Thuyết minh đồ án liên môn pbl 2 thiết kế các cơ cấu trong động cơ thiết kế động cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA- ĐHĐN KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG -o0o THUYẾT MINH ĐỒ ÁN LIÊN MÔN PBL 2: THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU TRONG ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ: Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Dương Việt Dũng Sinh viên thực Phạm Văn Quốc Huy – 103200121 Nguyễn Hồng Lĩnh – 103200125 Nguyễn Đăng Duẫn – 103200113 Thái Văn Tân – 103200137 Phạm Thanh Tài - 103200136 -1- LỜI NĨI ĐẦU Ơtơ ngày dùng rộng rãi nước ta phương tiện lại cá nhân vận chuyển hành khách , hàng hoá phổ biến Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ơtơ xã hội , đặc biệt loại ôtô đời kéo theo nhu cầu đào tạo lớn nguồn nhân lực phục vụ ngành công nghiệp ôtô linh vực thiết kế Sau học xong giáo trình ‘ động đốt ’ chúng em tổ môn giao nhiệm vụ làm đồ án môn học Vì bước đầu làm quen với cơng việc tính tốn , thiết kế ơtơ nên khơng tránh khỏi bỡ ngỡ vướng mắc.Nhưng với quan tâm , động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn , giáo viên giảng dạy thầy giáo khoa nên chúng em cố gắng để hoàn thành đồ án thời gian giao Qua đồ án giúp sinh viên chúng em nắm nguyễn lý, kết cấu động đốt Vì thiết thực với sinh viên ngành Cơ khí – chuyên ngành khí Động lực học Tuy nhiên trình thực dù cố gắng nhiều khơng tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong nhận quan tâm đóng góp ý kiến thầy ,các bạn để em hồn thiện đồ án tốt qua rút thànhững kinh nghiệm quý giá cho thân nhằm phục vụ tốt cho q trình học tập cơng tác sau Em xin chân thành cảm ơn ! Đà Nẵng, Ngày 31 tháng 11 năm 2022 Người thực -2- PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ X16-021 THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU Gasoline Nhiên liệu Số xilanh/ Số kỳ/ Cách bố trí GIÁ TRỊ i/ τ Thứ tự làm việc 4/4 / In - line 1-3-4-2 Tỷ số nén ε 10 Đường kính × hành trình piston (mm×mm) D×S 84×90 Cơng suất cực đại/ Số vòng quay (Kw/vg/ph) Ne/ n 180/5000 Tham số kết cấu λ 0.25 Áp suất cực đại (MN/m2) Pz 7.6 Khối lượng nhóm piston (kg) mpt 0.8 Khối lượng nhóm truyền (kg) mtt Góc đánh lữa sớm (độ) φs 10 α1 16 α2 40 α3 40 α4 Góc phân phối khí (độ) Hệ thống nhiên liệu GDI Hệ thống bôi trơn Force-feed lubrication system Hệ thống làm mát Forced Circulation Water Cooling System Hệ thống nạp Không tăng áp Hệ thống phân phối khí 16 valve, DOHC -3- I TÍNH TỐN XÂY DỰNG CÁC BẢN VẼ ĐỒ THỊ: Tính tốn xây dựng vẽ đồ thị: 1.1: Các thơng số tính tốn: Xác định tốc độ trung bình động : = 0.09x5000/30 = 15 (m/s) S (m)là hành trình dịch chuyển piston xilanh, n (vòng/phút) tốc độ quay động Khi đó: + 3,5 m/s  Cm < 6,5 m/s: động tốc độ thấp + 6,5 m/s  Cm < m/s: động tốc độ trung bình + Cm ≥ m/s: động tốc độ cao hay gọi động cao tốc + Chọn trước: n1=1,32 ÷ 1,39; n2 = 1,25 ÷ 1,29 - Chọn: n1 = 1.36 ; n2 = 1.28 + Áp suất khí cuối kỳ nạp: Đối với động khơng tăng áp, coi gần pk ≈ p0 Tk ≈ T0 Với p0 = 0.1 (MN/m2) Nên pk = p0 = 0.1 (MN/m2) Áp suất cuối kì nén: pc = pa.εn1 = 0,09×101,36 = 2.06 [MN/m2] Vì là động xăng nên chọn ρ = -4- PZ Áp suất cuối quá trình giản nở: Pb =  n2  PZ 5,8  1, 225  0.398 ,5  [MN/m2] ( ) n2 = 16    1,4  Thể tích cơng tác: Thể tích buồng cháy: Thể tích làm việc: Vận tớc góc trục khuỷu Áp suất khí sót: Chọn pth=1.04×pk=1,04 0.18= 0,1872[MN/m2] Vì động cao tốc nên có: pr = (1,05 – 1,10) pth Chọn pr = 1,1×pth = 1,1×0,1872= 0,20592 [MN/m2] Hình -5- 1.1 ĐỒ THỊ CƠNG 1.1.1 Các thông số xây dựng đồ thị  Các thông số cho trước  Áp suất cực đại PZ =7,6 [Mn/m2];  Đánh lửa sớm S =100 ;  Góc phân phối khí : 1=160, 2 =400, 3 =400, 4=30  Các thơng số chọn: + Áp suất khí nạp: pk = 0,18 [MN/m2]  Xây dựng đường nén: Gọi Pnx , Vnx áp suất thể tích biến thiên theo trình nén động cơ.Vì trình nén trình đa biến nên: (1.1)   Pnx= Đặt , ta có : (1.2) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , i = 1, , 3,   Xây dựng đường giãn nở: Gọi Pgnx, Vgnx áp suất thể tích biến thiên theo q trình giãn nở động cơ.Vì trình giãn nở trình đa biến nên ta có: (1.3)   Pgnx= -6- Có: VZ = .VC Đặt  Pgnx = , ta có : (1.4) Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , i = 1, , 3,   Biểu diễn thông số: + Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 10, 15, 20 mm => chọn Vcbd =15  mVc = 0.00369[dm3/mm]  Giá trị biểu diễn của: +Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160-220mm Chọn pzbd = 160 [mm] Tỉ lệ xích biểu diễn áp suất là: mp = + Về giá trị biểu diễn ta có đường kính vịng trịn Brick AB giá trị biểu diễn Vh , nghĩa giá trị biểu diễn AB = Vhbd [mm] -7- +Giá trị biểu diễn oo’: 1.1.2 Cách vẽ đồ thị: a Vẽ đồ thị công động xăng kỳ không tăng áp: Hình 1- : Đồ thị cơng động xăng kỳ không tăng áp + Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén đường giản nở + Vẽ vòng tròn độ thị Brick để xác định điểm đặc biệt:  Điểm đánh lửa sớm: c’ xác định từ Brick ứng với s;  Điểm c(Vc;Pc)  Điểm r(Vc;Pr);  Điểm mở sớm xu páp nạp: r’ xác định từ Brick ứng với α1  Điểm đóng muộn xupáp thải: r’’ xác định từ Brick ứng với α4  Điểm đóng muộn xupáp nạp: a’ xác định từ Brick ứng với α2  Điểm mở sớm xupáp thải: b’ xác định từ Brick ứng với α3 -8-  Điểm y (Vc, 0.85Pz);  Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz);  Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’=1/2yz’  Điểm c’’: cc” =1/3cy  Điểm b’’: bb’’=1/2ba + Sau có điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải đường nạp , tiến hành hiệu chỉnh bo tròn hai điểm z’’ b’’ Có đồ thị hình 1.1: -9- Hình 1.1: Đồ thị công động xăng kỳ không tăng áp I.2 ĐỒ THỊ BRICK: PHƯƠNG PHÁP: -10- Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tâm O, bán kính Chia vịng trịn thành 24 phần nhau, tức chia theo 15o theo chiều ngược chiều kim đồng hồ, bắt đầu điểm giao điểm vòng tròn O với trục OZ (theo chiều dương), tiếp tục đánh số thứ tự 1, 2, , 23 lên vòng tròn Từ điểm chia 0, 1, 2, , 23 vòng tròn O, ta kẻ tia qua tâm O kéo dài, tia cắt đồ thị phụ tải nhiều điểm, có điểm cắt đồ thị có nhiêu lực tác dụng điểm chia Vẽ vịng trịn tượng trưng cho chốt khuỷu, chia vòng tròn thành 24 phần đồng thời đánh số thứ tự 0, 1, , 23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ Vẽ tia ứng với số lần chia Lần lượt đặt giá trị QS0, QS1, QS2, …, QS23 lên tia tương ứng theo chiều từ ngồi vào tâm vịng trịn Nối đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu Các hợp lực QS0, QS1, QS2, …, QS23 tính theo bảng sau: =2,345 [MN/(m2.mm)] -28- -29- Bảng 1.: Bảng giá trị đồ thị mài mòn chốt khuỷu Lực                     Điểm                             10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 'Q0 173.0 173.0 173.0 173.0 173.0                               173.0 173.0 173.0 173.0 'Q1 168.1 168.1 168.1 168.1 168.1 168.1                               168.1 168.1 168.1 'Q2 157.4 157.4 157.4 157.4 157.4 157.4 157.4                               157.4 157.4 'Q3 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7                               5.7 'Q4 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8                               'Q5   6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7 6.7                             'Q6     7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2 7.2                           'Q7       8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4 8.4                         'Q8         10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8 10.8                       'Q9           16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5 16.5                     'Q10             34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4 34.4                   -30- 'Q11               64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6 64.6   'Q12               'Q13             'Q14           'Q15         'Q16       'Q17     'Q18   'Q19                   86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1 86.1                     128.8 128.8 128.8 128.8 128.8 128.8 128.8 128.8 128.8                       102.5 102.5 102.5 102.5 102.5 102.5 102.5 102.5 102.5                         58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5 58.5                           37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7 37.7                             28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1 28.1                               22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8 22.8                               20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 20.2 'Q20 21.0                               21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 'Q21 30.3 30.3                               30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 30.3 'Q22 91.3 91.3 91.3                               91.3 91.3 91.3 91.3 91.3 91.3 'Q23 146.1 146.1 146.1 146.1                                799.6 785.4 762.3 679.3 544.0 387.6 253.8 161.0 241.4 363.4 459.2 510.5 539.9 557.2 563.5 549.4 505.7 449.9 412.5 456.1 570.6 701.0 830.3 813.1 -31- 146.1 146.1 146.1 146.1 146.1 .T/m 26.7 26.2 25.4 22.6 18.1 12.9 8.5   5.4 8.0 12.1 15.3 17.0 18.0 18.6 18.8 18.3 16.9 15.0 13.7 15.2 19.0 23.4 27.7 27.1 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q15 Q16 Q17 Q18 Q19 Q20 Q21 Q22 Q23 -32- Hình 1.: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 1.12 Đồ thị khai triển Q() + Từ đồ thị phụ tải tác dụng đầu nhỏ truyền tiến hành đo giá trị véc tơ lực , , , ,, sau khai triển theo hệ trục toạ độ Q-  + Ta có đồ thị hình vẽ 1.18 + Xác định Qtb: + Giá trị thực Qtb = =0,25 [mm] 0,25*2=0,5 -33- Hình 1.: Đồ thị khai triển phụ tài chốt khuỷu -34- Phần TÌM HIỂU KẾT CẤU VÀ HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 2.1 Đặc điểm động THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU GIÁ TRỊ Nhiên liệu Xăng Số xy lanh / Số kỳ i/t 4/ Cách bố trí In-line Thứ tự làm việc 1-3-4-2 Tỷ số nén e 10 Đường kính (mm) D 84 Hành trình piston (mm) S 90 Cơng suất cực đại (kW) Ne 180 Số vòng quay (vg/ph) n 5000 10 Hệ thống nhiên liệu GDI 11 Hệ thống bôi trơn Force-feed lubrication system 12 Hệ thống làm mát Forced Circulation Water Cooling System 13 Hệ thống nạp 14 Hệ thống phân phối khí 2.2 16 Valve, DOHC Phân tích đặc điểm động 2.2.1 Cơ cấu piston truyền trục khuỷu • Động N20 sử dụng tồn piston váy dép có đường kính 84 mm Vòng xecmang vòng nén trơn thép nitrat hóa Vịng xecmang thứ hai vòng nén bậc Vòng gạt dầu vòng đai thép có lị xo • Trục chốt có độ lệch âm với mặt lực đẩy nhỏ Độ lệch chốt liên quan đến việc tăng thời gian piston thay đổi lực nén hành trình cơng suất đến dải áp suất thấp trước tâm ĐCT Điều giúp giảm tiếng ồn ma sát 2.2.2 Phân phối khí Động BMW N20 sử dụng cơng nghệ van biến thiênValveronic: - Cũng giống công nghệ van biến thiên khác, công nghệ Valvetronic chủ yếu tác động vào cấu cò mổ động - Trục cam Valvetronic không giống với những trục cam thông thường, thay vào họ thay đổi khoảng cách đỉnh vấu cam cị mổ Qua làm thay đổi hành trình thời gian mở xupap theo chế độ hoạt động động 2.2.3 Bôi trơn, làm mát • Các tính đặc biệt nguồn cung cấp dầu động N20 là: Bơm dầu điều khiển đồ Bơm dầu lắc- trượt Van VANOS Bộ căng xích cho trục đối trọng ổ bơm dầu Có cảm biến nhiệt độ áp suất dầu kết hợp 2.2.4 Nhiên liệu (xăng + đánh lửa) + Sơ đồ hệ thống nhiên liệu: Van điều khiển số lượng Máy bơm cao áp Đường dây áp suất thấp Đường dây cao áp kim phun Đường dây cao áp bơm cao áp Ống Rail Kim phun van điện tử − Đặc điểm bơm vịi phun nhiên liệu • Máy bơm cao áp Bosch Đây máy bơm pít tơng dẫn động từ trục cam xả thơng qua ba thùy cam • Kim phun van điện từ Bosch HDEV5.2 van nhiều lỗ mở vào trong, có đặc điểm có khả thay đổi cao góc phun kiểu phun, cấu tạo cho áp suất hệ thống lên đến 200 bar