Tài liệu Đề tài: Phân tích đặc điểm cấu tạo và khai thác kỹ thuật thiết bị KFZ-2005D tại phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng pdf

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
4

những thiết bị hiện đại nhằm phục vụ cho học sinh, sinh viên, nghiên cứu sinh, và
cán bộ kĩ thuật. Với việc ứng dụng những thành tựu của khoa học kĩ thuật và công
nghệ thông tin vào những mô hình học cụ giúp cho việc học tập và nghiên cứu tại
phòng trở lên sát với thực tế hơn. Trang thiết bị tại phòng đều áp dụng công nghệ
hiện đại và tiên tiến nhất hiện nay của ngành công nghệ kĩ thuật ô tô. Ví như mô
hình KFZ – 2005D, KFZ- 2006D, KFZ – 2003D, mô hình phun xăng điện tử đa
điểm, mô hình đánh lửa điều khiển điện tử, mô hình phun xăng đa chức năng…
1.1.3 Một số thiết bị tại phòng

H 1.2: Mô hình chiếu sáng

H 1.3: Mô hình phun xăng đa điểm

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
5

‘
H 1.4: Mô hình phanh ABS

H 1.5: Mô hình hệ thống đánh lửa

H 1.6: Mô hình phun xăng điện tử

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
6


H1.7:Mô hình động cơ phun xăng đa chức năng

H 1.8 : Mô hình KFZ -2006D
1.2 THIẾT BỊ KFZ – 2005 D
1.2.1 Giới thiệu
KFZ – 2005D là thiết bị dạy học do viện vật lý – điện tử nghiên cứu và phát
triển. Thiết bị bao gồm một động cơ Toyota 3S – FE được kết nối với máy tính
Trong đó động cơ Toyota 3S – FE là động cơ sử dụng bộ điều khiển điện tử trung
tâm (Elctronic Controlled Unit- ECU) để điều khiển các quá trình phun xăng và
đánh lửa của động cơ.


Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
7


H 1.9 :Động cơ Toyota 3S - FE
Thông qua việc kết nối với máy tính ta có thể khởi động động cơ ngay trên
máy tính mà không cần khởi động trên động cơ. KFZ -2005D được trang bị trên
phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng của bộ môn kỹ
thuật ôtô, với thiết bị này chúng ta có thể kiểm tra các hư hỏng của các cảm biến sử
dụng trên động cơ như cảm biến ôxy, cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ
nước làm mát, cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp … thiết bị có thể hỗ
trợ việc chuẩn đoán hư hỏng của một số bộ phận khác trên động cơ. Ngoài ra qua
thiết bị ta có thể vẽ được một số đường đặc tuyến của các cảm biến trên động cơ.
1.2.2 Hệ thống phun xăng
1.2.2.1 Khái niệm phun xăng điện tử
Hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection – EFI) bao gồm một
loạt các cảm biến liên tục đo đạc các thông số hoạt động của động cơ đốt trong như
lưu lượng khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước làm mát, nồng độ khí oxy trong
khí thải.

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
8


H 1.10: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phun xăng điện tử Bosch Motronic
Các thông số do cảm biến cung cấp: Q
a
: Lưu lượng khí nạp, N: Tốc độ động
cơ, n(pc): Vị trí bướm ga, T
m
: Nhiệt độ động cơ, T
a
: Nhiệt độ khí nạp
U
b
: Điện áp ắc quy, S
d
: Tín hiệu khởi động động cơ
Một bộ điều khiển điện tử ECU (Elctronic Controlled Unit) tiếp nhận và xử
lý các tín hiệu của các cảm biến gửi đến, bằng cách so sánh với các giá trị tối ưu
trong bộ nhớ, sau đó tính toán và hình thành các xung điều khiển, đưa đến các thiết
bị thực hiện (quyết định thời điểm và thời gian mở van kim cho béc phun xăng đảm
bảo cho động cơ hoạt động một cách tối ưu.

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
9

Động tác mở đóng của béc phun xăng gọi là một chu kỳ hoạt động của nó.
Thời gian mà ECU mở van cho béc phun được gọi là bề rộng của xung mở van. Ví
dụ ở chế độ tăng tốc bướm ga mở lớn, không khí được nạp nhiều vào xilanh nên cần
phun một lượng xăng lớn. Ở chế độ này ECU sẽ tăng lớn bề rộng xung mở van. Có
nghĩa là ECU sẽ điều khiển cho béc phun mở lâu hơn để xăng phun ra hiều hơn.
Việc ứng dụng điều khiển điện tử trong quá trình điều khiển phun xăng nhằm
đảm bảo lượng nhiên liệu phun ra chính xác phù hợp với mọi chế độ hoạt động của
động cơ, tiết kiệm nhiên nhiệu, giúp động cơ cháy hoàn toàn giảm lượng khí độc hại
thoát ra môi trường.
1.2.2.2 Yêu cầu đối với hệ thống phun xăng
- Tạo được hỗn hợp cháy có hệ số dư lượng không khí phù hợp với mọi chế
độ làm việc của động cơ
- Lượng nhiên liệu cung cấp cho các xilanh phải đều
- Có khả năng thay đổi chế độ làm việc của động cơ nhanh mềm mại
- Nhiên lệu phun ra phải tơi, nhỏ để tạo ra một hỗn hợp đồng nhất
- Cấu tạo đơn giản, gọn bền
- Dễ bảo dưỡng sửa chữa
1.2.2.3 Quá trình hình thành và phát triển của hệ thống phun xăng
1927 Hãng Bosch đưa vào sản xuất một loại bơm phun xăng dùng cho động
cơ cao tốc nhiều xilanh. Một số nhà chế tạo bắt đầu quan tâm đến việc ứng dụng
quá trình phun xăng vào động cơ ôtô. Những nghiên cứu do viện nghiên cứu hàng
không Đức thực hiện, với sự cộng tác của các hãng B.M.W,Daimler Benz và Bosch,
đã dẫn đến việc hoàn chỉnh một hệ thống phun xăng có dẫn động cơ khí.
1937 HTPX trên được ứng dụng rộng rãi trên động cơ máy bay, đặc biệt là
loại máy bay Messerchmitt đã phá kỉ lục về tốc độ máy bay hồi đó và được nước
đức quốc xã sử dụng rất nhiều trong chiến tranh thế giới lần thứ hai.
1943 Kĩ sư người Pháp J.B.Retel hoàn tất một HTPX dùng cho động cơ ôtô
chạy bằng cồn.

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
10

Từ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai, những nghiên cứu về phun xăng được
tiến hành có hệ thống hơn trên thế giới, đặc biệt ở Mỹ (Stromberg,Bendix),
Anh(Rolls Royce) và Đức (Bosch,B.M.W,Mercedes-Benz).
1950 Ngoài động cơ máy bay, HTPX bắt đầu được ứng dụng cho xe du lịch
cao cấp công suất lớn và xe đua, nhất là ở Mỹ.
1960 Động cơ phun xăng bắt đầu trang bị cho xe ôtô sản xuất hàng loạt:
Peugeot 404 (HTPX cơ khí Kugelfischer), Lancia Flavia, Tri-umph 2000 .Tuy nhiên
HTPX cơ khí lúc bấy giờ còn tỏ ra khá phức tạp, đắt tiền và tế nhị trong việc sử
dụng.
1967 Những kĩ thuật mới trong quá trình phun xăng được phát triển mạnh,
nhất là HTPX liên tục kiểu cơ khí kết hợp với hệ thống điều khiển điện tử.
Hãng Bosch lần đầu tiên đưa vào sản xuất hàng loạt HTPX D- Jetronic. Hệ
thống này đầu tiên áp dụng cho động cơ Volkswagen 1600 type 3 xuất sang Mỹ, sau đó
dùng trên xe chạy ở châu Âu như Citroen DS21 và DS23, Renault 17TS và Volvo 144.
1971-1980 Kỹ thuật ngày càng được nghiên cứu và hoàn thiện. Hàng loạt xe
ôtô được trang bị hệ thống phun xăng điện tử do các hãng chế tạo (Bosch,
Marelli,Pierburg ).
Từ sau năm 1980, nhiều hãng xe hơi cũng đã nghiên cứu và phát triển các
HTPX dùng cho xe của hãng mình, ví như :Renault hợp tác với Bendix sản xuất hệ
thống Renix (sau này Renix được hãng Siemens mua lại), Honda với hệ thống
PGM-FI (Programed Fuel Injection), GM Open với hệ thống Multec , Mitsubishi
với hệ thống phun xăng đặc biệt riêng
1.2.2.4 Ưu điểm của hệ thống phun xăng
1) Giảm tiêu hao nhiên liệu của động cơ
- Các hệ thống phun xăng cho phép định lương nhiên liệu rất chính xác, phù
hợp với mọi điềukiện làm việc của động cơ, có tính đến các yếu tố vận hành như
môi trường (nhiệt độ, áp suất không khí), tình trạng kỹ thuật như hao mòn, sự cố
,và các yêu cầu khác như mức độ độc hại trong khí xả

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
11

-Việc phun xăng vào gần cửa xupap nạp cho phép phân bố tốt hỗn hợp cho
từng xilanh và tránh được các vấn đề hay gặp phải ở bộ chế hòa khí cổ điển, nhất là
hiện tượng hơi xăng ngưng đọng trên đường nạp và tình trạng hỗn hợp không đồng
nhất, đậm nhạt không đều ở các xilanh khác nhau. Một số HTPX hiện đại ví dụ như
Pireburg Ecojet M thậm chí còn cho phép hiệu chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp của
từng vòi phun để tính đến trạng thái hao mòn của từng xilanh riêng biệt.
Một chương trình thử nghiệm của trương đại học bách khoa Viên (Áo) cho
thấy rằng với cùng một xe ôtô và trong cùng một điều kiện vận hành, HTPX cho
phép tiết kiệm tới 11% nhiên liệu so với bộ chề hòa khí cổ điển .Nếu sử dụng biện
pháp cắt phun xăng tự động trong các chế độ phanh động cơ thì có thể giảm nhiên
liệu tới 16%.
b) Tăng hiệu suất thể tích (thể hiện qua công suất đơn vị hay công suất lít) của
động cơ
- Ở động cơ phun xăng sức cản trên đương nạp được giảm bớt do bỏ bộ chế
hòa khí. Kết cấu đường nạp có thể được tối ưu hóa để nạp đầy tối đa động cơ trong
mọi chế độ vận hành .
- Bộ điều khiển điện tử của một số HTPX hiện đại (Bosch Motronic,Marelli
Weber, Pierburg Ecojet M, Siemens Fenic 4 ) còn chỉ huy đồng thời đánh lửa, nhờ
đó cho phép tối ưu hóa cả hai quá trình phun xăng và đánh lửa để tăng hiệu suất của
động cơ.
- Việc dùng hệ thống phun xăng sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc tăng
áp động cơ.
2) Động cơ nhạy cảm với điều khiển hơn và làm việc tốt hơn ở các chế độ không ổn
định
- Các quá trình điều khiển bằng điện – điện tử có quán tính rất nhỏ.
- Hiệu quả gia tốc tức thời do xăng được phun ngay trước cửa xupap nạp.
- Rút ngắn và tối ưu hóa quá trình khởi động và sấy nóng động cơ.
- Cải thiện sự làm việc của động cơ ở chế độ không tải.
3) Khí thải bớt độc hại hơn

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
12

- Do xăng được phun ra dưới dạng sương mù nên hỗn hợp nhiên liệu khí
được chuẩn bị tốt hơn, phân phối đều hơn trong các xilanh nên cháy tốt hơn .
-Vệc sử dụng cảm biến lambda kết hợp với bộ xúc tác khí thải cho phép đạt
được hỗn hợp chuẩn ở các chế độ làm việc mong muốn của động cơ và giảm đến
mức cho phép các thành phần độc hại trong khí xả .
4) Hoạt động tốt trong mọi điều kiện địa hình và thời tiết , không phụ thuộc vào tư
thế của xe (lên xuống dốc cao , vào cua gấp )
Tuy vậy HTPX cũng có một số hạn chế so với bộ chế hòa khí cổ điển là :
Cấu tạo phức tạp, độ nhạy cao, yêu cấu khắt khe về chất lượng nhiên liệu và
không khí (lọc phải rất tốt), sửa chữa bảo dưỡng khó đòi hỏi chuyên môn cao, giá
thành còn đắt.
Tuy nhiên, với đà phát triển hiện nay của kỹ thuật phun xăng, với sự giảm
giá liên tục của các thiết bị linh kiện điện tử và nhất là với những quy định khắt khe
về mức độ độc hại trong khí xả, các hệ thống phun xăng sẽ ngày càng được sử
dụng rộng rãi.
1.2.2.5 Phân loại hệ thống phun xăng
1). Phân loại theo cấu tạo kim phun
a) Hệ thống phun xăng sử dụng kim phun cơ khí (CIS)
Gồm 4 loại cơ bản
- Hệ thống K- Jetronic: Việc phun nhiên liệu được điều khiển hoàn toàn
bằng cơ khí.
- Hệ thống K- Jetronic có cảm biến khí thải: Có thêm cảm biến oxy.
- Hệ thống KE- Jetronic: Hệ thống K-Jetronic với mạch điều chỉnh áp lực
phun bằng điện tử.
- Hệ thống KE – Motronic: Kết hợp với việc điều khiển đánh lửa bằng điện
tử.
Các hệ thống kể trên sử dụng trên các xe châu âu model trước năm 1987.
b) Loại sử dụng kim phun điều khiển bằng điện tử (AFC)
Hệ thống phun xăng điều khiển bằng điện có thể chia làm 2 loại

Phạm Tiến Mạnh Lớp CK -45DLOT
13

- D –Jetronic: Với lượng xăng phun được xác định bởi áp suất sau cánh
bướm ga bằng cảm biến MAP.
- L – Jetronic: Với lượng xăng phun được tính toán dựa vào lưu lượng khí
nạp lấy từ cảm biến đo gió loại cánh trượt. Sau đó có phiên bản LH – Jetronic với
cảm biến đo gió dây nhiệt, LU - Jetronic với cảm biến đo gió kiểu siêu âm
2) Phân loại theo vị trí đặt kim phun
a) Loại phun đơn điểm (TBI)
Hệ thống này còn có các tên gọi khác như : SPI (single point injection), CI
(central injection), Mono – Jetronic. Đây là loại phun trung tâm. Kim phun được bố
trí phía trên cánh bướm ga và nhiên liệu được phun bằng một hoặc hai kim phun.
Nhược điểm của loại này là tốc độ dịch chuyển của hòa khí tương đối thấp do nhiên
liệu được phun ở xa vị trí xupap nạp và khả năng thất thoát trên đường ống nạp.
b) Loại phun đa điểm (Multi-Port Injection- MPI)
Đây là hệ thống phun nhiên liệu đa điểm với mỗi kim phun cho từng xilanh
được bố trí gần xupap hút (cách khoảng 10 – 15 mm). Ống góp hút được thiết kế
sao cho đường đi của không khí từ bướm ga đến xilanh khá dài, nhờ vậy nhiên liệu
phun ra được hòa trộn tốt với không khí nhờ xoáy lốc. Nhiên liệu cũng không còn
thất thoát trên đường ống nạp. Hệ thống phun xăng đa điểm ra đời đã khắc phục
được những nhược điểm của hệ thống phun xăng đơn điểm.

H 1.12: Hệ thống phun xăng đa điểm

Xem chi tiết: Tài liệu Đề tài: Phân tích đặc điểm cấu tạo và khai thác kỹ thuật thiết bị KFZ-2005D tại phòng mô phỏng và kết nối máy tính với các thiết bị năng lượng pdf