+ Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ơ trên, ta tiến hànhkhai triển như sau: Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với OP vàcắt đồ thị công tai
XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG LỰC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ DD6-0119
Tính toán xây dựng bản vẽ đồ thị
1.1.1 Các thông số động cơ
Bảng 1.1: Các thông số cho trước của động cơ
THÔNG SÔ KỸ THUẬT Ký Hiệu Giá trị Đơn Vị
Số xilanh/Số kì/Cách bố trí i / τ/ 6/4/In-Line
Tỷ số nén ε 7,5 Đường kính x Hành trình Piston DxS 91x85 mm
Công suất cực đai Ne 195 Kw ứng với số vòng quay n 4800 v/p
Tham số kết cấu λ 0,24 Áp suất cực đai Pz 4,5 MN/m 2
Khối lượng nhóm piston mpt 1,0 Kg
Khối lượng nhóm thanh truyền mtt 1,3 Kg
Góc đánh lửa sớm s 15 độ
Góc phân phối khí α1 19 độ α2 63 độ α3 36 độ α4 20 độ
Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cascte ướt
Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng
Hệ thống nap Turbo Charger Intercooler
Hệ thống phân phối khí 12 valve, SOHC
+ Xác định tốc độ trung bình của động cơ: C m = S×n 30 [m/s]
S [m]: hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh. n [vòng/ phút]: tốc độ quay của động cơ.
Cm= 13,6 m/s > 9 m/s: động cơ tốc độ cao hay động cơ cao tốc
+ Chọn trước chỉ số nén đa biến trung bình :� = 1,39
+ Chọn trước chỉ số giãn nơ đa biến trung bình :� 2 = 1,29
+ Áp suất khí cuối kì nap:
Vì là động cơ bốn kì tăng áp: pa= (0,8÷ 0,9) ×pk(1.2) Đối với động cơ không tăng áp
+ Áp suất cuối kì nén: pc= pa× � �1 = 2,2034 [MN/m 2 ] (1.3)
+ Chọn tỷ số dãn nơ sớm: động cơ xăng ρ = 1
+ Áp suất cuối quá trình giãn nơ: pb= δ p z
1 n2 = ( ε p z ρ ) n2 = 0,3345 [MN/m 2 ] (1.4) + Thể tích công tác:
+ Vận tốc tục khuỷu:ω = π × n 30 = 502,4[rad/s] (1.7)
+ Áp suất khí sót: động cơ cao tốc: pr= (1,05 ÷ 1,10) × pth (1.8)
1.1.5.1 Các thông số xây dựng đồ thị
Các thông số cho trước :
+ Áp suất cực đai: Pz = 4,5 [Mn/m 2 ] :
Các thông số chọn: Áp suất khí nap: pk= 0,17 [MN/m 2 ]
Gọi Pnx, Vnxlà áp suất, thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ.
Vì quá tình nén của động cơ là quá trình nén đa biến nên:
Vnx) n 1 Đặt:i = V V nx c Khi đó:Pnx = i P n1 c Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thànhkhoảng , khi đó i = 1, 2 , 3,.
Xây dựng đường giãn nơ:
Gọi Pgnx, Vgnxlà áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nơ của động cơ.Vì quá trình giãn nơ là quá trình đa biến nên ta có:P nx × V nx n = const
Ta có : VZ=×VC Pgnx= 2 2
(1.4) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thànhkhoảng , khi đó i = 1, 2 , 3,.
Biểu diễn các thông số:
+ Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd= 20 mm μv= V V c cbd = 0,00425[dm 3 /mm]
Giá trị biểu diễn của Vhbd = V μ h v = 130[mm]
+ Biểu diễn áp suất cực đai: Pzbd= 200mm μ p = P P z zbd = 0,0225[MN/m 2 mm]
+ Về giá trị biểu diễn ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá trị biểu diễn của Vh, nghĩa là giá trị biểu diễn của AB = Vhbd= 130[mm] μ s = V S hbd = 0.654[mm/mm]
+ Giá trị biểu diễn của OO’:
Bảng 1.2: Bảng giá trị đồ thị công động cơ xăng Đường nén Đường gian nơ i V(dm3) V(mm) i^n1 Pnx Pnxbd i^n2 Pgn Pgnbd
1.1.5.2 Cách vẽ đồ thị Đồ thị công động cơ xăng 4 kỳ có tăng áp
+ Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nơ.
+ Vẽ vòng tròn của đồ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:
Va= Vc+ Vh= 0,6375 [dm 3 ] pa= 0,134 [MN/m 2 ]
- Điểm phun sớm: c’ xác định từ đồ thị Brick ứng vớis;
Vc= 0,085 [dm 3 ] => Vcbd= 20 [mm] pc= 2,2034[MN/m 2 ] => pcbd= μ p c p = 97,93[mm]
- Điểm bắt đầu quá trình nap: r( Vc; Pr) = (0,085; 0,184) => rbd(20; 8,15)
- Điểm mơ sớm của xupáp nap: 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 nap: a’ xác định từ đồ thị Brick ứng với α2
- Điểm mơ sớm của xupáp thải : b’ xác định từ đò thị Brick ứng với α3
- Điểm áp suất cực đai lý thuyết: z (Vc; Pz) = (0,085; 4,5)
- Điểm áp suất cực đai thực tế: z’’(/2.Vc; Pz)
Hình 1.1: Các điểm đặc biệt cần xác định trên đồ thị công động cơ xăng.
Bảng 1.3: Các điểm đặc biệt Điểm Giá trị thật Giá trị vẽ
A (Va,pa) 0,64 0,13 150 5,95 c (Vc, pc) 0,09 2,20 20 97,93 z (Vz, Pz) 0,09 4,5 20 200 b (Vb, pb) 0,64 0,33 150 14,87 r (Vr, pr) 0.09 0,18 20 8,15 y(Vc, py) 0,09 4,5 20 170 z''(ρ/2Vc;Pz) 0,04 4,5 23,38 170
+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nap,tiến hành hiệu chỉnh bo tròn ơ hai điểm z’’ và b’’.
Hình 1.2 Phương pháp vẽ đồ thị Brick
+ Vẽ vòng tròn tâm O, bán kính R Do đó AD = 2R = S = 85 [mm] Điểm A ứng với góc quay =0 0 (vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi
0 0 (vị trí điểm chết dưới).
Chọn tỷ lệ xích đồ thị Brick:μs = V S hbd = S × μ V v h = 0,65 + Từ O lấy đoan OO’ dịch về phía ĐCD như Hình 1.2 , với :
Giá trị biểu diễn :OO' bd = OO' μ s = μ λ×R s ×2 = 0.0102 0,74 = 7,8[mm]
+ Từ O’ kẻ đoan O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , ha M’C thẳng góc với AD Theo Brick đoan AC = x Điều đó được chứng minh như sau:
+ Ta có : AC = AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’×cos+
+ Muốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là α
0 , 20 0 , 30 0 , ta làm như sau : từ O’ kẻ đoan O’M song song với đường tâm má khuỷu OB Ha MC vuông góc với AD Điểm A ứng với góc quay = 0 0 và điểm D ứng với khi= 180 0 Theo Brick đoan AC = x.
+ Vẽ hệ trục vuông góc OS, trục O biểu diễn giá trị góc còn trục OS biễu diễn khoảng dịch chuyển của Piston Tùy theo các góc ta vẽ được tương ứng khoảng dịch chuyển của piston Từ các điểm trên vòng chia Brick ta kẻ các đường thẳng song song với trục O Và từ các điểm chia (có góc tương ứng) trên trục O ta vẽ các đường song song với OS Các đường này sẽ cắt nhau tai các điểm Nối các điểm này lai ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x của piston theo.
Bảng 1.4: Bảng giá trị đồ thị chuyển vị S = f(α)
Goc Giá trị thật Giá trị vẽ α S(m) V(m/s) S(mm) V(mm)
1.1.3 Xây dựng đồ thị vận tốc
+ Theo phương pháp giải tích vận tốc của piston được xác định theo công thức: v = Rω( λ 2 Sin2α+ Sin�) (m/s) (1.10)
+ Chọn tỷ lệ xíchV=S×= 0.328492308 [m/s.mm]
+ Vẽ nửa đường tròn tâm O có bán kính R1:
+ Giá trị biểu diễn của R1là :
+ Vẽ đường tròn tâm O bán kính đồng tâm với nửa đường tròn có bán kính
+ Chia đều nửa đường tròn bán kính R1, và đường tròn bán kính R2 ra 18 phần bằng nhau Như vậy, ứng với góc ơ nửa đường tròn bán kính R1thì ơ đường tròn bán kính R2 sẽ là 2, 18 điểm trên nửa đường tròn bán kính R1 mỗi điểm cách nhau 10 0 và trên đường tròn bán kính R2 mỗi điểm cách nhau là 20 0 + Trên nửa đường tròn R1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, , 18 theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên đường tròn bán kính R2 ta đánh số 0’,1’,2’, , 18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA.
+ Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R1, ta dóng các đường thẳng vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính R2 ta kẻ các đường thẳng song song với AB Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theo từng cặp 0-0’;1-1’; ;18-18’ tai các điểm lần lượt là 0, a, b, c, Nối các điểm này lai bằng một đường cong và cùng với nửa vòng tròn bán kính R1 biểu diễn trị số vận tốc v bằng các đoan A0, 1a,2b,3c, , 0 ứng với các góc 0,
1,2, 3 18 Phần giới han của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là giới han vận tốc của piston.
+ Vẽ hệ toa độ vuông góc OvS trùng với hệ toa độ OS , trục thẳng đứng Ov song song với trục O Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường thẳng song song với trục Ov cắt trục OS tai các điểm 0, 1, 2, 3, , 18 Từ các điểm này, ta đặt các đoan thẳng A0, 1a, 2b, 3c, song song với trục Ov và có khoảng cách bằng khoảng cách các đoan A0, 1a,2b,3c, , 0 Nối các điểm A, a ,b c, lai với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc của piston v=f(S).
Hình 1.3 Đồ thị vận tốc V = f()
+ Theo phương pháp giải tích lấy đao hàm vận tốc theo thời gian ta có công thức để tính gia tốc của piston như sau: j = �� �� = �� �� �� �� = Rω 2 (Cosα+ λCos2α) (m/s 2 ) (1.11)
+ Giải gia tốc của Piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp TôLê Cách tiến hành cụ thể như sau:
Lấy đoan thẳng AB = S = 2R = 85 [mm]
Từ A dựng đoan thẳng : AC = Jmax= R× 2 ×(1+).
Từ B dựng đoan thẳng: BD = Jmin= - R× 2 ×(1-).
Nối CD cắt AB tai E.
Lấy EF = -3R 2 Nối CF và DF Phân đoan CF và DF thành những đoan nhỏ bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ như trên hình 1.6.
Nối 11’ , 22’ , 33’ , 44’ Đường bao của các đoan thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số: j = f(x). Đồ thị gia tốc j = f(x)
+ Chọn giá trị biểu diễn của Jmaxlà Jmaxbd= 80 [mm]
+ Do đó :Giá trị biểu diễnJ minbd = J min μ j = − 8152,706048
+ Lấy đoan thẳng AB trên trục OS, với:
+ Tai A, dựng đoan thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với:
+ Tai B, dựng đoan thẳng BD thẳng góc với AB về phía dưới, với:
+ Nối C với D cắt AB tai E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một đoan: Giá trị biểu diễn EFbd= EF μ j = − 7723,616256
+ Nối đoan CF và DF, ta phân chia các đoan CF và DF thành 8 đoan nhỏ bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng han như trên đoan CF: C, 1, 2, 3,
4, F; trên đoan FD: F, 1’, 2’, 3’,4’,D Nối các điểm chia 11 ' ,22 ' ,33 ' , Đường bao của các đoan này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(x).
Dùng phương pháp TôLê ta có đồ thị như hình 1.6:
Hình 1.4 Đồ thị gia tốc j = f(x)
1.1.7 Vẽ đồ thị lực quán tính
+ Ta có lực quán tính : Pj = -m × j -Pj = m × j Do đó thay vì vẽ Pj ta vẽ -Pj lấy trục hoành đi qua po của đồ thị công vì đồ thị -Pj là đồ thị j = f(x) có tỷ lệ xích khác mà thôi Vì vậy ta có thể áp dụng phương pháp TôLê để vẽ đồ thị -Pj
+ Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì -Pj phải có cùng thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ -Pj= f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh piston Tức là thay: m = F m' pis = π×D2 m'
[Kg/m 2 ] m’ = m1+ mnpt[Kg] Đối với động cơ ô tô máy kéo: m1= (0,2750,350)×mtt m2= (0,6500,725)×mtt
+ Trong đó: m’: khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến mnpt = 1 [Kg]: khối lượng nhóm Piston mtt= 1,3 [Kg]: khối lượng nhóm thanh truyền chọn khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu nhỏ: m1= 0,3 × mtt= 0.39 [Kg] chọn khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu to: khi đó: m’ = 1,39[Kg] m = F m' pis = π×D2 m'
+ Để có thể cộng đồ thị lấy trục P0làm trục hoành cho đồ thị -Pj Đồ thị lực quán tính:
+ Tỷ lệ xớch của -Pj : àpj= àp= 0,0225 [MN/m 2 mm]
+ Giá trị biểu diễn của : Pjmax= −P μ jmax
Hình 1.5 Đồ thị lực quán tính Pj
1.1.8 Đồ thị khai triển: P kt , P j , P 1 -
+ Đồ thị Pkt- được vẽ bằng cách khai triển p theo từ đồ thị công trong 1 chu trình của động cơ (động cơ 4 kỳ:= 0, 10, 20, , 720 0 ).
+ Vẽ hệ trục toa độ vuông góc OP, trục hoành O nằm ngang với trục p0 Để được đồ thị Pkt - ta đặt trục hoành của đồ thị mới ngang với trục chứa giá trị p0ơ đồ thị công Làm như vậy bơi vì áp suất khí thể : pkt= p - p0.
+ Trên trục Ota chia 10 o một, ứng với tỷ lệ xích= 2 [ 0 /mm].
+ Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ơ trên, ta tiến hành khai triển như sau:
Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với OP và cắt đồ thị công tai các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nap, nén,cháy - giãn nơ và thải Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ trục toa độ OPα.
Từ các điểm chia trên trục Oα, kẻ các đường song song với trục OP, những đường này cắt các đường dóng ngang tai các điểm ứng với các góc chia của đồ thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ Nối các giao điểm này lai ta có đường cong khai triển đồ thị Pkt - α với tỷ lệ xích : p = 0,0629 [MN/(m 2 mm)]; = 2 [ 0 /mm]
Hình 1.6 Cách khai triển pkt
+ Cách vẽ giống cách khai triển đồ thị công nhưng giá trị của điểm tìm được ứng với chọn trước lai được lấy đối xứng qua trục O , bơi vì đồ thị trên cùng trục tọa độ với đồ thị công là đồ thị -Pj
+ Sơ dĩ khai triển như vậy bơi vì trên cùng trục toa độ với đồ thị công nhưng -
Pjđược vẽ trên trục có áp suất p0.
+ P1được xác định : P1= Pkt+ Pj
+ Do đó P1được vẽ bằng phương pháp cộng đồ thị
+ Để có thể tiến hành cộng đồ thị thì P1, Pkt và Pj phải cùng thứ nguyên và cùng tỷ lệ xích. Đồ thị khai triển P kt , P j , P 1 -
Hình 1.7: Đồ thị khai triển Pkt, Pj, P1– α α α
Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Hình 1.8 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
+ Lực tác dụng trên chốt piston P1là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể Nó tác dụng lên chốt piston và đẩy thanh truyền.
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO
THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO
- Chọn động cơ tham khảo: 7M-GE (Cressida 3.0) Toyota Supra Cressida 3.0 7M-GE
THÔNG SỐ KỸ THUẬT Yêu Cầu 7M-GE
Số xilanh/Số kỳ/Cách bố trí 6/4/In-Line 6/4/In-Line
Dung tích xi lanh [cm 3 ] 3000
Tỷ số nén 7,5 10,5 Đường kính piston 91 83
Công suất cực đai/ số vòng quay
Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cascte ướt Cưỡng bức cascte ướt
Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng
Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng
Hệ thống nap Turbo Charger
Hệ thống phân phối khí 12 valve, SOHC 12 valve, DOHC
Hệ thống nhiên liệu EFI
GIỚI THIỆU CHUNG ĐỘNG CƠ THAM KHẢO
2.2.1 Cơ cấu piston thanh truyền trục khuỷu
- Piston được làm bằng hợp kim nhôm Phần đầu piston được vát côn để tăng hiệu quả quá trình đốt cháy nhiên liệu.
- Xéc măng áp lực thấp được sử dụng dể giảm ma sát, nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và chất lượng dầu bôi trơn được nâng cao
- Chân piston có dang vành đai để tăng độ cứng vững Để điều chỉnh trọng lượng piston người ta thường cắt bỏ một phần kim loai ơ phần chân piston nhưng vẫn đảm bảo được độ cững vững cần thiết cho piston.
+ Khoảng cách h từ đỉnh đến xéc măng thứ nhất: h =(0,5-1,5)ε ,5 mm
+ Chiều dày s phần đầu: s =(0,05-0,1)D =8,3 mm
+ Chiều cao H của piston: H =(1-1,4)D 0 mm
+ Vị trí chốt piston tính từ đáy: H-h =(0,5-1,2)D ` mm
+ Đường kính chốt piton: dcP =(0,22-0,3)D "(mm)
+ Đường kính bệ chốt: db =(1,3-1,6)dcP 4 ( mm)
+ Đường kính trong chốt: do =(0,6-0,8)dcP mm
+ Chiều dài làm việc của bệ chốt: l = 20 mm
+ Chiều dày phần thân: s = 5 (mm)
+ Chiều dài thân: lthân= 40 (mm)
- Tiết diện thanh truyền của động cơ 7M-GE có dang chữ I Đầu nhỏ thanh truyền có dang hình trụ rỗng và được lắp tự do với chốt piston Đầu to thanh truyền được cắt thành hai nửa, phần trên nối liền trục với thân, phần dưới là nắp đầu to thanh truyền và lắp với nhau bằng bu lông thanh truyền Mặt phẳng lắp ghép vuông góc với đường tâm trục thân thanh truyền Bu lông thanh truyền là loai bu lông chỉ chịu lực kéo, có mặt gia công đat độ chính xác cao để định vị.
- Các kích thước của thanh truyền:
+ Kích thước chiều rộng đầu to thanh truyền:
+ Đường kính trong đầu nhỏ thanh truyền: d1 = 30 mm.
+ Chiều dài thanh truyền: l = 163 mm
- Trục khuỷu là trục khuỷu đủ, gồm 7 cổ trục, 6 khuỷu trục Bên trong có các đường dầu bôi trơn cổ trục, khuỷu trục và các bac lót Cổ trục và khuỷu trục được gia công với độ bền cao.
- Tương tự bac lót thanh truyền, mặt trong bac lót cổ trục cung được thiết kế các rãnh vi mô nhằm tăng tính bôi trơn và giảm rung động cho động cơ, mặt trong các bac lót phía trên có rãnh dầu bôi trơn.
2.2.4 Cơ cấu phân phối khí
- Thông thường thời điểm phối khí được cố định nhưng ơ động cơ 7M-GE sử dụng hệ thống thay đổi thời điểm phối khí thông minh (VVT-i), hệ thống này sử dụng áp suất dầu thủy lực để xoay trục cam nap và làm thay đổi thời điểm phối khí Điều này làm tăng công suất động cơ, cải thiện tính kinh tế nhiên liệu và làm giảm khí thải độc hai gây ô nhiễm môi trường.
- Ở mỗi xy lanh có hai xupap nap và hai xupap thải, các xupap được đóng mơ trực tiếp bơi hai trục cam Các trục cam được dẫn động bằng xích, bước xích là
8 mm điều này giúp không gian bố trí được gọn hơn Để làm được điều này vật liệu dùng để chế tao xích có tính chịu mài mòn cao đảm bảo độ tin cậy, xích được bôi trơn bằng dầu bôi trơn động cơ thông qua vòi phun.
- Thiết bị căng, tay căng xích và bộ phận dẫn hướng xích được thiết lập để giảm bớt tiếng ồn động cơ, giảm bớt tổn thất do ma sát.
Hinh 2.2.6: Sơ đồ bô tri cơ cấu phân phôi khi
CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ 7M-GE
Thông số Xupap nap Xupap thải Đường kính mặt nấm (mm) 30,5 25,5 Đường kính thân (mm) 5 5
2.3 CÁC HỆ THÔNG TRÊN ĐÔNG CƠ 7M-GE
- Động cơ này sử dụng hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp vào đường nap.Nhiên liệu được phun trên đường nap với thời điểm phun tuyệt đối chính xác nên đã tận dụng tối đa hiệu suất nhiệt của nhiên liệu, cho một quá trình cháy gần như hoàn hảo.
Hinh 2.3.1: Sơ đồ hệ thông nhiên liệu
- Hệ thống điện điều khiển bao gồm các cảm biến để xác định tình trang làm việc của động cơ, ECU tính toán thời điểm và thời gian phun cho phù hợp với tín hiệu từ các cảm biến, và các bộ tác động điều khiển lượng nhiên liệu phun cơ bản dựa vào các tín hiệu từ ECU Các cảm biến xác định lưu lượng không khí nap, số vòng quay của động cơ, tải động cơ và sự tăng tốc, giảm tốc Các cảm biến gơi tín hiệu về ECU, sau đó ECU sẽ hiệu chỉnh thời gian phun và gơi tín hiệu đến các kim phun, các kim phun sẽ phun nhiên liệu vào buồng đốt, lượng nhiên liệu phun tuỳ thuộc vào thời gian tín hiệu từ ECU.
- Với vòi phun kiểu mới có phần đầu dài hơn làm giảm khoảng cách từ vòi phun đến xupap nap, giảm được ô nhiễm do han chế nhiên liệu bám vào thành đường ống nap Bơm nhiên liệu được chế tao nhỏ gọn, trọng lượng nhe Các đường ống nhiên liệu được nối với nhau bằng các khớp nối nhanh nhằm thuận tiện trong quá trình tháo lắp, sửa chữa.
Hinh 2.3.2: Sơ đồ hệ thông bôi trơn
- Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ Hệ thống bôi trơn gồm có: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống Bơm dầu động cơ là bơm rotor được dẫn động trực tiếp bơi trục khuỷu khi động cơ khơi động.
- Dầu nhờn chứa trong cácte được bơm dầu hút qua lưới lọc dầu, sau đó dầu đi qua lọc dầu, khi đi qua lọc dầu, dầu được lọc sach các tap chất, tiếp theo đó dầu nhờn được đẩy vào đường dầu chính và các đường dầu phụ để bôi trơn cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, thanh truyền, thành xylanh, vòi phun Trên đường dầu chính còn có đường dầu đưa dầu lên nắp xylanh để bôi trơn cơ cấu phân phối khí VVT-i và bộ truyền xích Sau đó dầu nhờn được trơ về cácte và thực hiện chu trình tiếp theo.
- Điều đặc biệt là piston được làm mát và bôi trơn từ tia dầu được bố trí trong khối xi lanh Tai các tia này đặt van kiểm tra ngăn không cho dầu phun ơ áp suất thấp, giảm áp lực dầu tổng thể lên động cơ.
- Hệ thống làm mát có vai trò giữ các chi tiết trong động cơ ơ nhiệt độ ổn định, thích hợp với mọi điều kiện làm việc của động cơ Động cơ 7M-GE có hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn theo áp suất cưỡng bức Trong đó bơm nước tao áp lực đẩy nước lưu thông vòng quanh động cơ Hệ thống bao gồm: áo nước xi lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quat gió và các đường ống dẫn nước.
-Sơ đồ hệ thống làm mát:
Hinh 2.3.3: Sơ đồ hệ thông làm mát
- Nước được tuần hoàn nhờ bơm nước 4, qua các ống phân phối vào khoang chứa của các xilanh Để phân phối nước làm mát đều cho mỗi xilanh, nước sau khi bơm vào thân máy chảy qua ống phân phối đúc săn trong thân máy Sau khi làm mát xilanh, nước lên làm mát nắp xilanh rồi đi vào két làm mát, tai đây nước được làm mát bơi dòng không khí qua két do quat tao ra Đồng thời sau khi làm mát xilanh nước làm mát qua van tiết lưu hệ thống sươi, bộ làm ấm. Sau đó nước làm mát qua van hằng nhiệt rồi về bơm và thực hiện chu trình tiếp theo.
Hinh 2.3.4: Sơ đồ hệ thông đánh lưa
- Hệ thống đánh lửa trên động cơ 7M-GE là hệ thống đánh lửa điện tử loai DIS (Direct Ignition System) hệ thống đánh lửa trực tiếp Cải thiện tính chính xác thời điểm đánh lửa, giảm tổn thất điện áp cao và tăng cường độ tin cậy của hệ thống đánh lửa bằng cách loai bỏ bộ chia Hệ thống DIS trong động cơ này là hệ thống đánh lửa độc lập, trong đó có một cuộn dây đánh lửa cho từng xi lanh.
Nguyên lý làm việc của hệ thông đánh lưa
- ECU nhận được tín hiệu từ các cảm biến đầu vào, sau đó xử lý các tín hiệu nhận được và so sánh với chương trình đã được lập trình trong ECU để truyền tín hiệu điều khiển đến từng máy trong động cơ, tín hiệu sẽ được truyền đến từng máy theo thứ tự làm việc của động cơ đảm bảo việc tối ưu hóa hoat động của động cơ Với hệ thống đánh lửa trực tiếp loai DIS (distributor ignition system) hệ thống phân phối đánh lửa Với tín hiệu được nhận trực tiếp từ ECU điều khiển, vậy nên đảm bảo luôn luôn được chính xác đối với sự hoat động của các máy trên động cơ.
- Bugi sẽ đánh lửa khi nhận được tín hiệu truyền về IGF, tín hiệu IGT chuyển từ ‘On’ sang ‘Off’ lúc này ECU sẽ truyền tín hiệu điều khiển đánh lửa IGT từ trang thái ‘Off’ sang ‘On’, lúc này IC đánh lửa nhận được tín hiệu và quá trình đánh lửa xảy ra Sử dụng bugi đánh lửa loai dài, khi đó nắp quy lát phải được thiết kế dày hơn, áo nước làm mát nhiều hơn, tăng khả năng làm mát của động cơ.
2.3.5 Hệ thống nap và thải
- Ống nap được làm bằng chất dẻo giảm trọng lượng, ống thải làm bằng thép không gỉ để giảm trọng lượng và tăng khả năng chống mài mòn Trong hệ thống xả có ba bộ chuyển đổi chất xúc tác được đặt ngay dưới ống để đảm bảo giảm các chất khí xả độc hai ra môi trường theo tiêu chuẩn ULEV của Mỹ,dùng cho các động cơ xăng không pha chì Hệ thống nap sử dụng ETCS-I (hệ thống kiểm soát bướm ga thông minh) giúp kiểm soát độ mơ bướm ga một cách hoàn hảo trong mọi pham vi hoat động.
- Các ống nap khí được làm bằng nhựa giảm trọng lượng và lượng nhiệt truyền đến nắp quy lát, làm giảm được nhiệt độ khí nap và tổn thất lượng khí nap Ống nap gồm 3 phần và được liên kết với nhau bằng hàn rung.
- Ống xả khí bằng thép không gỉ, hệ thống phun không khí vào đầu xilanh từ một bơm khí điện Hai TWCs (three way catalys) bằng gốm được đưa vào ống xả của các động cơ xăng không pha chì, cải thiện khả năng xả Khớp cầu dùng để nối các ống của hệ thống xả làm cho kết cấu đơn giản và làm việc tin cậy, giảm rung động.
PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ, ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN NHOM TRỤC KHUỶU- BẠC LOT- BÁNH ĐÀ
KẾT CẤU TRỤC KHUỶU- BẠC LOT- BÁNH ĐÀ
- Trục khuỷu tiếp nhận lực từ piston truyền đến qua chốt piston và tai biên, biến lực đó thành mômen quay truyền qua bánh đà, cho hệ thống truyền động. Trong quá trình làm việc trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính Những lực này có giá trị rất lớn và thay đổi có chu kỳ nhất định nên có tính chất va đập lớn, do đó lực tác dụng gây ra ứng suất uốn ứng suất xoắn trên trục khuỷu Đồng thời nó còn gây ra hiện tượng dao động dọc trục nên trục khuỷu phải có độ bền lớn, độ cứng vững cao, trọng lượng nhỏ và ít mòn, có độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc cần có độ bóng và độ cứng cao, không xảy ra hiện tượng dao động cộng hương trong pham vi tốc độ sử dụng của động cơ, kết cấu phải đảm bảo tính cân bằng và đồng đều, đồng thời phải dễ chế tao.
3.2 KẾT CẤU TRUC KHUỶU- BẠC LOT- BÁNH ĐÀ
Hinh 3.2.1: Kêt cấu trục khuỷu
- Trục khuỷu được chế tao là trục khuỷu nguyên.
- Trên trục khuỷu bao gồm:
+ Đầu trục khuỷu để lắp bánh xích dẫn động trục cam và lắp puly dẫn động bơm, máy phát.
+ Đuôi trục khuỷu có vách chắn dầu, ren hồi dầu và đuôi để lắp bánh đà.
- Để ngăn dầu không tràn ra ngoài ta dùng phớt dầu và vòng chắn dầu.
- Để lắp bánh đà ta dùng 4 bulông chịu lực: M10
+ Đường kính ngoài của chốt khuỷu:
Dch= (0,6 ÷ 0,7)D = (0,6 ÷ 0,7)x83 = (49,8 ÷ 58,1) mm Chọn dch= 55 (mm)+ Đường kính trong của chốt khuỷu:
Dtch= (0,3 ÷ 0,5)dch= (0,3 ÷ 0,5)x55 = (16,5 ÷ 27,5) mm Chọn dtch= 20 (mm) + Chiều dài của chốt:
Lch= (0,45 ÷ 0,60)dch= (24,75 ÷ 33) mm Chọn lch= 28 (mm)
+ Đường kính ngoài của cổ trục khuỷu:
Dc = (0,65 ÷ 0,80)D = (0,65 ÷ 0,80)x83 = (53,95 ÷ 66,4) mm Chọn dc = 60 (mm)
+ Chiều dài của cổ trục khuỷu: lc= (0,5 ÷ 0,6)dc= (30 ÷ 36) mm Chọn lc= 30 (mm)
+ Chiều dày má khuỷu: b = (0,2 ÷ 0,22)D = (16,6 ÷ 18,26) mm Chọn b = 17 (mm)
+ Chiều cao má khuỷu: h = (1,0 ÷ 1,25)D = (83 ÷ 103,75) mm Chọn h = 90 (mm)
- Trên chốt khuỷu ta khoan lỗ dầu để bôi trơn Vị trí lỗ dầu bôi trơn được xác định theo đồ thị mài mòn chốt khuỷu (Phần ĐH & ĐLH).
+ Đường kính lỗ dầu: dl= 4 (mm).
- Chiều dày má khuỷu tuỳ thuộc vào tâm của 2 xy lanh liền kề nhau.
- Để giảm khối lượng vật liệu và giảm lực quán tính ly tâm của má ta vát nghiêng má và vát bụng má khuỷu.
- Để tăng sức bền và độ cứng vững của trục khuỷu ta cần tăng độ trùng điệp giữa cổ và chốt:
- Cổ trục khuỷu được lắp với đầu to thanh truyền ta dùng bac lót mỏng, bac lót có trám lớp hợp kim chịu mòn, do ổ trượt được cắt thành hai nửa nên bac lót được làm thành hai nửa Bac lót phải có tính chống mòn tốt, có độ cứng thích hợp và có độ dẻo cần thiết, chống rà khít với bề mặt trục, giữ được dầu bôi trơn, dễ chế tao.
- Bac lót được lắp với cổ trục theo chế độ lắp căng Để bac lót không xoay và di động theo chiều trục, trên mép bac lót chỗ mặt nối tiếp hai nửa thường dập thành lưỡi gà, khi lắp lưỡi gà ăn khớp với rãnh phay trên ổ trục Để bac lót lắp vào ổ không bị kênh hai đầu bac lót phải vát góc Bac lót mỏng nên được chế tao hàng loat theo kiểu lắp lẫn.
- Vật liệu chế tao bac lót là hợp kim chịu mòn bơi những ưu điểm sau :
+ Sức bền cơ học cao.
+ Hệ số dẫn nhiệt lớn.
- Chiều dày gộp bac:thép= (0,9 ÷ 3) mm Chọnthép= 3 (mm)
- Chiều dày lớp hợp kim:hk= (0,4 ÷ 0,7) mm Chonhk= 0,5 (mm).
- Bề dày của bac lót:= 3,5 = 3,5 (mm)
- Đường kính ngoài: dbch= 53 (mm)
- Chiều rộng bac lót: bch= 28 (mm)
- Khe hơ giữa bac lót với chốt khuỷu: := (0,0045 ÷ 0,0015)dch
- Khe hơ giữa mặt đầu bac lót và má khuỷu:’= (0,15 ÷ 0,25) mm.
- Trên mép của bac lót ta dập lưỡi gà nhô ra khỏi gộp bac để định vị bac lót lên đầu to thanh truyền.
Hinh 3.2.2 a: Bạc lot chôt khuỷu
Hinh 3.2.2b: Bạc lot cổ trục
- Trên mép của bac lót ta dập lưỡi gà để định vị bac lót lên thân máy.
- Đường kính ngoài: dbct= 63 mm
- Chiều rộng bac lót: bct= 30mm
- Bề dày của bac lót:= 3,5 mm
Trong đó lớp hợp kim chịu mònhk= 0,5 (mm).
- Trên mép của bac lót ta dập lưỡi gà để định vị bac lót lên thân máy.
- Tích trữ năng lượng dư trong hành trình sinh công để bù đắp năng lượng thiếu hụt trong các quá trình tiêu hao công khiến cho trục khuỷu quay đều hơn.
- Bánh đà còn có tác dụng đặc biệt trong những động cơ có tỷ số nén cao, số xy lanh ít và khơi động động cơ bằng phương pháp quán tính.
- Bánh đà còn là nơi ghi các ký hiệu các ĐCT, ĐCD, góc phun sớm, đánh lửa sớm.
- Bánh đà được đúc bằng gang xám.
- Bánh đà được sử dụng trong cơ cấu là bánh đà dang chậu.
- Chọn sơ bộ đường kính ngoài: D1= 120 (mm), D2= 300 (mm)
- Độ không đồng đều của bánh đà:
+Theo công thức kinh nghiệm: 1 / 250 0 , 004
- Công dư trong 1 chu trình:
Ld= F.μM.μα[MNm] μM: tỷ lệ xích của momen μM= μST= 0,05 [MN/(m 2 mm)] ma= 2 [độ/mm]
- Theo đồ thị ∑T = f(a) (phần ĐLH) ta có:
- Để xác định bánh đà trong thực tế ta phải nhân thêm hệ số : 1 , 1 1 , 2