đồ án nhóm kết cấu tính toán động cơ đốt trong đề tài tổng quan về hệ thống phân phối khí vvt i trên toyota vios 1 5 e cvt

Do đó vấn đề đặt ra ở đấy cho một người kỹ sư là phải nắm rõ được kết cấu của các cụm, hệ thống trên các loại xe hiện đại để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quả cao nhất v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG: ĐẠI HỌC DUY TÂN KHOA: CƠ KHÍ

-

-ĐỒ ÁN NHÓM KẾT CẤU TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT

TRONG

Đề tài: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI

KHÍ VVT-I TRÊN TOYOTA VIOS 1.5 E CVT

LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội đã có nhiều thay đổi kể từ lúc nó được hình thành, và càng ngày xãhội lại càng hoàn thiện hơn và tốt đẹp hơn Trong nền công nghiêp ô tô cũng vậy

kể từ lúc chiếc ô tô đầu tiên ra đời vào đầu thế kỷ đến nay nó đã có nhiều thay đổi và tất nhiên là thay đổi có kế thừa và phát triển Nước ta đang trên đà phát triển, đặc biệt là nghành công ngiệp, trong đó có nghành công nghiệp ô tô cũng rất được chú trọng và phát triển Nó được cho thấy bởi sự xuất hiện nhiều hãng ô

tô nổi tiếng được lắp ráp tại Việt Nam như TOYOTA, HONDA, FORD Do đó vấn đề đặt ra ở đấy cho một người kỹ sư là phải nắm rõ được kết cấu của các cụm, hệ thống trên các loại xe hiện đại để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quả cao nhất về công dụng, an toàn, kinh tế trong điều kiện ở Việt Nam.Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống phân phối khí

Hệ thống này có chức năng làm cho xe tăng thêm công suất của xe và hiệu quả của việc tiết kiệm nhiên liệu của xe, làm thay đổi nhu cầu của xe và áp dụng phổbiến trên xe Vì những chức năng quan trọng của nó mà người ta không ngừng cải tiến hệ thống phân phối khí để năng cao tính năng của nó Vì vậy, trong quá trình học tập về chuyên nghành cơ khí ô tô tại Trường Đại Học Duy tân em đã được giao nhiệm vụ đồ án với đề tài “Khai thác hệ thống phân phối khí trên xe TOYOTA VIOS’’

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Công nghiệp ô tô là một ngành quan trọng trên thế giới Các nhà chế tạo luôn muốn có được một động cơ đốt trong luôn đảm bảo được tính hiệu quả và tính kinh tế cao Và để đạt được một loại động cơ như thế thì người ta cần nghiên cứu đến những yếu tố ảnh hưởng đến tính hiệu quả và tính kinh tế của động cơ Trong khi đó, hệ thông phân phối khí cổ điển còn nhiều hạn chế Để khắc phục những hạn chế đó, một ý tưởng được các kỹ sư đưa ra là tìm cách tác động đến thời điểm mở van, độ mở và khoảng thời gian mở biến thiên theo từng vòng tua khác nhau sao cho chúng mở đúng lúc, khoảng mở và thời gian mở đủ để lấy đầy hoà khí vào buồng đốt Để tăng hệ số nạp thêm đối với mỗi hãng xe người

ta đều có một công nghệ nhằm thay đổi góc phân phối khi sao cho phù hợp với mọi chế độ làm việc của động cơ.

Nhóm 1

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 4

1.1 Hình dáng và thông số chính của ô tô TOYOTA VIOS 1.5 E-CVT 4

1.2 Tổng quan và nguyên lý làm việc của hệ thống phân phối khí 5

1.2.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, yêu cầu, phân loại 5

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lí làm việc chung hệ thống phân phối khí 6

1.3 Tổng quan và nguyên lý làm việc hệ thống phân phối khí 8

1.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phân phối khí 8

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TOYOTA VIOS 1.5 E-CVT 10 2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phân phối khí 10

2.1.1 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phân phối khí van biến thiên kép/ Dual VVT-i 10

2.1.2 Kết cấu các chi tiết trong hệ thống phân phối khí 11

2.1.3 Nguyên lý hoạt động 16

2.2 Các giải pháp kết cấu để tăng độ bền cho các chi tiết và tăng công suất trong động cơ liên quan đến hệ thống 16

CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ 17

3.1 Định nghĩa Chẩn đoán, các phương pháp chẩn đoán động cơ 17

3.1.1 Định nghĩa về chuẩn đoán ô tô 17

3.1.2 Các phương pháp chuẩn đoán động cơ 17

3.2 Chẩn đoán hệ thống các hiện tượng triệu chứng hư hỏng liên quan đến hệ thống phân phối khí 22

3.2.1 Hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và phương pháp kiểm tra chuẩn doán hư hỏng cơ cấu phân phối khí 22

Các thông số kỹ thuật của cơ cấu phân phối khí 22

3.2.1.1 Kiểm tra tiếng gõ, ồn của cơ cấu phân phối khí 22

3.2.1.2 Kiểm tra pha phân phối khí và áp suất nén xi lanh 23

KẾT LUẬN 25

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1 Hình dáng và thông số chính của ô tô TOYOTA VIOS 1.5 E-CVT Hình Dáng

Thống số chính của ô tô TOYOTA VIOS 1.5 E-CVT

Kích thước tổng thể bên ngoài (D x R x C) (mm x mm

x mm)

4425x1730x1475

Dung tích xy lanh (cc) 1496

1.2 Tổng quan và nguyên lý làm việc của hệ thống phân phối khí

Tổng quan:

Hệ thống phân phối khí trên xe đó là một hệ thống rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn tới quá trình làm việc của xe Để cho xe có thể hoạt động ổn định và tiết kiệm được nhiên liệu thì thời điểm phân phối khí phải là lý tưởng

Nguyên lý làm việc của hệ thống phân phối khí:

Khi động cơ làm việc, tỷ số truyền khi quay của trục khuỷu là 1/2, bộ phận này

sẽ hoạt động như sau:

 Khi đỉnh cam chưa có lực tác dụng vào đuôi xupap, lò xo sẽ đẩy xupap đixuống, lúc này cửa nạp hoặc cửa xả sẽ được đóng lại

 Khi đỉnh cam quay lên, con đội sẽ tác dụng vào xupap và nâng xupap đilên Kho đó, cửa nạp hoặc cửa xả sẽ từ từ được mở ra Khi con đội ở vị trítiếp xúc cao nhất của cam thì cửa nạp hoặc cửa xả sẽ được mở lớn nhất

 Trục cam tiếp tục quay, khi đỉnh cam quay xuống thì lò xo căng ra đẩy xu

páp đi xuống và đóng dần cửa nạp hoặc cửa xả Cửa nạp và cửa xả sẽ

đóng hoàn toàn khi con đội có vị trí tiếp xúc thấp nhất

 Phân phối khí xupap đặt sẽ lặp lại quá trình hoạt động nếu động cơ vẫntiếp tục làm việc

1.2.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc, yêu cầu, phân loại

Nhiệm Vụ: Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển quá trình thay đổi môi chất

công tác trong động

cơ, “Thải sạch khí thải khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp hoặc không khí mới vào

xilanh động cơ”

Điều kiện làm việc:

- Tải trọng cơ học cao

dụng cho các loại xe đặc biệt như động cơ xe đua

- Cơ cấu phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải: Là loại cơ cấu phối

Về cơ bản, hệ thống phân phối khí bao gồm những chi tiết sau:

1.1 Trục cam

Trục cam là một chi tiết nhỏ được thiết kế có cấp với độ chính xác rất cao Trụccam trên ô tô thường là trục liền và không có khúc đoạn nối với nhau Các vấucam được bố trí trên trục cam sắp xếp tuân theo thứ tự nổ của từng loại động cơ

và tùy chức năng của trục cam đó

1 Xupap

Xupap đảm nhiệm vai trò đóng mở cửa nạp và thải trong động cơ Các xupapthông thường sẽ được chế tạo từ các loại vật liệu có khả năng chịu nhiệt cao, ítgiãn nở và có độ cứng tốt

2 Lò xo xupap

Là một chi tiết phải chịu tải trọng lớn khi động cơ hoạt động hay không hoạtđộng Thông thường, lò xo xupap được chế tạo từ các loại vật liệu có khả năngđàn hồi tốt, độ cứng cao

Lò xo xupap cũng thường là loại lò xo trụ, có nhiều bước xoắn nhằm giảm giaođộng cộng hưởng có thể làm gãy lò xo

3 Các công nghệ hiện đại

Ngày nay, các nhà sản xuất đã nghiên cứu và trang bị thêm nhiều công nghệ đốttrong hiện đại nhằm làm tăng hiệu suất làm việc, điển hình như:

Công nghệ van biến thiên: Có vai trò thực hiện việc điều chỉnh góc xoay trục

cam nạp để có thể thay đổi thời điểm đóng mở các xupap trên nhiều dòng xe,nhất là Toyota, Lexus

Công nghệ thay đổi độ nâng xupap: Thường có mặt trên các dòng xe của

Honda, Acura

Công nghệ van biến thiên VANOS: Được trang bị trên các dòng xe của BMW.

Nguyên lí làm việc chung của hệ thống phân phối khí

Khi động cơ làm việc, tỷ số truyền khi quay của trục khuỷu là 1/2, bộ phận này

sẽ hoạt động như sau:

 Khi đỉnh cam chưa có lực tác dụng vào đuôi xupap, lò xo sẽ đẩy xupap đixuống, lúc này cửa nạp hoặc cửa xả sẽ được đóng lại

 Khi đỉnh cam quay lên, con đội sẽ tác dụng vào xupap và nâng xupap đilên Kho đó, cửa nạp hoặc cửa xả sẽ từ từ được mở ra Khi con đội ở vị trítiếp xúc cao nhất của cam thì cửa nạp hoặc cửa xả sẽ được mở lớn nhất

 Trục cam tiếp tục quay, khi đỉnh cam quay xuống thì lò xo căng ra đẩy xu

páp đi xuống và đóng dần cửa nạp hoặc cửa xả Cửa nạp và cửa xả sẽ

đóng hoàn toàn khi con đội có vị trí tiếp xúc thấp nhất

 Phân phối khí xupap đặt sẽ lặp lại quá trình hoạt động nếu động cơ vẫntiếp tục làm việc

1.3 Tổng quan và nguyên lý làm việc hệ thống phân phối khí

Tổng quan:

Hệ thống phân phối khí trên xe đó là một hệ thống rất quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn tới quá trình làm việc của xe Để cho xe có thể hoạt động ổn định và tiết kiệm được nhiên liệu thì thời điểm phân phối khí phải là lý tưởng

Nguyên lý làm việc của hệ thống phân phối khí:

Khi động cơ làm việc, tỷ số truyền khi quay của trục khuỷu là 1/2, bộ phận này

sẽ hoạt động như sau:

 Khi đỉnh cam chưa có lực tác dụng vào đuôi xupap, lò xo sẽ đẩy xupap đixuống, lúc này cửa nạp hoặc cửa xả sẽ được đóng lại

 Khi đỉnh cam quay lên, con đội sẽ tác dụng vào xupap và nâng xupap đilên Kho đó, cửa nạp hoặc cửa xả sẽ từ từ được mở ra Khi con đội ở vị trítiếp xúc cao nhất của cam thì cửa nạp hoặc cửa xả sẽ được mở lớn nhất

 Trục cam tiếp tục quay, khi đỉnh cam quay xuống thì lò xo căng ra đẩy xu

páp đi xuống và đóng dần cửa nạp hoặc cửa xả Cửa nạp và cửa xả sẽ

đóng hoàn toàn khi con đội có vị trí tiếp xúc thấp nhất

 Phân phối khí xupap đặt sẽ lặp lại quá trình hoạt động nếu động cơ vẫntiếp tục làm việc

1.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống phân phối khí

Nhiệm Vụ: Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển quá trình thay đổi môi chất

- ít mòn, tiếng ồn nhỏ, dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp Phân loại:

Để đảm bảo nhiệm vụ và yêu cầu trên cơ cấu phối khí được phân thành các loại sau:

- Cơ cấu phối khí dùng cam-xupáp: Là loại cơ cấu phối khí được sử dụng phổ biến trong

các loại động cơ đốt trong, có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh, giá thành không cao

dụng cho các loại xe đặc biệt như động cơ xe đua

- Cơ cấu phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải: Là loại cơ cấu phối

CHƯƠNG 2: KẾT CẤU HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TOYOTA VIOS 1.5 E-CVT

2.1 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống phân phối khí 2.1.1 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phân phối khí van biến thiên kép/ Dual VVT-i

Hình 2.1.1.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống dual VVT-i

Hình 2.1.1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống dual VVT-i

2.1.2 Kết cấu các chi tiết trong hệ thống phân phối khí

- Bộ điều khiển VVT-i gồm:

+ Thân bộ điều khiển

+ Các cánh gạc lắp với trục cam nạp

+ Chốt hãm( Cố định trục cam với thân cam)

+ 8 khoang dầu(4 khoang muộn, 4 khoang sớm)

Hình 2.1.2.1 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i bên nạp

Hình 2.1.2.2 Cấu tạo bộ điều khiển VVT-i bên xả

Van điều khiển phối khí trục cam gồm:

+ Cuộn dây và giắc điện

+Vỏ van chuyển mạch dầu

+ Lò xo hồi vị

+ Bộ phận chuyển động: piston và van trượt

Hình 2.1.2.3 Cấu tạo van điều khiển dầu phối khí trục camKhi van điều phối được đặt ở vị trí như trên hình vẽ, bộ ECU của động cơ điều khiển áp suất dầu tác động lên khoang cánh gạt phía làm sớm thời điểm phối khí để quay trục cam nạp về chiều làm sớm thời điểm phối khí

Hình 2.1.2.4 Hoạt động của VVT-i khi làm sớm thời điểm mở xupap

Hình 2.1.2.5 Hoạt động của VVT-i khi làm sớm thời điểm mở xupap.

Khi ECU đặt van điều phối trục cam ở vị trí như trong hình vẽ, áp suất dầu tácđộng lên khoang cánh gạt phía làm muộn thời điểm phối khí để làm quay trục cam nạptheo chiều quay làm muộn thời điểm phối khí

Hình 2.1.2.6 Hoạt động của VVT-i khi làm muộn thời điểm mở xupap

Hình 2.1.2.7 Hoạt động của VVT-i khi làm muộn thời điểm mở xupap 2.1.3 Nguyên lý hoạt động

VVT-i là viết tắt của Variable Valve Timing – Intelligent hay còn gọi là van biến thiên thông minh được phát triển bởi Toyota để thay thế hệ thống Toyota VVT (hệ thống cam pha điều khiển thủy lực 2 giai đoạn)

Trong quá trình hoạt động, các cảm biến vị trí bướm ga và lưu lượng khí nạpcung cấp các dữ liệu chính về ECU để tính toán thông số phối khí theo yêucầu chủ động Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ cung cấp dữ liệuhiệu chỉnh, cảm biến vị trí cam VVT và vị trí trục khuỷu thì cung cấp cácthông tin về tình trạng phối khí thực tế

Trên cơ sở các yếu tố chủ động, hiệu chỉnh và thực tế, ECU sẽ tổng hợp đượclệnh phối khí tối ưu cho buồng đốt Lệnh này được tính toán trong vài phầnnghìn giây và quyết định đóng (mở) các van điện của hệ thống thủy lực Áplực dầu sẽ tác động thay đổi vị trí bộ điều khiển phối khí, mở các xu-páp nạpđúng mức cần thiết vào thời điểm thích hợp.

Như vậy, thay cho hệ thống cam kiểu cũ với độ mở xu-páp không đổi, VVT-i

đã điều chỉnh vô cấp hoạt động của các van nạp Độ mở và thời điểm mởbiến thiên theo sự phối hợp các thông số về lưu lượng khí nạp, vị trí bướm

ga, tốc độ và nhiệt độ động cơ

2.2 Các giải pháp kết cấu để tăng độ bền cho các chi tiết và tăng công suất trong động cơ liên quan đến hệ thống

+ Tăng đường kính của xupap và cửa nạp

+ Giảm góc của xupap nhằm lưu lượng của dòng khí nạp

+ Giảm độ cứng của con đội nhằm giảm tốc độ mòn của các vấu cam

CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ

3.1 Định nghĩa Chẩn đoán, các phương pháp chẩn đoán động cơ.

3.1.1 Định nghĩa về chuẩn đoán ô tô

Chẩn đoán ô tô là quá trình phát hiện và phân tích các vấn đề xảy ra với ô tô Nócho phép thợ điện ô tô chẩn đoán và xác định những gì cần được sửa chữa hoặc thay thế bằng cách sử dụng các công cụ chuyên dụng Thợ sửa xe cũng sử dụng

kỹ thuật này để xác định những gì cần sửa chữa hoặc thay thế trên xe

Sửa chữa điện ô tô là một quy trình được sử dụng bởi thợ cơ khí và thợ điện ô tô

để đảm bảo rằng hệ thống dây điện, nguồn điện, hệ thống sạc, hệ thống đánh lửa, hệ thống phun nhiên liệu, đèn và ắc quy hoạt động bình thường Quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết về điện để khắc phục đúng cách mọi sự cố có thể phát sinh với các hệ thống này trước khi chúng trở nên tồi tệ hơn

Chẩn đoán ô tô là quá trình xác định lỗi của động cơ ô tô và tìm giải pháp khắc phục Quá trình này thường được thực hiện bởi một thợ điện ô tô, người có thể

sử dụng các công cụ và thiết bị phù hợp để chẩn đoán sự cố Chẩn đoán ô tô sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về chiếc xe của mình

3.1.2 Các phương pháp chuẩn đoán động cơ

3.1.2.1 Chẩn đoán chung

Tham số chẩn đoán như công suất hữu ích, nhiệt độ, thành phần khí xả, tổn thất

cơ giới, mức độ ồn và va đập, hàm lượng mạt kim loại trong dầu bôi trơn phản ánh chung trạng thái chất lượng của động cơ Do chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố nên chúng chỉ nói lên trạng thái làm việc chung của động cơ là tốt hay xấu mà không chỉ rõ hư hỏng ở bộ phận nào

3.1.2.2 Chẩn đoán hệ thống

Tham số chẩn đoán phản ánh trạng thái chất lượng của từng cơ cấu, hệ thống trong động cơ, thường là:

a) Hệ thống nhiên liệu:

• góc phun sớm

• áp suất phun

• lượng nhiên liệu chu trình của từng nhánh bơm

• độ đồng đều về cấp nhiên liệu giữa các vòi phun

b) Hệ thống bôi trơn

 Độ chênh lệch áp suất dầu bôi trơn trước và sau lọc

 Áp suất dầu trên đường dầu chính

 Áp suất mở các van an toàn trên đường dầu chính và trong lọc dầu.c) Hệ thống phối khí

 Độ kín xupap và đế

d) Hệ thống làm mát:

 Độ chênh lệch nhiệt độ nước làm mát trước và sau két nước

 Nhiệt độ bắt đầu mở van hằng nhiệt

 Nhiệt độ bắt đầu mở van điện từ đóng li hợp quạt gió hoặc van điều chỉnh dầu vào khớp nối thủy lực của quạt gió

3.1.2.3 Chẩn đoán riêng

a) Nhóm piston-xilanh-xec măng

• lượng khí lọt xuống cac te trong một đơn vị thời gian

• Mức độ tiêu hao dầu nhờn thành muội than

• Độ rò rỉ khí nén trong buồng cháy

• Độ chân không đường nạp

• Áp suất cuối kì nén

b) Nhóm thanh truyền trục khuỷu và bạc

- Áp suất dầu bôi trơn trên đường dầu chính

- Tiếng gõ trục bạc

- Cường độ va đập của nhóm piston thanh truyền khi thanh đổi liên tuc áp suất khí nén trong buồng cháy

* Chuẩn đoán khi động cơ công suất yếu:

- Biểu hiện của động cơ khi công suất yếu:

* Đánh giá chất lượng động cơ theo thành phần khí xả

- Biểu hiện của khí xả: