Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD FTV

Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL.
1.1. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ĐỘNG CƠ DIESEL.
Kỹ sư người Đức có tên là Rodlf Diesel đăng ký bằng sáng chế đầu tiên về
loại động cơ phun dầu, sau này được mang tên ông vào những năm 1892. Từ đó đến
nay loại động cơ này đã có được rất nhiều cải tiến để đến sự hoàn thiện vào những
năm đầu thập niên 70 của thế kỷ XX.
Từ ban đầu khi động cơ này ra đời, hầu như tất cả các hệ thống đều được
điều khiển bằng cơ khí nên công suất động cơ, suất tiêu hao nhiên liệu, các chế độ
hoạt động của động cơ chưa được hoàn thiện trong quá trình sử dụng và gây rất
nhiều khó khăn cho người sử dụng. Do đó với cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật ra
đời vào những năm 50, 60 của thế kỷ XX đã có tác dụng tích cực làm thay đổi khả
năng tự động điều khiển của động cơ, với sự trợ giúp chủ yếu của các cảm biến, các
bộ xử lý và các bộ thừa hành làm cho quá trình điều khiển động cơ thích ứng với
điều kiện làm việc nhanh hơn và chính xác hơn rất nhiều so với các hệ thống điều
khiển cơ khí, thuỷ lực thường dùng trước đây.
Trước sự phát triển đó hệ thống nhiên liệu, loại trừ các cơ cấu điều khiển cơ
khí mà thay vào đó hệ thống điều khiển điện tử thuộc thế hệ mới góp phần cải tiến,
điện tử hoá các cơ cấu, nâng cao tính kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường và đơn giản
hoá trong quá trình điều khiển.
1.2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ DIESEL.
1.2.1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

 Nhiệm vụ :
- Dự trữ nhiên liệu: Đảm bảo cho động cơ có thể làm việc liên tục trong một
thời gian nhất định ; lọc sạch nước, tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu ; giúp nhiên
liệu chuyển động thông thoáng trong hệ thống.
- Cung cấp nhiên liệu cho động cơ : đảm bảo tốt các yêu cầu :

+ Lượng nhiên liệu cấp cho mổi chu trình phải phù hợp với chế độ làm
việc của động cơ.
+ Phun nhiên liệu vào đúng thời điểm, đúng quy luật mong muốn.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 6 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

+ Lưu lượng nhiên liêu vào các xylanh phải đồng đều. Phải phun nhiên
liệu vào xylanh qua lỗ phun nhỏ với chênh áp lớn phía trước và lỗ phun, để nhiên
liệu được xé tơi tốt.
- Các tia nhiên liệu phun vào xylanh động cơ phải đảm bảo kết hợp tốt giữa
số lượng và phương hướng, hình dạng, kích thước của các tia phun với hình dạng
buồng cháy và với cường độ và phương hướng chuyển động của mỗi chất trong
buồng cháy để hoà khí được hình thành nhanh và đều.
 Yêu cầu :
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel phải thoả mãn các yêu cầu sau :
- Hoạt động lâu bền, có độ tin cậy cao.
- Dể dàng và thuận tiện trong sử dụng, bảo dưỡng và sữa chữa .
- Dể chế tạo, giá thành hạ.
1.2.2. Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.
Đặc điểm khác biệt của động cơ diesel so với động cơ xăng là địa điểm và
thời gian hình thành hoà khí. Trong động cơ xăng, hoà khí bắt đầu hình thành ngay

từ khi xăng được hút khỏi vòi phun vào đường nạp (động cơ dùng bộ chế hoà khí)
hoặc được phun vào đường ống nạp (động cơ phun xăng). Quá trình trên được còn
tiếp diễn trong xy lanh, suốt quá trình nạp và quá trình nén cho đến khi được đốt
cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện. Ở động cơ diesel gần cuối quá trình nén, nhiên
liệu mới được phun vào buồng cháy động cơ để hình thành hoà khí rồi tự bốc cháy.
Hệ thống nhiên liệu động cơ diesel là bộ phận quan trọng nhất của động cơ thực
hiện sự hình thành hoà khí kể trên.
Bơm chuyển nhiên liệu 9 hút nhiên liệu từ thùng chứa 12, sau đó đẩy tới bầu
lọc tinh 2. Tại bầu lọc tinh nhiên liệu được lọc sạch tạp chất, sau đó nhiên liệu theo
đường ống 3 tới bơm cao áp 8. Bơm cao áp tạo cho nhiên liệu một áp suất đủ lớn
theo đường ống cao áp 6 đến vòi phun 4 cung cấp cho xylanh động cơ.
Nhiên liệu rò qua khe hở trong thân kim phun của vòi phun và trong các tổ
bơm cao áp được theo đường ống dẫn 5 và 11 trở về thùng chứa.
Nhiên liệu đi vào trong xylanh bơm cao áp không được lẫn không khí vì
không khí sẽ làm cho hệ số nạp của các tổ bơm không ổn định, thậm chí có thể làm

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 7 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

gián đoạn quá trình cấp nhiên liệu. Không khí lẫn trong hệ thống nhiên liệu có thể
là do không khí hòa tan trong nhiên liệu tách ra khi áp suất thay đổi đột ngột, cũng
có thể do khí trời lọt vào do đường ống không kín, đặc biệt là ở những khu vực mà

áp suất nhiên liệu thấp hơn áp suất khí trời. Để xả không khí ra khỏi hệ thống nhiên
liệu trên bầu lọc, trên vòi phun và trên bơm cao áp có bulông xả khí.
1

3

2

5

4

6
7

8

13

9

10

11

12

Hình 1.1 : Sơ đồ hệ thống nhiên liệu diesel
1- Bulông xả khí ; 2- Bầu lọc nhiên liệu ; 3, 5, 6,
10, 11- Ống dẫn nhiên liệu ; 4- Vòi phu ; 7- Van

tràn ; 8- Bơm cao áp ; 9- Bơm chuyển ; 12- Thùng
chưa nhiên liệu ; 13- Bulông xả nước.
Không khí từ ngoài trời qua lọc khí vào ống nạp rồi qua xupáp nạp đi vào
động cơ. Trong quá trình nén các xupáp hút và xả đều đóng kín, khi piston đi lên
không khí trong xylanh bị nén. Piston càng tới sát điểm chết trên, không khí bên
trên piston bị chèn chui vào phần khoét lõm ở đỉnh piston, tạo ra ở đây dòng xoáy
lốc hướng kính ngày càng mạnh. Cuối quá trình nén, nhiên liệu được phun vào

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 8 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

dòng xoáy lốc này, được xé nhỏ, sấy nóng, bay hơi và hoà trộn đều với không khí
tạo ra hoà khí rồi tự bốc cháy.
1.2.2.1. Các dạng cấu tạo bơm cao áp trong hệ thống nhiên liệu động cơ
diesel
1.2.2.1.1. Bơm cao áp (Bosch).

Hình 1.2 : Bơm cao áp
1- Bulông xả khí ; 2- Vít hãm ; 3- Đầu nối ống nhiên liệu đến vòi
phun ; 4- Đầu nối ống nhiên liệu vào bơm ; 5- Vỏ bộ hạn chế
nhiên liệu ; 6- Khớp nối của trục cam ; 7- Đĩa chắn dầu ; 8- Trục
bơm ; 9- Ổ bi ; 10- Vỏ bộ điều tốc ; 11- Lò xo van cao áp ; 12Van cao áp; 13- Xilanh bơm cao áp ; 14- Lỗ xả ; 15- Piston bơm

cao áp ; 16- Vít ; 17- Ống xoay ; 18- Đĩa trên ; 19- Lò xo bơm cao
áp ; 20- Đĩa dưới ; 21- Bulông điều chỉnh ; 22- Con đội ; 23- Con
lăn ; 24- Cam
Nguyên lý hoạt động : Piston đi xuống nhờ lực đẩy lò xo 19, van cao áp
12 đóng kín, nhờ độ chân không được tạo ra trong không gian phía trên piston,

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 9 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

khi mở các lỗ A, B nhiên liệu được nạp đầy vào không gian này cho tới khi piston
nằm ở vị trí thấp nhất.
Piston đi lên nhờ cam 24, lúc đầu nhiên liệu bị đẩy qua các lỗ A, B ra ngoài ;
khi đỉnh piston che kín hai lỗ A, B thì nhiên liệu ở không gian ở phía trên piston 15
tăng áp suất, đẩy mở van cao áp 12, nhiên liệu đi vào đường cao áp tới vòi phun.
Quá trình cấp nhiên liệu được tiếp diễn tới khi rãnh nghiêng trên đầu piston mở lỗ
xả B thời điểm kết thúc cấp nhiên liệu, từ lúc ấy nhiên liệu từ không gian phía trên
piston qua rãnh dọc thoát qua lỗ B ra ngoài khiến áp suất trong xilanh giảm đột
ngột, van cao áp được đóng lại.
1.2.2.1.2. Bơm phân phối.

B

A

Hình 1.3 : Bơm phân phối
1- Bạc xả ; 2- Thiết bị điều chỉnh thời gian phun ; 3- Vành cam ; 4- Con
Hình 1.3 : Bơm phân phối
lăn ; 5- Đĩa truyền động ; 6- Trục vào ; 7- Bánh răng bơm chuyển ; 8- Trục
bộ điều tốc ; 9- Bánh răng bộ điều tốc ; 10- Quả văn ; 11- Đòn điều chỉnh ;
12- Lò xo điều tốc ; 13- Màng chân không ; 14- Ống nối đường nạp ; 15Lò xo màng điều chỉnh chân không ; 16- Đường ống hồi dầu ; 17- Vít điều
chỉnh ; 18- Đòn áp lực ; 19- Van điện từ ; 20- Piston ; 21- Van cao áp ; 22SVTH : TRẦN HỒNG SANG - Lớp : 02C4
Trang : - 10 Đầu nối với vòi phun


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Nguyên lý hoạt động : Dẫn động xoay piston 20 được trục bơm 6 dẫn động,
còn dẫn động định tiến do vành cam 3 trên trục bơm 6 dẫn động. Trên sườn piston
có các lỗ thoát B, khi piston xoay lỗ thoát này sẽ lần lượt ăn thông với các lỗ khoan
chéo A trên đầu bơm. Trong hành trình công tác nhiên liệu nén và phân phối lần
lượt qua các lỗ khoan chéo A, khi đó áp suất nhiên liệu nén đi qua van cao áp 21 rồi
đi đến vòi phun nhiên liệu của xylanh tương ứng. Trên bơm còn có bơm chuyển
nhiên liệu kiểu phiến gạt được nâng lên một áp suất ổn định, quả văng 10 thông qua
quan hệ tay đòn, quả văng tác động vào bạc xả 1 qua đó làm thay đổi thời điểm mở
lỗ xả và thực hiện việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp theo chế độ làm việc
của động cơ.
Loại bơm này có kết cấu đơn giản hơn so với bơm cao áp thẳng hàng kiểu
Bosh cho nên được sử dụng rộng rải hơn, nhưng loại bơm cao áp sử dụng trong hệ
thống nhiên liệu Common Rail kết cấu đơn giản hơn ta khảo sát sau.
1.2.2.2. Các dạng cấu tạo vòi phun trong hệ thống nhiên liệu động cơ diesel

Trên động cơ Diesel sử dụng hai loại vòi phun là : Vòi phun hở và vòi phun
kín. Vòi phun kín tức là loại vòi phun có van ngăn cách không gian trong vòi phun
với không gian trong buồng cháy động cơ.
Vòi phun kín được chia làm 4 loại :
+ Vòi phun kín tiêu chuẩn.
+ Vòi phun kín loại van.
+ Vòi phun kín có chốt trên kim phun.
+ Vòi phun kín loại van lỗ phun.
Vòi phun hở : Là loại vòi phun không có van ngăn cách không gian trong vòi
phun với không gian trong buồng cháy động cơ do đó có các nhược điểm sau :
- Trong khoảng thời gian giữa các lần phun, một phần nhiên liệu trong vòi
phun bị chèn ép nhỏ giọt vào xy lanh, đồng thời khí thể trong xy lanh cũng đi vào
chiếm đầy không gian bị chèn ép đó.
- Thời gian đầu và thời gian cuối của quá trình phun, chất lượng phun rất
kém vì lúc ấy áp suất nhiên liệu trong vòi phun rất thấp.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 11 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

- Sau mỗi lần phun vẫn còn nhiên liệu tiếp tục nhỏ giọt qua lô phun gây kết
cốc đầu vòi phun.
- Do không có van ngăn khí thể từ xy lanh vào đường nhiên liệu cao áp nên

nhiều khi phần khí thể ấy sẽ gây trở ngại cho quá trình cấp nhiên liệu vào xy lanh
động cơ.

Hình 1.4 : Các dạng vòi phun
a) Hở ;

b) Kín tiêu chuẩn ;

c) Kín có van ;

d) Có chốt trên đầu kim ; e) Phần đầu của vòi phun có chốt trên kim
1- Thân ; 2 ,7- Ê cu tròng ; 3- Miệng phun ; 4- Lỗ phun ; 5- Đế kim ; 6,
22- Kim ; 8- Chốt ; 9- Đũa đẩy ; 10- Đĩa lò xo ; 11- Lò xo ; 12- Cốc ;
13- Vít điều chỉnh ; 14- Ê cu hãm ; 15- Đầu nối ; 16- Chụp ; 17- Lưới
lọc ; 18- Thân vòi phun ; 19- Đường nhiên liệu ; 20, 21- Thân kim.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 12 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Khắc phục được nhược điểm trên, nên vòi phun kín làm cho chất lượng phun
nhiên liệu tốt, tăng chỉ tiêu công suất và hiệu suất của động cơ đồng thời làm giảm
hiện tượng kết muội than trên vòi phun và xy lanh động cơ.

Nguyên lý hoạt động vòi phun kín : Nhiên liệu cao áp được bơm cao áp đưa
qua lưới lọc 17, qua các đường 19 trong thân kim phun tới không gian bên trên mặt
côn tựa của van kim. Lực do áp suất nhiên liệu cao áp tạo ra tác dụng lên diện tích
hình vành khăn của van kim chống lại lực ép của lò xo. Khi lực của áp suất nhiên
liệu lớn hơn lực ép của lò xo thì van kim bị đẩy bật lên mở đường thông cho nhiên
liệu tới lỗ phun. Áp suất nhiên liệu làm cho van kim bắt đầu mở được gọi là áp suất
bắt đầu phun nhiên liệu.
1.2.3. Đặc điểm hình thành hoà khí trong động cơ diesel.
Hoà khí được hình thành bên trong xilanh động cơ với thời gian rất ngắn ;
tính theo góc quay của trục khuỷu, chỉ bằng 1/10 đến 1/20 so với trường hợp của
máy xăng ; ngoài ra nhiên liệu diesel lại khó bay hơi hơn xăng nên phải được phun
thật tơi và hoà trộn đều trong không gian buồng cháy. Vì vậy phải tạo điều kiện để
nhiên liệu được sấy nóng, bay hơi nhanh và hoà trộn đều với không khí trong buồng
cháy nhằm tạo ra hoà khí ; mặt khác phải đảm bảo cho nhiệt độ không khí trong
buồng cháy tại thời gian phun nhiên liệu phải đủ lớn để hoà khí tự bốc cháy.
Quá trình hình thành hoà khí và quá trình bốc cháy nhiên liệu trong động cơ
diesel chồng chéo lên nhau, xảy ra liên tục. Sau khi phun nhiên liệu thì trong buồng
cháy diễn ra một loạt thay đổi về tính chất lý hoá của nhiên liệu, sau đó một phần
nhiên liệu được phun vào trước đã tạo thành hoà khí thì tự bốc cháy trong khi nhiên
liệu vẫn được tiếp tục phun vào để cung cấp cho xy lanh động cơ. Chính đặc điểm
của quá trình hình thành hoà khí và quá trình cháy như vậy nên để cho phù hợp thì
động cơ diesel có rất nhiều loại buồng cháy khác nhau tuỳ theo cấu tạo của động cơ
và mục đích sử dụng động cơ. Hiện nay buồng cháy của động cơ diesel được phân
loại theo hai cách.
- Dựa vào vị trí bay hơi của nhiên liệu thì được chia thành :
+ Hình thành kiểu màng trực tiếp .
+ Hình thành kiểu thể tích.
+ Hình thành kiểu thể tích - màng.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 13 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

- Dựa vào nhân tố điều khiển và sự hình hành hoà khí thì chia thành :
+ Phun trực tiếp.
+ Phun gián tiếp.
Đối với động cơ phun trực tiếp thì buồng cháy trong động cơ được chia thành :
- Buồng cháy thống nhất.
- Buồng cháy khoét lõm sâu trên đỉnh piston.
Còn động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp thì buồng cháy của
động cơ cũng được chia thành ba loại sau đây:
+ Buồng cháy xoáy lốc.
+ Buồng cháy dự bị.
+ Buồng cháy không khí.
Quá trình hình thành hỗn hợp của động cơ diesel chỉ chiếm một thời gian
nhỏ do đặc điểm kết cấu của động cơ và hình thành hỗn hợp nhiên liệu là hỗn hợp
không đồng nhất. Vì vậy quá trình hình thành là một quá trình rất phức tạp và diễn
ra ở nhiều giai đoạn khác nhau.

a

b

e

d

c

f

Hình 1.5 : Một số buồng cháy động cơ Diesel
a, d - Buồng cháy thống nhất ; b,e,f - Buồng
cháy khoét sâu ; c - Buồng cháy không khí.
SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 14 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Quá trình hình thành hoà khí tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nhưng chủ
yếu là phụ thuộc vào kết cấu của buồng cháy trong động cơ.
1.3. HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỀU KHIỂN PHUN NHIÊN LIỆU.

Đối với động cơ diesel có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy
trong động cơ, các yếu tố đó có nhiều yếu tố thuộc khâu kết cấu, thiết kế buồng
cháy, kết cấu đường ống nạp... và có nhiều yếu tố phụ thuộc vào chế độ hoạt động
của động cơ như : Số vòng quay, thời điểm phun, lượng phun....

Khả năng làm việc tối ưu của động cơ diessel phụ thuộc chủ yếu vào 2 yếu tố
điều chỉnh cơ bản là : Lượng nhiên liệu phun vào động cơ và thời điểm phun. Cả
hai thông số điều chỉnh cơ bản này đều được điều chỉnh bởi bộ điều khiển điện tử
trên cơ sở xử lý các thông tin đầu vào như : Số vòng quay, chế độ tải trọng động cơ,
nhiệt độ nước làm mát... Nói chung có nhiều bộ xử lý điều khiển nhiều hệ thống
khác nhau lắp trên ôtô. Tuy nhiên bộ xử lý nào cũng hoạt động theo nguyên lý thu
thập thông tin vào điều kiện làm việc của hệ thống và trên cơ sở đó điều khiển các
cơ cấu chấp hành theo cách mà người thiết kế mong muốn.
Như vậy, hệ thống điều khiển điện tử phun nhiên liệu trên động cơ gồm ba
phần chủ yếu sau :
1.3.1. Hệ thống thu thập thông tin về điều kiện làm việc của động cơ.
Các cảm biến cung cấp cho bộ xử lý về số vòng quay, vị trí bàn đạp chân ga,
nhiệt độ không khí nạp, nhiệt độ nước làm mát của động cơ... các cảm biến làm việc
theo nguyên tắc khác nhau. Các thông tin từ các cảm biến đưa về bộ xử lý dưới
dạng các tín hiệu điện như : tín hiệu dạng xung, tín hiệu điện áp biến đổi, tín hiệu
tần số... và được biến đổi, xử lý sơ bộ trước khi đi vào hệ thống xử lý.
1.3.2 Hệ thống xử lý.
Căn cứ vào các tín hiệu gởi về từ các cảm biến, hệ thống xử lý so sánh với
các thông tin đã được cài đặt sẵn trong bộ nhớ và xác định các thông số đầu ra để
điều khiển các bộ phận thừa hành, đảm bảo điều kiện làm việc tối ưu cho động cơ.
1.3.3 Hệ thống thừa hành.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 15 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Các cơ cấu chấp hành được điều khiển bằng các tín hiệu đầu ra của bộ xử lý.
Các cơ cấu chấp hành như : vòi phun, bơm cao áp... được hệ thống thừa hành điều
khiển sao cho động cơ làm việc phù hợp với các tín hiệu đầu vào.
Để hiểu rõ hoạt động của từng hệ thống, ta sẽ đi vào nghiên cứu chúng ở
phần sau. Ở đây ta chỉ nghiên cứu thệ thống thu nhập thông tin và hệ thống thừa
hành còn hệ thống xử lý tín hiệu phức tạp vượt quá qui định của đề tài, ta chỉ sơ
lược qua. Tuy nhiên trước hết cần nhắc lại các nguyên tắc điều khiển trên động cơ
đốt trong.
1.3.4. Định lượng hỗn hợp nhiên liệu, không khí.
Lượng O2, dùng để đốt cháy nhiên liệu trong buồng cháy động cơ, là lượng
O2 trong không khí. Như ta biết không khí gồm hai thành phần là : O 2 và N2 . Tính
theo thành phần thể tích (thành phần mol) O 2 chiếm 21% còn N2 chiếm 79%. Do
với một thể tích nhất định, khối lượng khí phụ thuộc vào các thông số trạng thái của
nó như : áp suất, nhiệt độ.... Vì vậy với một dung tích xi lanh nhất định, khối lượng
không khí nạp vào là khác nhau nếu ở điều kiện áp suất và nhiệt độ khác nhau.
Lượng nhiên liệu phun vào động cơ có thể tính toán chính xác để động cơ
làm việc trong một điều kiện bên ngoài nhất định nào đó, nghĩa là ở một điều kiện
áp suất, nhiệt độ nhất định, khi các điều kiện bên ngoài thay đổi như đã phân tích ở
trên, khối lượng không khí nạp vào xi lanh cũng thay đổi làm thay đổi tỉ lệ nhiên
liệu/ không khí (chính xác hơn  = tỉ lệ nhiên liệu / Ôxy) và làm cho quá trình cháy
diễn ra ở chế độ không được tối ưu, tăng tiêu hao nhiên liệu...
Khi động cơ đang hoạt động, lượng nhiên liệu phun vào xi lanh thay đổi tùy
theo điều kiện làm việc. Để đảm bảo lượng nhiên liệu phù hợp, bộ điều khiển cần
biết được thông tin về trạng thái của lượng khí nạp.
Để xác định chính xác lượng khí nạp, trên động cơ lắp thêm cảm biến đo áp
suất ( cảm biến MAF) và nhiệt độ khí nạp (IAT), chính xác hơn nữa là cảm biến lưu
lượng khí nạp, thể tích khí nạp được xác định thông qua thể tích công tác và hiệu

suất thể tích động cơ. Thể tích công tác phụ thuộc đường kính xi lanh và hành trình
piston, còn hiệu suất thể tích phụ thuộc kết cấu của động cơ và đường ống nạp. Vì
mỗi loại động cơ có một kích thước và kết cấu khác nhau nên để đãm bảo cho điều

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 16 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

kiện phun nhiên liệu được chính xác, các thông số kết cấu và hiệu suất thể tích được
nạp sẵn vào bộ nhớ ROM của bộ điều khiển điện tử.
Lượng nhiên liệu phun không chỉ phụ thuộc vào lượng khí nạp, buồng cháy
động cơ mà còn phụ thuộc nhiều yếu tố đặc trưng cho tình trạng làm việc của động
cơ, ví dụ như số vòng quay động cơ, nhiệt độ nứoc làm mát... Bộ xử lý cũng sử
dụng các tín hiệu nhận được từ các cảm biến đo các yếu tố đặc trưng cho tình trạng
làm việc của động cơ để điều chỉnh lượng phun sao cho đạt được tỉ lệ hỗn hợp thích
ứng với điều kiện làm việc của động cơ.
1.3.5. Xác định góc phun sớm.
Cũng tương tự như nguyên tắc điều khiển lượng phun, bộ xử lý điều khiển
góc phun sớm trên cơ sở tín hiệu thu được từ cảm biến đo số vòng quay động cơ và
các cảm biến xác định trạng thái động cơ như cảm biến xác định nhiệt độ nước làm
mát, cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến áp suất khí nạp...
Để lựa chọn góc phun sớm tốt nhất được xác định nhờ thực nghiệm bằng
cách xây dựng đặc tính điều chỉnh góc phun sớm của động cơ. Đặc tính điều chỉnh

góc phun sớm được thực hiện ở điều kiện không thay đổi tốc độ n và lượng nhiên
liệu cấp cho chu trình. Thay đổi góc phun sớm, tại mỗi góc phun sớm xác định các
giá trị Ne = f() và ge = f(). Tại vị trí Nemax và gemax xác định góc phun sớm tốt
nhất.

Hinh 1.6 : Đặc tính điều chỉnh góc phun sớm.
Từ những thực nghiệm người ta đưa ra dãy góc phun sớm tuỳ thuộc vào tốc
độ động cơ và tải trọng, góc phun sớm nằm trong giới hạn từ 15 ÷ 35 0 . Từ đó người

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 17 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

ta đưa ra bảng giá trị góc phun sớm ứng với từng tốc độ và tải trọng động cơ gọi là
góc phun sớm cơ sở.
Như vậy khi động cơ hoạt động, bộ xử lý nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí trục
khuỷu, cảm biến vị trí bàn đạp ga, áp suất trên đường ống nạp để xác định số vòng
quay và tải trọng, động cơ tại thời điểm đó. Với hai thông số này, bộ xử lý đối chiếu
vào bảng góc phun sớm cơ sở để lấy ra giá trị góc phun sớm, sau đó bộ xử lý căn cứ
vào giá trị thu được từ các cảm biến khác nhau như : cảm biến nước làm mát, cảm
biến nhiệt độ khí nạp để hiệu chỉnh và có giá trị góc phun sớm thích hợp. Giá trị
được bộ xử lý dùng để điều khiển bộ phận thừa hành ở đầu ra : bơm, và vòi phun ...
Để hiểu rõ hơn cơ cấu hoạt động của bộ xử lý, ta hãy xem xét chi tiết hơn về

cấu trúc khối và cơ cấu xử lý nó trong phần tiếp theo.
1.3.6. Bộ xử lý.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 18 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

R
A

Hình 1.7: Sơ đồ khối điều khiển điện tử phun nhiên liệu.
Như đã trình bày trên, căn cứ vào tín hiệu gởi về từ các cảm biến, hệ thống
xử lý so sánh với các thông tin đã được lập trình sẵn trong bộ nhớ và xác định các
thông số đầu ra để điều khiển các bộ phận thừa hành, đảm bảo điều kiện làm việc
tối ưu cho động cơ.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 19 -

Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Mỗi khối trên được tạo thành từ những thành phần nhỏ hơn. Để hiểu rõ hơn
hoạt động của từng khối trong bộ vi xử lý, trước tiên ta nghiên cứu chúng riêng rẽ
rồi sau đó sẽ xem xét sự phối hợp giữa chúng với nhau trong bộ vi xử lý.
1.3.6.1 Bộ ổn áp bên trong.
Vì bộ xử lý và các cảm biến đòi hỏi một điện áp làm việc rất ổn định, nên
trong bộ điều khiển có lắp một bộ ổn áp. Bộ ổn áp điện này cung cấp cho bộ xử lý
một điện áp có giá trị xác định và ổn định.
1.3.6.2. Xử lý tín hiệu vào.
Bộ xử lý tín hiệu đầu vào thu nhập những tín hiệu từ các cảm biến, dưới
dạng tín hiệu xung, tín hiệu điện áp biến đổi, tín hiệu tần số…. Để đưa vào xử lý,
biến đổi chúng thành các tín hiệu số. Tín hiệu là sự kết hợp giữa các mức điện áp có
và không, mức điện áp có là số 1 và mức điện áp không là số 0. Tín hiệu phải được
biến sang dạng số vì bộ xử lý chỉ có thể làm việc với các tín hiệu 0 và 1.
Vì mỗi loại cảm biến tạo nên một dạng khác nhau nên chúng đòi hỏi các
cách biến đổi khác nhau sang dạng số. Do đó, việc hiểu được cách hoạt động của
các bộ biến đổi này là điều rất quan trọng.
Trước tiên ta nghiên cứu nguyên lý làm việc của bộ biến đổi tương tự số.
Một trong các bộ biến đổi dùng phổ biến trong bộ điều khiển là bộ biến đổi tương
tự số, viết tắt là A/D(Analog to digital converters). Bộ này dùng để biến đổi tín hiệu
điện áp một chiều có giá trị thay đổi sang tín hiệu dạng số để bộ xử lý có thể làm
việc được.
Các cảm biến mạch tương tự, như cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến nhiệt
độ, cảm biến vị trí trục bơm cao áp ... là những ví dụ của cảm biến tạo ra tín hiệu
điện áp tương tự thay đổi, chúng phải được biến thành dạng tín hiệu số mới có thể
xử lý được.
Hình 1.8 trình bày một bộ ADC điển hình, gồm có một đầu tín hiệu vào, một

mạch tín hiệu thực hiện chức năng biến đổi và một đầu ra 8 dây (với bộ A/D 8 bít)
nối liền bộ xử lý với bộ nhớ. Mạch điện tử A/D khá phức tạp, vượt ra ngoài phạm vi
nghiên cứu của đề tài này. Chúng ta chỉ cần biết là khi tín hiệu điện áp tương tự
được đưa vào bộ A/D, thì tạo nên các tín hiệu dạng số ở đầu ra. Nói cách khác, bộ

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 20 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

A/D biến đổi điện áp một chiều sang dạng số nhị phân 8 bít mà bộ xử lý có thể đọc
được. Trong hình 1.8 cũng cho thấy sự tương quan giữa giá trị tín hiệu vào và ra của
bộ A/D.
Bộ A/D biến đổi điện áp một chiều dạng tương tự số nhị phân rất nhanh, quá
trình biến đổi cũng chỉ mất thời gian nhất định, khoảng chừng vài ngàn giây.

Hình 1.8 : Bộ biến đổi tương tự số.
1- Cảm biến nhiệt độ ; 3- Bộ biến đổi tương tự số
2- Điện trở trong ; 4- Tín hiệu nhị phân 8 bít
1.3.6.3. Bộ vi xử lý.
Bộ điều khiển ECU hoạt động theo dạng tín hiệu số nhị phân điện áp cao, biểu
hiện cho số1, điện áp thấp biểu hiện cho số 0 trong hệ số nhị phân có hai số 0 và 1.
Mỗi một số hạng 0 hoặc 1 gọi là 1 bít. Một dãy 8 bít sẽ tương đương 1byte
hoặc một từ (word). Byte này được dùng biểu hiện cho một lệnh hoặc một mẫu

thông tin. Một mạch tổ hợp (IC) tạo byte và trữ byte đó. Số byte mà IC có thể chứa
là có giới hạn khoảng 64 kilobyte hoặc 256 kilobyte. Mạch tổ hợp IC còn gọi là con
chíp IC, vì hình dạng của nó.
IC có chức năng tính toán và tạo ra quyết định gọi là bộ xử

lý

(microprosessor). Bộ vi xử lý có thể là loại 8 bít, 16 bít hay cao hơn, số bít càng cao
thì việc tính toán càng nhanh.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 21 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Thông tin gởi đến bộ vi xử lý từ một con IC thường được gọi là bộ nhớ.
Trong bộ nhớ chia ra làm nhiều loại :
- ROM(read only memory) : dùng trữ thông tin thường trực, bộ nhớ này chỉ
đọc thông tin từ đó ra chứ không ghi vào được. Thông tin của nó đã được cài đặt sẵn
- PROM(Programable Read Only Memory) : cơ bản giống ROM ngoài ra
trang bị thêm nhiều công dụng khác.
- RAM(Random Access Memory) : bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên trữ thông
tin. Bộ vi xử lý có thể nhập bội duy nhỏ cho RAM, có hai loại :
+Loại RAM xoá được : bộ nhớ mất khi mất nguồn.

+Loại RAM không xoá được : giữ duy trì bộ nhớ dù khi tháo nguồn.
1.3.6.4. Bộ kiểm tra hệ thống.
Hiện nay, hầu hết các hệ thống điều khiển điện tử đều có khả năng tự kiểm
tra. Chức năng tự kiểm tra thực ra chỉ một chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ
của bộ điều khiển. Chương trình này cho phép bộ điều khiển kiểm tra tín hiệu vào
và ra khỏi hệ thống. Trong trường hợp tín hiệu có giá trị nằm ngoài giới hạn cho
phép, bộ điều khiển ghi vào bộ nhớ dưới dạng mã hư hỏng. Sau đó, người ta dùng
các thiết bị kiểm tra để đọc các mã hư hỏng này từ bộ điều khiển.
Một số bộ điều khiển có thể tự động bật đèn báo hay có chuông báo nguy
nếu phát hiện mã hư hỏng trong hệ thống. Số khác thì cần phải qua một thủ tục đọc
mã hư hỏng đơn giản có sử dụng thiết bị đọc. Tuỳ theo từng hệ thống mà chúng ta
có cách đọc mã hư hỏng phù hợp.
Trong một số hệ thống có khả năng tự kiểm tra, bộ điều khiển được lập trình
để thực hiện liên tục kiểm tra từng tín hiệu và so sánh giá trị của nó với các giá trị
đã ghi sẵn trong bộ nhớ. Chú ý rằng chức năng tự kiểm tra chỉ được thực hiện theo
từng bước một. Thực ra, hạn chế của hệ thống là không thể đồng thời thực hiện các
bước cùng một lúc, tại một thời điểm. Bộ điều kiển chỉ có thể kiểm tra và so sánh
một giá trị tín hiệu mà thôi.
1.3.6.5. Bộ nhớ đầu ra.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 22 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Sau khi bộ xử lý thực hiện xong các phép tính, kết quả được lưu trữ trong
phần bộ nhớ dành riêng để ghi dữ liệu đầu ra, phần bộ nhớ này được đặt cùng một
vùng với bộ nhớ đầu vào trong bộ nhớ RAM. Cũng như bộ nhớ đầu vào, bộ nhớ đầu
ra lưu trữ các số nhị phân để chuyển cho bộ xử lý tín hiệu đầu ra nhằm tạo nên
những tín hiệu điều khiển.1.
1.3.6.6 Các chức năng của đầu ra
Bộ xử lý không trực tiếp điều khển các thiết bị đầu ra, nó chỉ thực hiện các
phép tính và ghi giá trị vào bộ nhớ. Kết quả này được bộ xử lý tín hiệu đầu ra sử
dụng để tạo nên các tín hiệu điều khiển. Các dạng tín hiệu điều khiển được tạo ra
theo yêu cầu của các thiết bị đầu ra. Cũng như bộ xử lý đầu vào, bộ xử lý đầu ra
gồm có nhiều khối hoạt động riêng rẽ hoặc phối hợp với nhau để tạo tín hiệu đầu ra.
- Bộ biến đổi số tương tự

Hình 1.9 : Bộ biến đổi số tương tự.
1- Bộ nhớ đầu ra ; 2- Bộ biến đổi số tương tự.
Hầu hết các thiết bị xử lý tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển là bộ biến đổi số
tương tự (D/A). D/A có chức năng ngược với A/D. Nếu A/D biến đổi tín hiệu từ
dạng tương tự sang dạng số, thì D/A biến đổi tín hiệu từ dạng số sang dạng tương
tự. Số càng lớn, tín hiệu tượng tự càng lớn và ngược lại. Hình 1.9 minh hoạ mối
tương quan giữa tín hiệu số đầu vào và tín hiệu tượng tự ở đầu ra. Trong khối xử lý
tín hiệu đầu ra, D/A là thiết bị nhận dữ liệu từ bộ nhớ đầu ra.
- Mạch đóng ngắt dùng Transistor.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 23 -

Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Một thiết bị cũng được dùng rất nhiều trong bộ nhớ đầu ra là transistor đóng
ngắt. Transistor đóng ngắt là linh kiện điện tử thay cho loại rơ-le đóng ngắt bằng
cuộn dây thường dùng trước đây. Hình 1.10 cho thấy mối tương quan giữa một
transistor đóng ngắt và một rơ-le đóng ngắt bằng cuộn dây, cuộn dây của rơ le được
nối chung " mát" với tiếp điểm của rơ-le. Cuộn dây được nối với nguồn thông qua
một công tắt nguồn. Khi công tắt đóng, cuộn dây được cấp điện làm đóng tiếp điểm,
nhờ vậy mạch được cấp điện. Tóm lại, rơ le dòng điện nhỏ để đóng ngắt mạch có
dòng lớn.

Hình 1.10 : Mạch đóng ngắt dùng Transistor
1- Công tắt ; 3- Công tắt ; 2- Rơ-le ; 4- Công tắt transistor
Ưu điểm chính của "rơ le" transistor so với rơ-le cuộn dây thường dùng là ở
tốc độ. Bởi vì cuộn dây trong rơ-le cần thời gian mới tạo ra từ trường đủ mạnh để
đóng tiếp điểm, nên tiếp điểm không đóng ngay lập tức khi công tắt của rơ-le đóng
mạch. Thực ra, khi công tắt đóng mạch dòng điện chạy qua cuộn dây xuống "mát"
tạo nên từ trường trong cuộn dây rồi từ trường này mới đóng tiếp điểm. Mặt dù quá
trình đóng ngắt xẩy ra dường như tức thời với mắt người, nhưng so với "rơ-le"
transistor thì nó diễn ra khá chậm chạp, chậm hơn hàng trăm lần so với "rơ-le"
transistor, sự chênh lệch về tốc độ này rất quan trọng đối với những mạch điều
khiển những thiết bị cần tốc độ đóng ngắt nhanh như mạch điều khiển vòi phun
nhiên liệu hay bơm cao áp.
- Điều biến độ rộng xung.
Nhiều bộ phận điều khiển điện tử trên ô tô có sử dụng cuộn dây từ . Chẵn
hạng như hệ thống phun nhiên liệu, bơm cao áp. Hầu hết các cuộn dây được điều

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 24 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

khiển bằng điện áp dạng sóng vuông mà tỉ lệ thời gian đóng (ON) và ngắt (OFF) có
thể thay đổi. Cách thay đổi tỉ lệ thời gian đóng ngắt này gọi là điều biến độ rộng
xung hay còn gọi là điều áp dạng sóng vuông có độ rộng thay đổi. Trong thực tế, có
nhiều loại điện áp dạng sóng vuông có độ rộng thay đổi. Phổ biến nhất là loại có tần
số cố định như trong hình 1.11 và 1.12. Trong loại sóng vuông này, chỉ có tỉ lệ thì
gian đóng/ngắt thay đổi, còn tần số của tín hiệu thì không thay đổi.

Hình 1.11: Điều biến độ rộng xung
On time : Thời gian đóng. Off time : Thời gian ngắt
Trong một số thiết bị khác, như các vòi phun trong hệ thống phun nhiên liệu
tuần tự, không những tỉ lệ thời gian đóng/ ngắt thay đổi mà ngay cả tần số của tín
hiệu điện áp cũng thay đổi bởi vì, khi số vòng quay của động cơ tăng thì tầng số
của hành trình nạp ( số hành trình nạp trong một đơn vị thời gian) cũng tăng theo.
Hình 1.11 mô tả tín hiệu dạng sóng vuông có tần số thay đổi tại thời điểm tín
hiệu thay đổi tần số. Chú ý rằng trong trường hợp trên, khi tầng số tăng lên, tỉ lệ
thời gian đóng/ngắt vẫn không thay đổi.

Hình 1.12 : Tín hiệu tần số cố định.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 25 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Hình 1.13 : Sơ đồ mạch đóng ngắt dùng transistor.
1- Bộ biến đổi số tương tự ; 3- Công tắt transistor
2- Bộ biến đổi điện áp độ rộng xung ; 4- Tải
Hình 1.13 mô tả tín hiệu sóng vuông có tần số thay đổi và tỉ lệ thời gian
đóng/ngắt thay đổi. Để điều khiển tỉ lệ thời gian đóng/ngắt, ECU đóng ngắt
transistor lấy tín hiệu số 8 bít từ bộ nhớ và chuyển đến D/A. Tín hiệu điện áp một
chiều tại đầu ra của D/A truyền đến bộ biến đổi điện áp độ rộng xung là bộ biến đổi
tín hiệu điện áp một chiều sang tín hiệu dạng sóng vuông.
Tỉ lệ thời gian đóng/ngắt được xác định theo độ lớn điện áp vào bộ biến đổi.
Điện áp đầu vào càng lớn, thời gian đóng càng lâu và thời gian ngắt càng ngắn. Khi
điện áp vào bộ biến đổi điện áp độ rộng xung giảm, thời gian ngắt tăng và thời gian
đóng giảm. Tín hiệu ở đầu ra của bộ biến đổi được sử dụng để điều khiển transistor.
Transistor hoạt động như một công tắt. Khi có điện áp đặt vào cực gốc, nó đóng
mạch giữa cực gốc và cực phát, cho phép dòng điện đi qua thiết bị đầu ra. Loại
mạch dùng transistor có thể sử khi cường độ dòng điện nằm trong giới hạn cho
phép của transistor.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 26 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 2KD-FTV.
2.1. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ 2KD-FTV.
4 xy lanh thẳng hàng,
Số xy lanh và cách bố trí

16 xupap
DOHC, dẫn động đai

Cơ cấu xupap
Hệ thống nhiên liệu
Dung tích xylanh (cm3)
Đường kính xylanh (mm)
Hành trình S (mm)
Tỷ số nén
Công suất lớn nhất (KW/v/ph)
Momen xoắn cực đại (N.m/v/ph)

và bánh răng
Loại ống phân phối
2.492
92

93,8
18,5
75/3600
260/2400

2.2. GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ 2KD-FTV.
Động cơ 2KD-FTV của hãng TOYOTA là loại động cơ 4 kỳ 4 xylanh được
đặt thẳng hàng và làm việc theo thứ tự nổ 1-3-4-2. Động cơ có công suất lớn 75
KW/3600 v/ph, hệ thống phối khí của các xupap được dẫn động trực tiếp từ trục
cam thông qua con đội thuỷ lực, sử dụng con đội thuỷ lực và cách bố trí 4 xupap
trên một xylanh tạo đươc chất lượng nạp và thải (nạp đầy, thải sạch), nhằm tăng
công suất động cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường. Với
hệ thống phun nhiên liệu diesel bằng hệ thống tích luỹ nhiên liệu và điều khiển
bằng ECU và hệ thống tuần hoàn khí xả tạo cho động cơ luôn làm việc ở chế độ an
toàn và hiệu quả cao.
2.2.1. Nhóm piston.
Trong nhóm piston gồm piston, xécmăng, chốt piston và vòng hãm chốt
piston. Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùng với xylanh và nắp xylanh
tạo thành buồng cháy. Điều kiện làm việc của piston là rất khắc nghiệt, trong quá
trình làm việc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, chịu áp suất và nhiệt độ rất cao
và ma sát mài mòn lớn.
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhóm piston có các nhiệm vụ chính sau :

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 27 -

Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

- Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho không khí cháy trong buồng cháy
không lọt xuống cácte và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên
buồng cháy.
- Tiếp nhận lực khí thể sinh ra do quá trình cháy nổ và truyền tới thanh
truyền để làm quay trục khuỷu, nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải trong quá
trình thải và hút khí nạp mới trong quá trình nạp.
92

Hình 2.1. Nhóm piston.
1- Chốt piston ; 2- Vòng hãm ; 3- Xécmăng dầu;
4- Xécmăng khí thứ hai ; 5- Xécmăng khí thứ nhất.
Piston của động cơ 2KD-FTV được chế tạo bằng hợp kim nhôm, trên piston
được bố trí hai xécmăng khí và một xécmăng dầu. Đường kính của piston : D = 92
[mm]. Hành trình piston : S = 93,8 [mm].
Đỉnh piston có dạng lõm kiểu ômêga. Khi động cơ làm việc đầu piston nhận
phần lớn nhiệt lượng do khí cháy truyền cho nó (khoảng 70  80%) và nhiệt lượng
này truyền vào xécmăng thông qua rãnh xécmăng, rồi đến nước làm mát động cơ.
Ngoài ra trong quá trình làm việc piston còn được làm mát bằng cách phun dầu vào
phía dưới đỉnh piston.
Thân piston làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xylanh,
là nơi chịu lực ngang N và là nơi để bố trí bệ chốt piston. Trên bệ chốt có các gân để
tăng độ cứng vững.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 28 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Chân piston có dạng vành đai để tăng độ cứng vững cho piston. Trên chân
piston người ta cắt bỏ một phần khối lượng nhằm giảm lực quán tính cho piston
nhưng không ảnh hưởng đến độ cứng vững của nó.
Chốt piston là chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, nó truyền
lực khí thể từ piston qua thanh truyền để làm quay trục khuỷu. Trong quá trình làm
việc chốt piston chịu lực khí thể và lực quán tính rất lớn, các lực này thay đổi theo
chu kỳ và có tính chất va đập mạnh. Đường kính chốt piston có dạng hình trụ rỗng.
Chốt piston được lắp với piston và đầu nhỏ thanh truyền theo kiểu lắp tự do. Khi
làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong bệ chốt piston và bạc lót của đầu nhỏ
thanh truyền, trên đầu nhỏ thanh truyền và trên bệ chốt piston có lỗ để đưa dầu vào
bôi trơn chốt piston.
Xécmăng khí được lắp trên đầu piston có nhiệm vụ bao kín buồng cháy, ngăn
không cho khí cháy từ buồng cháy lọt xuống cácte. Trong động cơ, khí cháy có thể
lọt xuống cácte theo ba đường : Qua khe hở giữa mặt xylanh và mặt công tác (mặt
lưng xécmăng) ; qua khe hở giữa xécmăng và rãnh xécmăng; qua khe hở phần
miệng xécmăng. Xécmăng dầu có nhiệm vụ ngăn dầu bôi trơn sục lên buồng cháy,
và gạt dầu bám trên vách xylanh trở về cácte, ngoài ra khi gạt dầu xécmăng dầu
cũng phân bố đều trên bề mặt xylanh một lớp dầu mỏng. Điều kiện làm việc của
xécmăng rất khắc nghiệt, chịu nhiệt độ và áp suất cao, ma sát mài mòn nhiều và
chịu ăn mòn hoá học của khí cháy và dầu nhờn.
2.2.2. Thanh truyền.
Thanh truyền là chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu và biến chuyển

động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu. Khi làm việc
thanh truyền chịu tác dụng của : Lực khí thể trong xylanh, lực quán tính của nhóm
piston và lực quán tính của bản thân thanh truyền. Thanh truyền có cấu tạo gồm 3
phần : Đầu nhỏ, thân và đầu to.
Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng, trên
đầu nhỏ có rãnh hứng dầu để bôi trơn bạc lót và chốt piston phía trên đầu nhỏ có
một vấu lồi lên để điều chỉnh trọng lượng và trọng tâm của thanh truyền. Khi làm
việc chốt piston có thể xoay tự do trong đầu nhỏ thanh truyền.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 29 -


Đồ án tốt nghiệp

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ 2KD - FTV

Thân thanh truyền có tiết diện chữ I. Chiều rộng của thân thanh truyền tăng
dần từ đầu nhỏ lên đầu to mục đích là để phù hợp với quy luật phân bố của lực quán
tính tác dụng trên thân thanh truyền trong mặt phẳng lắc.

Hình 2. 2 : Thanh truyền, bạc lót.
1- Đầu nhỏ thanh truyền ; 2- Đầu to thanh truyền
3- Nửa bạc lót phía trên ; 4- Nửa bạc lót phía dưới.
Đầu to thanh truyền có dạng hình trụ rỗng. Đầu to được chia thành hai nửa,
nhằm giảm kích thước đầu to thanh truyền mà vẫn tăng đươc đường kính chốt
khuỷu, nửa trên đúc liền với thân, nửa dưới rời ra làm thành nắp đầu to thanh

truyền. Hai nửa này được liên kết với nhau bằng bulông thanh truyền.
Trên đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ mài mòn cho chốt khuỷu,
bạc lót đầu to thanh truyền cũng làm thành hai nửa, khi bạc lót bị mòn thì được thay
thế bằng bạc lót mới. Trên bạc lót có lỗ và rãnh để dẫn dầu bôi trơn và các vấu
chống xoay, khi lắp ghép các vấu này bám vào các rãnh trên đầu to.
Thanh truyền làm bằng thép có độ bền cao, giữa hai nắp thanh truyền có chốt
định vị để tăng tính ổn định khi lắp ráp.
Bạc thanh truyền chế tạo bằng nhôm, trên bàc có vấu định vị tăng tính ổn
định khi lắp ráp.

SVTH : TRẦN HỒNG SANG

- Lớp : 02C4

Trang : - 30 -