Thiết kế lắp đặt hệ thống nhiên liệu Xăng - LPG động cơ 1TR - FE

g lượng phun nhiên liệu nhằm nâng cao khả năng ổn định khi động cơ nguội. 6) Cảm biến vị trí trục cam Kết cấu và nguyên lý hoạt động Hình 5-23 Cảm biến vị trí trục cam 1: Cuộn dây; 2: Thân cảm biến ; 3: Lớp cách điện; 4: Giắc cắm Nguyên lý làm việc: Trên trục cam đối diện với cảm biến vị trí trục cam là đĩa tín hiệu G có 3 răng. Khi trục cam quay, khe hở không khí giữa các vấu nhô ra trên trục cam và cảm biến này sẽ thay đổi. Sự thay đổi khe hở tạo ra một điện áp trong cuộn nhận tín hiệu được gắn vào cảm biến này, sinh ra tín hiệu G. Tín hiệu G này được truyền đi như một thông tin về góc chuẩn của trục khuỷu đến ECU động cơ, kết hợp nó với tín hiệu NE từ trục khuỷu để xác định điểm chết trên kì nén của mỗi xylanh để đánh lửa và phát hiện góc quay trục khuỷu. ECU động cơ dùng thông tin này để xác định thời gian phun và thời điểm đánh lửa. Mạch điện cảm biến vị trí trục cam Hình 5-24 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam 1: Rôto tín hiệu ; 2: Cuộn dây cảm biến vị trí trục cam 7) Cảm biến vị trí trục khuỷu Kết cấu và nguyên lý hoạt động Hình 5-25 Cảm biến vị trí trục khuỷu 1: Cuộn dây; 2: Thân cảm biến ; 3: Lớp cách điện; 4: Giắc cắm Đĩa tạo tín hiệu NE được làm liền với puly trục khuỷu và có 36 răng, thiếu 2 răng (thiếu 2 răng vì ứng với từng tín hiệu được tạo ra do sự chuyển động quay của một răng ta sẽ xác định được 100 của góc quay trục khuỷu và xác định được góc đánh lửa sớm của động cơ). Chuyển động quay của đĩa tạo tín hiệu sẽ làm thay đổi khe hở không khí giữa các răng của đĩa và cuộn nhận tín hiệu NE, điều đó tạo ra tín hiệu NE. ECU sẽ xác định khoảng thời gian phun cơ bản và góc đánh lửa sớm cơ bản dựa vào tín hiệu này. Khi răng càng ra xa cực nam châm thì khe hở không khí càng lớn, nên từ trở cao, do đó từ trường yếu đi. Tại vị trí đối diện, khe hở nhỏ, nên từ trường mạnh, tức là có nhiều đường sức từ cắt, trong cuộn dây sẽ xuất hiện một dòng điện xoay chiều, đường sức qua nó càng nhiều, thì dòng điện phát sinh càng lớn. Tín hiệu sinh ra thay đổi theo vị trí của răng, và nó được ECU đọc xung điện thế sinh ra, nhờ đó mà ECU nhận biết vị trí trục khuỷu và tốc động cơ. Loại tín hiệu NE này có thể nhận biết được cả tốc độ động cơ và góc quay trục khuỷu tại vị trí răng thiếu của đĩa tạo tín hiệu, nhưng không xác định được điểm chết trên của kỳ nén hay kỳ thải. Mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 5-26 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu 1: Rôto tín hiệu ; 2: Cuộn dây cảm biến vị trí trục cam 8) Cảm biến kích nổ Kết cấu và nguyên lý hoạt động Cảm biến kích nổ trong động cơ 1TR-FE là loại phẳng (không cộng hưởng) có cấu tạo để phát hiện rung động trong phạm vi từ 6- 15khz. Bên trong cảm biến có một điện trở phát hiện hở mạch. Hình 5-27 Kết cấu cảm biến kích nổ 1: Thân cảm biến; 2: Phần tử áp điện; 3: Điện trở phát hiện hở mạch Cảm biến kích nổ được gắn vào thân máy và truyền tín hiệu KNK tới ECU động cơ khi phát hiện kích nổ động cơ. ECU động cơ nhận tín hiệu KNK và làm trễ thời điểm đánh lửa để giảm kích nổ. Cảm biến này có một phần tử áp điện tạo ra một điện áp AC khi kích nổ gây ra rung động trong thân máy và làm biến dạng phần tử này. Mạch điện cảm biến kích nổ Hình 5-28 Sơ đồ mạch điện cảm biến kích nổ 1: Phần tử áp điện; 2: Điện trở 9) Cảm biến vị trí bàn đạp ga Kết cấu và nguyên lý hoạt động Hình 5-29 Kết cấu cảm biến vị trí bàn đạp ga 1: Mạch IC Hall; 2: Nam châm Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga loại phần tử Hall: Có cấu tạo và nguyên lý hoạt động về cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm ga loại phần tử Hall. Cảm biến vị trí bàn đạp chân ga loại phần tử Hall gồm có các mạch IC Hall làm bằng các phần tử Hall và các nam châm quay quanh chúng. Các nam châm được lắp trên trục của bàn đạp chân ga và quay cùng trục bàn đạp chân ga. Khi đạp chân ga các nam châm quay cùng một lúc và các nam châm này thay đổi vị trí của chúng. Vào lúc đó IC Hall phát hiện thay đổi từ thông gây ra bỡi sự thay đổi vị trí nam châm và tạo ra điện áp của hiệu ứng Hall từ các cực VPA và VPA2 theo mức thay đổi này. Tín hiệu này được truyền đến ECU động cơ như tín hiệu đạp chân ga. Mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga Hình 5-30 Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga 1: Mạch IC Hall; 2: Nam châm Trong cảm biến vị trí bàn đạp ga, điện áp được cấp đến cực VPA và VPA2 của ECU, thay đổi từ 0-5V tỷ lệ với góc của bàn đạp ga. VPA là tín hiệu chỉ ra góc mở bàn đạp thực tế và dùng để điều khiển động cơ. VPA2 thường được dùng để phát hiện các hư hỏng của cảm biến. ECU kiểm soát góc bàn đạp ga từ tín hiệu VPA và VPA2 phát ra và điều khiển môtơ bướm ga theo các tín hiệu này. 5.2.3. Tính toán và hiệu chỉnh lượng phun 5.2.3.1. Tính toán lượng phun Lượng phun nhiên liệu cung cấp cho động cơ được kiểm soát bỡi thời gian phun tinj là thời gian kim phun mở. Như vậy lượng nhiên liệu phun vào một xy lanh động cơ phụ thuộc vào lượng không khí. mf = = [5.1] Trong đó: ma: Khối lượng không khí m’a: Lưu lượng không khí Z: Số xy lanh Lst=14,66 Lượng nhiên liệu phun ra mf tỉ lệ với thời gian mở kim phun tinf và độ chênh lệch áp suất ∆P trên kim và dưới kim (áp suất đường ống nạp). Trong trường hợp phun trực tiếp, áp suất dưới kim là áp suất trong buồng cháy. mf = [5.2] Trong đó: : Tỉ trọng nhiên liệu : Tiết diện lỗ kim Trong động cơ phun trực tiếp ∆P ≈ 400bar đối với động cơ xăng. Thời gian phun ở một chế độ hoạt động nào đó của động cơ là: tinj [5.3] Ở một chế độ hoạt động mà động cơ hoạt động với tỉ lệ hòa khí lựu chọn lượng xăng phun: t0 [5.4] Ở những chế độ khác với , thời gian phun sẽ là: tinj [5.5] Thời gian phun theo một chu trình cháy phụ thuộc vào các thông số sau: Lưu lượng không khí nạp tính bằng khối lượng m’a: ta có thể đo trực tiếp (trong L-EFI) hoặc gián tiếp (trong D-EFI). Ngoại trừ hệ thống phun nhiên liệu với cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt, các hệ thống phun nhiên liệu khác phải kết hợp với cảm biến nhiệt độ khí nạp và áp suất khí trời để xác định lưu lượng khí nạp. Lượng không khí theo kì ma: được tính toán và nạp vào EEPROM theo chương trình đã lập trước. Tỉ lệ hòa khí lựa chọn : tùy theo kiểu động cơ, chẳng hạn tỉ lệ lý tưởng. Một bảng giá trị có thể chứa các giá trị =f(m’,n) cũng có thể đưa vào EEPROM. Tỉ lệ hòa khí thực tế : Phụ thuộc vào các thông số như nhiệt độ động cơ trong quá trình làm nóng hoặc hiệu chỉnh để tăng đặc tính động học (tăng tốc, giảm tốc, tải lớn, không tải). Điện áp Ắcquy: Ảnh hưởng đến thời điểm nhấc kim phun. Vì vậy, để bù trừ thời gian phun sẽ phải cộng thêm một khoảng thời gian tùy theo điện áp ắc quy. tinj + Trong D-Jetronic (sử dụng cảm biến áp suất) lượng khí nạp tính bằng khối lượng có thể suy ra từ áp suất đường ống nạp pm hoặc góc mở bướm ga . Lưu lượng không khí nạp vào xylanh cũng phụ thuộc vào các thay đổi áp suất trên đường ống nạp P’m. = f(pm , p’m , n) [5.6] Lượng khí nạp trong một chu trình: Hệ số nạp tương đối (=) ở tốc độ thấp có thể được tăng nhờ cộng hưởng âm trên đường ống nạp đến mỗi xy lanh, các cộng hưởng phát xuất từ việc đóng mở xupap. Dạng hình học của ống nạp được thiết kế cho tốc độ thấp, sao cho áp suất cực đại cho cộng hưởng xảy ra ở xupap hút đúng khi nó mở. Như vậy, có nhiều không khí đi vào buồng đốt và tăng hệ số nạp cũng như công suất động cơ. Tần số cộng hưởng thường nằm giữa 2000(vòng/phút) và 3000(vòng/phút). Tần số càng thấp thì kích thước ống nạp càng lớn. Tần số dao động của dòng khí là: Fp = [5.7] Do không khí đi vào xy lanh một lần trong 2 vòng quay. Khối lượng khí nạp theo xy lanh có thể được tính trong một chu trình: ma = [5.8] tb – ta = = Suy ra: ma = [5.9] 5.2.3.2. Hiệu chỉnh phun chế độ phun Làm đậm trong và sau khi khởi động Quá trình làm đậm này sẽ tăng lượng phun phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát (lượng phun sẽ lớn khi nhiệt độ nước làm mát thấp) để nâng cao khả năng khởi động và cải thiện tính ổn định hoạt động trong một khoảng thời gian nhất định sau khi động cơ đã khởi động. Lượng phun sẽ giảm dần đến lượng phun cơ bản. Hình 5-31 Đồ thị làm đậm trong và sau khi khởi động Chạy ấm máy Trong suất quá trình làm ấm, động cơ nhận thêm nhiều xăng hơn, quá trình làm ấm sẽ tiếp theo sau quá trình khởi động lạnh. Trong quá trình này động cơ cần một lượng hỗn hợp tương đối giàu xăng, vì khi đó vách thành xylanh còn lạnh và xăng còn ngưng tụ chưa bay hơi hết. Quá trình cấp xăng chạy ấm máy được chia thành hai thời kỳ: Thời kỳ đầu: việc làm giàu xăng khi chạy ấm máy sẽ phụ thuộc vào thời gian được gọi là làm giàu xăng khi khởi động, thời kỳ này được kéo dài 30s và tuỳ thuộc động cơ mà cung cấp thêm khoảng 30 - 60 % lượng xăng. Thời kỳ sau: động cơ cần hỗn hợp loãng hơn, phần này được điều khiển theo nhiệt độ động cơ. Đồ thị cho ta liên hệ giữa đường cong làm giàu xăng lý tưởng tính theo thời gian khởi động 200C. Hình 5-32 Đồ thị làm giàu xăng Khi động cơ đạt đến nhiệt độ hoạt động bình thường thì cảm biến nhiệt độ gửi nhiệt độ đến ECU, từ đó ECU sẽ ngừng quá trình chạy ấm máy. Thích ứng theo điều kiện tải Các mức tải khác nhau sẽ cần thành phần hỗn hợp khác nhau, đường cong về lượng xăng cần thiết được xác định từ đường cong của bộ đo gió trong từng điều kiện hoạt động của từng động cơ riêng. Không tải: Khi không tải vì hỗn hợp xăng - không khí quá loãng có thể dẫn đến không tải không ổn định hoặc thậm chí động cơ không nổ. Vì vậy cần phải có hỗn hợp giàu xăng cho điều kiện này. Một phần tải: Một phần thời gian động cơ sẽ hoạt động ở chế độ một phần tải. ECU sẽ lập trình đường cong lượng xăng cần thiết và quyết định lượng xăng cung cấp. Đường cong được thiết lập sao cho ở chế độ một phần tải sẽ lợi xăng nhất. Toàn tải: Động cơ phát ra công suất cực đại, tín hiệu toàn tải được cảm biến vị trí bướm ga gửi đến ECU, mức độ giàu xăng được định sẵn chương trình trong ECU. Tăng tốc: Khi ECU nhận thấy xe đang tăng tốc bằng tín hiệu từ các cảm biến, nó tăng lượng phun để nâng cao tính năng tăng tốc. Giá trị hiệu chỉnh ban đầu được xác định bằng nhiệt độ nước làm mát và mức độ tăng tốc. Lượng phun tăng dần tính từ thời điểm này. Thích ứng theo nhiệt độ khí nạp Lượng xăng phun sẽ thích hợp với nhiệt độ gió. Lượng gió cần thiết cho quá trình cháy sẽ tuỳ thuộc vào nhiệt độ gió hút vào, không khí lạnh sẽ đặc hơn, điều này có nghĩa là với cùng một vị trí cánh bướm ga thì hệ số dung tích gió trong xylanh sẽ giảm, khi nhiệt độ tăng, thông tin ghi nhận nhờ cảm biến nhiệt độ không khí nạp tại bộ đo gió gửi về ECU. ECU xem nhiệt độ ở 200C là mức chuẩn. Nếu nhiệt độ nhỏ hơn 200c lượng xăng phun tăng. Nếu nhiệt độ lớn hơn 200c lượng xăng phun giảm. Giới hạn tốc độ động cơ Thực hiện nhờ một mạch giới hạn trong ECU. Tín hiệu tốc độ động cơ được so sánh với một giới hạn cố định. Nếu vượt quá ECU điều khiển việc hạn chế phun hoặc ngừng phun. Việc này đảm bảo an toàn cho động cơ. Giảm tốc Khi ECU động cơ nhận thấy động cơ đang giảm tốc, nó giảm lượng phun để tránh cho hỗn hợp quá đậm trong khi giảm tốc. Các tín hiệu điều khiển: lượng khí nạp, tốc độ động cơ, vị trí bướm ga, nhiệt độ nước làm mát. Điều khiển tốc độ không tải Khi động cơ chạy ở tốc độ không tải ECU nhận được các tín hiệu từ các cảm biến khi đó ECU tự động điều khiển bướm ga đến vị trí tối ưu nhất. Tại vị trí này động cơ nổ với tốc độ thấp nhất và lượng nhiên liệu phun vào thấp. 5.3. Khảo sát hệ thống nhiên liệu LPG. 5.3.1. Sơ đồ bố trí hệ thống cung cấp LPG cho động cơ Hình 5-33 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu LPG 1: Họng khuếch tán; 2:Bướm gas; 3: Ống góp nạp; 4: Đường ống cấp LPG cho động cơ; 5:Bộ hóa hơi; 6: Van điện từ; 7: Van điện từ của lọc gas; 8:Đường ống cấp LPG cho bộ hóa hơi; 9: Bình chứa; 10: Đường ống nạp; 11: Van nạp; 12: Cụm van bình chứa; 13: Đường ống mạch không tải và làm đậm; 14: Gíc lơ không tải; 15: Van không tải; 16,18: Gíc lơ làm đậm; 17: Solenoid số 1; 19: Solenoid số 2 + Nguyên lý làm việc của hệ thống cung cấp LPG cho động cơ: Trong quá trình làm việc của hệ thống gas thì các van điện từ (6), (7), van trên cụm van bình chứa đều được mở. Khi bật khoá điện van điện từ của cụm van bình chứa (12) được cấp điện và mở ra cho dòng gas lỏng từ bình chứa cao áp đi vào đường ống (8). Trong quá trình làm việc của động cơ thì trong đoạn đường ống (8) này luôn luôn có gas lỏng. Lúc đó đồng thời van điện từ của lọc gas (7) cũng được mở ra cấp gas lỏng cho bộ hoá hơi. LPG lỏng vào trong bộ hoá hơi qua buồng hoá hơi sau đó qua van điện từ (6), vào buồng giảm áp xuống 0,65bar để cấp cho các chế độ làm việc của động cơ. Hệ thống cung cấp gas chính: Gas đi từ bình chứa cao áp (9) qua cụm van bình chứa (12), đi vào đường ống (8), qua lọc (7) cung cấp cho bộ hoá hơi (5), lúc này van điện từ (6) mở ra cấp gas ở dạng khí cho buồng giảm áp, gas từ bộ hoá hơi (5) qua ống cấp gas (4) cho động cơ qua họng khuếch tán (1). Màng của buồng giảm áp hoạt động nhờ độ chân không tại họng khuếch tán. Lượng gas cấp vào phụ thuộc độ chân không tại họng tức là phụ thuộc vào từng chế độ làm việc của động cơ. Ta cũng có thể thay đổi lượng gas cấp cho động cơ bằng cách điều chỉnh vòi phun trên họng khuếch tán để đảm bảo khi chuyển chế độ thì động cơ vẫn làm việc bình thường. Điều chỉnh bằng cách chọn vị trí thích hợp là lúc đó động cơ làm việc bình thường. Hệ thống không tải: Kết cấu của bộ hóa hơi là có mạch không tải cấp vào cùng mạch chính. Nhưng trong quá trình lắp đặt thì ta không sử dụng mạch không tải của bộ hóa hơi sẵn có mà mạch không tải hoạt động riêng. Trong quá trình hiệu chỉnh ta điều chỉnh sao cho ở chế độ không tải màng của buồng giảm áp không làm việc. Nên khi ở chế độ không tải độ chân không tại họng không đủ để hút khí gas từ buồng giảm áp qua. Lúc đó độ chân không sau bướm ga lớn nên hệ thống không tải hoạt động. Van không tải (15) cũng hoạt động nhờ độ chân không sau bướm ga. Lúc này dòng khí gas được lấy từ bộ hoá hơi đi vào đường ống (13), qua van không tải nhờ độ chân không mở ra , gas đi qua gíc lơ không tải (14) sau đó được cấp vào đường ống góp nạp và nạp vào động cơ. Hệ thống làm đậm: Khi tốc độ động cơ càng cao, hay tăng tải. Khi độ mở bướm ga đạt 30% thì Solenoid 1 (17) nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp chân ga, Solenoid này mở ra và cho dòng khí gas cấp vào cho động cơ nhờ độ chân không ở sau vị trí bướm ga lúc này lớn. Dòng khí gas được lấy từ buồng hoá hơi (5), qua đường ống (13) sau đó qua Solenoid 1 (17), đến gíc lơ làm đậm (16) rồi cấp vào cho động cơ. Nếu tốc độ động cơ càng tăng khi bướm ga đạt 60% độ mở thì Solenoid 2 (19) nhận tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp chân ga, Solenoid 2 (19) mở ra cho dòng khí cấp vào cho động cơ. Lúc này dòng khí gas được trích từ bộ hoá hơi đi vào đường ống (13), qua Solenoid 2 (19) sau đó đi qua gíc lơ (18) rồi cấp cho động cơ. Quá trình nạp LPG lỏng vào bình chứa qua van nạp (11), qua đường ống nạp (10) sau đó qua cụm van của bình chứa rồi vào bình chứa. Lúc LPG lỏng nạp vào trong bình đạt 80% thể tích của bình chứa thì van an toàn trên cụm van bình chứa sẽ tự động đóng lại không cho nạp thêm LPG lỏng vào bình nữa. Tuỳ thuộc vào vị trí của công tắc Samba mà động cơ làm việc ở các chế độ nhiên liệu khác nhau: Công tắc Samba ở vị trí xăng Khi đặt Samba ở vị trí “Petrol Forced”, ô tô chạy ở chế độ xăng bình thường (như ô tô nguyên thủy). Đèn LED 2-màu phát màu ĐỎ, và khi tốc độ động cơ vượt quá ngưỡng chuyển chế độ đèn chuyển sang VÀNG CAM. Van điện từ đóng. Mạch vòi phun xăng đóng và vòi phun xăng hoạt động. Công tắc Samba ở vị trí chế độ chạy Xăng-Gas tự động (vị trí trung tâm) Ở chế độ “Automatic Changeover” này thì khi bật khoá điện thì động cơ chạy ở chế độ xăng giống như khi ta khởi động động cơ ở chế độ chạy xăng nguyên thuỷ của động cơ. Ô tô khởi động bằng xăng và tự động chuyển sang gas khi tốc độ động cơ vượt quá một ngưỡng xác lập, hoặc tự động chuyển sang xăng khi số vòng quay giảm nhỏ hơn ngưỡng đó. Đối với Samba đang khảo sát thì khi động cơ khởi động ở chế độ xăng, đươc 3giây sau thì hệ thống tự động chuyển sang chạy gas. Công tắc Samba ở vị trí chạy gas Khi Samba được đặt ở vị trí “Gas Forced”, động cơ chỉ chạy gas. 5.3.2. Giới thiệu bộ phụ kiện LPG Bình chứa LPG, cụm van bình chứa + Bình chứa LPG: Bình chứa có nhiệm vụ lưu trữ LPG ở trạng thái lỏng ở mức áp suất cho phép. Đó là loại bình chịu áp lực, bình được thiết kế và kiểm tra ở áp suất 30,58 KG/cm2(3000 kPa), áp suất làm việc lớn nhất của bình là 20,39 KG/cm2(2000 kPa). Bình hình xuyến với dung tích của bình là V=42 lít, vị trí lắp đặt của bình chứa là vào không gian của bánh xe dự phòng. Nhiên liệu trong bình dùng trên xe thường được nén dưới áp suất khoảng 10bar. Để đảm bảo an toàn khi nhiệt độ tăng nên người ta quy định chỉ nạp LPG lỏng đến 80% thể tích của bình. Trọng lượng của bình chứa lớn vì phải chế tạo bằng thép dày 4[mm] để đảm bảo an toàn cho ô tô và hành khách đặc biệt là khi xẩy ra tai nạn. Kích thước của bình: Chiều cao bình: H=200[mm] Đường kính ngoài: D=600[mm] Trọng lượng: Gbc=22[kg] Hình 5-34 Kết cấu bình LPG + Cụm van bình chứa: Cụm van bình chứa được lắp ở phía ngoài của bình. Nhiệm vụ của cụm van nay là: Cấp LPG cho bình chứa, Cấp LPG cho bộ hóa hơi, Cụm van còn có đồng hồ báo mức nhiên liệu trong bình. Nếu trong bình mà áp suất quá cao thì van an toàn sẽ hoạt động nhằm làm cho áp suất trong bình luôn không quá áp suất quy định. Trên cụm van có cảm biến báo mức nhiên liệu bằng phần tử Hall. Việc điều khiển cung cấp LPG cho bộ hóa hơi là nhờ một van điện từ. Nếu khi ta nạp LPG vào mà đã đủ LGP lỏng trong bình thì lức đó phao báo mức nhiên liệu sẽ nổi lên và tự đóng đường nạp lại. Hình 5-35 Cụm van bình chứa lắp vào bình Van nạp Van nạp có chức năng là nạp LPG vào bình chứa. Vị trí lắp đặt là lắp sát cửa đổ xăng của xe. Bên trong van nạp có một van bi, chức năng của van bi là khi ta nạp LPG vào bình chứa, sau khi ta rút vòi nạp ra khỏi van nạp thì trong đoạn đường ống nạp vẫn còn LPG lỏng. Lúc đó nhờ áp suất của LPG trong đoạn ống nạp mà ép viên bi tỳ sát lên vành cao su nên bảm bảo cho lượng LPG đó không thoát ra ngoài môi trường để tránh thất thoát và lãng phí. Lúc nạp xong ta vặn nắp của van nạp lại. Hình 5-36 Kết cấu van nạp 1: Nắp; 2: Van nạp; 3: Vớt cao su; 4: Van bi; 5: Hạt bắp Đường ống nạp Æ8, đường ống dẫn LPG ra Æ6. Đường ống được chế tạo bằng đồng chịu được áp suất 3000kPa và được bọc bằng nhựa. Bộ hóa hơi Thông số làm việc của bộ hóa hơi: + Kiểu 100 KW + Áp suất là việc là 0,65 bar. + Thể tích nước là 132 cm3 + Lưu lượng cung cấp lớn nhất cho động cơ là 28kg/h + Đường kính trong của lỗ cấp LPG ở dạng khí cho động cơ là Æ14 + Đường kính trong ống nước của bộ hóa hơi là Æ11 Mục đích của bộ hóa hơi là hoá hơi và giảm áp suất của nhiên liệu LPG từ pha lỏng có áp suất cao khoảng 7bar thành pha khí (khí gas) có áp suất làm việc là 0,65bar. Ống dẫn nước và ống cấp LPG cho động cơ Ống được chế tạo bằng cao su chịu được nhiệt độ từ -30÷120 [0C]. Solenoid Là một van điện từ. Khi có dòng điện cấp cho van thì van được mở và cho dòng LPG đi qua. Bộ lọc gas Bộ phận lọc thực hiện vai trò quan trọng là ngăn các tạp chất gas đi từ bình chứa lên trước khi đi qua bộ hoá hơi nhằm bảo vệ cho họat động của bộ hoá hơi và động cơ. Công tắc Samba (công tắc ba chế độ) SAMBA đáp ứng các chức năng sau: chuyển chế độ, chỉ thị mức nhiên liệu gas, và chỉ báo an toàn. h1) Chức năng chuyển chế độ + Chế độ chạy xăng Khi đặt SAMBA ở vị trí “Petrol Forced”, ô tô chạy ở chế độ xăng bình thường (như ô tô nguyên thủy). Đèn LED 2-màu phát màu ĐỎ, và khi tốc độ động cơ vượt quá ngưỡng chuyển chế độ đèn chuyển sang VÀNG CAM. Van điện từ đóng. Mạch vòi phun xăng đóng và vòi phun xăng hoạt động. + Chế độ chuyển Xăng-Ga tự động Khi đặt SAMBA ở vị trí trung tâm “Automatic Changeover” (vị trí khuyến cáo khi dùng gas), ô tô khởi động bằng xăng và tự động chuyển sang gas khi tốc độ động cơ vượt quá một ngưỡng xác lập, hoặc tự động chuyển sang xăng khi số vòng quay giảm nhỏ hơn ngưỡng đó. Có thể đặt thời gian trễ cho sự chuyển đổi chế độ. Khi động cơ chạy xăng, đèn LED 2-màu phát màu ĐỎ (nhấp nháy khi không có tín hiệu tốc độ động cơ) và phát màu VÀNG CAM khi tốc độ vượt quá ngưỡng, rồi chuyển sang XANH LÁ CÂY sau khi chuyển sang chế độ dùng gas. + Chế độ chạy gas Khi SAMBA được đặt ở vị trí “Gas Forced”, động cơ chỉ chạy gas. Khi khởi động, đèn LED 2-màu phát XANH LÁ CÂY. Khi đó, van điện từ được mở một lát và cho phép khởi động trực tiếp bằng gas. Đèn LED phát XANH nhấp nháy trong khi động cơ được hâm nóng và rồi chuyển lại XANH sau khi động cơ đã được khởi động. h2) Chỉ thị mức gas SAMBA được dùng làm chức năng chị thị mức gas, thông qua mạch nối với cảm biến mức BRC (kiểu cảm biến điện trở 0-90W). Bên cạnh công tắc chuyển và bên trên đèn LED 2-màu là một chỉ thị bằng dải 3 đèn LED xanh lá cây. Cả 3 đèn này sáng khi bình gas đầy. Đèn LED thứ nhất chớp khi mức gas ở vị trí thấp. Chỉ thị mức đã được ca-lip trước, tuy nhiên vẫn có thể ca-lip lại mức báo để phù hợp với các cụm phụ kiện chuyển đổi. h3) Xử lý sự cố SAMBA có thể được chẩn đoán tình trạng khi đang hoạt động để xác định lỗi hỏng hóc hoặc lỗi vận hành. Đặc biệt, khi động cơ bị tắt đột ngột, ngay cả khi công tắc đóng, SAMBA ngắt van điện từ đề phòng rò rỉ gas (chức năng an toàn) và phát tín hiệu ngắt gas thông qua dải 3 đèn LED xanh lá cây phát sáng. h4) Sơ đồ đấu dây Samba Màu dây Nối Nâu Cực dương khóa điện Đen Mát động cơ Xám Xung đánh lửa Xanh lá cây Van điện từ Vàng cam Xung vào vòi phun (từ ECU xăng đến vòi phun) Tím Xung từ ECU xăng đến vòi phun Trắng/Đen Cảm biến mức ở bình gas Hình 5-37 Sơ đồ đấu dây công tắc Samba Van điện từ Van này có nhiệm vụ đóng mở khi có tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển điện tử LPG. Đóng mở bằng nguyên tắc điện từ của nam châm. Tín hiệu điều khiển đóng mở là tín hiệu điện và sử dụng nguồn điện 12V. Họng khuếch tán Nhiệm vụ của họng khuếch tán là tạo hỗn hợp nhiên liệu phù hợp và tạo độ chân không cần thiết để hút khí gas từ bộ hoá hơi để cung cấp cho động cơ phù hợp với từng chế độ làm việc. Hình 5-38 Kết cấu họng khuếch tán Van không tải Hình 5-39 Kết cấu van không tải 1: Thân van; 2: Nắp; 3: Lò xo kéo; 4: Màng Nguyên lý làm việc của van không tải là khi sau bướm gas có độ chân không lớn thì sẽ làm hút màng (4) xuống, thông qua đòn tỷ lệ tương ứng với độ hút của màng mà đòn (5) quay quanh khớp mở đường cấp khí gas vào cho động cơ. Để điều chỉnh sự cung cấp của van phù hợp với chế độ không tải làm việc được tốt thì ta điều chỉnh độ căng của lò xo (3) thông qua đó sẽ làm cho độ mở của màng khác nhau. Lưu lượng gas cung cấp từ 5¸10[lít/phút]. Mạch điện điều khiển Xăng/LPG Hình 5-40 Mạch điện điều khiển Xăng/LPG Hình 5-41 Đầu vào và đầu ra của mạch điều khiển Xăng/LPG 5.3.3. Tính toán kích thước cơ bản của họng khuếch tán LPG Mục đích nhằm xác định kích thước đường ống phun khí LPG, kích thước họng khuếch tán và kích thước buồng hỗn hợp. Hình 5-42 Sơ đồ tính các kích thước của họng khuếch tán LPG Buồng hỗn hợp, theo [4]. + Tính đường kính buồng hỗn hợp: [mm] [5-1] Trong đó: an – Hệ số dao động của dòng chảy, phụ thuộc vào số xi lanh dùng chung một buồng hỗn hợp. Vh – Thể tích công tác của một xi lanh [dm3]. i – Số xi lanh dùng chung một buồng hỗn hợp. n – Số vòng quay của động cơ [v/ph]. Bảng 5-1 Số xilanh 1 2 3 4 5 6 Hệ số an 24,2 17,1 14,15 13 12,85 11,9 Từ (5-1) ta có: = 43,49 [mm] [5-2] + Chiều dài buồng hỗn hợp: lb = (0,8-1,8)db= 0,6.43,49 =34,79 [mm] [5-3] Xác định kích thước họng + Xác định sơ bộ đường kính: Đường kính họng được quyết định bởi lưu lượng không khí qua họng và tốc độ thực tế không khí qua họng trong giới hạn theo thực nghiệm. Chọn sơ bộ đường kính của họng dh theo kinh nghiệm. Loại một họng: dh=(0,6-0,8)db = 0,6.43,49 =26,1 [mm] [5-4] + Độ chân không tại họng: [5-5] Trong đó: mh – Hệ số lưu lượng của họng, phụ thuộc vào hình dáng, chất lượng của họng và số họng, mh = φh. αb. φh – Hệ số tốc độ của họng, φh=0,8-0,9. Chọn φh=0,9 αb – Hệ số bóp dòng, αb=0,97-0,99. Chọn αb=0,99 Ta được mh=0,99.0,9=0,891 ρk=(1,1-1,2) [kg/m3]. Khối lượng riêng không khí, chọn ρk=1,2[kg/m3] Δph= 13949,2254 (N/m2) Δph không phải là hằng số theo thời gian, dao động của Δph càng lớn khi số vòng quay động cơ càng thấp và số xilanh càng ít. + Tốc độ không khí thực tế qua họng: [m/s] [5-6] vk=135,8555 [m/s] + Lưu lượng không khí qua họng: [kg/s] [5-7] [kg/s] + Đường kính chính xác của họng: [m] [5-8] dh=26,09.10-3 [m]. Chọn dh=26 [mm]. Xác định kích thước vòi cấp LPG chính + Tốc độ nhiên liệu: [5-9] rnl: Khối lượng riêng của nhiên liệu. rC3H8: Khối lượng riêng của C3H8, rC3H8=1,808 [Kg/m3]. rC4H10: Khối lượng riêng của C4H10, rC4H10=2,407 [Kg/m3]. Vậy ta có: rnl=0,3.1,808+0,7.2,407=2,2273[Kg/m3]. vnl: Tốc độ dòng nhiên liệu qua lỗ. vnl= 111,918[m/s]. + Tiết diện lỗ phun LPG chính vào họng: [5-10] Gnl: Lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giờ ứng với công suất cực đại: Gnl =Vt=Ne.ve=77,13.0,09749=7,519404[kg/h]=0,004652 [kg/s]. fc = 18,66.10-6 [m2] + Đường kính lỗ phun chính: dc = [m] [5-11] dc = dc = 0,004874 [m] dc =4,874 [mm]. Chọn dc =5 [mm]. 5.4. Hệ thống điện điều khiển cấp LPG. - Viêc điều khiển cung cấp LPG cho động cơ ở các chế độ làm việc đều được thực hiện bằng điện điều khiển. Đối với việc cung cấp LPG cho động cơ 1TR-FE lắp trên xe Toyota INNOVA được thực hiện như sau: - ECU động cơ vẫn để không có gì thay đổi, chỉ thêm vào hệ thống điều khiển là mạch điều khiển Xăng/LPG và công tắc Samba để chuyển đổi qua lại giữa các chế độ làm việc của nhiên liệu Xăng/LPG. Để nhận biết tình trạng làm việc của động cơ ở các chế độ làm việc khác nhau thì được thực hiện bằng cách lấy các tín hiệu từ ECU động cơ là NE+, ID1, và các tín hiệu tử cảm biến vị trí bàn đạp ga VCP2, EPA2, VPA. Hệ thống cung cấp LPG cho động cơ đều bằng điện điều khiển đóng mở các van điện từ. - Công tác Samba là một công tắc ba chế độ, trên công tắc còn cho ta biết tình trạng nhiên liệu LPG trong bình chứa hay báo các tình trạng hư hỏng hay để an toàn. Sơ đồ mạch điện điều khiển cung cấp LPG cho động cơ Hình 5-43 Sơ đồ mạch điện điều khiển cung cấp LPG Sơ đồ đấu dây cấp LPG cho động cơ Hình 5-44 Sơ đồ đấu dây cấp LPG cho động cơ 6. Quy trình lắp đặt hệ thống cung cấp LPG lên xe 6.1. Lắp điện. Lắp đặt phần điện là lắp đặt hệ thống điện điều khiển hệ thống nhiên liệu Xăng/LPG lên xe. Qúa trình lắp đặt phần điện nhằm điều khiển hệ thống nhiên liệu Xăng/LPG làm việc một cách hiệu quả nhất, nhưng bên cạnh đó cũng không gây tổn thất hay sụt áp lớn đến quá trình hoạt động của các hệ thống điện khác trên xe. Quy trình lắp đặt được tiến hành như sau: Hình 6-1 Sơ đồ khối quy trình lắp điện Bước 1: Chuẩn bị - Tập trung tất các các dụng cụ dùng trong quá trình lắp đặt. Gồm: Đồng hồ đo, kìm bấm dây, kìm bấm cốt, kìm bấm bóc dây, băng dính, kéo , dao cắt, ống đốt, dây rút, cờ lê10, điếu 10, tua vít, giắc nhựa, các cốt bằng đồng. - Tập trung các phụ kiện để lắp mạch điện. Gồm có: Mạch điều kiển Xăng/LPG, công tắc Samba, các loại dây điện, vỏ bọc để luồn dây điện, Solenoid. - Tiến hành cắt các đoạn dây điện cho phù hợp để lắp mạch. Bao gồm: + Cắt dây 6 [m] có sẵn, đây là dây màu xanh điều khiển rơle bình chứa và dây màu trắng sọc đen hiển thị mức nhiên liệu lên công tắc Samba. Cắt cho đúng giắc và đúng màu dây để sau này tiện trong quá trình lắp đặt cũng như sửa chữa. + Cắt dây màu vàng và màu xám mỗi dây 2 [m], đây là dây điều khiển Solenoid. + Cắt dây màu đỏ 2 [m], đây là dây nguồn dương từ ID1 qua mạch điều khiển. + Cắt các dây màu đỏ, đen, trắng kích thước mỗi dây 1 [m], đây là dây lấy tín hiệu bàn đạp ga. + Cắt dây màu xanh 2[m], đây là dây điều khiển van điện từ của lọc gas và van điện từ của bộ hóa hơi. + Cắt dây màu xám 2 [m], dây lấy tín hiệu tốc độ động cơ từ ECU qua mạch điều khiển Xăng/LPG. Bảng 6-1 Bảng các dây cần cắt TT Dây màu Kích thước Chức năng 1 Dây màu xanh 6[mm] Rơ le bình chứa 2 Dây màu trắng sọc đen 6[mm] Hiển thị mức nhiên liệu 3 Dây màu vàng 2[mm] Điều khiển Solenoid 4 Dây màu xám 2[mm] Điều khiển Solenoid 5 Dây màu đỏ 2[mm] Lấy nguồn dương 6 Dây màu đỏ 1[mm] Lấy tín hiệu bàn đạp ga 7 Dây màu đen 1[mm] Lấy tín hiệu bàn đạp ga 8 Dây màu trắng 1[mm] Lấy tín hiệu bàn đạp ga 9 Dây màu xám 2[mm] Lấy tín hiện NE+ 10 Dây màu xanh 2[mm] Điều khiển van điện từ + Cắt các đoạn vỏ bọc tương ứng với các nhóm dây điện. Vỏ bọc ngắn hơn dây điện là 20[cm]. + Luồn các đoạn dây điện vừa cắt vào vỏ bọc theo từng cụm như sau: Luồn 3 dây lấy tín hiệu bàn đạp ga màu đỏ, đen, trắng vào một vỏ bọc; dây màu xanh điều khiển van điện từ của lọc gas và bộ hóa hơi vào một vỏ bọc; 2 dây màu xám và màu vàng điều khiển Solenoid mạch làm đậm vào một vỏ bọc; dây màu đỏ và màu xám từ ECU qua mạch điều khiển Xăng/LPG một vỏ. + Công tắc Samba có 7 dây chia ra 2 nhóm: Một nhóm có 3 dây màu nâu, xám và màu tím. Luồn 3 dây này vào một vỏ bọc và được luồn qua bên ECU động cơ để lấy tín hiệu; còn lại gồm 4 dây màu đen, vàng cam, xanh, trắng-đen ta luồn vào một vỏ bọc. - Lắp mạch làm đậm ở bên ngoài. Hình 6-2 Sơ đồ nối dây điều khiển Solenoid mạch làm đậm 1,4: Đường ra, vào của dòng khí LPG; 2: Gíc lơ; 3: Solenoid Hinh 6-3 Mô tả khái quát khoang động cơ 1: Vị trí lắp mạch làm đậm; 2: Vị trí lắp họng khuếch tán; 3: Vị trí luồn các dây từ trước khoang động cơ vào trong xe; 4: Không gian lắp bộ hóa hơi - Làm hai đầu giắc điều khiển van điện từ của lọc và van điện từ của bộ hoá hơi, hai giắc này là lấy nguồn dương từ mạch điều khiển Xăng/LPG. Bước 2: Lắp mạch làm đậm lên xe - Trước khi tiến hành lắp đặt thì ta mở nắp cabô xe, sau đó mở các vỏ che phía dưới vô lăng và phần bên che hộp ECU động cơ. - Luồn các dây từ phía trước nắp cabô xe vào trong xe: Gồm 2 dây 6 [m] điều khiển van điện từ của cụm van bình chứa và hiển thì mức nhiên liệu gas ở công tắc Samba, 2 dây màu xanh 2 [m] điều khiển van điện từ lọc gas và bộ hoá hơi, dây điều khiển Solenoid 2 [m] màu vàng và màu xám. - Lắp mạch làm đậm lên phía trước sườn cabô của xe. Sau đó dùng con ốc M6 xiết chặt lại bằng điếu 10, trước khi xiết bỏ dây lấy mát của hai Solenoid. - Sau khi lắp mạch làm đậm lên xe ta bắt đường dây cho vừa rồi dùng dây rút, rút dây điều khiển Solenoid, dây điểu khiển van điện từ của lọc và bộ hoá hơi vào cùng dây hệ thống điện của xe để cho gọn và trong quá trình làm việc các dây điện đó không bị vướng vào các bộ phận nào của động cơ. Bước 3: Lắp mạch điều khiển Xăng/LPG lên xe - Lắp mạch điều khiển Xăng/LPG lên xe. Hình 6-4 Hình xe INNOVA 1: Vị trí lắp mạch điều khiển Xăng/LPG; 2: Vị trí lắp van nạp LPG - Nối dây màu đen của Samba và dây màu đen của mạch điều khiển Xăng/LPG vào sườn xe để lấy mát. Bước 4: Nối dây lấy tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp ga - Nối ba dây lấy tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp ga, trong cảm biến vị trí bàn đạp ga là có 6 đầu ra tương ứng với thứ tự từ một đến sáu, trong quá trình lắp ta lấy ba cổng ra là một, hai, sáu tương ứng với các cổng là VCP2, EPA2, VPA. Thứ tự nối các màu dây như sau: Dây màu đỏ nối vào cổng vị trí số 1 là VCP2. Dây màu đen nối vào cổng vị trí số 2 là EPA2. Dây màu trắng nối vào cổng vị trí số 6 là VPA. Hình 6-5 Sơ đồ đấu dây lấy tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp ga Bước 5: Nối dây lấy tín hiệu tốc độ động cơ NE+ - Luồn dây màu xám và màu đỏ từ ECU qua mạch điều khiển Xăng/LPG, sau đó nối dây màu xám của công tắc Samba vào cổng (D27) của ECU để lấy tín hiệu NE+ Hình 6-6 Sơ đồ nối dây màu xám lấy tín hiệu NE+ từ ECU động cơ Bước 6: Nối dây điều khiển kim phun - Nối dây kim phun: Dây nguồn ID từ kim phun có màu đỏ sọc đen. Ta tiến hành cắt dây này ra, cắt sát về phía ECU động cơ. Đầu dây từ phía ECU ra ta nối vào dây màu đỏ lấy nguồn cho công tắc Samba và mạch điều khiển Xăng/LPG. Đầu dây kia ta đem nối vào dây màu đỏ/đen từ mạch điều khiển Xăng/LPG ra, cùng lúc đó cắt thêm dây điều khiển rơ le bơm xăng nối vào dây màu đỏ/đen. Hình 6-7 Sơ đồ nối dây lấy nguồn và điều khiển kim phun Bước 7: Bấm cốt và lắp mạch điện hoàn chỉnh - Bấm cốt, tạo giắc. Ở mạch điều khiển Xăng/LPG là đã có các giắc đực cho nên từ các dây lấy các tín hiệu và các dây từ công tắc Samba qua ta phải tạo các giắc cái. Các dây mà cùng một tín hiệu đi điều khiển thì ta bấm vào một cốt là có 3 dây màu xanh điều khiển van điện từ. Theo sơ đồ điện đấu dây điều khiển hệ thống điện cung cấp LPG cho động cơ. Từ đó theo thứ tự bỏ các đầu dây vào các vị trí tương ứng với các giắc có ở mạch điều khiển Xăng/LPG, ta làm được ba giắc cái tương ứng để lắp đặt mạch điện điều khiển việc cung cấp cho động cơ được thuận tiện trong quá trình lắp đặt cũng như trong qua trình sửa chữa và hiệu chỉnh sau này. - Sau khi đã tạo xong các giắc thì ta tiến hành cắt bỏ phần trong vỏ nhựa lắp công tắc điều khiển kính chiếu hậu để lắp công tắc Samba vào vị trí này. Vì xe này việc điều khiển kính chiếu hậu là hoàn toàn bằng cơ khí. Cắt xong ta tiến hành lắp công tắc Samba vào và dùng keo dính chặt, lắp công tắc Samba cho phù hợp để trong qua trình sử dụng được thuận tiện kiểm tra mức nhiên liệu gas và chuyển chế độ. - Lắp công tắc Samba lên xe vào vị trí lắp công tắc điều khiển gương chiếu hậu. Tiến hành nối các giắc lại theo sơ đồ. Cắm hai đầu giắc phía sau bình chứa gas. - Trong mỗi công đoạn lắp đặt và cắt dây nếu chỗ nào bị hở thì phải bọc keo dính lại cho cẩn thận và các múi dây nối phải kỹ để tránh sự sụt áp lớn cho các hệ thống sử dụng điện khác của xe và các dây điện của hệ thống lắp vào phải dùng dây rút rút cho gọn lại. - Sau khi lắp xong ta tiến hành kiểm tra xem hệ thống vừa lắp có hoạt động bình thường hay không. Bật khoá điện về vị trí ON (động cơ không nổi), bật công tắc Samba về vị trí gas. Tiến hành bật tắt khoá điện xem các van điện từ ở cụm van bình chứa, ở lọc gas, ở bộ hoá hơi có hoạt động hay không. Tiếp theo để khoá điện ở vị trí ON ta đạp ga xem hai Solenoid có hoạt động không. Nếu Solenoid mà hoạt động thì đèn trên mỗi Solenoid phát sáng màu đỏ. - Kiểm tra hệ thống lắp hoạt động bình thường thì khi đó mới lắp các nắp che phía trong xe lại như cũ. Kết thúc quá trình lắp đặt phần điện. Hình 6-8 Sơ đồ cắm dây bình chứa LPG - Cắm hai dây điều khiển van điện từ lọc gas và bộ hóa hơi. Hình 6-9 Sơ đồ cắm dây điều khiển van điện từ 6.2. Lắp cơ khí. Hình 6-10 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu LPG 1: Họng khuếch tán; 2: Bướm gas; 3: Ống góp nạp; 4: Đường ống cấp LPG cho động cơ; 5: Bộ hóa hơi; 6: Van điện từ; 7: Van điện từ của lọc gas; 8: Đường ống cấp LPG cho bộ hóa hơi; 9: Bình chứa; 10: Đường ống nạp; 11: Van nạp; 12: Cụm van bình chứa; 13: Đường ống mạch không tải và làm đậm; 14: Gíc lơ không tải; 15: Van không tải; 16,18: Gíc lơ làm đậm; 17: Solenoid số 1; 19: Solenoid số 2 Lắp đặt phần cơ khí là lắp đặt toàn bộ thiết bị về mặt cơ khí lên xe, để đảm bảo cho việc cung cấp nhiên liệu LPG cho động cơ một cách tối ưu nhất. Bên cạnh đó cũng không gây tổn thất lớn đến quá trình nạp của động cơ. Quy trình lắp đặt phần cơ khí của hệ thống cung cấp LPG lên xe INNOVA ta có thể chia thành 7 bước như sau: Hình 6-11 Sơ đồ khối quy trình lắp cơ khí Bước 1: Chuẩn bị - Chuẩn bị đầy đủ dụng cụ dùng trong quá trình lắp đặt gồm: 2 kìm kẹp ống nước, cờ lê 8, 10, 13, 17, điếu 10, túyp 13 và 17, kìm, khoan điện, đồ để uốn cong đường ống Ф8, dao cắt đường ống Ф6 và Ф8, tua vít bốn chấu, hai chấu loại ngắn và loại dài, các loại quaide nhỏ và lớn, sun-son, keo silicon, keo làm kín họng, dây rút nhựa, lục giác 4[mm], cùng 2 con ốc M8, 5 con ốc M6. - Tập trung tất cả các thiết bị phụ kiện của hệ thống LPG gồm: Bình chứa, cụm van bình chứa, van nạp, giá treo bình, giá bắt van nạp, bộ hóa hơi, Solenoid, van không tải, gíc lơ, họng khuếch tán, ống nước, ống gas, đường ống Ф6, Ф8, lọc gas. - Đo để cắt các đoạn đường ống + Đường ống Ф6 là 5,5 [m]. + Đường ống nạp Ф8 là 125 [cm]. + Đường ống nước là 50 [cm]. + Đường ống LPG Ф (17x24) là 45 [cm]. + Các đoạn đường ống của mạch làm đậm và không tải là 4 đoạn 10 [cm], 1 đoạn 25 [cm], 2 đoạn 15 [cm], 1 đoạn 50 [cm], 1 đoạn 60 [cm], 1 đoạn 85 [cm]. Lắp mạch không tải và làm đậm, lắp ở phía ngoài. Điều chỉnh lại lỗ Ф3,5 thành lỗ Ф1,8 của buồng hóa hơi. Bước 2: Lắp đặt van nạp và đường ống nạp Ф8 - Trước khi bước vào lắp đặt phần cơ khí ta tiến hành mở nắp ca bô xe và nắp cửa xăng. - Làm giá đỡ để lắp van nạp. - Lật hàng gế sau cùng và treo lên, mở gế bên nắp đổ xăng ra. - Dùng kìm cắt phần cao su ở phía nắp đổ xăng sau đó luồn van nạp qua. Kẹp giá bắt van nạp lên thân xe. - Dùng khoan, khoan hai lỗ Ф7,5 [mm], để bắt hai con ốc M6 cố định van nạp lên thân xe. - Dùng đột, đột lỗ luồn đường ống Ф8 qua xuống phía dưới sat xi. - Vặn chặt đường ống nạp vào với van nạp, dùng keo silicon bôi kín lỗ đó lại. - Lắp nội thất của xe lại như cũ. Bước 3: Lắp mạch làm đậm và không tải lên xe - Lấy mạch đã làm lắp lên xe, nhớ kẹp đường dây lấy mát của Solenoid trước khi vặn chặt. - Dùng calê 13 vặn chặt van không tải lên đường ống góp nạp. - Rút đường ống thông hơi bình xăng ra và lắp đường ống thông hơi bình xăng vào van ngã bốn sau đó lắp đường ống từ van ngã bốn vào phí sau bướm gas để cấp cho động cơ ở chế độ không tải xăng cũng như không tải gas và làm đậm của gas. - Dùng các quide bắt các ống đó chặt lại. - Sau khi lắp mạch xong cần kiểm tra xem cách lắp đặt đã đúng chưa, xem đã chặt chưa. Bước 4: Lắp họng khuếch tán - Mở vòi phun lắp trên họng ra, quấn su-son lên sau đó lắp vào vị trí cũ, điều chỉnh đúng vị trí đầu vào của vòi phun gas. - Bôi keo làm kín lên mặt trong của họng. - Mở đường nối ống nạp vào đầu trên của bướm ga, rút đường ống nạp ra. - Lắp họng vào, điều chỉnh sao cho vị trí của đầu vào vòi phun quay về phía bộ hóa hơi. - Dùng calê 10 xiết chặt ba con ốc M6 để cố định họng vào phía trên của bướm ga. - Bắt đường ống nạp vào phía trên họng, nhớ ống thông hơi cacte. - Sau khi bắt xong họng ta kiểm tra xem họng vừa lắp có chặt không và vị trí đã đúng chưa. Bước 5: Lắp bộ hóa hơi lên xe - Bắt lọc gas, đường ống nước ra, ống cấp LPG cho động cơ, ống Ф6 từ lọc qua bộ hóa hơi ở phía ngoài trước khi lắp bộ hóa hơi lên xe. - Vị trí lắp đặt của bộ hóa hơi là gần sát hộp cầu chì của xe, cố định bộ hóa hơi lên thân xe bằng con ốc M8. - Dùng kìm mở đường ống nước dẫn vào cabin xe, lắp bộ hóa hơi nối tiếp vào hệ thống nước làm mát động cơ. Ống nước vào bộ hóa hơi ta sử dụng ống của động cơ, chỉ lắp thêm ống nước ra của bộ hóa hơi, sau đó xiết chặt bằng các kẹp ống. - Lắp ống cấp LPG cho động cơ từ bộ hóa hơi tới vòi phun gas. - Lắp bộ hóa hơi xong cần kiểm tra xem bộ hóa hơi lắp lên xe có cấn vào những bộ phận nào của xe hay không, có chặt hay chưa. Bước 6: Lắp đường ống Ф6 - Đưa xe vào đúng vị trí của cầu nâng. - Tháo bánh xe dự phòng xuống (bỏ lên xe). - Duỗi thẳng đường ống Ф6. - Nâng xe lên, luồn đường ống Ф6 vào sát sat xi của xe. - Luồn đầu đường ống Ф6 lên bộ hóa hơi, hạ xe xuống, sau đó bắt đầu đường ống vào lọc gas. - Nâng xe lên, dùng dây rút, rút đường ống Ф6 vào sát sat xi của xe. - Hạ xe xuống. Bước 7: Lắp bình chứa LPG - Lắp giá treo bình. - Lắp cụm van nạp vào bình. - Treo bình lên vị trí của bánh dựu phòng, trước khi treo bình ta bỏ hai bên vị trí sat xi của xe tiếp xúc với bình hai miếng cao su. - Nâng xe lên, lắp đường ống Ф6 và Ф8 vào cụm van bình chứa, nhớ vặn thật chặt. - Hạ xe xuống. Kết thúc công việc lắp đặt cơ khí. 6.3. Kiểm tra, hiệu chỉnh. 6.3.1. Kiểm tra Trước khi tiến hành qúa trình kiểm tra hiệu chỉnh thì công tắc samba bật về vị trí gas còn khóa điện bật về vị trí ON nhưng động cơ chưa nổ. a) Kiểm tra độ kín kít của hệ thống cung cấp gas cho động cơ vừa lắp đặt Cho hệ thống cung cấp gas hoạt động (động cơ không nổ). Sử dụng thiết bị cầm tay chuyên dùng để kiểm tra xem hệ thống vừa lắp có bị rò gas ra ngoài không. Kiểm tra sự rò rỉ gas ở những chổ nối. b) Kiểm tra nồng độ khí xả của động cơ khi chạy gas Ở đây ta dùng thiết bị DIGAS 4000 để phân tích nồng độ khí xả của động cơ xăng: CO, CO2, HC, O2, NOX, hệ số Lamda, nhiệt độ dầu bôi trơn, góc đánh lửa, vận tốc, góc ngậm điện. 6.3.2. Hiệu chỉch Bộ hóa hơi ta sử dụng lắp lên xe là không sử dụng mạch không tải của nhà chế tạo mà mạch không tải và làm đậm ta tự tạo ra. Quá trình hiệu chỉnh được thực hiện như sau: - Khóa mạch không tải nguyên thủy của bộ hóa hơi lại bằng cách vặn vít điều chỉnh vào hết cỡ. - Xiết vít điều chỉnh màng của buồng giảm áp vào hết cỡ và sau đó trả ra một vòng rưỡi (điều chỉnh bằng lục giác 4[mm]). Điều chỉnh đó nhằm tăng lực căng của màng để đảm bảo phù hợp với độ chênh áp ở trong họng khuếch tán trong từng chế độ làm việc của động cơ. Điều chỉnh màng sao cho khi động cơ làm việc ở chế độ không tải thì màng không làm việc, nhưng khi chuyển chế độ làm việc thì động cơ vẫn làm việc bình thường. - Hiệu chỉnh vòi phun gas ở trên họng khuếch tán nhằm đảm bảo cho khi chuyển chế độ làm việc của động cơ từ không tải sang có tải thì hỗn hợp không bị nghèo đi mà hỗn hợp vẫn đảm bảo để động cơ làm việc bình thường. Điều chỉnh vòi phun đến vị trí thích hợp đảm bảo cho động cơ làm việc với nhiên liệu gas bình thường. - Sau khi hiệu chỉnh xong cho động cơ nổ. Ta dùng kìm kép đường ống không tải lại. Nếu như mà động cơ tắt máy thì đã được. 7. Quy trình chế tạo một số chi tiết 7.1. Quy trình chế tạo họng cấp LPG. Họng cấp LPG cho động cơ là gồm hai chi tiết được ghép lại với nhau. Cho nên trong quá trình chế tạo họng ta phải chế tạo hai chi tiết riêng biệt sau đó lắp ghép lại với nhau để tạo nên chi tiết hoàn chỉnh. Hình 7-1 Thân họng cấp LPG Hình 7-2 Lõi cấp LPG Quy trình chế tạo họng cấp LPG cho động cơ: + Tạo phôi: Phôi nhôm được tạo bằng phương pháp đúc. Kích thước của phối: Ta đúc phôi để tạo chi tiết thân riêng và phôi để tạo lõi riêng. Phôi để chế tạo thân họng: Đúc phôi dài 120[mm], đường kính ngoài x đường kính trong là Ф83xФ30 [mm]. Phôi để chế tạo lõi: Đúc phôi dài 70[mm], đường kính ngoài x đường kính trong là Ф55xФ20 [mm]. + Chọn máy: Sử dụng máy tiện T6M12, máy phay và máy khoan. + Chọn vật liệu dao: Dao cắt là sử dụng vật liệu BK8. Chế tạo thân họng Hình 7-3 Sơ đồ khối chế tạo thân Nguyên công 1: Tiện các mặt thân Tiện khỏa mặt đầu. Hình 7-4 Sơ đồ gia công tiện khỏa mặt đầu Tiện mặt ngoài đến khi đường kính đúng bằng Ф80 [mm] dài 60[mm]. Hình 7-5 Sơ đồ gia công tiện mặt ngoài đến Ф80 [mm] Thay dao tiện mặt trong lỗ Ф67,8[mm] sâu 16 [mm]. Hình 7-6 Sơ đồ gia công tiện mặt trong đến Ф67,8[mm] Đo độ dài bằng 58 [mm] cắt đứt. Hình 7-7 Sơ đồ gia công cắt dứt đoạn 58[mm] Nguyên công 2: Đổi đầu, tiện khỏa mặt đầu đến khi đúng bằng 55 [mm]. Hình 7-8 Sơ đồ gia công tiện khỏa mặt đầu Tiện mặt ngoài đến Ф68 [mm] chiều dài 16 [mm]. Hình 7-9 Sơ đồ gia công tiện ngoài đến Ф68 [mm] chiều dài 16 [mm] Đưa mũi dao vào 1[mm], tiện xuống còn đường kính Ф66[mm] để tạo gờ. Hình 7-10 Sơ đồ gia công tiện xuống còn đường kính Ф66[mm] để tạo gờ Sau đó vát gờ. Hình 7-11 Sơ đồ gia công vát gờ Thay mũi dao, tiện lỗ trong đến Ф52 [mm] chiều dài là 31[mm], 8[mm] ngoài tiện với dung sai quy định. Hình 7-12 Sơ đồ gia công tiện lỗ trong đến Ф52 [mm] chiều dài là 31 [mm] Chế tạo họng Hình 7-13 Sơ khối chế tạo lõi Nguyên công 1: Tiện khỏa mặt đầu. Hình 7-14 Sơ đồ gia công tiện khỏa mặt đầu Tiện mặt ngoài còn đúng Ф52 chiều dài 32[mm]. Hình 7-15 Sơ đồ gia công tiện mặt ngoài đến Ф52 trên chiều dài 32[mm] Từ mặt đầu vào 22,5[mm], tiện xuống còn Ф38,5 trên chiều dài 8[mm]. Hình 7-16 Sơ đồ gia công tiện Ф38,5 trên chiều dài 8[mm] Xoay dao vát mặt côn từ mặt ngoài vào 6,7[mm] đến khi bắt được Ф38,5[mm]. Hình 7-17 Sơ đồ vát mặt côn từ mặt ngoài vào 6,7[mm] đến khi bắt được Ф38 Tiện lỗ trong còn Ф26[mm] trên chiều dài 30[mm]. Hình 7-18 Sơ đồ tiện lỗ trong còn Ф26[mm] trên chiều dài 30[mm] Đo dúng chiều dài là 29[mm] cắt đứt. Hình 7-19 Đo đúng chiều dài là 29[mm] cắt đứt Nguyên công 2: Chuyển qua máy phay, phay bỏ hai phần ngoài 13[mm] sâu 3[mm], để tạo bậc Hình 7-20 Sơ đồ phay bỏ hai phần ngoài 13[mm] Sau đó xoay 1800 làm tiếp như công đoạn trên, còn lại gờ đúng bằng 12[mm] Lắp ghép hai chi tiết lại với nhau, sau đó gia công Hình 7-21 Sơ đồ khối chế tạo sau khi lắp ghép hai chi tiết Nguyên công 1: Xoay dao vát mặt côn từ mép ngoài vào 2,5[mm] Hình 7-22 Sơ đồ tiện mặt côn Nguyên công 2: Xoay dao vát mặt côn từ ngoài vào 2,5[mm] đến khi bắt được Ф26[mm] Hình 7-23 Sơ đồ tiện mặt côn từ ngoài vào 2,5[mm] đến khi bắt được Ф26[mm] Nguyên công 3: Trở đầu vát mặt côn 450 đến khi bắt được Ф47[mm] Hình 7-24 Sơ đồ tiện mặt côn 450 đến khi bắt được Ф47[mm] Nguyên công 4: Khoan lỗ Ф14,5[mm], ta rô ren ống 3/8 được vê côn ở miệng Hình 7-25 Sơ đồ khoan lỗ Ф14,5[mm], ta rô ren ống 3/8 Nguyên công 5: Khoan 3 lỗ Ф5[mm]x1200, ta rô ren M6x0,75 Hình 7-26 Sơ đồ khoan 3 lỗ Ф5[mm] x1200, ta rô ren M6x0,75 7.2. Quy trình chế tạo van không tải. Hình 7-27 Kết cấu van không tải 1: Thân van; 2: Nắp; 3: Lò xo kéo; 4: Màng; 5: Ốc điều chỉnh độ căng lò xo + Van không tải được chế tạo lại từ van gas dùng trong bếp gas dùng ở gia đình. Van từ thị trường mua về là loại van thường mở, ta cải tạo van đó lại thành van thường đóng. + Để chế tạo van không tải ta tiến hành như sau: - Sau khi mua van ở ngoài thị trường về ta tiến hành cắt bỏ phần đầu cửa ra của van. Vì đầu ra này dài và lỗ để vặn rắc co đồng vào không vừa, vì thế cho nên tiến hành cắt gần sát van giống như đầu vào, sau đó khoan lỗ và ta rô ren M9x1. - Tiếp theo khoan lỗ trên ốc M5 để luồn một đầu của lò xo vào, nhằm mục đích kéo màng luôn đóng đường vào. Khi khoan lỗ trên ốc M5 là lỗ Ф1,5[mm], luồn đầu của lò xo vào nhưng trong quá trình làm việc thì giữa lò xo và ốc M5 xoay được với nhau để điều chỉnh được độ căng của màng phù hợp với chế độ không tải. - Tiến hành cắt tạo lò xo kéo. Lò xo được mua ngoài về, loại lò xo Ф4[mm], với một van ta cắt 20 vòng chưa kể hai đầu. Nếu kể cả hai đầu thì cắt 22 vòng. Một đầu được luồn vào phía trên của ốc M5, đầu còn lại được móc vào ốc nhựa phí buồng thông với khí trời của van. - Lắp các chi tiết của van lại, khi lắp thì phía ốc nhựa trên buồng thông với khí trời phải điều chỉnh được bằng tua vít. - Sau khi van không tải được lắp hoàn chỉnh ta tiến hành kiểm tra xem độ kín khít của van có bảm bảo không. Để kiểm tra lắp một lưu lượng kế ở đầu ra của van còn đầu vào lắp vào một bình có áp suất lớn hơn áp suất khí trời, sau đó ta cho dòng khí đi qua van và quan sát xem kim trên đồng hồ lưu lượng kế có thay đổi không. Nếu kim không thay đổi có nghĩa là van đã đảm bảo, nếu kim đồng hồ thay đổi thì tiến hành điều chỉnh ốc làm cho sức căng của lò xo thay đổi đến lúc nào kim về vị trí ban đầu. Hình 7-28 Sơ đồ kiểm tra độ kín của van không tải 1: Van không tải; 2: Lưu lượng kế 8. Kết luận Qua tính toán ở trên, cho ta thấy một điều nổi bật là động cơ sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG có rất nhiều ưu điểm về mặt bảo vệ môi trường. Nồng độ các chất ô nhiễm trong khí xả động cơ sử dụng nhiên liệu LPG rất thấp so với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng trên cùng một loại động cơ. Nên động cơ lắp hệ thống nhiên liệu LPG sử dụng trong phương tiện giao thông thỏa mãn được những tiêu chuẩn khắt khe nhất của các nhà bảo vệ môi trường hiện nay. Mặt khắc nó còn làm cho động cơ kéo dài tuổi thọ, vì ít có chất gây ăn mòn, tiết kiệm nhiên liệu hơn so với sử dụng nhiên liệu truyền thống. Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, giá nhiên liệu xăng, dầu liên tục tăng mạnh trong từng giờ và ngày càng giảm mạnh về trữ lượng thì việc thiết kế lắp đặt hệ thống nhiên liệu LPG là rất khả thi và có hiệu quả cao cũng như đa dạng hóa nguồn nhiên liệu sử dụng trên phương tiện giao thông vận tải. Hiện nay, trên thế giới do cơ sở hạ tầng phát triển, nhiều nước đã nghiên cứu sử dụng hai loại nhiên liệu khí dùng cho động cơ, đó là khí dầu mỏ hóa lỏng LPG và khí thiên nhiên NGV dùng cho phương tiện giao thông. Trong điều kiện nước ta hiện nay, tiềm năng khí khá lớn với sự ra đời của nhà máy lọc dầu Dung Quất và một số nhà máy chế biến dầu mỏ khác trên cả nước, trong tương lai gần đây chúng nước ta có thể xuất khẩu loại nhiên liệu này. Vì vậy với một thị trường đầy tiềm năng như vậy, nên việc sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG thay thế dần nhiên liệu truyền thống có ý nghĩa rất thực tế. Với hệ thống nhiên liệu xăng - LPG động cơ 1TR-FE đã được lắp đặt trên xe Innova của Công Ty Taxi Mai Linh Đà Nẵng đã cho hiệu quả kinh tế thiết thực. Tuy nhiên do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tập tại trường, tài liệu tham khảo hạn chế và chưa cập nhật đủ nên cần phải hoàn thiện thêm. Qua đề tài này đã bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên nghành động cơ đốt trong và đặc biệt là hệ thống nhiên liệu LPG. Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em cũng nâng cao được những kiến thức về công nghệ thông tin: Word, Excel, CAD phục vụ cho công tác sau này. Đồng thời qua đó bản thân em cần phải cố gắng học hỏi tìm tòi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành động lực. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong ngành động lực Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS- Trần Thanh Hải Tùng, đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng. “Ô tô và ô nhiễm môi trường”. NXB Giáo dục; 1999. [2]. Tài liệu đào tạo TOYOTA tập 5. “Hệ thống phun xăng điện tử (EFI)”. [3]. Nguyễn Tất Tiến. “Nguyên lý động cơ đốt trong”. Nhà xuất bản giáo dục; 2000. [4]. Ts. Trần Thanh Hải Tùng. “Bài giảng tính toán động cơ đốt trong”. Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ Khí Giao Thông, ĐHBKĐN. [5]. Cẩm nang sửa chữa xe INNOVA tập 1. [6]. Cẩm nang sửa chữa xe INNOVA tập 2. [7]. PGS-TS Đỗ Văn Dũng. “Trang bị điện & điện tử trên ô tô hiện đại”. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. HCM. [8]. Địa chỉ: www.stako.pl. Tháng 3-2008. [9]. Địa chỉ: www.BRC.it. Tháng 3-2008. [10]. PGS - TS. Trần Văn Địch. “Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy”. NXB Khoa học và kỹ thuật; 2002. [11]. Hồ Tấn Quyền. Luận án tiến sỹ “Nghiên cứu hệ thống cung cấp khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) cho xe buýt cỡ nhỏ phù hợp với điều kiện giao thông đô thị miền trung – Việt Nam”. Đà Nẵng; 2006.