-Bướm ga; 4-Cổ họng gió;

5-Cảm biến vị trí bướm ga; 6-Đường ống nạp
Khơng khí từ khí trời được hút qua bầu lọc, tín hiệu lưu lượng nhiệt độ khí nạp
được truyền về ECU thơng qua cảm biến MAF, từ đó ECU sẽ tính tốn và định lượng
phun cho phù hợp, sau đó dịng khí nạp tới cổ họng gió. Đây là thiết bị kiểm sốt
lượng khơng khí cho các động cơ dùng bộ chế hịa khí và phun nhiên liệu. Lượng
khơng khí đi vào động cơ được điều tiết bởi độ mở của bướm ga.

1

2

Hình 1. 4a Cổ họng gió


Hình 1. 4b
1- Bướm ga; 2- Cổ họng gió; 3-Cảm biến vị trí bướm ga;
4-Mơtơ điều khiển bướm ga; 5-Cảm biến vị trí bàn đạp ga
Trước đây góc mở bướm ga được điều khiển bằng cơ học thông qua các cơ cấu
cơ khí nối từ bàn đạp ga đến bướm ga, hiện nay điều này đã được thay thế bằng hệ
thống điều khiển bằng điện tfí hiện đại. Dịng khí nạp từ cổ gió đi vào bộ góp nạp sau
đó phân ra các nhánh đi vào xylanh động cơ
Ở các động cơ hiện đại ngày nay hình dạng đường ống nạp đã được thiết kế cải
tiến nhằm lợi dụng lực qn tính lưu động của dịng khí nạp để nạp thêm, những vật
liệu mới như nhựa tổng hợp, sợi cacbon cho phép tạo dáng đường nạp có hệ số cản
nhỏ, kích thước gọn nhẹ mà độ cách nhiệt cao hơn vật liệu kim loại.

Hình 1. 5 Bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc
1- Đường ống nạp; 2- Buồng tích áp
Ngun lý làm việc của bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc là dựa vào hình
dạng thiết kế đặc biệt dạng xoắn ốc của đường nạp để tạo ra hiệu fíng lưu động dịng

khí nạp. Từ đó làm tăng lượng khí nạp thêm vào xylanh động cơ ở kỳ nạp.
Ngồi ra một số bộ góp nạp cịn có đường nạp được phân khúc- khi động cơ chạy ở
tốc độ thấp, đường nạp dài; khi động cơ chạy ở tốc độ cao, đường nạp ngắn nhờ sự
đóng mở của van biến thiên đường nạp.


Hình 1. 6 Bộ góp nạp có đường nạp biến thiên
a) Van biến biến thiên đường nạp đóng; b) Van biến biến thiên đường nạp mở
1 - Buồng tích áp; 2 - Van biến thiên đường nạp.
- Nguyên lý làm việc của bộ góp nạp có chiều dài đường nạp biến thiên:
Khi tốc độ động cơ nhỏ, van biến thiên đường nạp đóng. Ở điều kiện này, chiều
dài khoảng tác động của đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp
dài, với tác dụng của lực qn tính khí nạp, lượng khơng khí nạp được tăng lên, mômen xoắn của động cơ cũng tăng lên ở vịng quay từ thấp đến trung bình.
Khi tốc độ động cơ lớn, van biến thiên đường nạp mở. Ở điều kiện này, chiều dài
khoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp ngắn (như
hình-a). Lực qn tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cơ cao nên cổ nạp ngắn lại
làm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mơ-men xoắn của động cơ cũng tăng lên
theo ở tốc độ cao.

1

2

3
4

5

1.2 Hệ thống nạp thải động cơ diezen
Hình 1. 7 Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải động cơ diezen

1-Bộ lọc khơng khí ; 2-Đường ống nạp; 3-Đường ống
thải; 4-Bộ xúc tác; 5-Bộ giảm âm


1.2.1 Đường nạp động cơ diezen

Hình 1. 8 Sơ đồ đường nạp động cơ diezel có bộ sưỡi khơng khí
1-Bộ sưỡi khơng khí; 2-Ống góp nạp; 3-Đường ống nạp
Khơng khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc không khí rồi đến ống góp
nạp, đối với các nước có khí hậu lạnh trên động cơ có hệ thống sưỡi ấm khơng khí
được trước khi vào các xylanh động cơ bằng dây điện trở đặt tại ống góp nạp, hoặc
bugi sưỡi trong buồng đốt động cơ, điều này giúp máy dễ nỗ khi khởi động lạnh Còn
đối với động cơ diezen sfí dụng ở các nước có khí hậu nóng thì khơng có bộ sưỡi
khơng khí.
Ở động cơ cummunrai, là động cơ diezen hiện đại nên trên đường nạp còn có
cảm biến để đo lưu lượng nhiệt độ khí nạp (MAF), và ln có máy nén tăng áp.
1.3 Q trình nạp.
Q trình nạp mơi chất mới vào xi lanh được thực hiện khi piston đi từ ĐCT
xuống ĐCD. Lúc đầu (tại điểm r ), do p r > pk (pk – áp suất môi chất mới trước xu páp
nạp ) và do p r> pth nên một phần sản vật cháy trong thể tích V c vẫn tiếp tục chạy ra
ống thải, bên trong xi lanh khí sót giãn nở đến điểm r o rồi từ đó trở đi, mơi chất mới có
thể bắt đầu nạp vào xi lanh.


P

b'

b

Pr

r

Pk

ro
a
PthVc

Vh

Pa

Pa Pk

Va

V

Hình 1. 9 Đồ thị cơng của q trình trao đổi khí trong động cơ 4 kỳ
Q trình nạp lệ thuộc vào rất nhiều yếu tố, khiến cho môi chất mới nạp vào xi
lanh trong mỗi chu trình nhỏ hơn lượng nạp lý thuyết, được tính bằng số mơi chất mới
chfía đầy thể tích cơng tác Vh có nhiệt độ Tk và áp suất pk của môi chất mới ở phía
trước xu pap nạp (đối với động cơ điêden) hoặc của mơi chất mới ở phía trước bộ chế
hồ khí (đối với động cơ xăng). Các thơng số sau đây ảnh hưởng chính tới q trình
nạp:
+ Áp suất cuối q trình nạp pa
Áp suất cuối q trình nạp có ảnh hưởng lớn tới công suất động cơ. Muốn tăng
áp suất cuối q trình nạp người ta sfí dụng các biện pháp sau:

- Tạo đường nạp có hình dạng khí động tốt, tiết diện lưu thông lớn và phương hướng
lưu động thay đổi từ từ, ít ngoặt.
- Dùng xu páp có đường kính lớn hoặc dùng nhiều xu páp. Động cơ 1NZ-FE sfí dụng
hai xu páp nạp và hai xu páp thải cho mỗi máy, do đó tăng được lượng khí lưu thơng
trong mỗi chu trình, tăng áp suất pa.
+ Lượng khí sót:
Cuối q trình thải, xi lanh cịn lưu lại 1 ít sản vật cháy gọi là khí sót. Trong q
trình nạp, số khí sót trên sẽ giãn nở, chiếm chỗ trong xi lanh và trộn với khí nạp
mới,làm giảm lượng khí nạp mới. Vì vậy giảm lượng khí sót sẽ làm tăng lượng khí nạp
vào, làm tăng cơng suất động cơ. Các biện pháp sau làm giảm lượng khí sót:
- Dùng động cơ tăng áp. Phương pháp này thường được sfí dụng trên động cơ điêden do
khơng bị hạn chế bởi khả năng kích nổ.


- Tăng góc trùng điệp các xu páp nạp và thải. Phương pháp này áp dụng cho cả
động cơ xăng và điêden.
+ Nhiệt độ sấy nóng mơi chất mới ΔT
Đi trên đường nạp và vào xi lanh, môi chất mới tiếp xúc với các bề mặt nóng của
động cơ, được sấy nóng và tăng nhiệt độ lên một gia số ΔT.
ΔT = ΔT t – ΔT b.h
Trong đó:
ΔT t- mfíc tăng nhiệt độ của môi chất mới do sự truyền nhiệt từ các bề mặt nóng
ΔT b.h - mfíc giảm nhiệt độ của môi chất mới do bay hơi của nhiên liệu.
ΔT = 20 ÷ 40oC - đối với động cơ điêden;
ΔT = 0 ÷ 20oC - đối với động cơ xăng.
+ Nhiệt độ mơi chất cuối q trình nạp Ta
Nhiệt độ mơi chất cuối q trình nạp Ta cũng ảnh hưởng tới mật độ môi chất
mới nạp vào xi lanh. Tăng Ta làm giảm mật độ môi chất mới nạp vào xi lanh và ngược
lại. Nhiệt độ môi chất cuối quá trình nạp Ta lớn hơn Tk (nhiệt độ môi chất mới trước xu
páp nạp ) và nhỏ hơn Tr (nhiệt độ khí sót ) là do kết quả của việc truyền nhiệt từ các bề

mặt nóng tới mơi chất mới khi tiếp xúc và việc hoà trộn của mơi chất mới với khí sót
nhiều hơn. Các q trình trên diễn ra riêng lẻ trên đường nạp hoặc đồng thời trên xi
lanh động cơ.
- Hệ số nạp:
Hệ số nạp ηv là tỉ số giữa lượng môi chất mới thực tế nạp vào xi lanh ở đầu quá
trình nén khi đã đóng các cfía nạp và cfía thải so với lượng mơi chất mới lý thuyết có
thể nạp đầy vào thể tích cơng tác của xi lanh V h ở điều kiện áp suất và nhiệt độ mơi
chất phía trước xu páp nạp. Môi chất mới của động cơ điêden là khơng khí, của động
cơ xăng là hồ khí của khơng khí và hơi xăng tạo thành. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ
số nạp của động cơ 4 kỳ bao gồm: áp suất pa và nhiệt độ Ta của mơi chất cuối q trình
nạp ; nhiệt độ sấy nóng mơi chất mới ΔT ; hệ số khí sót γr ; nhiệt độ Tr và áp suất pr ; tỉ
số nén ε; hệ số quét buồng cháy λ2 và hệ số nạp thêm λ1. Những thơng số trên có liên
hệ qua lại mật thiết với nhau và mỗi thông số lại phụ thuộc vào các yếu tố khác. Vì
vậy song song với việc phân tích ảnh hưởng của từng thơng số riêng biệt phải phân
tích


ảnh hưởng tổng hợp của chúng tới hệ số nạp η v theo các chế độ làm việc cụ thể của
động cơ
- Các biện pháp chính làm tăng hệ số nạp và giảm cản cho đường nạp:
Hệ thống đường nạp của động cơ gồm: bình lọc khí, bộ chế hồ khí, đường nạp
chung, các nhánh nạp của các xi lanh và xu pap đều gây cản đối với dịng khí nạp.
Làm thế nào để giảm cản cho hệ thống này là vấn đề đáng lưu ý. Muốn giảm trở lực
của hệ thống cần có tiết diện lớn của đường thơng qua đó giảm tốc độ của dịng chảy,
cần chú ý đặc biệt đến lực cản cục bộ do chuyển hướng dịng hoặc do tăng giảm đột
ngột tiết diện lưu thơng của dịng tạo ra. Khi tìm biện pháp giảm cản cho đường nạp
cần phải lưu ý tới nhiều yếu tố khác nhau.
+ Bình lọc
Khi tìm cách giảm cản cho bình lọc, trước tiên phải chú ý tới hiệu quả lọc. Phải
địi hỏi giảm trở lực tới mfíc nhỏ nhất trên cơ sở đảm bảo tốt hiệu quả lọc. Trong lúc

sfí dụng cần thường xuyên bảo dưỡng bình lọc, tuyệt đối tránh không để dầu bẩn gây
tắc lõi lọc giấy, phải thay lõi lọc kịp thời.
+ Bộ chế hồ khí
Muốn cho họng đạt được tác dụng mong muốn lại giảm bớt trở lực, người ta lắp
nối tiếp hai, ba họng lớn nhỏ khác nhau để nhiên liệu được phun vào họng nhỏ, nơi có
độ chân khơng cao nhất, phần đi của họng nhỏ, đặt tại nơi thắt nhỏ nhất của họng
lớn. Tiết diện lưu thông của họng lớn được chọn theo u cầu nạp mơi chất mới của
động cơ, cịn họng nhỏ được chọn theo yêu cầu về độ chân không để hút và xé tơi
nhiên liệu.
+ Đường ống nạp:
Hình dạng, kích thước của ống nạp gây ảnh hưởng lớn tới hệ số nạp, tới mfíc độ
phun tơi và bay hơi của nhiên liệu và sự phân phối về số lượng và thành phần hồ khí
vào các xi lanh, đây là vấn đề tương đối phfíc tạp. Nếu làm tiết diện ống nạp lớn để
giảm cản thì sẽ làm tăng tiêu hao nhiên liệu và thành phần hồ khí vào các xi lanh
khơng đều nhau. Vì vậy một số động cơ xăng, muốn đạt yêu cầu ít tiêu hao nhiên liệu
ở tải nhỏ, phải chấp nhận mất mát 1 ít cơng suất bằng cách dùng ống nạp có tiết diện
nhỏ một chút. Và để hồ khí có thành phần và khối lượng đều nhau người ta còn cố ý
gây ngoằn ngoèo ở một vài đoạn ống.
+ Các nhánh ống nạp tới các xi lanh và xu páp nạp:


Trong hệ thống nạp của động cơ, xu páp nạp là nơi có tiết diện lưu thơng nhỏ
nhất nên trở thành bộ phận quan trọng nhất của lực cản đường nạp. Người ta thường
giảm đường kính xu páp thải để tăng đường kính xu páp nạp, tăng hành trình cực đại,
tăng tốc độ đóng mở các xu páp, tăng thời gian giữ xu páp ở vị trí mở lớn nhất để tăng
khả năng lưu thông qua xu páp.
Cấu tạo của nhánh ống nạp, nhất là phần sát với xu páp gây ảnh hưởng lớn tới lực
cản của đường nạp. Muốn có hình dạng đường nạp tốt nhất phải thfí nghiệm trên mơ
hình làm bằng vật liệu dẻo cho tới khi đạt hiệu quả cao nhất.
Các thfí nghiệm đã đem lại những kết quả có giá trị. Phía trước xu páp nạp, thêm

một vấu nhơ trơn trịn tạo họng thắt hợp lý có thể làm giảm cản cho đường nạp. Nếu
lắp ống Laval trên miệng đi vào xu páp nạp sẽ làm tăng lưu lượng hồ khí một cách rõ
rệt khi chạy ở tốc độ cao. Mở rộng đường nạp và tránh những đường ngoặt gấp sẽ có
thể giảm bớt lực cản.v.v…
Dạng cfía vào phải được thiết kế để cho khơng khí vào sẽ quay hoặc xốy quanh
trục của xi lanh. Độ xốy được thay đổi với mỗi kiểu và kích cỡ buồng cháy được sfí
dụng.


Chương II.

Cơ sở lý thuyết

2.1 Đường ống nạp.
Đường ống nạp gồm các cụm chi tiết sau: Bộ lọc khơng khí; cổ họng gió; bộ góp
nạp;và các cảm biến.
2.1.1 Lọc khơng khí.
Lọc khơng khí nhằm mục đích lọc sạch khơng khí trước khi khơng khí đi vào
động cơ. Nó có vai trò rất quan trọng nhằm làm giảm sự mài mòn của động cơ. Trên
động cơ 1NZ-FE dùng kiểu lọc thấm, lõi lọc bằng giấy. Loại này có ưu điểm giá thành
không cao, dễ chế tạo. Tuy vậy nhược điểm là tuổi thọ thấp, chu kỳ thay thế ngắn.
2.1.2 Cổ họng gió.

Hình 2. 1 Kết cấu cổ họng gió.
1- Các bánh răng giảm tốc; 2- Lò xo hồi bướm ga; 3- Cảm biến vị trí
bướm ga; 4- Bướm ga; 5- Mơ tơ điều khiển bướm ga.
Các bộ phận tạo thành gồm: bướm ga, môtơ điều khiển bướm ga, cảm biến vị trí
bướm ga và các bộ phận khác. Bướm ga dùng để thay đổi lượng khơng khí dùng trong
q trình hoạt động của động cơ, cảm biến vị trí bướm ga lắp trên trục của bướm ga
nhằm nhận biết độ mở bướm ga, mơtơ bướm ga để mở và đóng bướm ga, và một lò xo

hồi để trả bướm ga về một vị trí cố định. Mơtơ bướm ga fíng dụng một mơtơ điện một
chiều có độ nhạy tốt và ít tiêu thụ năng lượng.
Nguyên lý làm việc:


ECU động cơ điều khiển độ lớn và hướng của dịng điện chạy đến mơtơ điều
khiển bướm ga, làm quay hay giữ mơtơ, và mở hoặc 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 thơng số đó được phản hồi về ECU động cơ.
Khi dịng điện khơng chạy qua mơtơ, lị xo hồi sẽ mở bướm ga đến vị trí cố định
(khoảng 70). Tuy nhiên, trong chế độ không tải bướm ga có thể được đóng lại nhỏ hơn
so với vị trí cố định.
Khi ECU động cơ phát hiện thấy có hư hỏng, nó bật đèn báo hư hỏng trên đồng
hồ táp lô đồng thời cắt nguồn đến môtơ, nhưng do bướm ga được giữ ở góc mở
khoảng 70, xe vẫn có thể chạy đến nơi an toàn.
Các chế độ điều khiển
a) Điều khiển ở chế độ bình thường, chế độ cơng suất cao và chế độ đường tuyết

Hình 2. 2 Quan hệ tỷ lệ giữa góc nhấn bàn đạp ga và góc mở bướm ga
1-Chế độ cơng suất cao;2- Chế độ bình thường; 3- Chế độ di chuyển đường tuyết
+ Điều khiển chế độ thường: đây là chế độ cơ bản để duy trì sự cân bằng giữa tính dễ
vận hành và chuyển động êm.
+ Điều khiển chế độ đường tuyết: chế độ này giữ cho góc mở bướm ga nhỏ hơn chế độ
bình thường để tránh trượt khi lái xe trên đường trơn trượt.
+ Điều khiển chế độ công suất cao: ở chế độ này bướm ga mở lớn hơn so với chế độ
bình thường.Do đó chế độ này mang lại cảm giác động cơ đáp fíng ngay với thao tác
bàn đạp ga và xe vận hành mạnh mẽ hơn so với chế độ thường.
b) Điều khiển momen truyền lực chủ động