Tính Toán thiết kế động cơ đốt trong

TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ Sinh viên thực hiện: - Nguyễn Hữu Tun(Nhóm trưởng) - Đồng Hồng Mạnh - Trần Quốc Vương - Lê Văn Hậu - Nguyễn Đức Minh Lớp: 19C4CLC1 Giáo viên hướng dẫn: Dương Đình Nghĩa TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 LỜI NĨI ĐẦU Trong năm gần đầy, kinh tế Việt Nam giai đoạn chuyển mình, bước phát triển theo hướng Cơng nghiệp hóa – Hiện đại hóa Thúc đẩy đa ngành đa lĩnh vực phát triển, ngành Kỹ thuật đóng vai trị lớn việc phát triển đất nước Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật giỏi ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Đào tạo kỹ sư cho chương trình kỹ thuật khó địi hỏi trình độ chun mơn cao, ngành Kỹ thuật Cơ khí ngành ý quan tâm nhiều Để đạt yêu cầu ấy, Ngành Kỹ thuật Cơ khí có mơn Đồ án Thiết kế động cơ, nhằm tổng hợp kiến thức học, trang bị cho sinh viên tảng kiến thức để học tập tốt Sau học hai môn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt Kết cấu động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học “Thiết kế động cơ” Đây phần quan trọng nội dung học tập sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong trình thực đồ án, em cố gắng tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt Tuy nhiên, thân cịn kinh nghiệm việc hoàn thành đồ án lần khơng thể khơng có thiếu sót, mong q thầy góp ý giúp đỡ thêm để em hoàn thành tốt nhiệm vụ Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy, tận tình truyền đạt lại kiến thức đặc biệt Thầy Nguyễn Quang Trung quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy để em ngày hoàn thiện kiến thức Nhóm Thực Hiện TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 Nhóm TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 I XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ XGV6-0120 1.1 Xây dựng đồ thị công 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị 1.1.1.1 Các thông số cho trước Thống số kỹ thuật Kí hiệu Nhiên liệu Số xilanh / Số kỳ / Cách bố trí Giá trị Đơn vị Gasoline i/τ Thứ tự làm việc / / V-type 1-5-2-4-6-3 Ɛ 10.8 D×S 96.7 × 80.0 mm × mm Ne / n 200 / 6200 kW/v/ph Tham số kết cấu λ 0.25 Áp suất cực đại pz MN/m2 mpt 1.0 kg mtt 1.3 kg θs 15 Độ α1 16 α2 71 α3 30 α4 10 Tỷ số nén Đường kính × hành trính piston Cơng suất cực đại / số vịng quay Khối lượng nhóm piston Khối lượng nhóm thành truyền Góc đánh lửa sớm Góc phân phối khí Độ Hệ thống nhiên liệu L-EFI Hệ thống bôi trơn Force-feed lubrication system Hệ thống làm mát Forced Circullation Water Cooling System Hệ thống nạp Không tăng áp TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC - Tốc độ trung bình Động cơ: - 𝑣tb = S.n 30 = 12.5[m/s] 𝑣tb = 12,5 > 𝑚 𝑠: Là động tăng áp - Chỉ số nén đa biến trung bình n1: thường chọn khoảng n1 = 1,32-1,39; Chọn n1 = 1,39 Qúa trình Nén - Ngun lí Động trang 128 - Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2: thường chọn khoảng n2 = 1,25-1,29; Chọn n2 = 1,29 Qúa trình Giãn nở - Nguyên lí Động trang 188 - Áp suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2] Đối với Động tăng áp ( theo động tham khảo ) có tuabin Khí ( pk =(0,14 ÷ 0,4 ), ta chọn pk = 0,1 - Áp suất khí cuối kỳ nạp pa = (0,9- 0,96).pk [MN/m2] (Đối với Động tăng áp) Ta chọn pa = 0,85.Pk pa = 0,85.0,1 = 0,085 [MN/m2] - Áp suất khí thải pth Pth=(1,02 -1,04)pk =1,04.0,1 = 0,104 [MN/m2] Áp suất trung bình đường thải tài liệu NLCĐ trang 234 - Áp suất khí sót pr: Đối với động xăng bốn kỳ khơng tăng áp chọn: pr = (1.05 - 1.1)pth ta chọn 0,104 pr = 1,1 Pth = 1,1.0,104 = 0,1144 [MN/m2] TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 - Tỷ số giãn nở sớm ρ: Đối với động xăng chọn: ρ=1 - Áp suất cuối trình nén: 𝑝𝑐 = 𝑝𝑎 ⋅ 𝜀 𝑛1 = 2,2034 [MN/m2] - Áp suất cuối trình giãn nở pb: 𝑝𝑏 = 𝑝𝑧 𝑝𝑧 𝜀 𝑛2 ( ) 𝜌 = 𝛿 𝑛2 [MN/m2] =5 - Thể tích cơng tác Vh 𝑉ℎ = S π.D2 [dm3 ] = 0.75 = 0.4427 - Thể tích buồng cháy Vc 𝑉𝑐 = 𝑉ℎ 𝜀−1 [dm3 ]= 0,0471 [dm3] [dm3] - Tốc độ góc trục khuỷu : 𝜔 [rad/s] 1.1.2 Xây dựng đường nén Gọi pnx, Vnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình nén động cơ.Vì trình nén trình đa biến nên: 𝑝nx ⋅ 𝑉nx𝑛1 = consT  𝑝nx ⋅ 𝑉nx𝑛1 = 𝑝𝑐 ⋅ 𝑉𝑐𝑛1 𝑉 𝑛1  𝑝nx = 𝑝𝑐 ( 𝑐 ) 𝑉 nx Đặt: 𝑖 = 𝑉nx 𝑉𝑐 Khi ta có áp suất nén điểm x : 𝑝nx = 𝑝𝑐 𝑖 𝑛1 [MN/m2] TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 1.1.3 Xây dựng đường giãn nở Gọi pgnx, Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo trình giãn nở động cơ.Vì trình giãn nở trình đa biến nên ta có: 𝑛 𝑛 𝑛2 𝑝nx ⋅ 𝑉nx = const  𝑝gnx ⋅ 𝑉gnx2 = 𝑝𝑧 ⋅ 𝑉𝑧  𝑝gnx = 𝑝𝑧 ( 𝑉𝑧 𝑉gnx ) 𝑛2 Ta có: Vz = .Vc 𝑝gnx = ( Đặt: 𝑖 = 𝑝𝑧 𝑉gnx 𝑛2 ) 𝑉𝑧 = ( 𝑝𝑧 𝑉gnx 𝑛2 𝜌⋅𝑉𝑐 ) 𝑉gnx 𝑉𝑐 Khi ta có áp suất giãn nở điểm x: 𝑝gnx = 𝑝𝑧 ⋅𝜌 𝑛2 𝑖 𝑛2 1.1.4 Biểu diễn thông số - Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 20 [mm]  𝜇𝑉 = 𝑉𝑐 𝑉cbd [dm3/mm] = = 0,00235 - Biểu diễn thể tích cơng tác: [dm /mm] 𝑉hbd = 𝑉ℎ 𝜇𝑉 = = 188 [mm] - Biểu diễn áp suất cực đại:: pzbd = 160  𝜇𝑝 = 𝑝𝑧 [MN/(m2.mm)] 𝑝zbd 𝜇𝑝 = 220 = 0,02272 220 [mm] Chọn pzbd = 220 [mm] (1-15) (trang 15 TL [3]) [MN/(m2.mm)] TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 Vx 1V C 1.5 VC 2V C 2.5 VC 3V C 3.5 VC 4V C 4.5 VC 5V C 5.5 VC 6V C 6.5 VC 7V C 7.5 VC 8V C 8.5 VC 9V C 9.5 VC 10V C 10.4 VC Bảng giá trị đồ thị Công động Xăng V( Đường nén Vxl(d mm i L/ Pn(m m3) ) in1 P c/in1 in1 m) 0.047 20 1.5 0.071 30 0.094 40 2.5 0.118 50 0.141 60 3.5 0.165 70 0.188 80 4.5 0.212 90 0.236 5.5 0.259 0.283 6.5 0.306 0.330 7.5 0.353 0.377 8.5 0.400 0.424 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1.7569 8013 2.6207 86808 3.5738 52399 4.6046 70347 5.7049 85982 6.8685 23492 8.0903 14306 9.3663 0522 10.693 11256 12.067 8593 13.488 06238 14.951 552 16.456 41217 18.000 93576 19.583 58993 21.202 989 9.5 0.447 190 10 0.471 10 0.490 200 22.857 87279 24.547 08916 208 25.922 46768 2.2034 1.2540 83619 0.8407 39885 0.6165 33576 0.4785 14168 0.3862 23561 0.3207 96748 0.2723 50358 0.2352 47512 0.2060 5787 0.1825 84164 0.1633 59268 0.1473 69317 0.1338 93098 0.1224 04748 0.1125 12568 0.1039 19311 0.0963 95672 0.0897 6217 0.0849 99624 96.949 55.179 67923 36.992 55495 27.127 47735 21.054 62339 16.993 83667 14.115 05691 11.983 41576 10.350 89053 9.0665 46289 8.0337 03211 7.1878 07803 6.4842 49929 5.8912 96294 5.3858 089 Đường giãn nở in2 1.6871 65648 2.4452 80555 3.2609 38522 4.1255 93352 5.0332 41598 5.9793 96995 6.9605 5938 L/ Pz.pn2/ Pgn(m in2 in2 m) 4.9505 53005 4.5724 49666 4.2414 09553 3.9495 35498 17.020 52051 18.250 02446 19.498 446 2.9635 50145 2.0447 55146 1.5333 00909 1.2119 46882 0.9933 95589 0.8362 04722 0.7183 33072 0.6270 44985 0.5545 00746 0.4956 26925 0.4470 04376 0.4062 50148 0.3716 55851 0.3419 66782 0.3162 42031 0.2937 63049 0.2739 72236 0.2564 30692 3.7399 83446 20.510 34699 0.2437 79396 7.9739 0956 9.0171 20418 10.088 2332 11.185 57283 12.307 68781 13.453 30629 14.621 3032 15.810 6751 220 130.39 62064 89.969 22644 67.465 24 10.726 29342 53.325 66281 43.709 4059 36.793 00776 31.606 65515 27.589 97934 24.398 03283 21.807 58469 19.668 19252 17.875 00653 16.352 85745 15.046 53839 13.914 64935 12.925 57416 12.054 77837 11.282 95045 TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 1.1.5 Xác định điểm đặc biệt - Điểm a (Va ; pa): Ta có: Va = Vc + Vh Va = 0,4888 [dm3] pa = 0,08 [MN/m2] a (0,4888; 0,08) - Điểm b (Vb; pb): Vb = Va = 0,4888 [dm3] [MN/m2] Pb = 0,264 b (0,4888;0,264) - Điểm phun sớm c’: xác định từ đồ thị Brick ứng với góc phun sớm φs; - Điểm c(Vc ;Pc): [dm3] Vc=0,0471 pc=1,79 [MN/m2] c (0,0471;1,79) - Điểm bắt đầu trình nạp r(Vc;Pr): Vc = 0,0471 [dm3] pr = 0.11 [MN/m2] - Điểm mở sớm xu páp nạp r’: xác định từ đồ thị Brick ứng với α1 - Điểm đóng muộn xupáp thải r’’: xác định từ đồ thị Brick ứng với α4 - Điểm đóng muộn xupáp nạp a’: xác định từ đồ thị Brick ứng với α2 - Điểm mở sớm xupáp thải b’: xác định từ đồ thị Brick ứng với α3 - Điểm y (Vc ; Pz): Vc = 0,0471 [dm3] pz = 4,25 [MN/m2] y (0.0471 ; 4,2) - Điểm áp suất cực đại lý thuyết z (ρ.Vc, Pz): TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ XG6-021 ρVc = 0,0471 [dm3] [MN/m2] pz = 4,7 z (0,0471; 4,7) - Điểm áp suất cực đại thực tế z”: z” trung điểm yz - Điểm c’’: cc”=1/3cy = 2,525 [MN/m2] c’’ (0,047; 2,525) - Điểm b’’: bb’’=1/2ba = 0.172 [MN/m2] b’’ (0,4888; 0,172) Bảng 1-2: Giá trị điểm đặc biệt V(dm3) P(MN/m2) r(Vc,Pr) 0.047 0.11 a(Va,Pa) 0.4888 0.08 b(Va,Pb) 0.4888 0.264 c(Vc,Pc) 0.047 1.79 y(Vc,Pz) 0.047 3.995 z(Vc,Pz) 0.047 4.7 c'' 0.047 2.525 z'' 0.047 4.3475 b'' 0.4888 0.172 1.1.6 Vẽ hiệu chỉnh đồ thị công Để vẽ đồ thị công ta thực theo bước sau: + Chọn tỉ lệ xích: Biểu diễn áp suất cực đại Pzbd = 160÷220 mm 𝜇𝑝 = 𝜇𝑝 = 220 𝑝𝑧 𝑝zbd [MN/(m2.mm)] = 0,02272[MN/(m2.mm)] Biểu diễn thể tích buồng cháy Vcbd = 20 mm Tính tốn thiết kế động XGV6-012 ROM (Read Only Memory): Dùng trữ thông tin thường trực Bộ nhớ đọc thông tin lập trình sẵn, khơng thể ghi vào Do đó, ROM nơi cung cấp thông tin cho vi xử lý RAM (Random Access Memory): Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên, dùng để lưu trữ thông tin ghi nhớ xác định vi xử lý RAM đọc ghi số liệu theo địa - Đường truyền – BUS Có nhiệm vụ chuyển lệnh số liệu phận bên điều khiển - Mạch giao tiếp ngõ vào Bộ chuyển đổi A/D (Analog to digital converter) dùng để chuyển tín hiệu tương tự từ đầu vào với thay đổi điện áp cảm biến thành tín hiệu số để đưa vào xử lí (hình 1.3) Hình 1.3 Bộ chuyển đổi A/D Nhóm thực hiện: Nhóm 92 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 Bộ đếm (counter) đếm xung tín hiệu từ cảm biến ( tốc độ động , tốc độ xe ) gởi số đếm đến vi xử lí mơ tả (hình 1.4) Hình1.4 Bộ đếm Bộ khuếch đại (amplifier) số cảm biến có tín hiệu nhỏ nên ECU cần có khuếch đại (hình 1.5) Hình 1.5 Bộ khuếch đại Bộ ổn áp: bên ECU có IC điều áp 7812 7805 để ổn áp 12V 5V Nguồn 5V cung cấp cho cảm biến làm việc (hình 1.6) Nhóm thực hiện: Nhóm 93 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 Hình 1.6 Bộ ổn áp - Giao tiếp ngõ Tín hiệu điều khiển từ vi xử lí đưa đến transistor cơng suất điều khuển rơ-le solenoid, moto ( hình 1.7) Hình 1.7 Giao tiếp ngõ PHẦN CÁC CẢM BIẾN SỬ DỤNG TRONG CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN 2.1 Cảm biến vị trí trục khuỷu 2.1.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến loại có cơng dụng báo cho ECU xe biết xác vị trí cốt máy vị trí tương ứng với cuối nổ để ECU điều chỉnh thời điểm phun nhiên liệu đánh lửa thích hợp cho xy lanh động Cảm biến vị trí trục khuỷu cảm biến quan trọng góp phần việc vận hành động Nếu thiếu cảm biến này, động không khởi động được, tốc độ cầm chừng không Máy rung đánh lửa sai, hao xăng tăng tốc không ổn định 2.1.2 Cấu tạo Bộ phận cảm biến cuộn cảm ứng, nam châm vĩnh cửu rotor dùng để khép mạch từ có số tùy loại động (hình 2.1) Nhóm thực hiện: Nhóm 94 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 Hình 2.1 Cấu tạo cảm biến vị trí trục khuỷu 2.1.3 Nguyên lí làm việc Cảm biến vị trí trục khuỷu cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu, ln có từ trường ổn định sinh Khi trục khuỷu quay, chân thép xoay từ trường Điều dẫn đến dao động từ trường Và tạo tín hiệu dịng xoay chiều (AC), mà phận điều khiển động (EMU) sử dụng để tính tốc độ quay Dao động từ hữu ích việc xác định tốc độ vị trí trục cam 2.2 Cảm biến vị trí trục cam 2.2.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến mạch tổ hợp sở hiệu ứng Hall (hay hiệu ứng từ-điện trở) ghép vào khuyếch đại- tạo hình tín hiệu Cảm biến làm việc song hành với cấu đánh dấu chốt trục cam: chốt đánh dấu trục cam trùng với thứ đĩa đồng Cảm biến xác định pha ĐCT xy lanh số tức cho phép xác định điểm bắt đầu chu kỳ quay theo thứ tự làm việc trục khuỷu động 2.2.2 Cấu tạo Loại cảm biến hiệu ứng điện từ có cấu tạo cuộn dây điện từ nam châm vĩnh cữu, máy phát điện mini, hoạt động tạo xung điện áp hình sin gửi ECU (hình 2.2) Nhóm thực hiện: Nhóm 95 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 Hình 2.2 Cấu tạo cảm biến vị trí trục cam 2.2.3 Nguyên lí làm việc Khi trục cam quay chốt đánh dấu vào nam châm phần tử Hall Khi cánh chốt đánh dấu khỏi vị trí nam châm phần tử Hall từ trường xuyên qua khe hở làm xuất điện áp phần tử Hall làm cho transitor dẫn điện áp đầu cảm biến Ura  0V Khi chốt đánh dấu xen nam châm phần tử Hall từ trường từ nam châm vịng qua chốt đánh dấu làm điện áp phần tử Hall Transitor ngắt điện áp đầu cảm biến Ura  12V 2.3 Cảm biến áp suất khí nạp 2.3.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến áp suất khí nạp giúp xác định xác lượng khơng khí nạp, áp suất dịng khí nạp, từ gửi tín hiệu ECU Khi chịu áp lực, giá trị điện trở áp trở thay đổi tạo cân mạch cầu Wheastone làm sinh tín hiệu điện áp Tín hiệu gởi đến khuyếch đại chuyển đến xử lý để báo biết áp lực đường ống nạp 2.3.2 Cấu tạo Cảm biến áp suất đường ốp nạp cấu tạo từ buồng chân khơng có gắn chip silicon, lưới lọc, đường ống dẫn giắc cắm (hình 2.3) Nhóm thực hiện: Nhóm 96 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 Hình 2.3 Cảm biến áp suất khí nạp 2.3.3 Nguyên lí làm việc Cảm biến áp suất đường nạp cảm nhận áp suất đường ống nạp IC lắp cảm biến phát tín hiệu PIM ECU động định khoảng thời gian phun nhiên liệu góc đánh lửa sớm dựa vào tín hiệu PIM Một chip silicon gắn liền với buồng chân không trì độ chân khơng chuẩn, tất đặt cảm biến Một phía chip tiếp xúc với áp suất đường ống nạp, phía tiếp xúc với độ chân không buồng chân không Áp suất đường ống nạp thay đổi làm hình dạng chip silicon thay đổi giá trị điện trở dao động theo mức độ biến dạng Sự giao động giá trị điện trở chuyển hóa thành tín hiệu điện áp nhờ IC lắp bên cảm biến sau gởi đến ECU động cực PIM dùng làm tín hiệu áp suất đường ống nạp Cực VC ECU động cấp nguồn 5V không đổi 2.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 2.4.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có nhiệm vụ đo nhiệt độ nước làm mát động truyền tín hiệu đến xử lý trung tâm để tính tốn thời gian phun nhiên liệu, góc đánh lửa sớm, tốc độ chạy khơng tải, …ở số dịng xe, tín hiệu cịn dùng để điều khiển hệ thống kiểm sốt khí xả, chạy quạt làm mát động Nếu thiếu cảm biến này, xe khó khởi động Nhóm thực hiện: Nhóm 97 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 2.4.2 Cấu tạo Cảm biến nhiệt độ nước làm mát có cấu tạo dạng trụ rỗng có ren ngồi, bên có lắp điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm Cảm biến có chân, chân tín hiệu THW chân mass E2 (hình 2.4 ) Hình 2.4 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 2.4.3 Nguyên lí làm việc Điện trở nhiệt phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ Nó làm vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm ngược lại, nhiệt độ giảm điện trở tăng Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở có giá trị khơng đổi theo nhiệt độ) đến cảm biến trở ECU mass Như điện trở chuẩn nhiệt điện trở cảm biến tạo thành cầu phân áp Điện áp điểm cầu đưa đến chuyển đổi tín hiệu tương tự – số (bộ chuyển đổi ADC – Analog to Digital converter) Khi nhiệt độ động thấp, giá trị điện trở cảm biến cao điện áp gửi đến biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp chuyển đổi thành dãy xung vuông giải mã nhờ vi xử lý để thông báo cho ECU động biết động lạnh Khi động nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU động biết động nóng 2.5 Cảm biến vị trí bướm ga 2.5.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng để đo độ mở vị trí cánh bướm ga để báo hộp ECU Từ đó, ECU sử dụng thơng tin tín hiệu mà cảm biến vị trí Nhóm thực hiện: Nhóm 98 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 bướm ga gửi để tính tốn mức độ tải động nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng điều khiển chuyển số Khi đạp gấp ga chế độ toàn tải, ECM tự động ngắt A/C, ECU chuyển chế độ “Open loop” để điều khiển phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến ô-xy 2.5.2 Cấu tạo Hình 2.5 Cấu tạo cảm biến vị trí bướm ga 2.5.3 Nguyên lí làm việc Bướm ga mở ga đóng lại tài xế đạp nhả bàn đạp ga Lúc này, cảm biến bướm ga ghi lại hoạt động mở bướm ga chuyển hóa góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp gửi tới ECU Nguyên lí loại tuyến tính: Khi cánh bướm ga mở, trượt trượt dọc theo điện trở tạo điện áp tăng dần cực VTA tương ứng với góc mở cánh bướm ga Khi cánh bướm ga đóng hồn tồn, tiếp điểm cầm chừng nối cực IDL với cực E2 Tín hiệu đưa đến hộp điều khiển khác để thực việc điều chỉnh lượng nhiên liệu cho động 2.6 Cảm biến oxy 2.6.1 Chức nhiệm vụ Cảm biến oxy sử dụng để đo nồng độ oxy cịn thừa khí xả gửi ECU, ECU dựa vào tín hiệu cảm biến xy gửi hiểu tình trạng nhiên liệu giàu (đậm) hay nghèo (nhạt) từ đưa tín hiệu điều chỉnh lượng phun cho thích hợp Nhóm thực hiện: Nhóm 99 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 2.6.2 Cấu tạo Loại làm gốm ziconium phủ lớp Platin bề mặt tiếp xúc với khí xả có đường dẫn khơng khí vào bên lõi cảm biến (hình 2.6 ) Ở điều kiện nhiệt độ cao (trên 350 độ C), với chênh lệch nồng độ khí xả bề mặt lõi cảm biến, cảm biến tạo tín hiệu điện áp nằm khoảng 0.1-0.9V + Điện áp nhỏ nghèo nhiên liệu + Điện áp lớn giàu nhiên liệu Hình 2.6 Cấu tạo cảm biến oxy Để cảm biến nhanh đạt tới nhiệt độ vận hành khởi động (trên 350 độ C), Cảm biến có thêm điện trở nung nóng bên để nung nóng cảm biến nổ máy Giá trị điện trở nung nóng nằm khoảng 6-13Ω 2.6.3 Ngun lí làm việc Cảm biến oxy lắp ống xả, bề mặt làm việc cảm biến tiếp xúc trực tiếp với khí xả, lõi cảm biến có đường đưa khơng khí từ ngồi vào, chênh lệch nồng độ oxy bề mặt cảm biến oxy tạo điện áp: 0,1-0,9V + Tín hiệu điện áp gần 0V hỗn hợp nhiên liệu nghèo + Tín hiệu điện ápgần 0.9V hỗn hợp nhiên liệu giàu Cảm biến oxy làm việc dựa vào độ chênh lệch nồng độ oxy bề mặt cảm biến, cảm biến làm việc tốt nhiệt độ 350̊C, người ta bố trí phận nung nóng cảm biến để giúp cảm biến nhanh đạt đến nhiệt độ làm việc động nguội Khi On chìa dây sấy cảm biến ECU nhịp mát để nung nóng cảm biến Nhóm thực hiện: Nhóm 100 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 2.7 Cảm biến kích nổ 2.7.1 Chức nhiệm vụ Nhiệm vụ cảm biến kích nổ Knock Sensor để đo tiếng gõ động phát tín hiệu điện áp gửi ECU, từ ECU nhận phân tích tín hiệu để điều chỉnh góc đánh lửa sớm làm giảm tiếng gõ (Thông thường tiếng gõ sinh va đập chi tiết khí động tượng kích nổ) 2.7.2 Cấu tạo Cảm biến kích nổ có cấu tạo vật liệu áp điện, tinh thể thạch anh Khi có tiếng gõ, cảm biến với tinh thể thạch anh tự phát điện áp gửi ECU Hình 2.7 Cảm biến kích nổ 2.7.3 Ngun lí làm việc Khi động hoạt động, lý dẫn tới có tiếng gõ (tự kích nổ, động nóng q, va đập khí….) cảm biến tạo tín hiệu điện áp gửi ECU ECU điều chỉnh trễ góc đánh lửa lại để giảm tiếng gõ Cụ thể: Các phần tử áp điện cảm biến kích nổ thiết kế có kích thước với tần số riêng trùng với tần số rung động có tượng kích nổ để xảy hiệu ứng cộng hưởng (f = 6KHz – 13KHz) Như vậy, động có xảy tượng kích nổ, tinh thể thạch anh chịu áp lực lớn sinh điện áp Tín hiệu điện áp có giá trị nhỏ 2,5V Nhờ tín hiệu này, ECU động nhận biết tượng kích nổ điều chỉnh giảm góc đánh lửa khơng cịn kích nổ ECU động điều chỉnh thời điểm đánh lửa sớm trở lại Nhóm thực hiện: Nhóm 101 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Sau trình tìm hiểu tổng quan hệ thống điều khiển, công dụng, cấu tạo nguyên lí làm việc cảm biến sử dụng hệ thống điều khiển qua sở để thiết kế hệ thống điều khiển động 3.1 Hệ thống phun xăng điều khiển điện tử Sơ đồ mạch nhiên liệu điều khiển điện tử mơ tả hình 3.1 Hình 3.1 Sơ đồ mạch nhiên liệu điều khiển điện tử Nhiên liệu hút từ bình xăng bơm xăng điện qua lọc xăng để lọc tạp chất Sau qua ống phân phối, cuối ống phân phối có ổn định áp suất nhằm điều khiển áp suất dịng nhiên liệu giữ cho ổn định Tiếp điến nhiên liệu đưa đến vịi phun, từ tín hiệu cảm biến ECU tính tốn thời điểm phun thời gian phun nhiên liệu để giữ cho tỷ lệ xăng khơng khí ln đạt gần lý tưởng với chế độ làm việc động cơ, vòi phun mở nhiên liệu phun vào đường khí nạp vào buồng cháy để động hoạt động Sau ECU định thời điểm đánh lửa phù hợp để động đạt hiệu cao với chế độ làm việc Nhóm thực hiện: Nhóm 102 Tính toán thiết kế động XGV6-012 3.2 Hệ thống điều khiển đánh lửa Hệ thống đánh lửa có nhiệm vụ biến đối dòng điện chiều hiệu điện thấp xung điện xoay chiều hiệu điện thấp thành xung điện cao đủ để tạo nên tia lửa phóng qua khe hở bugi đốt cháy hỗn hợp làm việc xilanh động vào thời điểm thích hợp tương ứng với trình tự xilanh chế độ làm việc động Sơ đồ mô tả hệ thống điều khiển đánh lửa mơ tả hình 3.2 Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển đánh lửa ❖ Nguyên lí chung Hệ thống điều khiển phun xăng điện tử động chia thành ba phận + Các cảm biến : có nhiệm vụ nhận biết hoạt động khác động phát tín hiệu gởi đến ECU hay cịn gọi nhóm tín hiệu vào +ECU : có nhiệm vụ xử lý tính tốn thơng số đầu vào từ phát thơng số điều khiển đầu +Các cấu chấp hành : Trực tiếp điều khiển lực phun thơng qua tín hiệu điều khiển từ ECU Nhóm thực hiện: Nhóm 103 Tính toán thiết kế động XGV6-012 Hệ thống đánh lửa điều khiển điện tử ECU đánh lửa trực tiếp Mỗi xylanh có bugi loại đầu dài Hệ thống đánh lửa điện tử luôn gắn liền với hệ thống phun nhiên liệu, điều khiển tia lửa, góc đánh lửa ln phù hợp với góc phun nhiên liệu nhờ cảm biến để thực trình đốt cháy tốt nhiên liệu cháy hồn tồn, tốn nhiên liệu, tăng cơng suất động cơ, chất thải độc hại ECU vào tín hiệu nhận từ cảm biến vị trí trục khuỷu vào góc đánh lửa sở ghi sẵn nhớ thơng số hiệu chỉnh để xác định góc đánh lửa sớm cho động Việc tạo tín hiệu dạng xung để cung cấp dòng điện cho cuộn dây đánh lửa lập trình sẵn để cuộn dây cung cấp dòng điện thời gian định mức trước với giá trị tính tốn để đảm bảo cho: Từ thông sinh cuộn dây đạt giá trị lớn nhất, đảm bảo cuộn dây đủ lượng để đánh lửa Điều khiển phát chấm dứt tia lửa ECU tính tốn sau liệu nhập vào bởi: - Tốc độ động Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến nhiệt độ động Cảm biến vị trí bướm ga Cảm biến vị trí bàn đạp ga Cảm biến kích nổ 3.3 Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu Hệ thống phun xăng điện tử điều khiển theo chương trình lập trình sẵn, ECU thu nhận tín hiệu từ cảm biến đầu vào để xử lí, tính tốn số liệu đưa tín hiệu đến cấu chấp hành điều khiển trình phun xăng vào động phù hợp với chế độ tải động Mạch điều khiển phun xăng mơ tả hình 3.3 Nhóm thực hiện: Nhóm 104 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 Hình 3.2 Sơ đồ mạch phun nhiên liệu ❖ Ngun lí chung ECU động có hai chức việc điều khiển phun xăng là: Điều khiển thời điểm phun nhiên liệu điều khiển lưu lượng phun nhiên liệu ECU động tính tốn khoảng thời gian phun nhiên liệu lượng nhiên liệu phun dựa vào hai tín hiệu sau gửi về: Tín hiệu áp suất đường ống nạp Tín hiệu tốc độ động Dựa phép tính chương trình lưu nhớ, ECU xác định khoảng thời gian phun tối ưu cho chế độ hoạt động động ô tô dựa vào tín hiệu gửi từ cảm biến khác - Nhóm thực hiện: Nhóm 105 Tính tốn thiết kế động XGV6-012 Nhóm thực hiện: Nhóm 106 ... chốt khuỷu - Đồ thị mài mòn chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ) thể trạng thái chịu tải điểm bề mặt trục Đồ thị thể trạng thái hao mòn lý thuyết trục, đồng thời rõ khu vực chịu tải để khoan lỗ dầu... quan trọng nội dung học tập sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong trình thực đồ án, em cố gắng tìm tịi, nghiên cứu tài liệu,... suất cuối trình giãn nở pb: