Báo cáo cuối kỳ môn kết cấu Động cơ Đốt trong chủ Đề Động cơ xe lexus rx 350

Hệ théng VVT-iW Variable Valve Timing - intelligent Wide cho phép điều chỉnh thời điểm đóng mở xupap một cách linh hoạt theo điều kiện hoạt động của động cơ.. Kết hợp việc sử dụng hệ thố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

HN

‡(@))

INDUSTRIAL UNIVERSITY OF HOCHIMINH CITY

BAO CAO CUỐI KỲ MON: KET CAU DONG CO DOT TRONG CHU DE: DONG CO XE LEXUS RX 350 Lớp: DHOT19A - 420300319246

GVHD: Pham Quang Du

giao thông, từ xe máy đến các dòng ô tô hạng sang Một trong

những mẫu xe nổi bật trong phân khúc này chính là Lexus RX350

2016 Đây là mẫu xe đại diện cho dòng xe sang trọng và hiệu quả, nổi bật không chỉ nhờ thiết kế tỉnh xảo mà còn nhờ cấu trúc động cơ mạnh mẽ và tối ưu

Lexus RX350 2016 được trang bị động cơ 2GR-FKS V6 với dung tích 3.5 lít, mang đến khả năng vận hành vượt trội và xử lý êm ái

Động cơ này không chỉ đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất mà còn

góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc tối ưu hóa mức tiêu thụ nhiên liệu và giảm thiểu lượng khí thải Đặc biệt, kết cấu động cơ của Lexus RX350 đã trải qua những cải tiến đáng kể về mặt kỹ thuật, nhằm nâng cao hiệu suất và độ bền của xe

Trong bài tiểu luận này, chúng em sẽ đi sâu vào nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ trên Lexus RX350 2016, đồng thời phân tích các bộ phận chính cũng như các yếu tố kỹ thuật liên quan đến khả năng vận hành của nó Nghiên cứu này không chỉ

giúp chúng em có cơ hội tìm hiểu sâu hơn về cấu tạo của động cơ đốt trong mà còn hiểu rõ hơn về sự phát triển của công nghệ ô tô và

ứng dụng thực tế của nó trong ngành công nghiệp hiện nay

Qua bài tiểu luận này, chúng em hy vọng độc giả sẽ hiểu sâu hơn về các công nghệ động cơ tiên tiến được tích hợp trên Lexus RX350 2016, cũng như tâm quan trọng của việc tối ưu hóa kết cấu động cơ trên các dòng xe hiện đại

I Tổng quan về Luxes RX 350

1 Giới thiệu khát quát

RX là một trong những mẫu xe được ưa chuộng nhất của Lexus,

đã ghi dấu ấn mạnh mẽ trên thị trường với hàng triệu chiếc được bán

ra toàn câu kể từ năm 1998 Thế hệ VI của RX, ra mat vao nam

2015, không chỉ mang đến những cải tiến đáng kể về thiết kế và trang bị nổi bật mà còn có những công nghệ mới tiên tiến về động

cơ Sự đổi mới này không chỉ thu hút sự chú ý từ người tiêu dùng mà

còn được giới chuyên gia đánh giá cao, mở ra nhiều cơ hội phát triển mới cho thương hiệu

Hình 1 Ngoại thất xe Lexus RX350 2016

Luxes RX 350 2016 sở hữu kích thước tổng thể chiều dài x

chiều rộng x chiều cao tương ứng là 4.890 x 1.895 x 1.690 (mm) và chiều dài cơ sở đạt 2.790 (mm) Nếu so với thế hệ trước đó thì RX

350 2016 "vạm vỡ" hơn và khoảng cách hai trục xe cũng được tăng

Hình 2 Góc nhìn trực diện của Lexus RX350 2016

Về động cơ, RX 350 2016 trang bị động cơ V6 3.5L cho công suất cực đại đạt

công nghệ phun xăng trực tiếp D-4S và hệ thống điều phối van biến thiên thông minh mở rộng (VVT-iW) cho cả van nạp và van xả

Hình 3 Động cơ 2GR-FKS trên xe Lexus RX350 2016

2GR-FKS là động cơ V6 3.5L dựa trên thiết kế của động cơ cũ

2GR-FSE Dòng động cơ 2GR là sự phát triển từ dòng động cơ 1GR

trước đó và chia sẻ một số yếu tố thiết kế quan trọng với động cơ

trước Nó sử dụng thiết kế bằng nhôm để giảm trọng lượng Thiết kế

DOHC và tỷ số nén khá cao 11.8:1 giúp động cơ cung cấp công suất

và mô-men xoắn tốt

Hình 4 Cận cảnh trái tim của một chiếc Lexus: Động cơ 2GR-FKS

Động cơ này sản sinh công suất cực đại đạt 300 mã lực tại 6300 vòng/ phút và mô men xoắn cực đại đạt 370 Nm tại 4600-4700 vòng/ phút Mạnh hơn 20 mã lực so với động cơ cũ Sức mạnh động

cơ được truyền thông qua hộp số tự động 8 cấp sang số nhanh cùng với dải số truyền liên tục

2 Các thông số kỹ thuật

Mẫu động cơ 2GR-FKS

Bố trí động cơ Mặt trước, ngang

Thời gian tăng tốc 0- 7.90s

\ / Z5: Intake Valve Opening Angle

-33°/ Am: Exhaust Valve Opening Angle

Hệ thống VVT-iW dẫn động cả hai trục cam nạp và xả bằng một

xích cam đơn Cơ cấu điều chỉnh góc phối khí bằng cơ khí với một

bánh rotor được đặt trong đĩa xích cam của trục cam nạp và xả

Hệ théng VVT-iW (Variable Valve Timing - intelligent Wide) cho phép điều chỉnh thời điểm đóng mở xupap một cách linh hoạt theo điều kiện hoạt động của động cơ Điều này được thực hiện bằng cách

Trục cam xả còn lại vẫn sử dụng nguyên lí hoạt động của hệ thống VVT-i Góc xoay của trục cam xả so với đĩa xích cam chỉ có thể dao động trong khoảng 509 - 559 so với góc quay trục khuỷu

Hệ thống VVT-iW giúp động cơ 2GR-FKS:

+ Khởi động theo chu trình Otto;

+ Chuyển sang chu trình Atkinson (tức là hành trình nén ngắn hơn và hành trình giãn nở dài hơn) khi vận hành ở tốc độ vòng

quay thấp để giảm thiểu mức tiêu thụ nhiên liệu;

+ Sử dụng chu trình Otto ở các tốc độ vòng quay cao hơn để tăng công suất

Sơ đồ vị trí của hệ thống

1 Bánh răng trục cam (nạp); 2 Bánh răng trục cam (xả); 3 Van điều khiển VVT; 4 Trục cam nạp (1); 5 Trục cam xả (2); 6 Trục cam nạp (3); 7 Trục cam xả (4); 8 Bơm nhiên liệu (áp suất cao); 9 Cam dẫn động bơm nhiên liệu; 10 Bơm chân không; 11 Cánh tay

đòn xupáp; 12 Nắp đầu xupáp; 13 Chốt giữ lò xo xupáp; 14 Bộ giữ

lò xo xupáp; 15 Lò xo xupáp; 16 Bộ điều chỉnh khe hở xupáp; 17

Phớt dầu xupáp; 18 Đế lò xo xupáp; 19 Ống dẫn hướng xupáp; 20

Xupáp

Đồ thị so sanh VVT-iW két hop VVT-i va Dual VVT-i

Kết hợp việc sử dụng hệ thống VVT-iW ở trục cam nạp và hệ thống VVT-i ở trục cam xả đem lại những lợi ích sau:

« Khi động cơ khởi động (xupap nạp mở đúng thời điểm, xupap

xả mở sớm): Để đảm bảo độ tin cậy của việc khởi động, hai chốt khóa độc lập được sử dụng để giữ cho rotor ở vị trí xác định ban đầu của nó

-Ổ Ở các chế độ tải nhỏ (xupap nạp mở muộn, xupap xả mở muộn): Cho phép động cơ hoạt động theo chu trình Miller / Atkinson, giúp giảm tổn thất bơm và cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu

-Ổ Ở các chế độ tải trung bình đến cao (xupap nạp mở sớm,

xupap xả mở muộn): Điều này giúp cung cấp cái gọi là tuần hoàn khí thải bên trong và cải thiện chất lượng khí thải

coc

Vị trí góc của các xupap trong từng chế độ làm việc

Trắng: xupap nạp

Den: xupap xa ECU động cơ sẽ tính ra thời điểm mở xupap tối ưu tương ứng với tín hiệu của

các cảm biến như sau:

II Kết cấu và hoạt động của hệ thống VVT-iW:

1 Hệ thống truyền động VVT-iW:

Cơ cấu truyền động của hệ thống VVT-iW trên trục cam nạp gồm có một rotor được lắp với trục cam nạp Hai chốt khóa có vai trò giữ cho rotor ở đúng vị trí ban đầu của nó Một lò xo phụ dạng đĩa

tròn được đặt ở hướng làm sớm thời điểm mở xupap để di chuyển

rotor về lại vị trí xác định ban đầu

Nó giúp cho việc khởi động được diễn ra bình thường

Cấu tạo hệ thống truyền động của VVT-iW

1 Bu lông trung tâm; 2 Lò xo phụ; 3 Nắp trước; 4 Rotor; 5 Chốt khóa; 6 Vành đĩa xích cam (Vỏ); 7 Nắp sau; 8 Trục cam nạp;

a Rãnh khóa

Van điều khiển dầu được tích hợp vào bu lông trung tâm Trong

đó, đường dẫn dầu điều khiển có chiều dài tối thiểu để đảm bảo tốc

độ phản hồi tối đa và phản ứng bình thường ở nhiệt độ thấp Van điều khiển được dẫn động bởi chốt đẩy van điện từ của VVT-IW

Cấu tạo của van điều khiển

a Đường dầu hồi; b Đường tới khoang mở sớm; c Đường tới

khoang mở muộn; d Đường dầu động cơ; e Đường tới chốt khóa

Thiết kế van cho phép điều khiển độc lập hai chốt khóa cho việc làm sớm và làm muộn góc phối khí Nó cho phép cố định rotor ở một vị trí xác định ban đầu của điều khiển VVT-iW

1 Van điện từ; a Cuộn dây; b Chốt đẩy; c Cần

2 Làm sớm thời điểm mở xupap:

ECM chuyển van điện từ sang vị trí làm sớm thời điểm mở xupap Đẩy trục van điều khiển bên trong bulong trung tâm để mở

và đóng các đường dầu điều khiển tương ứng Dầu động cơ dưới áp suất được cấp vào cánh rotor ở khoang làm mở sớm, làm quay rotor cùng với cả trục cam về hướng làm sớm thời điểm mở xupap

Hoạt động của VVT-iW khi lam sém thoi diém mé xupap

1 Rotor; 2 Tín hiệu ECM; 3 Van điện từ, a Chiều quay; b

Khoang hãm; c Khoang tiến; d Đường tới khoang tiến; e Đường tới

khoang hãm; f đường dầu hồi; g Áp suất dầu

3 Làm muộn thời điểm mở xupap:

ECM chuyển van điện từ sang vị trí làm muộn thời điểm mở

xupap Đẩy trục van điều khiển bên trong bulong trung tâm để mở

và đóng các đường dầu điều khiển tương ứng Dầu động cơ dưới áp suất được cấp vào cánh rotor ở khoang làm mở muộn, làm quay

rotor cùng với cả trục cam về hướng làm muộn thời điểm mở xupap

Hoạt động của VVT-iW khi làm muộn thời điểm mở xupap

1 Rotor; 2 Tín hiệu ECM; 3 Van điện từ, a Chiều quay; b

Khoang hãm; c Khoang tiến; d Đường tới khoang tiến; e Đường tới

khoang hãm; f đường dầu hồi; g Áp suất dầu

4 Khi giữ trục cam làm việc ở vị trí nhất định:

ECM tính toán góc cần thiết dựa vào các điều kiện lái xe, sau khi vị trí đã được xác định, nó sẽ chuyển van điều khiển về vị trí xác định ban đầu cho đến khi có sự thay đổi điều kiện bên ngoài tiếp theo

III Kết cấu và hoạt động của hệ thống VVT-i:

1 Hệ thống truyền động VVT-i:

Cơ cấu dẫn động của hệ thống VVT-i trên trục cam xả gồm có một rotor 3 lắp với trục cam xả (loại truyền thống hay loại mới - với

van điều khiển dầu ở bulong trung tâm) Khác với rotor của hệ

thống VVT-iW, rotor của VVT-i có tới 4 cánh gạt Chốt khóa có vai trò giữ cho rotor ở đúng vị trí ban đầu của nó Khi động cơ ngừng hoạt động, chốt khóa giữ rotor ở vị trí mà góc phối khí được điều chỉnh

sớm nhất để đảm quá trình khởi động bình thường

Cấu tạo hệ thống truyền động của VVT-i (AR)

1 Lò xo phụ; 2 Vỏ; 3 Rotor; 4 Chốt khóa; 5 Đĩa xích; 6 Trục cam; a Dừng; b Hoạt động

Cấu tạo hệ thống truyền động của VVT-i (GR)

1 Bu lông trung tâm; 2 Nắp trước; 3 Vỏ; 4 Rotor; 5 Nắp sau;

6 Trục xam xả

ECM điều khiển dòng dầu tới các khoang tiến và lùi bằng van

điện từ, dựa trên các tín hiệu của cảm biến vị trí trục cam Khi động

cơ ngừng hoạt động, ống van phía trong bulong chính sẽ bị dịch

Cấu tạo của van điều khiển (AR)

a Lò xo; b Ống bọc; c Ống van; d Cơ cấu chấp hành (khoang trước); e Cơ cấu chấp hành (khoang hãm); f Đường dầu hồi; g Đường dầu đi

Cấu tạo của van điều khiển (GR)

a Đường dầu hồi; b Tới cơ cấu chấp hành; c Tới thiết bị truyền động; d Đường dầu hồi

2 Làm sớm thời điểm mở xupap:

ECM chuyển van điện từ sang vị trí làm sớm thời điểm mở xupap Đẩy trục van điều khiển bên trong bulong trung tâm để mở

và đóng các đường dầu điều khiển tương ứng Dầu động cơ dưới áp suất được cấp vào cánh rotor ở khoang làm mở sớm, làm quay rotor cùng với cả trục cam về hướng làm sớm thời điểm mở xupap

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

1 Rotor; 2 Van; 3 Tín hiệu ECM; a Chiều quay; b Đường dầu vào; c Đường dầu hồi

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

1 Rotor; 2.Tín hiệu ECM ; 3 Van; a Chiều quay; b Khoang

hãm; c Khoang tiến; d Đường dầu đi: e Đường dầu về

ECM chuyển van điện từ sang vị trí làm muộn thời điểm mở

xupap Đẩy trục van điều khiển bên trong bulong trung tâm để mở

và đóng các đường dầu điều khiển tương ứng Dầu động cơ dưới áp suất được cấp vào cánh rotor ở khoang làm mở muộn, làm quay

rotor cùng với cả trục cam về hướng làm muộn thời điểm mở xupap

si

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

1 Rotor; 2 Van; 3 Tín hiệu ECM; a Chiều quay; b Đường dầu vào; c Đường dầu hồi

MON KET CAU DONG CO DOT TRONG GVHD: PHAM QUANG DU

Hoạt động của VVT-i khi làm sớm thời điểm muộn xupap

1 Rotor; 2.Tín hiệu ECM ; 3 Van; a Chiều quay; b Khoang

hãm; c Khoang tiến; d Đường dầu đi: e Đường dầu về

4 Khi giữ trục cam làm việc ở vị trí nhất định:

ECM tính toán góc cần thiết dựa vào các điều kiện lái xe, sau khi vị trí đã được xác định, nó sẽ chuyển van điều khiển về vị trí xác

định ban đầu cho đến khi có sự thay đổi điều kiện bên ngoài tiếp

theo

20

%%1 JAPAN SOURCED PARTS

——

23807V _Ð

\ REFER T0 ¿ REFER TƠ FIG 16-03 FIG 16-03 ` (phic 16267)

Mã số Tên bộ phận Chức năng chi

tiết 23809K Ông dẫn nhiên Vận chuyển

liệu bên phải nhiên liệu từ bơm

nhiên liệu đến thanh ray nhiên liệu, cung cấp nhiên liệu cho các kim phun

23814E Kẹp ống nhiên Giữ cố định ống

liệu số 2 (EFI) dẫn nhiên liệu, đảm

bảo kín khít và ngăn ngừa rò rỉ nhiên liệu

hệ thống phun nhiên

liệu

kim phun giữa kim phun và

thanh ray nhiên liệu, ngăn ngừa rò rỉ nhiên liệu

kim phun (loại khác) | gioăng đồng kim

phun 77281P

23695A Kep kim phun Giữ cố định kim

nhiên liệu phun nhiên liệu trên

thanh ray nhiên liệu, đảm bảo kín khít và

giữa các bộ phận, ngăn ngừa rò rỉ nhiên liệu

23801Y Vòng đệm (cho Tạo lớp kín khít

ống dẫn nhiên liệu) và giữ cố định các

ống dẫn nhiên liệu) và giữ cố định các

ống dẫn nhiên liệu 23807V Kim phun nhiên Phun nhiên liệu

liệu dưới áp suất cao vào

buồng đốt, tạo hỗn hợp nhiên liệu và

không khí để đốt

cháy

23255A Gioang kín kim Tạo lớp kín khít

phun nhiên liệu giữa kim phun nhiên

liệu và các bộ phận khác, ngăn ngừa rò rỉ nhiên liệu

23256 O-ring kim phun Tạo lớp kín khít

giữa các bộ phận của

23