MỤC LỤC
1

Tổng quan đông cơ Duratorq 2.4l....................................................................................................6
1.1

Các thông số kỹ thuật động cơ Duratorq 2.4l........................................................................6

1.2

Đặc điểm các nhóm chi tiết và cơ cấu của đơng cơ Duratorq 2.4l.......................................7

1.2.1

Nhóm piston.......................................................................................................................7

1.2.2

Thanh truyền......................................................................................................................9

1.2.3

Trục khuỷu.......................................................................................................................11

1.2.4

Hệ thống làm mát............................................................................................................12

1.2.5

. Hệ thống bôi trơn...........................................................................................................13

1.2.6

Cơ cấu phân phối khí.........................................................................................................14

1.3
1.3.1

Sơ đồ hệ thống tăng áp....................................................................................................17

1.3.2

Cấu tạo tuabin..................................................................................................................19

1.4

2

Hệ thống nạp và thải trên động cơ Duratorq 2.4l................................................................22

1.4.1

Hệ thống hồi lưu khí thải (EGR )..................................................................................22

1.4.2

Bộ xúc tác 3 chức năng....................................................................................................23

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l...................................................................25
2.1


Đặc điểm chung của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.....................................................25

2.1.1

Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel...............................25

2.1.2

Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel............................................................26

2.2

3

Hệ thống tăng áp trên động cơ Duratorq 2.4l......................................................................17

Hệ thống nhiên liệu common rail động cơ Duratorq 2.4l.........................................................35

2.2.1

Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống.......................................................................35

2.2.2

Đặc điểm kết cấu và nguyên lý hoạt động của các cụm chi tiết.......................................41

2.2.3

Hệ thống điều khiển điện tử..............................................................................................61


Chuẩn đoán hư hỏng và sửa chửa hệ thống nhiên liệu...............................................................69
3.1

Khói đen....................................................................................................................................70

3.2

Khói trắng.................................................................................................................................72

3.3

Bơm cao áp bị hỏng.................................................................................................................72

3.4

Bộ lọc bị tắc, hoặc có nước trong nhiên liệu.........................................................................73

3.5

Nhiên liệu rò ra lỗ vòi phun....................................................................................................73

3.6

Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ diesel.....................................74

3.6.1

Bảo dưỡng kỹ thuật cấp một..........................................................................................74


3.6.2

Bảo dưỡng kỹ thuật cấp hai...........................................................................................74
1


3.6.3

Bảo dưỡng kỹ thuật theo mùa........................................................................................74

3.6.4

Các hư hỏng đối với hệ thống điện tử...........................................................................74

4 Kết luận..................................................................................................................................................75

2


Lời Nói đầu
Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng những cơ
hội đầy tiềm năng và ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không ngoại lệ. Ở nước
ta số lượng ô tô hiện đại đang được lưu hành ngày một tăng. Các loại ô tô này
đều được cải tiến theo hướng tăng công suất, tốc độ, giảm suất tiêu hao nhiên
liệu, điện tử hố q trình điều khiển và hạn chế mức thấp nhất thành phần ơ
nhiễm trong khí xả động cơ.
Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, q trình tự động
hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm của chúng, một trong số đó là ơ tơ.
Nhờ sự giúp đỡ của máy tính để cải thiện q trình làm việc nhằm đạt hiệu quả cao và
chống ô nhiểm môi trường, tối ưu hố q trình điều khiển dẫn đến kết cấu của động cơ

và ô tô thay đổi rất phức tạp, làm cho người sử dụng và cán bộ công nhân kỹ thuật ngành
ơ tơ ở nước ta cịn nhiều lúng túng và sai sót nên cần có những nghiên cứu cụ thể về hệ
thống điện tử trên động cơ ô tô.
Vì vậy là một sinh viên của nghành động lực sắp ra trường, em chọn đề tài:
"Khảo sát kỹ thuật hệ thống nhiên liệu Common Rail động cơ Duratorq 2.4l"
làm đề tài tốt nghiệp của mình. Em rất mong với đề tài này em sẽ củng cố tốt hơn
kiến thức của mình để khi ra trường em có thể đóng góp vào ngành cơng nghiệp ơ tơ
của nước ta, để góp phần vào sự phát triển chung của ngành
Cuối cùng em xin được gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn đã chỉ bảo
em tận tình, giúp em vượt qua những khó khăn vướng mắc trong khi hồn thành đồ án
của mình. Bên cạnh đó em cảm ơn các thầy trong khoa đã tạo mọi điều kiện để em
hoàn thành thật tốt đồ án chuyên ngành này.
Sinh viên thực hiện

3


I. Mục đích ý nghĩa đề tài
Hiện nay các phương tiện giao thông vận tải là một phần không thể thiếu trong
cuộc sống con người. Cũng như các sản phẩm của nền cơng nghiệp hiện nay, ơ tơ được
tích hợp các hệ thống tự động lên các dòng xe đã và đang sản xuất với chiều hướng
ngày càng tăng. Hệ thống nhiên liệu common rail là một trong số những hệ thống được
khách hàng quan tâm hiện nay khi mua xe ơ tơ vì những lợi ích mà nó mang lại khi sử
dụng như: tiết kiệm nhiên liệu, giảm ô nhiễm môi trường, công suất lớn, giảm tiếng ồn
trong động cơ. Việc nghiên cứu hệ thống nhiên liệu common rai sẽ giúp chúng ta nắm
bắt những kiến thức cơ bản để nâng cao hiệu quả khi sử dụng, khai thác, sửa chữa và
cải tiến chúng. Ngồi ra nó cịn góp phần xây dựng các nguồn tài liệu tham khảo phục
vụ nghiên cứu trong q trình học tập và cơng tác.
Các dòng xe ra đời với các bước đột phá về nhiên liệu mới và tiêu chuẩn khí thải
đựợc chấp thuận trong ngành sản xuất ô tô nhằm bảo vệ môi trường thì bên cạnh đó

cơng nghệ sản xuất khơng ngừng ngày càng nâng cao, công nghệ điều khiển và vi điều
khiển ngày càng được ứng dụng rộng rãi thì việc địi hỏi phải có kiến thức vững vàng
về tự động hóa của cán bộ kỹ thuật trong ngành cũng phải nâng lên tương ứng mới
mong có thể nắm bắt các sản phẩm được sản xuất cũng như dây chuyền đi kèm, có như
vậy mới có thể có một cơng việc vững vàng sau khi ra trường.
Khi xem những chiếc xe ô tô của các nước sản xuất em không chỉ ngỡ ngàng và
thán phục nền công nghiệp sản xuất ô tơ của thế giới mà em cịn tự hỏi: Bao giờ Việt
Nam chúng ta cũng sẽ sản xuất được những chiếc xe như thế? Đây là câu hỏi em hy
vọng thế hệ trẻ chúng em sẽ trả lời được dưới sự giúp đỡ tận tình của các Thầy và các
bậc đàn anh đi trước.
Vì những lý do trên em chọn đề tài "Khảo sát hệ thống nhiên liệu Common
Rail động cơ Duratorq 2.4l" để làm đề tài chuyên ngành.

4


1 Tổng quan đông cơ Duratorq 2.4l
Động cơ Duratorq 2.4L của hãng FORD 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 cơng suất lớn 74 KW/3500
v/ph, hệ thống phối khí của các xupáp 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 xupáp trên một xylanh (2
xupáp nạp, 2 xupáp thải) tạo đươc chất lượng nạp và thải (nạp đầy, thải sạch), nhằm
tăng cơng suất động cơ, giảm được lượng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường. Với
hệ thống phun nhiên liệu diesel điều khiển bằng điện tử và hệ thống tuần hồn khí xả
tạo cho động cơ ln làm việc ở chế độ an toàn và hiệu quả cao.

1.1 Các thông số kỹ thuật động cơ Duratorq 2.4l
Bảng 2-1 Bảng thông số kỹ thuật động cơ.
Thông số


Giá trị

Số kỳ

4

Số xy lanh

4 xy lanh xếp thẳng hàng

Thứ tự làm việc

1-3-4-2

Hành trình piston

94,6

[mm]

Đường kính xilanh

89,9

[mm]

Tổng dung tích

2402


[cm3]

Kiểu buồng cháy

Buồng cháy thống nhất

Tỷ số nén

19:1

Công suất cực đại

74[kW] / 3500[v/ph]

Momen xoắn cực đại

285 Nm / 1600[v/ph]

Góc phun sớm

210/ĐCT

5

Đơn vị


1.2 Đặc điểm các nhóm chi tiết và cơ cấu của đơng cơ Duratorq
2.4l
1.2.1 Nhóm piston

Nhóm piston gồm piston, xécmăng, chốt piston, xécmăng khí, xécmăng dầu và các
chi tiết hãm chốt piston. Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ, cùng với xylanh
và nắp xylanh tạo thành buồng cháy.
Trong quá trình làm việc của động cơ đốt trong, nhóm piston có các nhiệm vụ chính sau:
- Đảm bảo bao kín buồng cháy, giữ cho khơng 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 q trình cháy nổ và truyền tới thanh truyền để
làm quay trục khuỷu, nén khí trong q trình nén, đẩy khí thải trong q trình thải và
hút khí nạp mới trong q trình nạp.
Kết cấu nhóm piston được thể hiện ở hình 1-1.

Hình 1-1 Kết cấu tổng thể nhóm piston động cơ Duratorq 2.4L.
1- Chốt piston ; 2- Vòng hãm ; 3- Xécmăng dầu ;
4- Xécmăng khí thứ hai ; 5- Xécmăng khí thứ nhất.
1. Piston
Piston được đúc bằng hợp kim nhôm, do đó khối lượng của piston tương đối nhẹ.
Trên piston có bố trí 3 rãnh để lắp xéc măng, trong đó có hai xéc măng khí và một xéc
măng dầu. Đường kính của piston: D = 89,9 [mm]. Hành trình piston: S = 94,6 [mm].

6


Hình 1-2 Kết cấu piston.
1- Đỉnh piston; 2- đầu piston ; 3- thân piston ; 4- rãnh lắp xécmăng
khí ; 5- rảnh lắp xéc măng dầu.
Đỉnh piston có dạng lõm hình omega nhằm tăng dung tích buồng cháy. Dịng khí
khi nạp vào có mức độ xốy lốc cao tạo điều kiện tốt cho q trình hồ trộn nhiên liệu.
Khi động cơ làm việc đầu piston nhận phần lớn nhiệt lượng do khí cháy truyền cho nó
và nhiệt lượng này truyền vào xécmăng thông qua rãnh xécmăng, rồi đến nước làm mát
động cơ. Ngồi ra trong q trình làm việc piston cịn được làm mát bằng cách phun

dầu vào phía dưới đỉnh piston. Kết cấu piston được thể hiện ở hình 1-2.
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.
2. Xéc măng.
Để bao kín khơng gian buồng cháy trong xilanh (dùng xécmăng khí) và ngăn
không cho dầu nhờn sục vào buồng cháy (dùng xéc măng dầu).
Xéc măng được chế tạo bằng gang hợp kim. Tiết diện xécmăng khí có dạng hình
chữ nhật, miệng xécmăng được cắt bằng. Tiết diện xécmăng khí được thể hiện ở hình
1-3.

7


Hình 1-3 Tiết diện xécmăng khí.
Trong rãnh xémăng dầu có khoang lỗ thoát dầu. Kết cấu xécmăng dầu được thể
hiện ở hình 1-4.

Hình 1-4 kết cấu xécmăng dầu.
3. Chốt piston.
Chốt piston được chế tạo bằng thép hợp kim. Mặt bên trong chốt pittơng có dạng
hình trụ rỗng. Chốt piston được lắp tự do trên bệ chốt và đầu nhỏ thanh truyền. Sử
dụng hai vịng khố để hãm hai đầu chốt pittông nhằm chống chuyển động dọc trục.
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. Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong bệ chốt piston
và bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền.
Kết cấu chốt piston được thể hiện ở hình 1-5.

Hình 1-5 Kết cấu chốt piston.

1.2.2

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 qn
tính của bản thân thanh truyền. Thanh truyền có cấu tạo gồm 3 phần: Đầu nhỏ, thân và
đầu to.
8


Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng, đường
kính trong của đầu nhỏ: 26 mm. Khi làm việc chốt piston có thể xoay tự do trong đầu
nhỏ thanh truyền.
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.
Kết cấu thanh truyền được thể hiện ở hình 1-6.

Ø2
6

1

A

140

A


2
A-A

3

5
4
Ø6

4

Hình 1-6 Kết cấu thanh truyền.
1- Đầu nhỏ; 2- Thân ; 3- Đầu to ; 4- Nắp đầu to;
5- Bulông thanh truyền.
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 được 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.
9


Trên đầu to thanh truyền có lắp bạc lót để giảm độ mài mịn cho chốt khuỷu, bạc
lót đầu to thanh truyền cũng làm thành hai nửa, khi bạc lót bị mịn thì được thay thế
bằng bạc lót mới.
Đầu to thanh truyền được chế tạo thành hai nửa và lắp ghép vào chốt khuỷu
bằng hai bulông thanh truyền, giữa hai nắp thanh truyền có chốt định vị để tăng tính ổn
định khi lắp ráp.
Bạc lót đầu to thanh truyền được chế tạo bằng gộp thép tráng một lớp kợp kim
chịu mịn, 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, do đó thuận tiện cho việc lắp ráp. Kết
cấu bạc lót đầu to được thể hiện trên hình 1-7.
B

B-B

32

3

Låïp chäú
ng mi mn

B

Hình 1-7 Cấu tạo bạc lót đầu to thanh truyền động cơ Duratorq.
1.2.3 Trục khuỷu
Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, có cường độ làm việc
lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ.
Trục khuỷu của động cơ Duratorq bao gồm 5 cổ khuỷu (đường kính cổ khuỷu: 62
mm) và 4 chốt khuỷu (đường kính chốt khuỷu: 58 mm) và 8 đối trọng được chế tạo liền
một khối, vật liệu chế tạo bằng thép hợp kim, các bề mặt làm việc gia công đạt độ bóng
cao. Đầu trục khuỷu có phay hai rãnh then để lắp bánh răng dẫn động puly dẫn động
bơm nước, máy phát và bơm dầu trợ lực. Bánh đà được lắp ở đi trục khuỷu bằng các
bulơng.
Kết cấu chính của trục khuỷu thể hiện ở hình 1-8.
10


Hình 1-8 Kết cấu trục khuỷu.

1- Cổ khuỷu; 2, 3- Nút ren; 4- Chốt khuỷu; 5 – Đường dầu bôi trơn.
1.2.4

Hệ thống làm mát
Hệ thống làm mát thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng

cháy đến môi chất làm mát để đảm bảo cho các chi tiết khơng bị q nóng nhưng cũng
như khơng bị q nguội
Hệ thống làm mát trên động cơ Duratorq 2.4l là hệ thống làm mát bằng chất
lỏng. Ở hệ thống này, nhiệt độ từ xylanh truyền qua chất lỏng chứa trong các áo nước
bao quanh xylanh, sau đó nước qua két nước có diện tích thích ứng. Ở đây sẽ có dịng
khơng khí tuần hồn qua bề mặt ngồi của két nước để làm mát nước. Dịng khơng khí
được cung cấp bởi quạt gió và bởi sự chuyển động của xe, nó mang theo nhiệt tỏa ra
ngồi khoảng khơng. Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ nguyên lý của hệ thống làm mát trên động
cơ như sau:

Hình 1-9 Hệ thống làm mát
11


1. Két nước, 2. Quạt gió, 3. Bình nước
4. Van hằng nhiệt, 5 Đồng hồ, 6 Nước làm mát
Bảng 1-2 Các thông số kỹ thuật của hệ thống làm mát.
Kiểu làm mát

Làm mát cưỡng bức

Kiểu tỏa nhiệt

Tỏa nhiệt chéo qua luồng


Kiểu bơm nước

Cưỡng bức

Van hằng nhiệt

Bắt đầu mở: 800C
Mở toàn bộ: 1150C

Khi động cơ làm việc, bơm nước hoạt động bơm nước tuần hoàn từ két
nước vào các áo bao quanh xy lanh làm mát cho động cơ, nắp máy. Khi động cơ cịn
nguội (chưa đạt 800C) thì van hằng nhiệt mở để nước qua lị sưởi điện hâm nóng nước
làm mát. Khi nhiệt độ của nước làm mát đạt 80 0C thì van hằng nhiệt đóng lại, van máy
điều nhiệt mở để nước đi qua máy điều nhiệt về lại bơm. Một phần nước đi về két nước
qua hệ thống tỏa nhiệt để hạ nhiệt độ của nước làm mát nhằm ổn định nhiệt độ cho
động cơ làm việc.
1.2.5 . Hệ thống bôi trơn
Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ cung cấp dầu nhờn đến các
mặt ma sát để làm giảm ma sát đồng thời làm mát và tẩy rửa bề mặt ổ trục.
Hệ thống bôi trơn trên động cơ Duratorq 2.4l là hệ thống bôi trơn bằng áp lực
cưỡng bức, với sơ đồ cấu tạo của hệ thống như sau:

12


8
9

11


10

7

12
4
6

5

3

2

1

Hình 1-10 Sơ đồ hệ thống bơi trơn
1- Phao; 2- Cacte; 3-Bơm; 5- Lọc thô; 4,6,12- van; 8- Trục khuỷu;
9- Vòi phun; 10- Trục cam; 11- Lọc tinh
Khi động cơ làm việc, bơm dầu hoạt động bơm dầu từ cácte qua lọc dầu tới cổ
trục khuỷu đến đầu to truyền, rồi theo đường dầu trong thanh truyền lên bôi trơn đầu
nhỏ thanh truyền và chốt piston. Một đường dầu khác lên bôi trơn cổ trục cam, con đội,
ống dẫn hướng xúpáp, tất cả các bộ phận trên đều được bôi trơn bằng áp lực. Thành
xylanh, piston, chốt piston bôi trơn bằng lượng dầu văng ra từ thanh truyền và trục
khuỷu.
Trên hệ thống bơi trơn cũng có đồng hồ đo áp suất để báo áp suất làm việc của hệ
thống. Áp suất ổn định của hệ thống là 7KN/m2, nếu áp suất khơng ổn định ở mức này
thì cần kiểm tra và sửa chữa hệ thống bôi trơn động cơ.
1.2.6 Cơ cấu phân phối khí.

Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện q trình thay đổi khí, thải sạch khí thải ra ngồi
trong kỳ thải và nạp đầy khí nạp mới vào xylanh động cơ trong kỳ nạp.
Cơ cấu phân phối khí cần đảm bảo các u cầu sau:
+ Đóng mở đúng thời gian quy định.
+ Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thơng.
13


+ Khi đóng phải đóng kín, xupáp thải khơng tự mở trong q trình nạp.
+ Ít mịn, tiếng kêu bé.
+ Dễ điều chỉnh và sửa chữa.
Cơ cấu phân phối khí động cơ Duratorq 2.4l gồm hai cam dẫn động trực tiếp
xupáp thông qua con đội thủy lực. Đặc điểm của hệ thống phối khí loại này là khơng có
bộ phận đũa đẫy. Với hệ thống phối khí như thế phần nắp động cơ đơn giản và gọn
hơn, hiệu suất làm việc cũng cao hơn hệ thống phối khí khơng có bộ phận đũa đẫy và
khe hở nhiệt ít bị thay đổi hơn. Đặc biệt trên mỗi động cơ có 4 xupáp gồm 2 xupáp nạp
và 2 xupáp thải, với kết cấu như thế này quá trình nạp sẽ nạp nhiều hơn và quá trình
thải sẽ thải sạch hơn.
Cơ cấu phối khí của động cơ Duratorq sử dụng phương án bố trí xupáp treo. Động
cơ sử dụng 16 xupáp, gồm 8 xupáp thải và 8 xupáp nạp để điều khiển việc nạp và thải.
Để dẫn động các xupáp, động cơ dùng hai trục cam bố trí trên nắp máy được dẫn động
từ trục khuỷu thơng qua bộ truyền xích. Các xupáp được bố trí thành hai dãy dọc theo
thân máy, xupáp được dẫn động từ trục cam thơng qua cị mổ, điều chỉnh khe hở xupáp
tự động bằng con đội thuỷ lực.
Động cơ Duratorq 2.4l dùng xupáp có đáy bằng, mặt làm việc quan trọng của xupáp
là mặt côn. Mặt làm việc được gia công rất kỹ và đuợc mài rà với đế xupáp. Thân
xupáp dùng để dẫn hướng cho xupáp. Khi làm việc thân xupáp trượt dọc theo ống dẫn
hướng xupáp, ống dẫn hướng xupáp gắn chặt với nắp máy. Đi xupáp có một rãnh
hãm hình trụ để lắp ghép với đĩa lò xo, đĩa lò xo được lắp với xupáp bằng hai móng
hãm hình cơn, mặt trên của đi xupáp được tơi cứng để tránh mịn.

Thân xupáp: Thân xupáp có đường kính thích đáng để dẫn hướng tốt và chiu lực
nghiêng khi xupáp đóng mở.
Phần đi xupáp có dạng đặc biệt để có thể lắp ghép với dĩa lị xo. Kết cấu
xupáp được thể hiện ở hình 1-11.
14


1

2

3

Hình 1-11 Kết cấu xupáp động cơ Duratorq.
1- Đi xupáp; 2- Thân xupáp; 3- Nấm xupáp.
Các thống số của xupáp:
Chiều dài của xupáp thải và xupáp nạp: 140 mm
Đường kính xupáp nạp: 34 mm
Đường kính xupáp thải: 30 mm
Trục cam bao gồm 5 cổ trục để lắp vào nắp xylanh. Bên trong trục cam có đường
dầu để bơi trơn, tẩy rửa và làm mát các bề mặt ma sát trong cơ cấu phân phối khí. Từ
đường dầu chính trong trục cam có các đường dầu nhỏ để phân phối dầu bơi trơn đến
mặt cam.

Hình 1-12 Trục cam.
Trục cam được dẫn động bằng xích nên kết cấu gọn nhẹ. Để giữ cho xích ln được
căng người ta dùng cơ cấu căng xích có lị xo. Bên cạnh đó, để chống rung người ta dùng
bản dẫn hướng cho xích. Sơ đồ trục khuỷu dẫn động trục cam như hình 1-13.
15



1

2

6

3

5
4

Hình 1-13 Sơ đồ trục khuỷu dẫn động trục cam.
1- Đĩa xích dẫn động cam nạp; 2- Đĩa xích dẫn động cam thải; 3- Bộ căn dây xích;
4- Đĩa xích chủ động; 5- Xích dẫn động; 6- Thanh dẫn hướng xích.

1.3 Hệ thống tăng áp trên động cơ Duratorq 2.4l.
1.3.1

Sơ đồ hệ thống tăng áp.
Động cơ DURATORQ dùng tăng áp tuabin khí xả có bộ làm mát trung gian. Sơ

đồ nguyên lý làm việc của hệ thống tăng áp thể hiện trên hình 1-13.
Các chi tiết chính trong hệ thống tăng áp bao gồm: tuabin- máy nén, bộ phận
chấp hành, bộ bù, van giảm áp, két làm mát...Nguyên lý hoạt động của sơ đồ trên như
sau:

16



Hình 1-14 Sơ đồ hệ thống tăng áp trên động cơ DURATORQ.
1- Piston; 2- Bộ phận chấp hành; 3- Van giảm áp; 4- Máy nén; 5- Bầu lọc khơng
khí nạp; 6- Bộ bù tuabin tăng áp; 7- Két làm mát khơng khí nạp.
Năng lượng khí thải của động cơ sinh công làm quay tuabin. Máy nén được nối
đồng trục với tuabin nên máy nén quay cùng số vòng quay với tuabin. Khơng khí ngồi
trời có áp suất po được máy nén hút qua bầu lọc 5. Khơng khí sau khi qua máy nén
được nén lên áp suất pk (pk > po ) trước khi đưa vào hệ thống nạp trong xi lanh của
động cơ. Như vậy, khơng khí cung cấp cho động cơ là khơng khí tăng áp.
Sau khi qua máy nén áp suất pk và nhiệt độ tk của khơng khí nén đều tăng cao.
Nếu tk tăng sẽ làm giảm lưu lượng khơng khí nạp vào xilanh và tăng ứng suất nhiệt của
động cơ nên khơng khí sau khi qua máy nén trước khi đưa vào xilanh động cơ phải qua
két làm mát 7 (đặt phía dưới trước đầu xe).
Khi động cơ chạy ở tốc độ cao, năng lượng khí thải ra cao dẫn đến lưu lượng
khơng khí nạp lớn, công suất động cơ tăng nhanh vượt quá giới hạn cần thiết. Do vậy,
để điều chỉnh lại đường đặc tính của động cơ, tức là giảm mơmen, cơng suất của động
cơ ở vùng không làm việc và đảm bảo được tính tinh tế nhiên liệu của động cơ, thì
người ta lắp thêm van giảm áp. Van giảm áp có tác dụng làm thay đổi lưu lượng khí
17


thải cung cấp cho tuabin. Q trình đóng mở của van giảm áp được điều khiển bởi bộ
trợ lực kiểu màng. Bộ trợ lực kiểu màng hoạt động dựa vào sự thay đổi áp suất trên
đường ống nạp.
Sau khi tăng áp thì lượng mơi chất nạp vào xilanh trong mỗi chu trình sẽ tăng.
Để đạt mục đích tăng cơng suất cho động cơ cần tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho
mỗi chu trình. Do vậy, trong hệ thống cịn có thêm bộ bù 6, mục đích là để cung cấp
thêm nhiên liệu cho động cơ khi cần thiết. Từ sơ đồ trên, ta thấy khi số vòng quay của
động cơ tăng cao thì lưu lượng khí nạp lớn, dịng khí nạp được nối thơng với khoang
phía trên của bộ trợ lực kiểu màng. Khi áp suất khí nạp tác dụng lên diện tích màng tạo
ra lực đẩy, nếu lực này lớn hơn độ căng của lị xo giữ màng thì sẽ đẩy màng dịch

chuyển xuống phía dưới thơng qua cần điều khiển nhiên liệu cung cấp vào xilanh được
nhiều hơn.
Như vậy, nhờ có bộ tuabin tăng áp làm tăng lượng khơng khí nạp cũng như
lượng nhiên liệu cấp cho chu trình của động cơ nên cải thiện được quá trình cháy. Nhờ
vậy, nên công suất của động cơ tăng và giảm được thành phần các chất độc hại có trong
khí xả.
1.3.2 Cấu tạo tuabin.
Cấu tạo tuabin gồm: vỏ tuabin, trong vỏ có bánh cơng tác. Do phần tuabin ln
tiếp xúc với khí xả có nhiệt độ cao, có các tạp chất ăn mòn, nên vỏ tuabin được đúc
bằng gang chịu nhiệt. Phần rơto tuabin có nhiều cánh dẫn, được hàn liền trên trục rơto.
Khí thải từ động cơ đi vào vỏ tuabin qua ống phun để tác động lên các cánh dẫn làm
quay rôto tuabin. Trục rôto tuabin được gối trên bạc chặn và bạc đỡ ở hai đầu máy nén
và tuabin. Tốc độ quay của trục rôto tuabin rất lớn. Vì vậy, giữa bạc và trục được bơi
trơn bằng dầu cấp từ động cơ. Kết cấu bộ turbo thể hiện trên hình 1-14.

18


Hình 1-14 Cấu tạo của bộ turbo tăng áp
1- Vỏ máy nén; 2- Cánh công tác máy nén; 3- Thân turbo; 4- Bạc
lót; 5- Thân tuabin, 6- Cánh tuabin.
Bạc: Do cánh tuabin và cánh nén quay ở tốc độ rất lớn nên các bạc được lắp
theo kiểu lắp lỏng hoàn toàn để đảm bảo hấp thụ các rung động từ trục, bôi trơn trục và
bạc. Các ổ bạc này được bôi trơn bằng dầu động cơ và quay tự do giữa trục và vỏ để
tránh kẹt ở tốc độ cao. Dầu động cơ khơng bị rị rĩ nhờ các phớt làm kín dầu lắp trên
trục. Bạc được chế tạo từ hợp kim đồng và graphít.
Vỏ giữa: Vỏ giữa đỡ cánh tuabin và cánh nén thông qua trục và các ổ bạc. Bên
trong vỏ có chế tạo các khoang trống và các rãnh dầu bơi trơn tuần hồn trong các
khoang và rãnh này bơi trơn cho tuabin.


Hình 1-15 Cấu tạo vỏ giữa.
1- Gối đỡ; 2- Lổ hồi dầu về catte; 3- Vỏ; 4- Đường dầu vào bôi trơn.
19


Đặc điểm kết cấu của các bộ phận trong tuabin:
Vỏ tuabin: Vỏ tuabin có kết cấu hình xoắn ốc, bao gồm khoang cửa vào tiếp
nhận sản vật cháy từ các xi lanh động cơ, hướng sản vật cháy đi vào vng góc với trục
quay. Khoang cửa ra tiếp nhận sản vật cháy sau khi làm nhiệm vụ sinh công làm quay
trục tuabin và thải ra ngoài. Vỏ tuabin được đúc bằng gang chịu nhiệt.
Ống phun: Khí thải trong các xi lanh động cơ được thải ra với áp suất và nhiệt
độ cao (thế năng cao) được lưu thông qua ống phun. Tại đây, áp suất và nhiệt độ của
dịng khí giảm xuống, dịng khí ra khỏi ống phun có tốc độ lớn (động năng của dịng
khí lớn). Ơng phun là ống tăng tốc có tiết diện nhỏ dần có tác dụng chuyển áp năng của
sản vật cháy thành động năng của dịng khí theo hướng nhất định. Trên vành miệng
phun có gắn các cánh hình chêm gắn cố định lên chu vi của vành bánh tĩnh, tạo nên các
đường thông đều nhỏ dần.
Bánh công tác: Bánh cánh hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao của sản vật
cháy, tốc độ lớn, liên tục nhận xung lực của sản vật cháy có tính ăn mịn mạnh, nên
bánh cơng tác là chi tiết chịu tác dụng lớn nhất về lực, về nhiệt, về dao động và ăn mịn
trong tuabin. Bánh cơng tác của trục tuabin được tạo nên bởi nhiều cánh phân bố đều
trên đĩa quay, tạo nên nhiều rãnh thông nhỏ hướng sản vật cháy đi vào các rãnh trên
bánh cánh, từ phía đường kính ngồi sau đó dần chuyển theo hướng trục đi ra khỏi
bánh công tác. Các cánh và đĩa của bánh cơng tác được đúc chính xác thành một chi
tiết. Đĩa bánh công tác là chi tiết được rèn rồi gia cơng. Có nhiều phương pháp gia
cơng, thân cánh có thể dùng cơng nghệ phay, sau đó ép lăn, đánh bóng, chân cánh có
thể phay hoặc chuốt.
Trục quay là chi tiêt trên đó được lắp bánh cơng tác của tuabin và bánh công tác
của máy nén. Trục được tỳ lên các bạc đỡ để thực hiện việc truyền mômen từ bánh
công tác của tuabin đến bánh công của máy nén để tăng lượng khí nạp cho động cơ.

Bánh công tác tuabin và trục quay được lăp ghép theo mối liên kết hàn liền thành một

20


chi tiết được gọi là trục rơto tuabin, cịn bánh công tác máy nén lắp vào trục được hãm
bởi êcu đầu trục.

1.4 Hệ thống nạp và thải trên động cơ Duratorq 2.4l.
Hệ thống thải trên động cơ Duratorq 2.4l được bổ sung thêm nhiều bộ phân khác
như: bộ xúc tác 3 chức năng, bộ hồi lưu khí xả, cảm biến nồng độ ô xy nhằm hạn chế
tối đa nồng độ khí ơ nhiểm trong khí thải động cơ. Hệ thống nạp và thải trên động cơ
Duratorq 2.4l có sơ đồ kết cấu như sau:

Hình 1-16 Hệ thống thải trên động cơ Duratorq 2.4l
1- Cảm biến MAF; 2- Bộ sử lý PCM; 3- Thiết bị chuyển đổi dùng xúc tác oxi;
4- Tuabin tăng áp; 5 – Van tự động điều chỉnh hồi lưu khí thải; 6- Cảm biến vị
trí; 7- Chất làm lạnh; 8- Bộ phận làm mát EGR
1.4.1 Hệ thống hồi lưu khí thải (EGR ).
Sự điều khiển hệ thống hồi lưu khí thải

21


Bộ vi xử lý PCM (2) phát tín hiệu điều khiển mở van tự động điều chỉnh hồi lưu
khí thải (5). Khí thải từ van (5) được làm mát ở bộ phận làm mát (8) sau đó sẽ đi vào
ống hút hịa trộn với khí nạp vào xy-lanh động cơ.
Ảnh hưởng của hệ thống hồi lưu khí thải
-


Một phần khí thải sẽ cấp trở lại cho khí nạp.

-

Giảm bớt lượng khí xả thải ra mơi trường hạn chế được nồng độ các chất ô
nhiễm

-

Làm giảm thành phần oxy trong không khí nạp.

-

Q trình cháy sẽ bị kìm hãm bớt.

-

Nhiệt độ trong quá trình cháy sẽ giảm.

-

Lượng NOx (Oxid Nitơ) sinh ra sẽ giảm theo.

1.4.2 Bộ xúc tác 3 chức năng
Bộ xúc tác 3 chức năng được lắp trên đường xả để xử lý tiếp các chất ô nhiễm
trên đường thải.
Khi động cơ làm việc, hỗn hợp khí nhiên liệu được đốt cháy trong kỳ nổ với các
phương trình phản ứng cháy như sau:
+(Gốc OH).
Nguyên lý làm việc: (được thể hiện ở hình 1-17)

Sản phẩm cháy gồm: NOX, CO, HC, O2 được thải ra ngồi qua xúp páp thải vào
ống góp thải, sau đó sản phẩm cháy đi qua bộ xúc tác 3 chức năng. Sau khi đi qua bộ
xúc tác 3 chức năng các chất trong sản phẩm cháy như NOX, CO, HC, O 2 sẽ trở thành
các chất khác như N 2, CO2, H2O hồn tồn khơng độc hại đến môi trường, Sơ đồ
nguyên lý làm viêc bộ xúc tác 3 thành phần như sau:

22


1.4.2.1.1.1

Hình 1-17 Cấu tạo bộ xúc tác 3 thành phần

Nguyên lý khử và oxi hóa:
Oxi hóa
Khử
Để q trình oxi hóa diễn ra tốt thì cần có O2 nhưng để q trình khử NOx diễn ra
tốt thì khơng có O2, do đó q trình oxi hóa và khử khơng thể diễn ra hoàn toàn cùng
một lúc, nên phải chấp nhận một giá trị mà ở đó q trình oxi hóa và q trình khử diễn
ra tốt nhất. Giá trị đó được khống chế bởi cảm biến lamda.

Hình 1-18 Đồ thị biểu diễn thành phần khí thải
CH: Hydrơcacbon; CO: Cacbon monoxide
NOx: Nitrogen monoxide

23


Sau khi đi qua bộ xúc tác, sản phẩm cháy đi qua bộ tiêu âm để giảm tiếng ồn rồi
được thải ra môi trường.


2

Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ Duratorq 2.4l.

2.1 Đặc điểm chung của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.
2.1.1 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.
Hệ thống nhiên liệu động cơ Diesel có những nhiệm vụ sau:
 Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một
khoảng thời gian quy định.
 Lọc sạch nước và các tạp chất cơ học có lẫn trong nhiên liệu.
 Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc
quy định của động cơ.
 Cung cấp nhiên liệu đồng đều vào các xy lanh theo trình tự làm việc quy định
của động cơ.
 Cung cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ đúng thời điểm theo một quy luật đã
định.
 Phun tơi và phân bố đều nhiên liệu vào thể tích mơi chất trong buồng cháy,
bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng kích thước và phương hướng của các
tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của mơi chất
trong buồng cháy.
Diễn biến chu trình công tác của động cơ diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình hình
hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu. Tốc độ toả nhiệt của nhiên liệu và dạng
đường cong của áp suất môi chất công tác trong quá trình cháy biến thiên theo góc
quay trục khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào những yếu tố sau:
-

Thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (tức là góc phun sớm).
Biến thiên của tốc độ phun (tức là quy luật cấp nhiên liệu ).
Chất lượng phun (thể hiện bằng mức phun nhỏ và đều).

Sự hồ trộn giữa nhiên liệu với khí nạp trong buồng cháy.
24


Thời gian cung cấp nhiên liệu kéo dài 2045 độ góc quay trục khuỷu (tức là
khoảng 0,00330,0075 [s]). Trong khoảng thời gian đó áp suất nhiên liệu từ 0,150,2
[MN/m2]. Trong đường dẫn nhiên liệu tới vòi phun, trong vòi phun áp suất tăng lên tới
mấy chục [MN/m2]. Áp suất phun nhiên liệu cao như vậy là nhằm đảm bảo yêu cầu
phun nhỏ và đều, đồng thời nhằm đảm bảo cấp nhiên liệu vào xy lanh động cơ với một
tốc độ cần thiết.
Áp suất phun nhiên liệu nhỏ nhất cần đảm bảo yêu cầu phun nhỏ và đều của nhiên
liệu, nó phụ thuộc vào cấu tạo vòi phun và cường độ vận động xốy lốc của mơi chất
trong buồng cháy khi phun nhiên liệu. Trên thực tế thường không nhỏ hơn 10[MN/m 2]
áp suất phun nhiên liệu lớn nhất thường không vượt quá 4050 [MN/m2], vì lớn hơn
nữa sẽ gây ra những khó khăn khơng cần thiết về mặt cơng nghệ chế tạo, ảnh hưởng
xấu tới tuổi thọ của bơm cao áp và vòi phun, mặc dầu về mặt chất lượng phun có được
cải thiện chút ít.
Cấu tạo của hệ thống nhiên liệu của động cơ Diesel phải thoả mãn những yêu cầu
cơ bản sau:
 Bền và có độ tin cậy cao.
 Dễ chế tạo, giá thành chế tạo rẻ.
 Dễ dàng và thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
2.1.2 Đặc điểm của hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

1. Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ diesel.

25