Thuyetminhpbl2-1 (1).Docx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG == THUYẾT MINH PBL2 Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong Sinh viên thực hiện MSV 1 Lê Quang Huy 103190061 2 Nguyễn Đức Bình 103190049 3 Phạm Đức Trung[.]

XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ M272

Cách vẽ đồ thị

Đồ thị công động cơ xăng 4 kỳ không tăng áp

+ Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở.

- Điểm mở sớm của xupáp nạp: r’ xác định từ đồ thị Brick ứng với α1.

- Điểm đóng muộn của xupáp thải: r’’ xác định từ đồ thị Brick ứng với α4.

- Điểm đóng muộn của xupáp nạp: a’ xác định từ đồ thị Brick ứng với α2.

- Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ đò thị Brick ứng với α3.

- Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: Trục hoành biểu diễn V, Trục tung biểu diễn Pkt.

- Từ các số liệu đã cho và tính toán ta dùng lệnh nối trong excel ta sẽ nối được hai trục hoành và tung tiếp tục ta copy hàm nối từ 0 đến 720 độ vào phần mềm autocad ta sẽ dùng lệnh spl trong autocad dể nối tất cả các điểm đã copy trong excel ta sẽ có được đề thị công.

- Vẽ đồ thị Brick trên đồ thị công Lấy bán kính cung tròn R = S/2

 Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng: OO’= λ∗R 2∗μ 9 mm

 Dùng đồ thị Brick để biểu diễn các điểm:

 Mở sớm nạp (r), đóng trễ nạp (a’)

 Mở sớm thải (b’), đóng trễ thải (r’’)

- Từ đồ thị Brick t xác định được các góc ta kẻ xuống đồ thị công ta sẽ xác định được các góc mở sớm đóng trễ của động cơ.

- Sau khi thực hiện đầy đủ ta sẽ được đồ thị công như thực tế: o o'

P kt [ MN m² ] àP=àPj=0,05188[ MN/m² mm ] a 1 a 4 a 2 a 3

4 Đồ thị chuyển vị, vận tốc theo alpha:

4.1 Đồ thị biễu diễn hành trình piston x = f(α)

- Chọn tỷ lệ xích: ηα = 2 (độ/mm). μ x = S μ V

- Sử dụng công thức: x= R [( 1−cos ( α )) + 4 λ ( 1−cos ( 2α )) ]

- Xét α từ 0 -180º Ta có bảng só liệu sau:

4.2 Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v=f(α)

* Vẽ đường biễu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng

- Xác định vận tốc góc của chốt khuỷu.

- Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 mm.

- Chia nửa vòng tròn tâm O bánh kính R thành 18 phần bằng nhau và đánh sô thứ tự từ 1 đến 18:

- Chia vòng tròn tâm O bán kính R2 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự từ 1’ đến 18’ và theo chiều ngược lại.

- Từ các điểm 1,2,3, kẻ các đường thẳng vuông góc với AB cắt cấc đường song song với AB kẻ từ các điểm 1’, 2’, 3’, tương ứng với các giao điểm Nối các giao điểm này lại ta có đường cong giới hạn tốc độ của piston Khoảng cách từ đường cong này đến nửa đường tròn biễn diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc α.

* Vẽ đường biễu diễn tốc độ trên excel

- Sử dụng công thức v= Rω[sin ⁡ ( α )+ λ

* Để khảo sát mối quan hệ giữa hành trình piston và vận tốc của piston ta đặt chúng cùng chung hệ trục tọa độ.

5 Đồ thị biễu diễn gia tốc j=f(α).

- Chọn hệ trục tọa độ với trục hoành biễu diễn α, trục tung biễn diễn giá trị của gia tốc.

Giải gia tốc của Piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp TôLê Cách tiến hành cụ thể như sau:

- Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R Từ A dựng đoạn thẳng AC = Jmax = R 2 (1+) Từ B dựng đoạn thẳng BD = Jmin = -R 2 (1-), nối CD cắt AB tại E.

Lấy EF = -3R 2 Nối CF và DF.

- Phân đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1, 2, 3, 4,… và 1’, 2’, 3’, 4’

- Nối 11’, 22’, 33’, 44’, Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số: j = f(x).

- Từ điểm A tương ứng với điếm chết trên lấy lên phía trên 1 đoạn AC= j μ max j Từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy xuống dưới 1 đoạn BD= j μ min j Nối CD,

CD cắt trục hoành tại E, từ E lấy xuống dưới một đoạn EF =− 3 R λ ω μ 2 j Nối CF,FD.

- Sử dụng công thức: j= R ω 2 [cos ⁡(α )+ λcos ⁡ (2 α )]

- Ta có đươc đô thị:

Hình 1.4: Đồ thị gia tốc j.

6 Đồ thị khai triển: P kt , P j , P 1 – α

Pkt = Pj = P1 = 0,052 [MN/(m 2 mm)] ;  = 2 [ 0 /mm]

- P 1 ta tính theo công thức :

- P kt ta lấy từ số liệu đã tính từ đồ thị công (p-v)

- Ta lập được bảng giá trị của P kt , P j , P 1 a Px Pjbd P1 độ Mpa mm mm

- Các đồ thị P kt , P j , P 1 được biễu diễn trên cùng 1 trục tọa độ.

- Chọn hệ trục tọa độ có trục tung chỉ P kt , P j , P 1trục hoành chỉ anpha.

- Chuyển dữ liệu từ excel sang cad ta được đồ thi:

7 Đồ thị biễu diễn lực tiếp tuyến T - lực ngang N – lực pháp tuyến Z

- Ta kết hợp ba đồ thị T=f(α), N= f(α), Z= f(α) trên cùng 1 đồ thị.

- Áp dụng các công thức tính T, N, Z:

- P1 được tính theo công thức:

Pkt và Pj được lấy từ thông số cho trước và tính bên đồ thị khai triển.

- Từ đó ta lập được bảng:

- Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biễu diễn giá trị biễu diễn của các lực T, N, Z và trục hoành biễu diễn giá trị của góc α.

- Chuyển dữ liệu từ excel sang cad ta được đồ thị Ð? TH? T , Z , N

N Z àT=àN=àZ=0,05188[ MN/m² mm ] a° [ d?]

9 Vẽ đồ thị tổng T: ∑T=f(α) Để vẽ đồ thị tổng T ta thực hiện theo những bước sau:

- Lập bảng xác định góc αi ứng với góc lệnh các khuỷu theo thứ tự làm việc.

- Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-2-3-4-5-6.

Xi lanh Thứ tự làm việc α

1 nạp nén cháy- giản nở Thải 0

2 thải nạp nén Cháy giản nở 600

3 cháy giản nở thải nạp nén 480

4 nén cháy giản nở thải nạp 360

5 nạp nén cháy- giản nở Thải 240

6 thải nạp nén Cháy giản nở 120

- Sau khi lập bảng xác định góc αi ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc, dựa vào bảng tớnh T, N, Z và lấy tỉ lệ xớch à∑T = àT = 0.05188 (MN/m 2 mm), ta lập được bảng tớnh

∑T=f(α) Trị số của Ti đã được tịnh tiến theo α

- Cộng tất cả các giá trị của Ti ta có ∑T= T1+T2+T3+T4+T5+T6

1 T1 2 T2 3 T3 4 T4 5 T5 6 T6 T độ mm độ mm độ mm độ mm độ mm độ mm mm

720 3.79033E-14 600 -32.71660519 480 37.03033829 360 -6.79057E-16 240 -30.57370358 120 30.19244008 3.932469603 số liệu đồ thị tổng T

- Nhận thấy đồ thị tổng T lặp lại theo chu kỳ 180 0 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 0 0 đến

180 0 sau đó suy ra cho các chu kỳ còn lại.

- Vẽ đồ tị tổng T bằng cách.

Bước 1, Tạo hàm và ở excel là =α&”,”&∑T và kéo công thức đến 180 0

Bước 2, Copy chuỗi số vừa tạo, sau đó vào AutoCad tạo trục hoàng Là α trục tung là ∑T.

Bước 3, Gắn trục tọa độ OXY vào biểu đồ sau đó sử dụng lệnh Spline sau đó dán chuỗi số đã copy ở excel và nhấn Enter. Đồ thị tổng T.

- Sau khi đã có đồ thị tổng T: ∑T=f(α) ta vẽ ∑Ttb (đại diện cho mô men cản).

10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của chốt khuỷu Sau khi có đồ thị này ta sẽ xác định được trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất, dùng đồ thị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu tải ít nhất để xác định vị trí lỗ khoan dẫn dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục.

Các bước tiến hành để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu tiến hành như sau:

- Vẽ hệ trục tọa độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’ về phía phải còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.

- Dựa vào bảng tính T và Z Ta có được tọa độ các điểm ứng với các góc α = 10°; 20°; 30°…720° Cứ tuần tự ta xác định được các điểm từ 0 đến 720 độ

- Ta dùng lệnh nối trong excel giữa 2 trục hoành và trục tung ta copy hàm đã nối.

Và dùng phần mềm autocad để vẽ bằng lệnh spl thì ta sẽ vẽ được đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

- Từ gốc tọa độ của O’ lấy theo hướng dương của Z một khoảng:

- O là tâm chốt khuỷu, từ tâm chốt khuỷu ta kẻ đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, giá trị của lực tác dụng lên chốt khuỷu là vecto có gốc O và ngọn là một điểm bất kỳ nằm trên đường biểu diễn đồ thị phụ tải

Hình 1.7: Đồ thị phụ tỉa tác dụng lên chốt khuỷu.

11 Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền: Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền ta thực hiện theo các bước như sau:

- Tính các giá trị T’ và Z’ qua các công thức sau:

- Sau khi có được giá trj của T’ và Z’ ta tạo hàm và giữa T’&Z’ trong bảng excel:

=T’&”,”&Z’ sau đó kéo công thức này đến hết chuỗi số.

- Vẽ dạng đường tròn với tâm O và có đường kính bằng với đầu to thanh truyền kẻ các đường đi qua tâm đường tròn và các đường này cách nhau 10 o

- Vẽ trục hoàng là T’ & trục tung là Z’.

- Gắn hệ tọa độ OXY vào trục tung và hoành sau đó ta sử dụng lên Spline, rồi sang excel copy dãy số hàm và giữa T’&Z’ sang AutoCad và dán vào lệnh Spline và bấm Enter.

- Đánh các điểm số từ 0, 10, 20, …720 để thể hiện 72 điểm được vẽ trên đồ thị.

Hình 1.8: Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thành truyền.

12 Đồ thị khai triển vector phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Q=f(α).

- Chọn tỷ lệ xích: ηα = 2 (độ/mm). μ Q =0,05188 ( MN /m 2 mm )

 Xác định Q bằng cách đo khoảng cách từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu tới các điểm a=(T;Z) nên Q cũng có thể được tính theo công thức sau:

Bảng 1.9: số liệu đồ thị khai triển vector phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Q=f(α).

 Chuyển dữ liệu từ excel sang cad ta được đồ thị:

Hình 1.9: Đồ thị khai triển phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

13 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu: b) Tính toán :

- Ta tính toán đồ thị mài mòn chốt khuỷu từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu :

- Ta chia đường tròn thành 24 đoạn bằng nhau để xác định độ mài mòn chính xác hơn, đánh số thứ tự theo chiều quy ước ngược kim đồng hồ.

- Từ mỗi điểm trên đường tròn O1, O2, O3,… ta kẻ đường thẳng đi qua tâm đường tròn.

- Sau khi kẻ các đường thẳng, sẽ có các đường thẳng sẽ cắt đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu tại nhiều điểm khác nhau a, b, c,… hoặc có những đường không cắt đồ thị phụ tải.

- Đối với những đường thẳng cắt đồ thị phụ tải, ta đo khoảng cách từ tâm O của đường tròn đến điểm cắt đó và thu được nhiều khoảng cách khác nhau Oa, Ob, Oc,

- Sau khi tính được các khoảng cách, ta tính được tổng các khoảng cách đó trên 1 đường thẳng

- Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 120°.

- Tương đương các điểm bên cạnh sẽ chịu ảnh hưởng mài mòn từ các điểm khác, ta tính được tổng lực mài mòn trên 1 điểm.

Bảng 1.10: số liệu đồ thị mài mòn chốt khuỷu c) Đồ thị :

- Trong cửa sổ Autocad, ta dùng lệnh Spline để nối các điểm tượng trưng cho độ sâu mài mòn tại 24 điểm ban đầu.

- Tiếp theo ta khảm các độ sâu mài mòn để hoàn tất đồ thị.

Hình 1.10: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu.

Phần 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO

1.Chọn động cơ tham khảo: Mercedes-Benz M272

1.1 Giới thiệu chung về động cơ Động cơ Mercedes-Benz M272 là động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, động cơ 4 kỳ bố trí 6 xilanh theo chữ V có góc lệch giữa 2 hàng xilanh là 90 độ, thứ tự làm việc 1-2-3- 4-5-6, với dung tích xilanh 3,5 lít Sử dụng cơ cấu phân phối khí loại DOHC, với 24 xupap được điều khiển bởi 4 trục cam, trục được dẫn động bằng xích thông qua con đội thủy lực với hệ thống van nạp biến thiên thông minh VVT-i. Động cơ có công suất 200 (KW), số vòng quay 6000 (vòng/phút), đường kính xilanh 92,9 (mm) và hành trình là 86 (mm)

Thông số kĩ thuật Kí hiệu Giá trị đề Giá trị động cơ

Số xilanh / Số kỳ / cách bố trí i / τ 6 / 4 / V6 /

Tỷ số nén ε 10.7 10.7 Đường kính x hành trình piston (mm x mm)

Công suất cực đại / số vòng quay (kW/ v/ ph)

Tham số kết cấu λ 0.3 0.28 Áp suất cực đại(MN/m 2 ) pz 8.3

Khối lượng nhóm piston(kg) mpt 0.9

Khối lượng nhóm thanh truyền (kg) mtt 1.2

Góc đánh lửa sớm (độ) θs 12

Góc phân phối khí (độ) α1 22 α2 25 α3 42 α4 15

Hệ thống nhiên liệu GDI port injection

Hệ thống bôi trơn Force-feed lubrication system

Hệ thống làm mát Forced

Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC 24 valve, DOHC

1.2 Cơ cấu Trục khuỷu thanh truyền: a Nhiệm vụ:

Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ nó có nhiệm vụ nhận và biến đổi lực khí thể do đốt cháy nhiên liệu thành mô men quay của trục khuỷu, nó bao gồm hai nhóm chi tiết là nhóm chi tiết cố định và nhóm chi tiết chuyển động Nhóm chi tiết chuyển động gồm nhóm pít tông, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, nắp xy lanh, ống lót xy lanh và các te dầu. b Các chi tiết chính:

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO

1.Chọn động cơ tham khảo: Mercedes-Benz M272

1.1 Giới thiệu chung về động cơ Động cơ Mercedes-Benz M272 là động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, động cơ 4 kỳ bố trí 6 xilanh theo chữ V có góc lệch giữa 2 hàng xilanh là 90 độ, thứ tự làm việc 1-2-3- 4-5-6, với dung tích xilanh 3,5 lít Sử dụng cơ cấu phân phối khí loại DOHC, với 24 xupap được điều khiển bởi 4 trục cam, trục được dẫn động bằng xích thông qua con đội thủy lực với hệ thống van nạp biến thiên thông minh VVT-i. Động cơ có công suất 200 (KW), số vòng quay 6000 (vòng/phút), đường kính xilanh 92,9 (mm) và hành trình là 86 (mm)

Thông số kĩ thuật Kí hiệu Giá trị đề Giá trị động cơ

Số xilanh / Số kỳ / cách bố trí i / τ 6 / 4 / V6 /

Tỷ số nén ε 10.7 10.7 Đường kính x hành trình piston (mm x mm)

Công suất cực đại / số vòng quay (kW/ v/ ph)

Tham số kết cấu λ 0.3 0.28 Áp suất cực đại(MN/m 2 ) pz 8.3

Khối lượng nhóm piston(kg) mpt 0.9

Khối lượng nhóm thanh truyền (kg) mtt 1.2

Góc đánh lửa sớm (độ) θs 12

Góc phân phối khí (độ) α1 22 α2 25 α3 42 α4 15

Hệ thống nhiên liệu GDI port injection

Hệ thống bôi trơn Force-feed lubrication system

Hệ thống làm mát Forced

Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC 24 valve, DOHC

1.2 Cơ cấu Trục khuỷu thanh truyền: a Nhiệm vụ:

Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cơ cấu chính trong động cơ nó có nhiệm vụ nhận và biến đổi lực khí thể do đốt cháy nhiên liệu thành mô men quay của trục khuỷu, nó bao gồm hai nhóm chi tiết là nhóm chi tiết cố định và nhóm chi tiết chuyển động Nhóm chi tiết chuyển động gồm nhóm pít tông, thanh truyền, trục khuỷu, bánh đà Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, nắp xy lanh, ống lót xy lanh và các te dầu. b Các chi tiết chính:

Thân máy cùng với nắp xy lanh là nơi nắp đặt và bố trí hầu hết các cụm, các chi tiết của động cơ Cụ thể trên thân máy bố trí xy lanh, hệ trục khuỷu, và các bộ phận truyền động để dẫn động các cơ cấu và hệ thống khác của động cơ như trục cam, bơm nhiên liệu, bơm nước, bơm dầu, quạt gió…

Thân máy của động cơ là loại thân xy lanh - hộp trục khuỷu Khối thân xy lanh của động cơ được chế tạo liền với nửa trên hộp trục khuỷu theo hình thức vỏ thân xy lanh chịu lực Thân máy của động cơ được chế tạo bằng gang đúc, có tính dẫn nhiệt tốt.

Nắp xy lanh của động cơ M272 là một dạng nắp chung một khối cho 6 xy lanh,được chế tạo bằng hợp kim nhôm, có ưu điểm là nhẹ, tản nhiệt tốt, giảm được khả năng kích nổ Nắp được lắp với thân máy qua đệm nắp máy bằng các gu giông.

- Nắp xy lanh cùng với pít tông và xy lanh tạo thành buồng cháy, buồng cháy động cơ M272 có dạng đỉnh lõm Nhiều bộ phận của động cơ được nắp trên nắp xy lanh như bugi, vòi phun, cụm xu páp… Ngoài ra trên nắp xy lanh còn bố trí các đường nạp, đường thải, đường nước làm mát, đường dầu bôi trơn…

- Do đó kết cấu của nắp xy lanh rất phức tạp Điều kiện làm việc của nắp xy lanh rất khắc nhiệt như nhiệt độ cao, áp suất khí thể rất lớn và bị ăn mòn hoá học bởỉ các chất ăn mòn trong sản phẩm cháy.

- Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ đốt trong Trong quá trình làm việc của động cơ, piston chịu tải trọng cơ học lớn có chu kỳ, nhiệt độ rất cao và ma sát mài mòn lớn, lực tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây nên ứng suất cơ học và ứng suất nhiệt trong piston, còn mài mòn là do thiếu dầu bôi trơn mặt ma sát của pittong với xilanh khi chịu lực Piston có nhiệm vụ quan trọng như sau: Cùng với xilanh và nắp máy bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọt xuống các te (hộp trục khuỷu) và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục khuỷu sục lên buồng cháy. Tiếp nhận lực khí thể và truyền lực ấy cho thanh truyền (trong quá trình cháy và giản nở) để làm quay trục khuỷu nén khí trong quá trình nén, đẩy khí thải ra khỏi xilanh trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp.

- Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm chịu nhiệt Trên phần đầu piston có xẻ 3 rãnh để lắp các xéc măng khí và xéc măng dầu Thân piston có dạng hình côn, tiết dạng ngang hình ovan và có hai bệ để đỡ chốt piston.

Phân tích kết cấu piston: Đỉnh piston: Là loại đỉnh được đúc với mục đích là để tạo hỗn hợp nhiên liệu và không khí tốt hơn. Đầu piston: Làm nhiệm vụ bao kín buồng cháy Trên bề mặt trụ ngoài của piston có khoét 2 rãnh để lắp xecmang khí và 1 rãnh lắp xecmang dầu.

Thân piston: Làm nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xy lanh và chịu lực ngang N.

Chiều dài thân piston: Phụ thuộc và loại động cơ.Thân piston không được dài quá vì làm tăng ma sát và quá nặng Nhưng nếu ngắn quá sẽ tăng áp suất nén trên thành xy lanh và dẫn hướng kém.

Vị trí của lỗ bệ chốt piston Trong quá trình làm việc piston chịu lực ngang

N Nếu chốt piston đặt chính giữa chiều dài thân piston thì trạng thái tĩnh áp suất phân bố đều nhưng khi piston chuyển động , do lực ma sát tác dụng làm piston có xu hướng quay quanh chốt nên áp suất của piston nén trên xy lanh sẽ không đều Vì vậy người ta đặt chốt piston cao hơn trọng tâm của phần thân để áp suất do N và lực ma sát gây ra phân bố đều hơn Thường lấy : lch=(0.6-0.7)lth.

Dạng thân piston thường không phải là hình trụ mà tiết diện ngang thường có dạng ô van hoặc vát ở 2 đầu bệ chốt piston Phải làm như vậy là để khi piston bị biến dạng do lực khí thể Pz, lực ngang N và nhiệt độ thì piston không bị bó kẹt trong xy lanh. Để khắc phục hiện tượng bó kẹt piston người ta còn xé rãnh thoát nhiệt trên piston giữa 2 xecmang.

Chân piston thường có vành đai để tăng độ cứng vững Mặt trụ ở vành đai này thường là mặt chuẩn công nghệ dụng khi gia công piston Ngoài ra điều chỉnh trọng lượng của piston thường dung cách cắt bỏ một phần kim loại ở phần chân piston.

Hình 2.3 Xéc măng động cơ M272

Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ và dẫn nhiệt từ đỉnh piston ra thành xilanh và tới nước làm mát Mỗi piston được lắp 2 xéc măng khí vào 2 rãnh trên cùng của piston Để xéc măng rà khít với thành xylanh nó được mạ một lớp thiếc Xéc măng khí phía trên được mạ Crom để giảm mài mòn Vật liệu chế tạo xéc măng khí là thép hợp kim cứng.

THIẾT KẾ KỸ THUẬT VÀ TÍNH BỀN CÁC NHÓM VÀ CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG

Hình 6.1: Các thông số kết cấu của piston

Thông số Công thức Giá trị tính Giá trị vẽ

Chiều dày đỉnh δ không làm mát đỉnh (0.03-0.09)D 2.787 8.361 8

Kc c từ đỉnh đến xec men thứ 1 (0,5-1,5)δ 2.3225 13.935 10

Chiều dày s của phần đầu (0,05-0,1)D 4.645 9.29 10

Vị trí của chốt piston H-h (0,5-1,2)D 46.45 111.48 40 Đường kính chốt piston dcp (0,22-0,3)D 20.438 27.87 25 Đường kính bệ chốt db (1,3-1,6)dcp 26.5694 44.592 37 Đường kính lỗ trong chốt do (0,6-0,8)dcp 12.2628 22.296 22

Chiều dày phần thân s1 2-5 mm 2 5 5

Chiều dày hướng kính t của xm (1/22-1/26)D 4.22272727 3.57307692 chiều cao a của secmen khí 2,2-4mm 2.2 4 4 số séc măng dầu 1-3 1 3 1

Chiều dày bờ rãnh a1 ≥a 2.2 4 4 áp suất tiếp xúc trên bệ piston kb

Chiều dài làm việc của bệ chốt l1

10.1526568 4.96352111 chiều dài chốt lcp=3l1 30.4579704 14.8905633 20 lb lcp-2l1 10.1526568 4.96352111 20

Bảng 6.1 Các thông số kết cấu của piston (động cơ xăng cao tốc)

3.1.2 Tính bền piston: Đỉnh Piston:

-Đỉnh piston chịu lực rất phức tạp, trạng thái ứng suất cũng rất phức tạp, - nó vừa chịu tải trọng cơ học vừa chịu tải trọng nhiệt

-Do đỉnh pit-tông chịu tải trọng phức tạp nên việc tính toán đỉnh pit-tông cũng chỉ tính theo những phương pháp gần đúng, theo những giả thuyết nhất định -Phương pháp Back – công thức Back xây dựng trên các giả thuyết sau :

Coi đỉnh pit-tông như một đĩa tròn, có chiều dày đồng đều đặt tự do trên hình trụ rỗng

-Áp suất khí thể pz max = 5,1 MPa tác dụng lên đỉnh piston phân bố đều.

-Lực khí thể Pz max = pz max.Fp và phản lực của nó gây uốn đỉnh pit-tông

Xét ứng suất uốn ở tiết diện x-x

-Trên nửa đỉnh pit-tông có các lực tác dụng sau đây :

4 =¿0.0345 MN Tác dụng lên trọng tâm của nửa hình tròn, cách trục x-x một đoạn : y 1 = 2

Phản lực phần bố trên nữa đường tròn đường kính Di cũng có trị số bằng P Zmax 2 , tác dụng lên trọng tâm của nữa đường tròn, cách trục x-x một đoạn: y 2 = D 1 π

Do đó chịu momen uốn:

Mô- đun chống uốn của đỉnh:

Do đó ứng suất uốn đỉnh pit- tông:

4 δ 2 =1,16( MN m 2 ) Ứng suất cho phép đối với piston bằng nhôm đỉnh có gân:

 σ u < 190 MN m 2 (thõa mãn) Đầu piston:

Tiết diện nguy hiểm nhất chịu kéo và chịu nén thường là tiết diện ngang x-x nằm phía trên chốt chứa các lỗ thoát dầu bôi trơn từ rãnh xéc măng dầu. Ứng suất kéo: ( cuối hành trình thải, đầu hành trình nạp) σ k = P jI

Fx-x: Diện tích tiết diện ngang x-x trừ bớt diện tích qua đường tâm của các lỗ thoát dầu bôi trơn, m 2

Bán kính vòng quay trục khuỷu R=0,043 (m)

Vận tốc của trục khuỷu ω= π n 30 = π 6000 30 b8.32( l s ) m I −I =(0,4 ÷ 0,6) m n 60 ÷ 540( g ) Chọn m I−I = 400 (g)

Diện tích tại tiết diện I-I:

2 Ứng suất nén: ( đầu hành trình cháy dãn nỡ) σ n = P zmax π D 2

Thân piston (Phần dẫn hướng): Áp suất riêng trên bề mặt tiếp xúc với mặt gương xilanh: q p = N max

Trong đó: 𝐿 th - chiều dài phần dẫn hướng (phần thân piston), m.

N max - Lực ngang lớn nhất, MN.

Tính theo sự biến thiên của lực ngang N trên máy tính, ta xác định N max =0,65 MN Động cơ oto cao tốc có q p =0,6 ÷ 1,2 ( MN m 2 ) => Thõa

Chốt piston: Ứng suất uốn:

Nếu coi chốt piston như một dầm đặt tự do trên hai gối đỡ, lực chịu tác dụng có thể phân bố theo hình 1.4

`Khi chịu lực khí thể, chốt bị uốn lớn nhất ở tiết diện giữa chốt Momen uốn chốt có thể xác định theo công thức:

Modun chống uốn của tiết diện chốt pitston bằng:

32 ( d cp 4 −d 0 4 ) d ch ≈ 0,1 d cp 3 (1−α 4 )=0,01 0,025 3 (1− 0,015 4 )=1,56.10 −6 ( m 3 ) Ứng suất uốn của chốt piston σ u = M u

W u = 1,3.10 −4 1,56.10 −6 ( MN m 2 ) < [ σ u ] = 450 MN m 2 Ứng suất cắt:

Chốt piston chịu cắt ở tiết diện I-I trên hình 1-4, ứng suất cắt xác định theo công thức sau: τ c = P Z

4 (0,022 2 −0,015 2 ) d,63 ( MN m 3 ) < [ τ c ] 0( MN m 3 ) Ứng suất tiếp xúc trên đầu nhỏ thanh truyền:

3.2.1 Các thông số ban đầu:

Hình 6.2 Các thông số kết cấu của nhóm thanh truyền3.2.2 Đầu to thanh truyền

Hình 6.3 Sơ đồ tính toán đầu nhỏ

Thông số Công thức Giá trị tính Đơn vị Đường ngoài bạc d1

(1,1-1,25)dcp 22,48 - 34,84 mm Đường kính đầu nhỏ d2

Chiều dài đầu nhỏ ld

Chiều dày bạc đầu nhỏ

Bảng 6.2 thông số kết cấu của dầu nhỏ thanh truyền

Khe hở giữa đầu nhỏ thanh truyền với chốt piston

Thân thanh truyền có tiết diện chữ I được dùng phổ biến vì loại tiết diện này sử dụng vật liệu rất hợp lí; do đó trọng lượng thanh truyền nhỏ mà độ cứng vững của thanh truyền lại lớn.

Tiết diện ngang thân thanh truyền có dạng chữ I, được chế tạo theo phương pháp rèn khuôn.

Hình 6.4 Sơ đồ tính toán thân thanh truyền Bảng6.3 các thông số kết cấu của thân thanh truyền

Thông số thân thanh truyền

Chiều dài thanh truyền L(mm) L=R/λ3,33

H(mm) 20,23 h(mm) 0,688 x H = 13,52 Độ dày thân thanh truyền B(mm) 0,75 x H = 15,16 b/2(mm) 0,292 x H = 5,9 t(mm) 0,166 x H = 3,36 Đường kính chốt khuỷu dck (mm) (0,56-0,75)D = (52,024 - 69675)

Chiều dài bạc lót tbl (mm)

Khoảng cách tâm bu lông c (mm) (1,3-1,75) dck = (67,63 – 121,93)

Chiều dài đầu to ldt (mm) (0,45-0,95) dck =(23,41 – 66,19)

3.2.4 Tính bền đầu nhỏ thanh truyền: đầu nhỏ mỏng

3.2.4.1Khi chịu kéo (ĐCT ở cuối thải, đầu nạp): ρ= d 1 +d 2

Coi đầu nhỏ là 1 dầm cong đối xứng ngàm tại tiết diện C-C về mỗi phía như hình vẽ trên với góc ngàm γ :

Cắt dầm cong tại tiết diện đối xứng A-A và thay bằng lực kéo và mômen uốn tương ứng NA và MA:

Hệ số ảnh hưởng việc lắp bạc lót vào đầu nhỏ thanh truyền: χ = E d F d

Môđun đàn hồi vật liệu đầu nhỏ, chọn: Ed = 2,2.10 5 MPa đối với thép

Môđun đàn hồi vật liệu bạc, chọn: Eb = 1,2.10 5 MPa đối với đồng thau

Tại mặt cắt C-C ta có:

Mjc = MA + NA.ρ(1 – cos γ) – 0,5.Pj.ρ.(sin γ – cos γ)

Njc = NA cos γ + 0,5Pj(sin γ – cos γ)

- ứng suất kéo mặt ngoài của đầu nhỏ: σ nj = [ 2 M jc s 6 ( 2 ρ+ ρ+ s s ) + N k ] l d 1 s = [ 2.0,01183 0,019 6.0,015 ( 2.0,015+ + 0.019 0,019 ) +0,86444.1,44 ] 0,028.0,019 1 u30,73 MN / m 2

- ứng suất kéo của mặt trong đầu nhỏ: σ tj = [ −2 M jc s 6 ( 2 ρ− ρ− s s ) + N k ] l d 1 s = [ −2.0,01183 0,019 6.0,015− ( 2.0,015−0,019 0.019 )+0,86444 1,44 ] 0,028.0,019 1 =−12768 MN / m 2

3.2.4.2 Khi chịu nén (ở ĐCT, đầu hành trình dãn nở):

Lực nén tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền

Tại tiết diện nguy hiểm C-C:

M Z = M A + N A ρ (1−cosγ )−P 1 ρ ( sinγ 2 − γsinγ π − cosγ π ) =−0,0018+ 2 , 33.0,015 ( 1− cos2,24 ) −476,73.10 −6 0,015 ( sin 2,24 2 −2.24 sin 2,24 π − cos2,24 π ) =0,05502 ( MN m)

N Z = N A cosγ − P 1 ( sinγ 2 − γsinγ π − cosγ π ) =2,33 ( cos2,24 ) −476,73.10 −6 ( sin 2,24 2 −2.24 sin 2,24 π − cos2,24 π ) =−1,4488 (MN m) lực kéo pháp tuyến tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền là:

Nkz = χ Nz=−1 , 4488 MN m ứng suất nén mặt ngoài và mặt trong tại C-C là: σ nz = [ 2 M z s 6 ( 2 ρ+s ρ+ s ) + N kz ] l d 1 s = [ 2.0,05502 0,019 6.0,015+ ( 2.0,015+0,019 0.019 ) −1,4488 ] 0,028.0,019 1 !861,7 MN / m 2 σ tz = [ −2 M z s 6 ( 2 ρ− ρ−s s ) + N kz ] l d 1 s = [ −2.0,05502 6.0,015−0.019

0,019.(2.0,015−0,019) −1,4488 ] 0,028.0,019 1 =−72618 MN /m 2 3.2.4.3: ứng suất biến dạng của đầu nhỏ thanh truyền Độ giãn nở khi đầu nhỏ thanh truyền chịu nhiệt.

Trong đó : αb(đồng)= 1,8.10 -5 , αtt(thép)= 1.10 -5 là hệ số dãn dài của vật liệu.

Ngoài ra độ dôi lắp ráp ta chọn mới ghép H7/k6 : ∆=0.015 mm

3.2.4.4 hệ số an toàn của đầu nhỏ thanh truyền. ứng suất cực đại của chu trình là: σ n∆ = p 2 d 1 2 d 2 2 −d 1 2 I2,9 MN /m 2 σmax =σ nj + σ n∆ 23,2 MN /m 2 ứng suất cực tiểu của chu trình: σmin=σ nz + σ n ∆ "354,6 MN /m 2

Hệ số an toàn của đầu nhỏ thanh truyền: n σ = σ −1 σmax− σmin

Trong đó: chọn Y σ =0,1 Đối với thép cacbon: σ −1 0− 250 MPa , chọn : σ −1 %0 MPa

3.2.4.5 Tính toán bền thân thanh truyền(động cơ cao tốc)

Lực tác dụng tác dụng khi thanh truyền chịu nén và uốn dọc tại tiết diện trung bình khi piston ở vị trí ĐCT:

3.2.4.6 tính toán bền đầu to thanh truyền.

Tổng lực kéo ở đầu to thanh truyền.

Pd=Pj+Pkd= FpRw 2 (m(1+λ)+(m2-mn)).10 -6 =5,78Mpa

-Khoảng cách giữa 2 trục chính: l  (1.1-1.25)D

-Đường kính trục chính dow =(0.5-0.8)D

-Chiều dài trục chính low =(0.5-0.6)dow

-Đường kính chốt khuỷu dck= (0.5-0.7)D

-Chiều dài chốt khuỷu lmw =(0.45-0.65)dmw

-Bề dày má ngoài h= (0.15-0.35)dmw

-Chiều dài má ngoài b= (1.7-2.9)dmw

Sơ đồ tác dụng lên khuỷu trục:

Các lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền

+ Pkt: lực khí thể tác dụng lên các piston;

+ J: gia tốc chuyển động của nhóm khối lượng chuyển động tịnh tiến; + Z: phản lực pháp tuyến các gối trục;

Bỏ qua các điền kiện:

+ Lực ma sát tại các khớp quay;

+ Lực ngang của piston tác dụng lên xylanh;

+ Lực quán tính của nhóm khối lượng chuyển động quay;

Tính toán bền trục khuỷu thực chất là kiểm tra sự lựa chọn hợp lý các kích thước của trục khuỷu Do điều kiện tính toán không thể tính cho tất cả các trường hợp của trục khuỷu, mà chỉ chọn ra những trường hợp nguy hiểm nhất để tính cho trục khuỷu Trục khuỷu có thể xảy ra nguy hiểm nhất ở các trường hợp chịu tải trọng sau:

- Trường hợp chịu lực pháp tuyến lớn nhất Zmax

- Trường hợp chịu lực tiếp tuyến lớn nhất Tmax

- Trường hợp chịu lực ∑Tmax

3.3.2 Tính bền các trường hợp chịu tải: a, Trường hợp khởi động:

-Giả sử khuỷu trục ở vị trí ĐCT ( α = 0 0 ), do đó tốc độ nhỏ bỏ qua lực quán tính.

- Các phản lực xác định theo công thức sau:

* Tính sức bền của chốt khuỷu:

- Mô men uốn của chốt khuỷu (tính đối với tiết diện giữa của chốt) bằng:

- Ứng suất uốn chốt khuỷu được xác định theo công thức: σu = M W u = 0.00017 16.10 −6 = 10.625 (MN/m 2 )

-Kết luận: σu = 10.625 (MN/m 2 ) ¿ [σu] = 80-120 (MN/m 2 ) chốt khuỷu đảm bảo điều kiện bền.

*Tính sức bền của má khuỷu:

- Ứng suất uốn của má khuỷu bằng: σu = W M u ux = Z ' b ' 6 h.b 2 = 0,02815.0,02 6

- Ứng suất nén má khuỷu: σn = 2 b h Z = 2.0,02.0,166 0,0563 = 8,48 (MN/m 2 ).

- Ứng suất tổng cộng: σt = σu + σn = 61,29+ 8,48= 69,77 (MN/m 2 ).

Vậy: σt = 69,77 (MN/m 2 ) ¿ [σu] = 120-180 (MN/m 2 ) má khuỷu đảm bảo điều kiện bền.

* Tính sức bền của cổ khuỷu:

- Ứng suất uốn cổ trục khuỷu: σu = Z W ' b ' u = 0,02815 16.10−6 0,02 = 35,1875 (MN/m 2 )

Vậy: σu = 35,1875 (MN/m 2 ) ¿ [σu] = 60-100 (MN/m 2 ) cổ trục khuỷu đảm bảo điều kiện bền. b, Các giá trị lực của trường hợp chịu lực pháp tuyến lớn nhất Zmax :

Lực tác dụng xác định theo công thức sau :

Lực quán tính li tâm của chốt khuỷu:

Lực quán tính ly tâm của khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu:

Lực quán tính ly tâm của má khuỷu:

Lực quán tính ly tâm của đối trọng:

Xác định khuỷu nguy hiểm:

- Trong trường hợp này vị trí tính toán α = αZmax, góc αmax xác định trên đồ thị Z (α) tađược αZmax70 o

Căn cứ vào đồ thị T ta có thể xác định trị số T ở các góc quay α α[ o ] 37

-Do đó ta có thể xác định được trị số ∑Ti-1 tác dụng lên khuỷu của động cơ khi các khuỷu chịu lực Zmax bằng phương pháp lặp bảng sau: α [ o ] 370 o 490 o 610 o 10o 130 o 250 o

Nhìn vào bảng trên ta thấy khuỷu thứ 2 ngoài viêc chịu lực Zmax mà còn chịu thêm lực ∑Ti-1 lớn nhất.

Tính bền má khuỷu: Ứng suất nén má khuỷu:

=-0.357264072 Mpa Ứng suất uốn quanh trục y-y:

= 4.15451E-05 MPa Ứng suất uốn quanh trục x-x:

- Bánh đà là chi tiết dạng bạc Bánh đà được lắp lên trục khuỷu dộng cơ , trục chính của các máy công cụ với mục đích cân bằng máy

Ngoài ra, trên bánh đà còn có chỗ lắp puli căng đai truyền động đi xa

- Công dụng chính của bánh đà là tích trữ năng lượng dư sinh ra trong hành trình sinh công để bù đắp phần năng lượng thiếu hụt trong các hành trình tiêu hao công làm cho trục khuỷu quay đều hơn, giảm biên độ dao động tốc độ góc của trục khuỷu.

- Vật liệu để chế tạo bánh đà là gang xám.

- Bánh đà được lắp trên mặt bích ở phần đuôi trục khuỷu bằng bulông.

- Vành răng được cố định trên bánh đà băng cách ép nóng có độ dôi lớn.

- Ngoài ra trên bánh đà còn có các lỗ để lắp chốt định vị bánh đà với mặt bích, chốt này còn có tác dụng chịu lực cắt thay cho bulông.

- Kết cấu của bánh đà:

Tính bền bánh đà Ứng suất hướng kính : σ r = ƴ ɷ 8 g 2 (3+μ) ( R 2 2 − r 2 )(r 2 −r 0 2 ) r 2 5852.75 Ứng suất tiếp tuyến cực đại: σ T max = ƴ ɷ 2

THIẾT KẾ THÂN MÁY - NẮP MÁY VÀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ

1 Giới thiệu hệ thống phân phối khí.

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và nguyên lý làm việc của hệ thống phân phối khí:

Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ: thải sạch khí thải và nạp đầy hỗn hợp khí nạp hoặc không khí để đảm bảo cho động cơ làm việc liên tục, ổn định, phát huy hết công suất thiết kế.

1.1.2 Yêu cầu của hệ thống phân phối khí:

- Đảm bảo chất lượng quá trình thay đổi khí: chất lượng thải sạch và chất lượng nạp đầy.

- Tránh không cho khí thải trên đường thải trở lại trong xilanh.

- Ít mòn, ít tiếng kêu.

Nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí này được chia làm 2 quá trình cơ bản sau: quá trình vấu cam đẩy mở xupáp và quá trình lò xo giãn đóng kín xupáp.

Quá trình vấu cam đẩy mở xupáp: Động cơ làm việc làm cho trục khuỷu quay thông qua cơ cấu dẫn động phân phối khí bằng bánh xích được lắp ở đầu trục khuỷu làm cho trục cam đóng mở xupáp quay theo Khi vấu cam tiếp xúc với con đội lúc này ép lò xo nén lại đẩy xupáp di chuyển đi xuống mở cửa nạp khi đó môi chất mới vào buồng đốt Cửa thải được thực hiện mở ở quá trình thải làm cho khí cháy đi ra ngoài môi trường.

Quá trình lò xo giãn đóng kín xupáp: Khi trục cam quay đến khi đỉnh của vấu cam vượt qua đầu con đội, lúc này lò xo giãn ra, thông qua chén chặn đẩy xupáp tịnh tiến về vị trí ban đầu thực hiện quá trình đóng kín xupáp.

Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ, thải khí ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp khí nạp hoặc không khí sạch vào xilanh để động cơ làm việc liên tục, ổn định phát hết công suất thiết kế Hệ thống phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau: Quá trình thay đổi khí phải hoàn hảo, nạp đầy thải sạch, đóng mở xupáp đúng thời gian quy định, độ mở lớn để dòng khí lưu thông, ít trở lực, đóng xupáp phải kín nhằm bảo đảm áp suất nén, không bị cháy do lọt khí, tránh lọt khí thải ngược về đường nạp, ít va đập, tránh mòn, dễ dàng trong hiệu chỉnh, sửa chữa, đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ.

-Hệ thống phân phối khí động cơ tham khảo là hệ thống phân phối khí xupáp treo.Kiểu treo có ưu điểm: Tạo được buồng cháy gọn, giảm tối thiểu nhiệt, đường nạp thải đều bố trí trên nắp nên có điều kiện thiết kế để dòng khí lưu thông thanh thoát hơn vì vậy tăng được hệ số nạp, với động cơ xăng hệ thống phân phối khí kiểu treo thì hệ số nạp có thể lớn hơn 5 - 7% so với xupáp đặt, hệ thống phân phối khí kiểu treo có thể bố trí xupáp theo nhiều kiểu khác nhau tuỳ thuộc hình dạng buồng cháy, kết cấu hệ thống phân phối khí như nhiều xupáp cho một xilanh và cách đặt trục cam v.v

-Khuyết điểm của hệ thống phân phối khí kiểu treo là: Do dẫn động hệ thống phức tạp làm tăng chiều dài động cơ, kết cấu nắp xilanh phức tạp và khó đúc, gia công.

1.2.1 Phương án dẫn động trục cam

Trục cam được trục khuỷu dẫn động bằng xích.

Xupáp là chi tiết trực tiếp cho dòng khí nạp vào buồng đốt và thải khí ra ngoài Trong quá trình làm việc xupáp chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt lớn Do mặt nấm xupáp luôn va đập mạnh với đế xupáp nên rất dễ biến dạng Xupáp thải trực tiếp tiếp xúc với khí thải có nhiệt độ cao nên thường bị quá nóng và chịu ăn mòn hóa học Xupáp nạp nhờ dòng khí nạp làm mát nên chịu nhiệt độ nhỏ hơn xupáp thải Kết cấu của xupáp gồm 3 phần chính: phần nấm xupáp, phần thân và phần đuôi xupáp.

Phần nấm: Nấm xupáp thải tiếp xúc với dòng khí thải có nhiệt độ rất cao.Mặt làm việc quan trọng là mặt côn có góc α độ từ 15-45 α càng nhỏ tiết lưu thông càng lớn nhưng mặt nấm càng mỏng làm giảm độ cứng vững gây cong vênh sẽ tiếp xúc không kín khít với đế xupáp.α càng lớn mặt nấm càng bền và dòng khí thải đi ra dễ dàng hơn, đối với động cơ tham khảo ta chọn α = 45 0 Chiều rộng b của mặt côn trên nấm xupáp b

=(0,05-0,12)dn (dn:đường kính nấm xupáp), b phụ thuộc vào vật liệu xupáp Nấm xupáp chọn loại nấm bằng vì có ưu điểm là chế tạo đơn giản có thể dùng cho cả xupáp thải và nạp.

Phần thân xupáp: Đường kính thân xupáp phải đảm bảo để dẫn hướng tốt, tản nhiệt tốt và chịu được lực nghiêng khi xupáp đóng mở Để giảm nhiệt độ cho xupáp người ta có xu hướng tăng đường kính thân xupáp và kéo dài cốc dẫn hướng đến gần phần nấm xupáp Xupáp phải chịu được lực ngang lớn nên đường kính thân xupáp lớn Để tránh hiện tượng xupáp bị kẹt trong ống dẫn hướng khi bị đốt nóng, đường kính thân xupáp ở phần nối tiếp với nấm xupáp thường làm nhỏ đi một ít hoặc khoét rộng lỗ của ống dẫn hướng ở phần này Chiều dày của thân xupáp phụ thuộc vào cách bố trí xupáp, nó thường thay đổi trong phạm vi khá lớn : l=(2,5-3,5)dn Chiều dày của thân xupáp phải lựa chọn đủ để lắp ống dẫn hướng và lò xo xupáp.

Thân xupáp nạp và thải có dạng hình trụ dài Chỗ chuyển tiếp giữa thân và nấm có góc lượn Đuôi xupáp: Phần đuôi xupáp trực làm việc trong điều kiện va đập mạnh do đó mặt trên của phần đuôi phải được tôi cứng Ở phần đuôi xupáp có đoạn khoét rãnh để lắp móng hãm Để chặn lò xo phía trên được lắp với xupáp bằng 2 móng hãm hình côn lắp vào đoạn có đường kính nhỏ trên đuôi Mặt phía ngoài của móng hãm ăn khớp với mặt côn của đĩa lò xo Kiểu lắp dùng móng hãm có ưu điểm là không gây ứng suất tập trung trên đuôi xupáp.

1.2.3 Đế xupap Đối với cơ cấu phân phối khí xupap treo, đường thải và đường nạp bố trí trong nắp xilanh Để giảm hao mòn cho nắp xilanh khi chịu lực va đập của xupap người ta dùng đế xupap ép vào đường thải và đường nạp.

Mặt ngoài của đế là hình trụ trên có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupáp.

Kết cấu của đế xupap rất đơn giản, là một vòng hình trụ trên có vát mặt côn để tiếp xúc với mặt côn của nấm xupap.Đế xupap thường làm thép hợp kim Chiều dày của đế xupap thường nằm trong khoảng (0,08-0,15)dh Chiều cao của đế nằm trong khoảng (0,18-0,25)dh với dh là đường kính của họng đế xupap.

Trục cam dẫn động trực tiếp xupáp Động cơ thiết kế gồm 4 trục cam: Trên mỗi trục cam có các cam nạp và xả Trên các trục cam có cam nạp dẫn động xupáp nạp và cam thải dẫn động xupáp thải riêng biệt, và các cổ trục Ở đầu mỗi trục cam có gắn các bánh răng dẫn động trục cam Để giảm bớt độ trượt giữa bánh răng dẫn động cam với cam ta lắp thêm vòng đệm ma sát.

HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU

1, Lịch sử ra đời của GDI

GDI là từ viết tắt của cụm từ Gasonline direct injection chỉ các loại động cơ phun xăng trực tiếp Trong loại động cơ này, xăng được phun thẳng vào buồng cháy của các xi- lanh, khác hẳn nguyên lý phun xăng vào đường nạp của các động cơ phun xăng điện tử thông dụng GDI được giới thiệu trong sản xuất máy bay ở trong chiến tranh thế giới thứ

II, bởi những nhà thiết kế người Đức (Daimler Benz) và Liên xô cũ(KB khimavtomatika).

Hệ thống phun xăng trực tiếp được phát triển bởi Bosch, và được giới thiệu bởi Goliath và Gutbrod năm 1952 Vào năm 1955, Mercedes – Benz đầu tiên ứng dụng phun xăng trực tiếp vào buồng cháy của động cơ 6 cylinder (Mercedes – Benz 300SL) với thiết bị bơm tạo áp suất phun của Bosch Tuy nhiên, việc ứng dụng này bị quên lãng do vào thời điểm đó các thiết bị điện tử chưa được phát triển và ứng dụng nhiều cho động cơ ôtô, nên việc điều khiển phun nhiên liệu của động cơ thuần tuý bằng cơ khí, và việc tạo hỗn hợp phân lớp cho động cơ chưa được nghiên cứu như ngày nay Vì vậy, so với quá trình tạo hỗn hợp ngoài động cơ thì quá trình tạo hỗn hợp trong buồng đốt cũng không khả quan hơn nhưng kết cấu và giá thành thì cao hơn nhiều.

Hình⁡2.1⁡Mercedes⁡–⁡Benz⁡300SL⁡6⁡cylinder

Mãi đến năm 1996, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật điện tử, hệ thống phun xăng trực tiếp mới xuất hiện trở lại trên thị trường ô tô Mitsubishi Motors là hãng đầu tiên có động cơ GDI ở thị trường Nhật Bản trên mẫu Galant/Legnum’s 4G93 1.8 L 4 xilanh thẳng hàng, mẫu này sau đó được bán ở Châu Âu năm 1997 với xe Mitsubishi Carisma, nhưng nhiên liệu chứa lưu huỳnh cao ở Châu Âu dẫn đến những vấn đề về khí xả và hiệu suất chất đốt thấp hơn mong đợi.

⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡Hình⁡2.2⁡Động⁡cơ⁡GDI⁡của⁡Mitsubishi

Năm 1997, họ cũng giới thiệu động cơ GDI 6 xilanh đầu tiên, đó là động cơ 6G74 3.5LV6 Mitsubishi đã ứng dụng rộng dãi công nghệ này, sản xuất hơn 1 triệu động cơ GDI cho bốn công ty khác năm 2001 Volkswagen/Audi cho ra mắt kiểu động cơ kiểu GDI vào năm 2001 nhưng lấy tên gọi là FSI (Fuel Stratified Injection), BMW cũng cho ra đời động cơ GDI V12.

⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡Hình⁡2.3⁡Động⁡cơ⁡V12⁡của⁡BMW

Cả PSA Peugeot Citroen và Hyundai Motors đều được cấp phép công nghệ GDI của Mitsubishi năm 1999, và sau đó sử dụng trên động cơ V8 GDI đầu tiên Các nhà sản xuất xe hàng đầu như General Motors cũng đã áp dụng kỹ thuật GDI cho động cơ của mình để cho ra đời dòng xe mới vào những năm 2002 Và sau cùng đó là Toyota cũng đã chuyển sang nghiên cứu tạo hỗn hợp trong buồng đốt và đã ra mắt thị trường với động cơ 2GR – FSE V6 vào đầu năm 2006.

Hình⁡2.4⁡Động⁡cơ⁡2GR⁡–⁡FSE⁡V6⁡của⁡Toyota Hình⁡2.5⁡Hyundai-Theta-GDI-Turbo

2, Kết cấu chung của động cơ phun xăng trực tiếp

Về kết cấu chung của động cơ GDI cũng tương tự như động cơ PFI Điểm khác nhau cơ bản là ở hệ thống buồng cháy, hệ thống nhiên liệu, hệ thống điều khiển và đánh lửa (ECU) Ở bộ xử lý khí thải thì động cơ GDI có bố trí thêm một bộ xúc tác nữa (bộ xúc tác kép) để có thể xử lý khí thải khi động cơ hoạt động ở chế độ hỗn hợp nghèo.

2.1, Kết cấu chung của động cơ phun xăng trực tiếp

Về kết cấu chung của động cơ GDI cũng tương tự như động cơ PFI Điểm khác nhau cơ bản là ở hệ thống buồng cháy, hệ thống nhiên liệu, hệ thống điều khiển và đánh lửa (ECU) Ở bộ xử lý khí thải thì động cơ GDI có bố trí thêm một bộ xúc tác nữa (bộ xúc tác kép) để có thể xử lý khí thải khi động cơ hoạt động ở chế độ hỗn hợp nghèo.

Hình⁡2.6⁡Sơ⁡đồ⁡hệ⁡thống⁡GDI⁡của⁡Bosch 1⁡Thùng⁡xăng⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡6⁡Cảm⁡biến⁡lưu⁡lượng⁡khí⁡nạp⁡⁡⁡11⁡Bàn⁡đạp⁡ga

2⁡Bơm⁡tiếp⁡vận⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡7⁡Hộp⁡cácbon⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡12⁡Cảm⁡biến⁡oxy

3⁡ECU⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡8⁡Kim⁡phun⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡13⁡Cảm⁡biến⁡nhiệt⁡độ nước⁡

4⁡Bộ⁡điều⁡khiển⁡bướm⁡ga⁡⁡9⁡Bơm⁡cao⁡áp⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡14⁡⁡Bộ⁡xúc⁡tác⁡NO X

5⁡Đường⁡ống⁡nạp⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡10⁡Cuộn⁡đánh⁡lửa⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡⁡15⁡⁡Cảm⁡biến⁡tốc⁡độ động⁡cơ⁡

2.2 Những đặc tính kĩ thuật của động cơ GDI :

 Kết cấu đường ống nạp tạo được sự lưu thông của lượng gió tối ưu nhất.

 Hình dạng piston lồi, lõm tạo thành buồng cháy tốt nhất, tạo được sự hòa trộn nhiên liệu- không khí tối ưu nhất (hơn cả loại phun xăng FPI).

 Bơm xăng cao áp cung cấp xăng có áp suất cao đến kim phun và phun trực tiếp vào xi lanh động cơ.

 Kim phun nhiên liệu có áp suất phun cao (khoảng chừng 5-10MPA), chuyển động xoáy lốc kết hợp với không khí tạo thành hòa khí (xăng-không khí) tốt nhất.

 Ở chế độ tải nhỏ, nhiên liệu được phun ở cuối quá trình nén Ở chế độ đầy tải nhiên liệu được phun trong quá trình nạp.

 Tiêu hao nhiên liệu ít hơn (khoảng 35% so với động cơ xăng PFI hiện nay).

2.3 Ưu điểm động cơ GDI so với động cơ PFI: Động cơ phun xăng trực tiếp sử dụng phương pháp hình thành hỗn hợp phân lớp (Stratified Mixture Formation) ở chế độ tải nhỏ Xăng sẽ được phun vào cuối kỳ nén. Bản chất của phương pháp này là bố trí một bugi đánh lửa trong buồng cháy của động cơ tại vị trí hỗn hợp có thành phần lambda nhỏ (hỗn hợp đậm lambda = 0,85-0,9) để đốt hỗn hợp bằng tia lửa điện Phần hỗn hợp này sau khi bốc cháy sẽ làm mồi để đốt phần hỗn hợp còn lại có thành phần lambda lớn (hỗn hợp nhạt) Như vậy hỗn hợp toàn bộ của động cơ là hỗn hợp nhạt Để điều chỉnh tải ở chế độ này, người ta sử dụng phương pháp điều chỉnh chất, thay đổi lượng nhiên liệu phun vào buồng cháy còn lượng không khí không đổi Ở chế độ tải lớn đến toàn tải, sử dụng phương pháp nạp đồng nhất: xăng được phun từ đầu quá trình nạp Khi đó xăng bay hơi hòa trộn với không khí trong xilanh tạo thành hòa khí trong suốt quá trình nạp và nén nên có thể coi là đồng nhất Để điều chỉnh tải ở chế độ này người ta dùng van tiết lưu để điều chỉnh lượng hỗn hợp giống động cơ phun xăng gián tiếp.

Nó có các ưu điểm sau đây:

-Điều khiển được lượng xăng cung cấp rất chính xác, hệ số nạp cao như động cơ diesel và thậm chí hơn hẳn động cơ diesel

- Động cơ có khả năng làm việc được với hỗn hợp cực loãng ( Air/Fuel = 30-55).

-Ở chế độ nạp phân tầng và chế độ nạp đồng nhất hỗn hợp nghèo:

-Trong các chế độ hoạt động này, xe hoạt động dưới tỷ số trong khoảng1.55-3.

Cụ thể động cơ hoạt động tại tỷ số lambda từ 1,6 đến 3 trong chế độ nạp phân tầng và khoảng 1,55 trong chế độ nạp đồng nhất hỗn hơp nghèo điều này cho phép bướm ga mở thêm,làm giảm sức cản do không khí gây ra Như vậy tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao.

+Chế độ hỗn hợp nghèo:

-Tổn thất nhiệt qua thành xy lanh giảm:

Trong chế độ nạp phân tầng, sư cháy duy nhất chỉ trong khu vực xung quanh bugi, có nghĩa là sự mất nhiệt ít hơn ở các thành xy lanh và hiệu quả nhiệt cao hơn.

- Kiểm soát khí thải: những nhà chế tạo ô tô luôn tìm mọi cách để đốt cháy một hỗn hợp nhiên liệu loãng nhằm giảm thiểu cũng như kiểm soát lượng khí thải NOx.

- Ngày nay, động cơ GDI đã giảm được 97% lượng khí thải này, điều này đạt được do có sự tham gia bởi bộ luân hồi khí xả EGR và quá trình cháy ổn định hơn.

Do sự chuyển động xoáy lốc của khí nạp trong buồng xy lanh, động cơ có khả năng luân hồi khí thải cao lên đến 25% khi hoạt động ở chế độ nạp đồng nhất khí nạp với tốc độ luân hồi khí thải thấp, bướm ga được mở rộng hơn Điều này cho phép lượng không khí vào dễ dàng hơn, qua đó làm giảm thiệt hại khi giảm ga.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM MÁT

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ

Khi động cơ hoạt động, hỗn hợp nhiên liệu (nhiên liệu và không khí) cháy trong buồng đốt của động cơ tỏa ra với một nhiệt độ lớn khoảng 2000 0 C÷2500 0 C, một phần chuyển thành công, phần còn lại tỏa ra môi trường bên ngoài qua các chi tiết tiếp xúc với khí cháy tiếp nhận (xilanh, piston, nắp xilanh, các xupáp, vòi phun, xecmăng ), mặt khác cũng có nhiệt lượng sinh ra do ma sát giữa các bề mặt làm việc của các chi tiết trong động cơ Nếu không làm mát động cơ hay làm mát không đủ, các chi tiết của động cơ sẽ nóng lên quá nhiệt độ cho phép, sẽ gây ra nhiều tác hại như: cháy xupáp, dầu nhớt mất hết tính chất nhờn gây nóng cháy bạc lót, bó piston và xecmăng trong xilanh…

Bởi vậy, cần làm mát động cơ bằng các phương pháp sau: Bằng không khí hay bằng nước (chất lỏng) để duy trì nhiệt độ khoảng 80÷90 0 C để cho động cơ hoạt động làm việc một cách ổn định.

1 HỆ THỐNG LÀM MÁT BẰNG NƯỚC

Trong hệ thống làm mát bằng nước được chia ra ba kiểu như: làm mát bằng nước kiểu bốc hơi, kiểu đối lưu tự nhiên, kiểu cưỡng bức Căn cứ vào số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn, người ta chia hệ thống làm mát thành các loại: Một vòng tuần hoàn kín, một vòng tuần hoàn hở, hai vòng tuần hoàn (trong đó có một vòng kín một vòng hở). Mỗi kiểu làm mát đều có những ưu nhược điểm khác nhau và thích hợp cho từng điều kiện làm việc của từng động cơ.

1.1 Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi là loại đơn giản nhất Hệ thống này không cần bơm, quạt Bộ phận chứa nước có hai phần: phần khoang chứa nước làm mát của thân máy và phần thùng chứa nước bay hơi lắp với thân.

Hình 1.1 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu bốc hơi.

1-Xupáp;⁡2-⁡Khoang⁡chứa⁡nước⁡bốc⁡hơi;⁡3-⁡Thùng⁡nhiên⁡liệu;⁡4-⁡Que⁡thăm⁡dầu;⁡5- Hộp⁡cacte⁡chứa⁡dầu;⁡6-⁡Thanh⁡truyền⁡;7-⁡Xy⁡lanh;⁡8-Piston;⁡9-⁡Thân⁡máy;⁡10-⁡Nắp xilanh.

Khi động cơ làm việc, tại những vùng nước bao bọc chung quanh buồng cháy nhận nhiệt của buồng cháy sẽ sôi tạo thành bọt nước Nước sôi có tỷ trọng bé sẽ nổi lên mặt thoáng của thùng chứa để bốc hơi ra ngoài khí trời Nước nguội trong thùng chứa có

9 4 tỉ trọng lớn nên có xu hướng đi xuống dưới điền chỗ cho nước nóng nổi lên, do đó tạo thành dòng đối lưu tự nhiên

+ Ưu điểm của hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

- Do đặc tính lưu động đối lưu như đã nói ở trên nên hay dùng cho loại động cơ đặt nằm dùng trong nông nghiệp.

+ Nhược điểm của hệ thống này là do kiểu làm mát bốc hơi tự nhiên nên nguồn nước trong thùng giảm nhanh làm cho tiêu hao nước nhiều và hao mòn thành xylanh không đều.

1.2 Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên:

Trong hệ thống làm mát kiểu này, nước lưu động tuần hoàn nhờ sự chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nóng và nguội mà không cần bơm Cột nước nóng trong động cơ và cột nước nguội trong thùng chứa hoặc trong két nước

- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống :

Hình 1.2: Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên.

1-⁡Thân⁡máy;⁡2-⁡Xilanh;⁡3-⁡Piston,⁡4-⁡Nắp⁡xilanh;⁡5-⁡Đường⁡nước⁡ra⁡két;⁡6-⁡Nắp két,⁡7-⁡Két⁡nước;⁡8-⁡Không⁡khí⁡làm⁡mát;⁡9-⁡Quạt⁡gió;⁡10-⁡Đường⁡nước⁡đi⁡vào⁡làm⁡mát động⁡cơ.

Khi động làm việc, nhiệt độ từ buồng cháy tỏa ra làm cho nước nóng dần lên. Nước nóng có khối lượng riêng nhỏ nên nổi lên trên và đi ra ngoài qua két làm mát Tại đây nước nóng được làm mát nhờ quạt (9) dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ hút không khí qua để tản nhiệt cho nước Nước sau khi tản nhiệt nên khối lượng riêng tăng và đi xuống phía dưới két sau đó đi vào làm mát cho động cơ tạo thành một vòng tuần hoàn kín Độ chênh áp lực được tính theo công thức sau: Δp=ρghαΔt (N/m 2 ) ρ - khối lượng riêng của nước (kg/m 3 ). h - hiệu chiều cao trung bình của hai cột nước nóng và lạnh (m); α - hệ số giản nỡ của nước 0,00018m 3 /m 3 độ Δt - độ chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và lạnh

Như vậy, từ công thức ta thấy độ chênh áp lực phụ thuộc vào độ chênh nhiệt độ Δt của hai cột nước Do vậy với hệ thống mát này có những ưu điểm là chế độ làm mát phù hợp với chế độ không tải của động cơ Khi mới khởi động do sự chênh lệch nhiệt độ của hai cột nước nóng và nguội bé nên chênh lệch áp lực giữa hai cột nước nhỏ Vì vậy, nước lưu động chậm, động cơ chóng đạt được nhiệt độ ở chế độ làm việc

Tuy nhiên, hệ thống có nhược điểm là nước lưu động trong hệ thống có vận tốc bé vào khoảng V = 0,120,19 m/s Điều đó dẫn đến chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra lớn, vì vậy mà thành xilanh làm mát không đều Muốn giảm chênh lệch nhiệt độ nước vào và nước ra của động cơ thì phải tăng kích thước thùng chứa nhưng làm như vậy kết cấu cồng kềnh Do vậy, hệ thống làm mát kiểu này không thích hợp cho động cơ ô tô máy kéo, mà dùng trên động cơ tĩnh tại.

1.3 Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn cưỡng bức:

Do tốc độ lưu động của nước trong hệ thống tuần hoàn đối lưu tự nhiên bé Vì vậy để tăng tốc độ lưu động của nước người ta dùng hệ thống tuần hoàn cưỡng bức. Trong hệ thống này, nước lưu động do sức đẩy cột nước của bơm nước tạo ra Tùy theo số vòng tuần hoàn và kiểu tuần hoàn ta có các loại tuần hoàn cưỡng bức như: hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức một vòng kín, kiểu cưỡng bức một vòng hở, kiểu cưỡng bức hai vòng tuần hoàn Mỗi kiểu làm mát có những nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm, phạm vi sử dụng khác nhau.

1.3.1 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng:

- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

Hình 1.3 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.

1-⁡Thân⁡máy;⁡2-⁡Nắp⁡xilanh;⁡3-⁡Đường⁡nước⁡ra⁡khỏi⁡động⁡cơ;⁡4-⁡Ống⁡dẫn⁡bọt nước;⁡5-⁡Nhiệt⁡kế;⁡6-Van⁡hằng⁡nhiệt;⁡7-⁡Nắp⁡rót⁡nước;⁡8-⁡Két⁡làm⁡mát;⁡9-⁡Quạt⁡gió;⁡10- Puly;⁡11-⁡Ống⁡nước⁡nối⁡tắt⁡vào⁡bơm;⁡12-⁡Đường⁡nước⁡vào⁡động⁡cơ;⁡13-⁡Bơm⁡nước;⁡14-

Két⁡làm⁡mát⁡dầu;⁡15-⁡Ống⁡phân⁡phối⁡nước.

Khi động cơ làm việc, nước trong hệ thống tuần hoàn nhờ bơm ly tâm (13), qua ống phân phối nước (15) đi vào các khoang chứa của các xilanh Để phân phối nước làm mát đồng đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy (1) chảy qua ống phân phối (15) đúc sẵn trong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống (3) ra khỏi động cơ đến van hằng nhiệt (6) Nước từ van hằng nhiệt được chia ra hai dòng: một dòng đi qua ống (11) tuần hoàn trở lại động cơ; một dòng đi qua két

Nếu nhiệt độ của nước làm mát nhỏ hơn nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt đóng lại không cho đi qua két mà theo đường tắc để đi vào làm mát động cơ Nếu nhiệt độ của nước lớn hơn nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt mở cho nước đi qua két. Tại đây, nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt (8) tạo ra Quạt được dẫn động bằng puly từ trục khuỷu của động cơ Tại bình chứa phía dưới, nước có nhiệt độ thấp hơn lại được bơm nước hút vào rồi đẩy vào động cơ thực hiện một chu kỳ làm mát tuần hoàn. Ưu điểm của hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng kín là nước sau khi qua két làm mát lại trở về động cơ do đó ít bổ sung nước, tận dụng được trở lại nguồn nước làm mát tiếp động cơ Do đó, hệ thống này rất thuận lợi đối với các loại xe đường dài, nhất là ở những vùng thiếu nguồn nước.

1.3.2 Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn hai vòng: Đặc điểm của hệ thống này là, nước được làm mát tại két nước không phải là dòng không khí do quạt gió tạo ra mà là bằng dòng nước có nhiệt độ thấp hơn, như nước sông, biển Vòng thứ nhất làm mát động cơ như ở hệ thống làm mát cưỡng bức một vòng còn gọi là nước vòng kín Vòng thứ hai với nước sông hay nước biển được bơm chuyển đến két làm mát để làm mát nước vòng kín, sau đó lại thải ra sông, biển nên gọi là vòng hở Hệ thống làm mát hai vòng được dùng phổ biến ở động cơ tàu thủy.

- Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

Hình 1.4 Hệ thống làm mát cưỡng bức kiểu hai vòng tuần hoàn