Nghiên cứu hệ thống kiểm soát khí nạp thải động cơ Theta 2.4 Hyundai Sonata 2015

Tổng quan hệ thống nạp thải xe Hyundai Sonata 2015 (động cơ Theta 2.4). Tài liệu kèm quy trình chẩn đoán, sửa chữa và bản vẽ CAD đầy đủ.

• Tác giả: Xxx
• Người hướng dẫn: Thầy Xxx
• Trường học: Khoa Cơ Khí Động Lực
• Chuyên ngành: Cơ Khí Ô Tô
• Đề tài: Nghiên cứu hệ thống kiểm soát khí nạp/ thải trên động cơ Theta 2.4 xe Hyundai Sonata 2015
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Hệ thống Nạp Thải Hyundai Sonata 2015

Hệ thống nạp thải là một trong những thành phần quan trọng nhất của động cơ xe Hyundai Sonata 2015, đặc biệt là trên động cơ Theta 2.4. Hệ thống này bao gồm các đường ống nạp, đường ống thải, các cảm biến điều khiển và các van biến thiên liên tục CVVT. Chức năng chính của hệ thống kiểm soát khí nạp/thải là đảm bảo lượng không khí thích hợp được nạp vào buồng cháy và khí thải được xả ra một cách hiệu quả. Việc hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống này giúp chúng ta nhanh chóng phát hiện và khắc phục các sự cố, nâng cao hiệu suất động cơ và giảm lượng khí thải độc hại.

1.1. Tầm quan trọng của Hệ thống Nạp Thải

Hệ thống nạp thải đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa hiệu suất động cơ và kiểm soát khí thải. Các cảm biến như cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến áp suất tuyệt đối và cảm biến oxy liên tục gửi thông tin đến bộ điều khiển ECU để điều chỉnh độ phun xăng và thời gian điều khiển.

1.2. Cấu trúc chính của Hệ thống

Hệ thống bao gồm đường ống nạp với bộ lọc không khí, cổ họng gió, bộ góp nạp, đường ống thải, bộ xúc tác 3 chức năng và các van điều khiển. Mỗi thành phần được thiết kế chính xác để hoạt động đồng bộ, đảm bảo động cơ hoạt động tối ưu.

II. Cấu trúc và Thành phần Hệ thống Nạp Thải Động cơ Theta 2

Động cơ Theta 2.4 của Hyundai Sonata 2015 sở hữu một hệ thống nạp thải hiện đại với nhiều công nghệ tiên tiến. Đường ống nạp được thiết kế với các ống dẫn có khả năng thay đổi chiều dài hiệu dụng, giúp tối ưu hóa vận tốc không khí tại các vòng tua động cơ khác nhau. Bộ góp nạp được bố trí chiến lược trên nắp máy để tối ưu lưu thông khí. Hệ thống van biến thiên liên tục CVVT cho phép điều chỉnh thời gian van một cách chính xác, tăng công suất và tiết kiệm nhiên liệu. Đường ống thải được kết nối trực tiếp với bộ xúc tác 3 chức năng để xử lý các khí thải độc hại trước khi chúng được xả ra ngoài.

2.1. Hệ thống Đường Nạp và Cảm biến

Đường nạp động cơ bắt đầu từ bộ lọc không khí, đi qua cổ họng gió và bướm ga. Các cảm biến như cảm biến nhiệt độ khí nạp (IATS), cảm biến áp suất tuyệt đối (MAPS) và cảm biến vị trí bướm ga (TPS) liên tục giám sát tình trạng khí nạp để ECU có thể điều chỉnh hệ thống phun xăng.

2.2. Hệ thống Van CVVT và Bộ Xúc tác

Van biến thiên liên tục CVVT được điều khiển bởi van điều khiển dầu (OCV), cho phép thay đổi thời gian van một cách liên tục. Bộ xúc tác 3 chức năng (TWC) chuyên đổi CO, HC và NOx thành các chất không độc hại. Cảm biến oxy giám sát hiệu suất của bộ xúc tác.

III. Quy trình Kiểm tra và Chẩn đoán Hệ thống

Việc kiểm tra và chẩn đoán hệ thống nạp thải trên Hyundai Sonata 2015 yêu cầu sử dụng các công cụ chẩn đoán hiện đại như máy quét G-scan 2. Quy trình bắt đầu bằng cách đọc mã lỗi từ ECU để xác định các sự cố có thể xảy ra. Các lỗi phổ biến bao gồm lỗi cảm biến nhiệt độ, lỗi cảm biến áp suất, lỗi cảm biến oxy và lỗi van CVVT. Sau khi xác định lỗi, kỹ thuật viên phải thực hiện các bước kiểm tra chi tiết như đo điện áp, kiểm tra điện trở cảm biến, kiểm tra hệ thống làm mát và kiểm tra tình trạng của các ống dẫn và van.

3.1. Sử dụng Máy Chẩn đoán G scan 2

Máy chẩn đoán G-scan 2 là công cụ chuyên dụng cho các dòng xe Hyundai, có khả năng đọc và xóa mã lỗi, hiển thị dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến. Nó cung cấp bảng mã lỗi chi tiết giúp kỹ thuật viên nhanh chóng định vị vấn đề.

3.2. Các Bước Kiểm tra Chi tiết Cảm biến

Mỗi cảm biến cần được kiểm tra riêng biệt. Đối với cảm biến nhiệt độ, kiểm tra điện trở ở các nhiệt độ khác nhau. Đối với cảm biến áp suất, kiểm tra giá trị tín hiệu khi tăng tốc độ. Đối với cảm biến oxy, kiểm tra đặc tính hoạt động bằng thiết bị phân tích khí thải.

IV. Quy trình Tháo lắp và Sửa chữa Các Bộ phận

Quy trình tháo lắp các bộ phận của hệ thống nạp thải trên Hyundai Sonata 2015 phải được thực hiện cẩn thận để tránh làm hỏng các linh kiện nhạy cảm. Bắt đầu với đường ống góp nạp, cần tháo các bolt lắp giữ, ngắt các kết nối ống dẫn nước làm mát và điều khiển. Khi kiểm tra, cần chú ý đến tình trạng của các đệm cao su và xem có cần thay thế hay không. Đối với đường ống xả, quy trình tương tự nhưng phải chờ cho động cơ nguội trước. Van CVVT và van PCV cần được kiểm tra tính sạch sẽ và hoạt động linh hoạt. Lắp ráp phải theo thứ tự ngược lại, đảm bảo tất cả các bolt được vặn chặt với lực quy định.

4.1. Quy trình Tháo Lắp Đường Ống Nạp

Tháo đường ống góp nạp bắt đầu bằng cách tháo nắp lọc không khí, ngắt các ống dẫn, sau đó tháo các bolt lắp giữ. Kiểm tra đệm cao su và các bộ phận nội bộ, rửa sạch bằng dung môi thích hợp. Lắp lại phải được thực hiện ngược lại, với các đệm mới nếu cần.

4.2. Quy trình Tháo Lắp Đường Ống Thải và Van Điều khiển

Tháo đường ống xả phải được thực hiện khi động cơ hoàn toàn lạnh. Cần tháo các bolt nối với bộ góp xả, kiểm tra tình trạng tổng thể. Các van CVVT và van PCV cần được kiểm tra hoạt động, nếu bị dính có thể rửa bằng dung dịch chuyên dụng hoặc thay mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Tính cấp thiết của đề tài Bước sang thế kỉ XXI, với sự tiến bộ về khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước lên một tầm cao mới. Rất nhiều những thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh, sáng chế mang đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao. Là một quốc gia có nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu tư phát triển thị công nghiệp ôtô là một trong những ngành vô cùng tiềm năng.

Trong xu thế phát triển ấy, nhiều hệ thống và trang thiết bị trên ô tô ngày nay được điều khiển bằng điện tử, đặc biệt là các hệ thống an toàn như hệ thống phanh, hệ thống điều khiến ổn định ôtô.Ngoài ra, để đảm bảo đạt tiêu chuẩn về ô nhiễm môi trường, về tính năng hoạt động, các cải tiến liên quan đến động cơ cũng không kém phần quan trọng, đó là các hệ thống kiểm soát khí nạp/ thải cho cả động cơ xăng và động cơ diezel đang được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Đây là hệ thống tương đối mới với thị trường Việt nam, tài liệu phục vụ cho học tập còn hạn chế, gây một số trở ngại cho việc nắm bắt kịp thời các công nghệ mới của thế giới. Chính vì vậy, để tài: “Nghiên cứu hệ thống kiểm soát khí nạp/ thải trên động cơ Theta 2.4 xe Hyundai Sonata 2015” được thực hiện nhằm phần nào bổ sung thêm nguồn tài liệu tham khảo, giúp sinh viên thấy được bức tranh tổng quát về hệ thống này, đồng thời cũng phần nào giúp các kỹ thuật viên hiểu được cơ bản nguyên lý hoạt động và một số lưu ý trong khi bảo dưỡng, chẩn đoán, sửa chữa hệ thống mới này. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống kiểm soát khí nạp/ thải động cơ Theta 2.4 xe Hyundai Sonata 2015; - Đề xuất những giải pháp, phương án kiểm tra chẩn đoán, khắc phục những hư hỏng của hệ thống; - Xây dựng được quy trình kiểm tra chẩn đoán hệ thống kiểm soát khí nạp/ thải động cơ Theta 2.4 xe Hyundai Sonata 2015.

Ý nghĩa của đề tài Đề tài giúp sinh viên năm cuối khi sắp tốt nghiệp có thể củng cố kiến, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như những kiến thức ngoài thực tế, xã hội, đề tài còn thiết kế, chế tạo thiết bị để các sinh viên trong trường đặc biệt là trong khoa Cơ khí Động lực tham khảo học hỏi. Đề tài: “Nghiên cứu hệ thống kiểm soát khí nạp/ thải trên động cơ Theta 2.4 xe Hyundai Sonata 2015” không chỉ giúp cho em tiếp cận với thực tế vì hệ thống này ngày càng được chú trọng nhiều trên ôtô và cũng để cho nó trở nên thân quen với học sinh- sinh viên các trường kỹ thuật. Tạo nguồn tài liệu cho 3 các bạn học sinh- sinh viên các khoá sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu, học tập. Những kết quả thu thập được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp cho chúng em có thể hiểu sâu hơn về biết được kết cấu, điều kiện làm việc và một số những hư hỏng cũng như phương pháp kiểm tra chẩn đoán các hư hỏng thường gặp đó.

Được tiếp cận với hệ thống khí xả của hãng được tốt hơn. Đối tượng nghiên cứu Hệ thống nạp/ xả khí động cơ lắp trên xe Hyundai Sonata 2015 Động cơ Theta 2.4 được lắp trên xe Hyundai Sonata 2015. Xe Hyundai Sonata 2015 là loại xe sedan 5 chỗ ngồi với Hyundai Sonata 2015 được trang bị hộp số tự động 6 cấp cho cảm giác lái êm ái hơn. Xe Hyundai Sonata 2015 Hình 1.

Trọng lượng và kích thước xe Loại xe Sonata 2015 Trọng lượng toàn tải 2030 kg Trọng lượng không tải 1555 kg Dài x Rộng x Cao toàn bộ 4855mm x 1865mm x 1475mm Chiều dài cơ sở 2805mm Chiều rộng cơ sở 1597/1604mm Khoảng sáng gầm xe 135mm Bảng 1. Động cơ và các trang bị. Loại động cơ Theta 2.4 Động cơ xăng 4 xy lanh thẳng hang, 16 van, Kiểu cam kép DOHC Dung tích công tác 2359 cm3 Đương kính xy lanh 88mm Hành trình piston 97mm Tỷ số nén 10.5 Công suất tối đa 185hp Mômen xoắn tối đa 241N.m tại 4000v/p Cơ cấu phối khí 16 xupap DOHC dẫn động bằng dây đai Hệ thống phanh Phanh trước Đĩa Phanh sau Đĩa Hệ thống treo Hệ thống treo trước độc lập, cơ cấu thanh Hệ thống treo trước trống Macpherson và thanh cân bằng Hệ thống treo sau độc lập, cơ cấu liên kết đa Hệ thống treo sau điểm (multi-link) và thanh cân bằng 5 Thông số lốp – Lazăng Lazăng Hợp kim, 18 inch Kích thước lốp 235/45 R18 1. Phương pháp nghiên cứu đề tài Là phương pháp trực tiếp tác động vào đối tương trong thực tiễn để làm bộc lộ bản chất và các quy luật vận động của đối tượng.

Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Bước 1: Quan sát, tìm hiểu các kết cấu của hệ thống nạp/ xả khí động cơ xe Hyundai sonata 2015. Bước 2: Lập phương án kiểm tra, chẩn đoán hư hỏng của hệ thống nạp/ xả khí nói chung trên ô tô. Bước 3: Từ kết quả kiểm tra, chẩn đoán lập phương án bảo dưỡng, sửa chữa, khắc phục hư hỏng. Phương pháp nghiên cứu tài liệu Là phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu các văn bản, tài liệu đó có sẵn và bằng các thao tác tư duy logic để đánh giá và đưa ra những kết luận chính xác.

Các bước thực hiện: Bước 1: Thu thập, tìm tòi các tài liệu viết về hệ thống nạp/ xả khí trên ô tô. Bước 2: Sắp xếp các tài liệu thành một hệ thống logic chặt chẽ theo từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định. Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về hệ thống nạp/ xả khia phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa học. Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hóa lại những kiến thức (liên kết từng mặt, từng bộ phận thông tin đã phân tích) tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu sắc.

Tổng quan hệ thống nạp/ xả trên động cơ 1. Hệ thống nạp/ thải động cơ xăng Hình 1. Sơ đồ tổng quan hệ thống nạp thải 1- Bộ lọc không khí; 2- Cổ họng gió; 3- Bộ góp nạp; 4- Bộ góp thải; 5- Bộ xử lý khí thải; 6- Bộ giảm âm. Không khí được hút vào xylanh động cơ qua bộ lọc không khí đến cổ họng gió, ở động cơ dùng bộ chế hòa thì hòa khí được hình thành tại đây nhờ độ chân không tại họng, từ đây không khí đến bộ góp nạp và đi vào buồng đốt.

Sau khi hòa khí được đốt cháy, khí thải được dẫn vào đường ống thải tới bộ góp thải đi vào bộ xúc tác ba chức năng tại đây khí thải độc hại được khử thành các chất vô hại rồi theo ống dẫn khí thải qua bộ giảm âm thoát ra ngoài môi trường. Mỗi cụm chi tiết trong hệ thống nạp thải đều có một vai trò quang trọng trong việc đưa một lượng không khí sạch cần thiết vào trong buồng đốt động cơ và dẫn lượng khí thải đã xỷ lý ra ngoài môi trường. Hệ thống nạp động cơ xăng dùng bộ chế hòa khí Hình 1. 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.

Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc vào đường ống nạp (7) qua họng (9) của bộ chế hoà khí, họng (9) làm cho đường ống bị thắt lại vì vậy tạo nên độ chân không khi không khí đi qua họng. Chỗ tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng là nơi có độ chân không nhỏ nhất. Vòi phun (8) được đặt tại tiết diện lưu thông nhỏ nhất của họng. Nhiên liệu từ buồng phao (4) qua ziclơ (6) được dẫn động tới vòi phun.

Nhờ có độ chân không ở họng nhiên liệu được hút khỏi vòi phun và được xé thành những hạt sương mù nhỏ hỗn hợp với dòng không khí đi qua họng vào động cơ. Để bộ chế hoà 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.

Đường nạp động cơ phun xăng điện tử Hình 1. Sơ đồ đường nạp động cơ phun xăng điện tử 1- Bộ lọc khí; 2- Cảm biến lưu lượng khí nạp; 3- Bướm ga; 4- Cổ họng gió; 5- Cảm biến vị trí bướm ga; 6- Đường ống nạp. Không khí từ khí trời được hút qua bầu lọc, tín hiệu lưu lượng nhiệt độ khí nạp được truyền về ECU thông qua cảm biến lưu lượng khí nạp, từ đó ECU sẽ tính toán và định lượng phun cho phù hợp, sau đó dòng khí nạp tới cổ họng gió. Đây là thiết bị kiểm soát lượng không khí cho các động cơ dùng bộ chế hòa khí và phun nhiên liệu.

Lượng không khí đi vào động cơ được điều tiết bởi độ mở của bướm ga. 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. 9 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. Bộ góp nạp có đường nạp dạng xoắn ốc 1- Đường ống nạp; 2- Buồng tích áp.