Chương 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG NẠP KHÍ

1.4.1. Hệ thống nạp động cơ xăng



1



2



3



4

5



Hình 1.1. Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp

1- Bộ lọc khơng khí; 2- Cổ họng gió; 3- Bộ góp nạp

Khơng khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc khơng khí đến cổ họng gió,

ở động cơ dùng bộ chế hòa thì hòa khí được hình thành tại đây nhờ độ chân khơng tại

họng, từ đây khơng khí đến bộ góp nạp và đi vào buồng đốt.

Mỗi cụm chi tiết trong hệ thống nạp đều có một vai trò quang trọng trong việc

đưa một lượng khơng khí sạch cần thiết vào trong buồng đốt động cơ.



6



1.4.1.1. Đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí



Hình 1.2. Sơ đồ đường nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí

1- Bướm ga; 2- Đường ống nhiên liệu; 3- Van kim; 4- Buồng phao;

5- Phao; 6- Ziclơ; 7- Đường ống nạp; 8- Vòi phun; 9- Họng

Khơng khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng (9)

của bộ chế hồ khí, họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân

khơng khi khơng khí đi qua họng. Chỗ tiết diện lưu thơng nhỏ nhất của họng là nơi có

độ chân khơng nhỏ nhất. Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thơng nhỏ nhất của

họng. Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun. Nhờ có

độ chân khơng ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạt

sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng khơng khí đi qua họng vào động cơ. Để bộ chế hồ

khí làm việc chính xác thì nhiên liệu trong buồng phao luôn luôn ở mức cố định vì vậy

trong buồng phao có đặt phao (5). Nếu mức nhiên liệu trong buồng phao hạ xuống thì

phao (5) cũng hạ theo, van kim (3) rời khỏi đế van làm cho nhiên liệu từ đường ống

(2) đi vào buồng phao. Phía sau họng còn có bướm ga (1) dùng để điều chỉnh số lượng

hỗn hợp đưa vào động cơ.



1.4.1.2. Đường nạp động cơ phun xăng điện tử

1



2



3



4



5



6



Hình 1.3. Sơ đồ đường nạp động cơ phun xăng điện tử

1- Bộ lọc khí; 2- Cảm biến MAP; 3-Bướm ga; 4- Cổ họng gió;

5- Cảm biến vị trí bướm ga; 6- Đường ống nạp

Khơng khí từ khí trời được hút qua bầu lọc, tín hiệu lưu lượng nhiệt độ khí nạp

được truyền về ECU thơng qua cảm biến MAP, từ đó ECU sẽ tính tốn và định lượng

phun cho phù hợp, sau đó dòng khí nạp tới cổ họng gió. Đây là thiết bị kiểm sốt

lượng khơng khí cho các động cơ dùng bộ chế hòa khí và phun nhiên liệu. Lượng

khơng khí đi vào động cơ được điều tiết bởi độ mở của bướm ga.



1



2



Hình 1.4. Cổ họng gió

1- Bướm ga; 2- Cổ họng gió; 3- Cảm biến vị trí bướm ga;

4- Môtơ điều khiển bướm ga; 5- Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Trước đây góc mở bướm ga được điều khiển bằng cơ học thông qua các cơ cấu

cơ khí nối từ bàn đạp ga đến bướm ga, hiện nay điều này đã được thay thế bằng hệ

thống điều khiển bằng điện tử hiện đại. Dòng khí nạp từ cổ gió đi vào bộ góp nạp sau

đó phân ra các nhánh đi vào xylanh động cơ.

Ở các động cơ hiện đại ngày nay hình dạng đường ống nạp đã được thiết kế cải

tiến nhằm lợi dụng lực quán tính lưu động của dòng khí nạp để nạp thêm, những vật



liệu mới như nhựa tổng hợp, sợi cacbon cho phép tạo dáng đường nạp có hệ số cản

nhỏ, kích thước gọn nhẹ mà độ cách nhiệt cao hơn vật liệu kim loại.



Hình 1.5. Bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc

1- Đường ống nạp; 2- Buồng tích áp

Nguyên lý làm việc của bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc là dựa vào hình

dạng thiết kế đặc biệt dạng xoắn ốc của đường nạp để tạo ra hiệu ứng lưu động dòng

khí nạp. Từ đó làm tăng lượng khí nạp thêm vào xylanh động cơ ở kỳ nạp.

Ngồi ra một số bộ góp nạp còn có đường nạp được phân khúc- khi động cơ

chạy ở tốc độ thấp, đường nạp dài; khi động cơ chạy ở tốc độ cao, đường nạp ngắn nhờ

sự đóng mở của van biến thiên đường nạp.



Hình 1.6. Bộ góp nạp có đường nạp biến thiên.

a) Van biến biến thiên đường nạp đóng; b) Van biến biến thiên đường nạp mở

1- Buồng tích áp; 2- Van biến thiên đường nạp.

Nguyên lý làm việc của bộ góp nạp có chiều dài đường nạp biến thiên. Khi tốc

độ động cơ nhỏ, van biến thiên đường nạp đóng. Ở điều kiện này, chiều dài khoảng tác

động của đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp dài, với tác dụng

của lực quán tính khí nạp, lượng khơng khí nạp được tăng lên, mơ-men xoắn của động

cơ cũng tăng lên ở vòng quay từ thấp đến trung bình.



Khi tốc độ động cơ lớn, van biến thiên đường nạp mở. Ở điều kiện này, chiều

dài khoảng tác động đường nạp là từ xupáp nạp đến buồng tích áp là đường nạp ngắn (

như hình-a). Lực quán tính khí nạp đã đạt được ở tốc độ động cơ cao nên cổ nạp ngắn

lại làm tăng lượng khí nạp vào trong xilanh và mơ-men xoắn của động cơ cũng tăng

lên theo ở tốc độ cao.

1.4.1.3. Phương án bố trí đường nạp trên nắp máy động cơ xăng

Đối với động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí do đặc điểm hòa khí được hình

thành ngồi buồng cháy, tại họng khuếch tán nhờ độ chân không tại họng, do vậy hòa

khí hình thành chưa được đồng nhất, để tạo điều kiện cho khơng khí và nhiên liệu hòa

trộn tốt hơn thì nhiệt độ cao của dòng khí thải đã được tận dụng để sấy nóng dòng khí

nạp bằng cách bố trí đường nạp và thải xen kẽ nhau.



1

2

3

Hình 1.7. Sơ đồ bố trí đường nạp cùng phía xen kẻ

1- Nắp máy;2- Đường thải;3- Đường nạp

Hoặc có thể bố trí đường nạp và thải về hai phía, ở trường hợp này nhiệt độ của

nước làm mát động cơ được sử dụng để gia nhiệt cho dòng khí nạp.



2

1

3



Hình 1.8. Sơ đồ bố trí đường nạp khác phía

1- Nắp máy; 2- Đường thải; 3- Đường nạp



Còn đối với động cơ phun xăng điện tử, hòa khí được hình thành rất tốt nhờ

kim phun, đường nạp chỉ có nhiệm vụ nạp khơng khí vào buồng đốt nên để tránh sự



truyền nhiệt từ nắp máy và dòng khí thải, đường ống nạp được làm bằng nhựa cách

nhiệt rất tốt và đường nap-thải được bố trí về hai phía khác nhau.

1.4.2. Hệ thống nạp động cơ diesel



3



2



1



4



Hình 1.9. Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp động cơ diezen

1- Bộ lọc khơng khí; 2- Đường ống nạp

1.4.2.1. Đường nạp động cơ diezen

3



2



1



Hình 1.10. Sơ đồ đường nạp động cơ diezel có bộ sưỡi khơng khí

1- Bộ sưỡi khơng khí; 2- Ống góp nạp; 3- Đường ống nạp

Khơng khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc khơng khí rồi đến ống góp

nạp, đối với các nước có khí hậu lạnh trên động cơ có hệ thống sưỡi ấm khơng khí

được trước khi vào các xylanh động cơ bằng dây điện trở đặt tại ống góp nạp, hoặc

bugi sưởi trong buồng đốt động cơ, điều này giúp máy dễ nỗ khi khởi động lạnh. Còn

đối với động cơ diezen sử dụng ở các nước có khí hậu nóng thì khơng có bộ sưởi

khơng khí.

Ở động cơ common rail, là động cơ diezen hiện đại nên trên đường nạp còn có

cảm biến để đo lưu lượng nhiệt độ khí nạp (MAP), và ln có máy nén tăng áp.



5



1.4.2.2. Đường nạp của động cơ diezen tăng áp



Hình 1.11. Sơ đồ nạp của động cơ diezen tăng áp

1- Động cơ; 2- Mạch giảm tải; 3- Van điều tiết; 4- Máy nén ;

5- Bầu lọc khơng khí; 6- Bộ làm mát trung gian;7- Khoang khí nạp

Ở động cơ diezen, tận dụng dụng năng lượng của dòng khí thải, trên đường ống

thải có bố trí tuabin tăng áp để tăng áp dòng khí nạp.

Dòng khí thải đi vào bánh tuabin truyền động năng làm quay trục dẫn động

bánh nén, khí nạp được tăng áp đi vào đường ống nạp động cơ. Áp suất tăng áp khí

nạp phụ thuộc vào tốc độ động cơ (tốc độ dòng khí thải hay tốc độ quay của bánh

tuabin ). Với mục đích ổn định tốc độ quay của bánh tuabin trong khoảng hoạt động

tối ưu theo số vòng quay của động cơ trên đường nạp có bố trí mạch giảm tải. Mạch

giảm tải làm việc nhờ van điều tiết thơng qua đường khí phản hồi và cụm xi lanh. Khi

áp suất tăng van mở 1 phần khí thải khơng qua bánh tuabin, thực hiện giảm tốc độ cho

bánh nén khí nạp, hạn chế sự gia tăng quá mức của áp suất khí nạp.

Van điều tiết và mạch giảm tải: Van điều tiết được gắn vào vỏ tuabin. Khi động

cơ làm việc ở tải cao, áp suất khí thải rất lớn, vì thế cánh tuabin làm việc với tốc độ

cao làm tăng cao áp suất khơng khí nạp, nạp vào động cơ. Mạch giảm tải làm nhiệm

vụ điều khiển van điều tiết thải bớt khí thải động cơ từ trước cửa vào tuabin, ra trực

tiếp ống thải.

1.4.2.3. Phương án bố trí đường nạp trên nắp máy động cơ diezen



Để tránh sự truyền nhiệt từ đường dẫn khí thải làm giảm lượng khí nạp vào

động cơ dẫn tới làm giảm công suất động cơ, nên đường nạp ở động cơ diezen thường

được bố trí về hai phía .

1

2

3



Hình 1.12. Sơ đồ bố trí đường nạp hai phía khác nhau

2



1- Nắp máy; 2- Đường thải; 3- Đường nạp



1

3



Hình 1.13. Sơ đồ bố trí đường nạp hai phía khác nhau

1- Nắp máy;2- Đường thải; 3- Đường nạp

1.5. Giới thiệu động cơ JO7C

Động cơ J07C là động cơ sử dụng nhiên liệu diesel được hãng hino sản xuất và

sử dụng cho các dòng xe tải của hino như các dòng Hino Ranger,…



Hình 1.14. Xe tải Hino Ranger

Động cơ J07C là loại động cơ diesel 4 kỳ, 5 xi lanh đặt thẳng hàng với thứ tự phun là

1-2-4-5-3, khơng có turbo tăng áp.



Hình 1.15. Động cơ J07C

Các thơng số kỹ thuật của động cơ J07C trong bảng 1.1:

Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật động cơ J07C

Loại động cơ

Kiểu động cơ

Dạng hút

Đường kính xi lanh và hành trình

Dung tích xi lanh

Tỷ số nén

Thứ tự phun (kích nổ)



Áp suất nén

Tốc độ vòng quay (ở chế độ tồn tải)

Tốc độ vòng quay (ở chế độ khơng tải)

Trọng lượng khơ

Cửa hút

Góc đáy supat

Cửa xả

Cửa hút

Góc đế tỳ supat

Cửa xả

Supap hút mở

Thời điểm đóng mở Supap xả đóng

supap ( theo hành

Supap hút mở

trình bánh đà)

Supap xả đóng

Khe hở supap (khi

Supap hút



J07C - B

Diesel 4 kỳ,5 xi lanh thẳng hàng, trục

cam làm mát làm mát bằng nước phun

trực tiếp

Hút tự nhiên khơng có Turbo

114 x 130mm (4.49 x 5.11 in )

6.634L (404.8 cu.in)

19.2/1

1-2-4-5-3 (số xi lanh được tính theo puli

trục cam)

Ngược chiều kim đồng hồ nhìn từ bánh

đà

3.5-3.7 Mpa (35-38kgf/cm2, 495-540

lbf/in2) với tốc độ 280 v/p

3.100 v/p

600-620 v/p

Xấp xỉ 490kg (1,080 lb)

300

450

300

450

120, trước điểm chết trên

440, sau điểm chết dưới

550, trước điểm chết dưới

130, sau điểm chết trên

0.30mm (0.0118 in)