Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô trình độ đại học. Trong nội dung đồ án Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Inventor trong quá trình mô phỏng 3D các chi tiết chính trong động cơ 4JH1T3.0. Dựa vào phần mềm Inventor để kiểm nghiệm bền và đối chiếu với thực tế mà động cơ hoạt động để đưa đến kết luận về khả năng làm việc của động cơ trên xe nói trên.
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương KHÁI QUÁT ĐỘNG CƠ 4JH1-T3.0 TRÊN XE ISUZU DMAX 1.1 Khái quát động 4JH1 – T3.0 1.2 Đặc điểm kết cấu động 4JH1- T3.0 1.3 Hệ thống bôi trơn 13 1.3.1 Sơ đồ mạch dầu bôi trơn 13 1.3.2 Bơm dầu, lọc dầu, vòi phun làm mát pít tơng 15 1.4 Hệ thống làm mát 19 1.4.1 Sơ đồ làm mát 19 1.4.2 Bơm nước, van nhiệt, két nước 20 1.5 Hệ thống nạp, thải khí 22 1.5.1 Ống nạp ống xả 22 1.5.2 Turbo tăng áp 22 1.6 Hệ thống tuần hồn khí thải 26 1.6.1 Hệ thống điều khiển EGR 26 1.6.2 Van EGR làm mát EGR 27 1.7 Hệ thống phân phối khí 29 1.7.1 Bộ truyền động xupap 29 1.7.2 Xupap lò xo xupap 31 Chương MÔ PHỎNG HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ 4JH1-T3.0 32 2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống nhiên liệu động 4JH1 – T3.0 32 2.1.1 Đặc điểm 32 2.1.2 Bơm cao áp, ống Rail, kim phun 33 2.1.3 Đường nhiên liệu phía áp suất thấp 41 2.1.4 Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu 41 2.2 Giới thiệu phần mềm Simcenter Amesim 44 2.2.1 Chức Simcenter Amesim 45 2.2.2 Ứng dụng Simcenter Amesim 45 2.3 Xây dựng mô hình mơ hệ thống nhiên liệu động 4JH1 – T3.0 phần mềm Simcenter Amesim 50 2.3.1 Xây dựng mơ hình 50 2.3.2 Gán thông số kết cấu nhà sản xuất 54 2.3.3 Kết mô 57 Chương KHẢO SÁT CƠ CẤU KHUỶU TRỤC-THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ 4JH1-T3.0 63 3.1 Mô động lực học cấu khuỷu trục – truyền động 4JH1 – T3.0 phần mềm Inventor 2020 63 3.1.1 Mô chi tiết cấu khuỷu trục – truyền 63 3.1.2 Mô động lực học cấu khuỷu trục – truyền 65 3.2 Kết khảo sát cấu khuỷu trục-thanh truyền động 4JH1 – T3.0 68 3.2.1 Kết khảo sát Dynamic simulation 68 3.2.2 Kết khảo sát Stress Analysis 69 3.3 Đánh giá điều kiện làm việc động 4JH1 – T3.0 79 KẾT LUẬN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT STT KÝ HIỆU ĐẦY ĐỦ Body Control Module Ý NGHĨA Module điều khiển thân vỏ BCM CRDi Common Rail Direct Injection Phun nhiên liệu trực tiếp điều khiển điện tử PCM Powertrain Control Module Module điều khiển động lực CVT Continuously Variable Transmission Cơ cấu truyền động đai thang tự động biến tốc vô cấp PCV Positive Crankcase Ventilation Van thơng gió hộp trục khuỷu ECU DOHC ECM WGT 10 BTDC 11 ABDC After Bottom Dead Center Sau điểm chết 12 BBDC Before Bottom Dead Center Trước điểm chết 13 ATDC Electronic Control Unit Double Overhead Camshafts Engine Control Module Wast Gate Turbocharger Bộ điều khiển điện tử (Hộp đen) trục cam phía xi-lanh Module điều khiển động Van cửa xả turbo tăng áp Before Top Dead Center Trước điểm chết After Top Dead Center Sau điểm chết LỜI NÓI ĐẦU Những năm qua, kinh tế nước ta đạt thành tựu to lớn, vị đất nước có nhiều thay đổi Hiện nay, nhiều loại xe đại sản xuất lắp ráp Việt Nam, với thơng số kỹ thuật phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình Việt Nam Chính việc tìm hiểu, đánh giá, kiểm nghiệm hệ thống, cụm, cấu cho xe cần thiết nhằm đưa phương thức khai thác sử dụng xe tối ưu Đồ án tốt nghiệp nội dung quan trọng cho việc củng cố, hoàn thiện kiến thức trang bị suốt trình học, từ nâng cao khả áp dụng lý thuyết vào thực tế công việc, khả tư khoa học, khả làm việc địi hỏi cường độ cao, có kế hoạch Qua giúp học viên hệ thống lại kiến thức chuyên ngành tiếp thu, đồng thời bổ sung kiến thức mà thân thiếu sót q trình học Sau năm học tập Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân sự, giao đồ án tốt nghiệp đại học với đề tài: “Nghiên cứu, khảo sát động 4JH1-T3.0 xe ISUZU Dmax” Nội dung đồ án gồm phần sau: Chương 1: Khái quát động 4JH1-T3.0 xe ISUZU Dmax Chương 2: Khảo sát hệ thống nhiên liệu động 4JH1- T3.0 Chương 3: Khảo sát cấu khuỷu trục- truyền động 4JH1- T3.0 Tôi xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo Trung tá Kim Ngọc Duy tồn thể thầy giáo Khoa tô – Trường Sĩ quan Kỹ thuật Quân tạo điều kiện giúp tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp Mặc dù cố gắng nhiều để hoàn thành đồ án, song hạn chế kiến thức, thiếu sót kinh nghiệm thực tế nên q trình làm đồ án khơng tránh sai sót tơi mong đóng góp thầy tồn thể bạn để đồ án tơi hồn chỉnh Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Học viên thực Trần Văn Hà Chương KHÁI QUÁT ĐỘNG CƠ 4JH1-T3.0 TRÊN XE ISUZU DMAX 1.1 Khái quát động 4JH1 – T3.0 1.1.1 Khái quát chung động Isuzu D-Max dòng xe bán tải sản xuất hãng xe Isuzu Motors, Nhật Bản từ năm 2002 D-max chia sẻ tảng với dòng SUV hạng trung ISUZU MU-X đối thủ Chevrolet Colorado, GMC CanyonIsuzu Dmax Isuzu Dmax loại xe bán tải cỡ trung có động mạnh mẽ, vận hành êm ái, mẫu xe bán tải bán chạy hàng đầu Thái Lan Động xe tải Isuzu thiết kế sản xuất dựa đặc điểm động ô tô Tuy nhiên, phiên động Isuzu lại có phát triển vượt bậc nhờ cơng nghệ Blue Power - Một công nghệ đạt tiêu chuẩn quốc tế, áp dụng cho dòng xe tải đại ngày Hình 1.1 Xe Isuzu Dmax Blue Power technology công nghệ diesel Được thiết kế thân thiện với môi trường Isuzu phát triển cải tiến Dòng xe tải hệ không tiên phong đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro mà cịn có khả tối ưu hóa suất, giảm tiếng ồn, an toàn tiết kiệm nhiên liệu Các chuyên gia kỹ sư hàng đầu lĩnh vực xe tải theo dõi phát triển công nghệ Blue Power Và đưa kết luận vượt bậc mà cơng nghệ mang tới, là: + Công suất động tối đa + Mức phát thải thấp + Tiết kiệm nhiên liệu + Có độ bền vượt trội Hình 1.2 Cơng nghệ đại cho dịng xe Isuzu phiên Công nghệ Blue Power cho động xe tải Isuzu hệ sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội Với cải tiến này, Isuzu giúp tối ưu hóa khả vận hành xe, giảm tiếng ồn giảm thiểu chất độc hại khí thải Cụ thể, động phun dầu điện tử tích hợp cơng nghệ Blue Power thân thiện với môi trường Nhờ cải tiến kỹ thuật tuần hồn khí thải EGR xúc tác khí xả DOC Khi sử dụng nhiên liệu tương thích, động Euro giảm 97% bụi than 71% lượng khí thải NOx HC so với động Euro Blue Power technology thừa hưởng hai ưu điểm lớn tiết kiệm nhiên liệu mạnh mẽ Giống hệ trước cộng thêm việc cải tiến công nghệ phun nhiên liệu điện tử áp suất cao Common Rail hệ thống Turbo Làm tăng áp biến thiên nên gia tăng đáng kể hiệu suất nạp Và tối ưu hóa nhiên liệu để không tăng thêm công suất cho hệ động mà giảm độ ồn Những đặc điểm bật động 4JH1 – T3.0: Hệ thống phun nhiên liệu điều khiển điện tử (Common Rail) Cơ cấu phân phối khí dùng đũa đẩy dẫn động bánh Hệ thống xông buồng đốt động điều khiển tự động Van EGR điều khiển điện tản nhiệt nước làm mát Điều khiển van bướm gió điện tử Turbo tăng áp với làm mát khí nạp Bộ xúc tác oxi hóa 1.1.2 Các thơng số kỹ thuật Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật động 4JH1 Kiểu động 4JH1 Loại động Diesel, bốn kỳ Bố trí số xy lanh Thẳng hàng – bốn xy lanh Thứ tự phun nhiên liệu 1–3–4–2 Tổng dung tích (cc) 2999 Đường kính x hành trình piston (mm) 95,4 x 104,9 Tỉ số nén 15,9 Áp suất nén (MPa/ psi) Hơn 3,0/ 440 Loại buồng đốt Phân chia Ống lót xy lanh Ống lót khơ Tốc độ cầm chừng (RPM) 700 ± 25 Hệ thống nhiên liệu Hệ thống nhiên liệu Common rail Loại bơm cao áp Bơm cao áp Denso (Loại HP3) Loại kim phun Kim phun điều khiển điện Số lỗ kim phun (Euro 4) Đường kính lỗ kim phun (mm) 0.12 (Euro 4) Lọc nhiên liệu Lõi giấy với lọc tách nước Hệ thống phân phối khí Dẫn động Dẫn động bánh Xu páp nạp mở trước điểm chết () 24.5 Xu páp nạp đóng sau điểm chết () 55.5 Xu páp xả mở trước điểm chết () 54.0 Xu páp xả đóng sau điểm chết () 26.0 Khe hở xu páp nạp lạnh (mm) 0.4 Khe hở xu páp xả lạnh (mm) 0.4 Hệ thống làm mát Phương pháp làm mát Làm mát chất lỏng Thể tích nước (lít) Khoảng 11,3 Loại bơm nước Bơm ly tâm Loại van nhiệt Sáp Nhiệt độ hoạt động van nhiệt(C/F) 82/ 180 Hệ thống bôi trơn Phương pháp bôi trơn Áp lực cưỡng Loại bơm dầu bôi trơn Cặp bánh ăn khớp ngồi Lượng nhớt (lít) Khoảng 6,2 Loại lọc dầu bôi trơn Lọc giấy Cartridge Hệ thống EGR Van EGR điều khiển điện (Euro 4) Loại làm khơng khí Phần tử giấy khơ Hệ thống van thơng Cacte Loại kín Hệ thống sưởi Bu gi xông Hệ thống khởi động Máy khởi động (V-kW) 12 - 2.0 Hệ thống nạp Điện áp đầu máy phát (V-A) 12 - 60 Công suất lớn / Tốc độ 88kW / 2900 vịng/ phút Mơ men lớn / Tốc độ 290Nm / 1500÷2900 vịng/ phút 1.2 Đặc điểm kết cấu động 4JH1- T3.0 1.2.1 Nhóm chi tiết cố định Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, ống lót xi lanh nắp máy, đệm, có nhiệm vụ để gá lắp chi tiết cấu khuỷu trục - truyền, hệ thống, cấu chi tiết khác đường ống hệ thống bôi trơn, làm mát cấu phối khí.v.v 1.2.1.1 Thân máy Thân máy động 4JH1 có kết cấu kiểu thân xi lanh, hộp trục khuỷu, chi tiết có kích thước lớn động Trong hộp trục khuỷu có ổ đỡ cổ trục Tất ổ đỡ cổ trục thân máy gia công theo q trình sửa chữa, thay khơng đổi lẫn, nắp ổ trục đánh dấu số Trên thân máy có khoang rỗng để chứa nước làm mát xung quanh xi lanh khoan đường dẫn dầu bơi trơn Ngồi ra, cịn có gujơng để bắt chặt nắp máy, vít cấy mặt bích để lắp hệ thống, cụm, chi tiết khác: Bơm dầu, máy khởi động, máy phát diện, mặt sau thân máy có vị trí lắp li hợp liên kết gu jông Trên thân máy có gia cơng lỗ để lắp ống lót xi lanh đệm ống lót xi lanh a d b c Hình 1.3 Thân máy động 4JH1 a Mặt cắt trên; b Mặt cắt trước; c Mặt cắt dưới; d Mặt cắt sau 3.2 Kết khảo sát cấu khuỷu trục-thanh truyền động 4JH1 – T3.0 3.2.1 Kết khảo sát Dynamic simulation Sau kết thúc q trình mơ động lực học, ta xác định lực tác dụng lên liên kết cơng cụ Output Grapher Hình 3.10 Lực lớn tác dụng lên pít tơng Hình 3.11 Lực lớn tác dụng lên truyền 68 Hình 3.12 Lực lớn tác dụng lên trục khuỷu Sau xác định thời điểm giá trị lực lớn tác dụng lên chi tiết, ta chuyển kết sang mơi trường khảo sát ứng suất phương pháp phần tử hữu hạn công cụ Export to EFA 3.2.2 Kết khảo sát Stress Analysis 3.2.2.1 Trên trục khuỷu Hình 3.13 Trục khuỷu mơi trường Stress Analysis 69 Hình 3.14 Ứng suất trục khuỷu Hình 3.15 Biến dạng trục khuỷu Trục khuỷu làm từ thép cacbon xử lý nitơ có b 1000 MPa [9] Ứng suất lớn sau mô 25,93 MPa nên trục khuỷu bảo đảm bền 70 3.2.2.2 Pít tơng – truyền máy thứ Hình 3.16 Pít tơng mơi trường Stress Analysis Hình 3.17 Ứng suất Pít tơng Pít tơng chịu ứng suất lớn 116 MPa vùng đỉnh pít tơng rãnh xéc măng khí đầu tiên; ứng uất nhỏ 0,4 MPa 71 Hình 3.18 Biến dạng pít tơng Hình 3.19 Thanh truyền mơi trường Stress Analysis 72 Hình 3.20 Ứng suất truyền Hình 3.21 Biến dạng truyền 3.2.2.3 Pít tơng- truyền máy thứ hai 73 Hình 3.22 Ứng suất pít tơng Hình 3.23 Biến dạng pít tơng Hình 3.24 Ứng suất truyền 74 Hình 3.25 Biến dạng truyền 3.2.2.4 Pít tơng – truyền máy thứ Hình 3.26 Ứng suất pít tơng 75 Hình 3.27 Biến dạng pít tơng Hình 3.28 Ứng suất truyền 76 Hình 3.29 Biến dạng truyền 3.2.2.5 Pít tơng – truyền thứ tư Hình 3.30 Ứng suất pít tơng 77 Hình 3.31 Biến dạng pít tơng Hình 3.32 Ứng suất truyền 78 Hình 3.33 Biến dạng truyền Pít tơng động 4JH1 – T3.0 làm từ hợp kim nhơm có ứng suất lớn sau mô 127,3 MPa, nhỏ b nên pít tơng bảo đảm điều kiện bền Thanh truyền làm từ thép cacbon có ứng suất lớn sau mô 11,24 MPa, nhỏ b 600 MPa [9] nên bảo đảm điều kiện bền 3.3 Đánh giá điều kiện làm việc động 4JH1 – T3.0 Trong nhiều toán kiểm nghiệm bền trước đây, xét đến tải trọng tĩnh, nghĩa tải trọng tác động lên hệ đặt tĩnh suốt trình làm việc kết cấu; tải trọng có phương, chiều độ lớn khơng thay đổi (hoặc thay đổi ít) theo thời gian, khơng làm phát sinh lực quán tính Trong thực tế, nhiều tải trọng tăng lên đột ngột, hệ bị va chạm, biến đổi theo thời gian hay chuyển động có gia tốc Những trường hợp ta gọi tải trọng động Nhiều cơng trình hay chi tiết máy tính tốn với hệ số an tồn cao tải trọng tĩnh bị phá hỏng tải trọng động Ngược lại có chi tiết, nhìn tưởng yếu ớt thực tế lại có khả làm việc lâu dài tác dụng tải trọng động Vì địi hỏi kỹ sư thiết kế, tính tốn phải ý nghiên cứu lính vực 79 Các chi tiết cấu khuỷu trục – truyền động 4JH1 – T3.0 mô kiểm nghiệm điều kiện tải trọng động xét ảnh hưởng trọng lực, lực quán tính, lực khí thể biến thiên theo chu kì, gây nên ứng suất xoắn, uốn có giá trị lớn Kết khảo sát phần mềm Inventor ra, chi tiết chịu ứng suất lớn vùng màu đỏ thể hình mục 3.2 Đó bề mặt chịu nhiệt độ áp suất lớn (đỉnh pít tơng), bề mặt chịu ma sát, mài mòn cao (cổ trục, cổ chốt), vị trí mối lắp ghép Tuy nhiên, ứng suất biến dạng chi tiết chưa vượt giới hạn bền mỏi vật liệu làm chi tiết Do vậy, chi tiết bảo đảm bền để động hoạt động tốt Trong trình khai thác sử dụng, để động làm việc ổn định, kéo dài tuổi thọ cơng việc bảo dưỡng, sửa chữa, khắc phục kịp thời hư hỏng nội dung quan trọng cần phải quan tâm nhiều tới vùng xem “yếu” chi tiết 80 KẾT LUẬN Sau thời gian tích cực nghiên cứu, tìm hiểu qua tài liệu kiến thức thực tế, đến tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu, khảo sát động 4JH1-T3.0 xe ISUZU Dmax” bao gồm đầy đủ nội dung đề cương, nhiệm vụ đồ án yêu cầu giáo viên hướng dẫn Tính tốn kiểm nghiệm bền chi tiết máy giúp có phương pháp khai thác, sử dụng tốt tơ qn nói riêng với ngành tơ nói chung Là kỹ sư, ngồi kiến thức học trường lớp, cần phải học công nghệ để đáp ứng yêu cầu việc làm ngày cao thời đại công nghệ 4.0 Phần mềm Simcenter Amesim giúp tối ưu thời gian tính tốn, phầm mềm thiết kế 3D Inventor giúp thiết kế, mô phỏng, kiểm nghiệm bền chi tiết sát với điều kiện hoạt động thực tế Nghiên cứu, hoàn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp, giúp nâng cao kiến thức chuyên môn, sử dụng thành thạo phần mềm, hình thành tác phong làm việc, khả tư giải vấn đề làm cở tảng cho mặt công tác sau Cuối cùng, xin cảm ơn thầy giáo Khoa Ô tô, đặc biệt thầy giáo Trung tá Kim Ngọc Duy trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình, giúp đỡ tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp tiến độ bảo đảm chất lượng 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Văn Dũng, Đinh Tấn Ngọc, Nghiên cứu ảnh hưởng kim phun đến công suất động Diesel, Tạp chí khoa học Giáo dục kỹ thuật số 57 – 2020 PGS.TS Lại Văn Định, TS Vy Hữu Thành, Kết cấu tính tốn động đốt trong, Quân đội nhân dân 2003 Hà Quang Minh, Nguyễn Hoàng Vũ, Phun nhiên liệu điều khiển điện tử động đốt trong, HVKTQS 2010 PGS.TS Nguyễn Hoàng Nam, Cơ sở khai thác xe quân sự, HVKTQS 2003 Đỗ Kiến Quốc, Nguyễn Thị Hiền Lương, Sức bền vật liệu, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh 2002 TS Vy Hữu Thành, Th.S Vũ Anh Tuấn, Hướng dẫn đồ án môn học động đốt trong, HVKTQS 1999 Phạm Đình Thọ, Nghiên cứu trình phun nhiên liệu động Diesel 2006 Đại tá, Th.S Trần Quốc Toản, Giáo trình Kết cấu động đốt tập 2, Khoa Ơ tơ, Trường Sĩ quan Kỹ thuật quân 2010 Lê Văn Uyển, Trịnh Chất, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam 2017 82