Nghiên cứu xây dựng bằng hình ảnh quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ký thuật động cơ 1Inz-fe lắp trên ô tô TOYOTA VIOS tại công ty cổ phần Mai Linh Nam Trung bộ và Tây Nguyên

Qua đây ta thấy sự xuất hiện vết nứt ở những chi tiết phục hồi bằng phủ đắp kim loại có thể xảy ra trên bề mặt kim loại cơ bản do có các tập trung ứng suất do mòn hoặc do phương pháp chu

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm

ơn các thầy giáo Khoa Kỹ thuật giao thông, cùng toàn thể các Quý thầy cô trong trường Đại học Nha Trang đã dạy dỗ, trang bị cho chúng em những kíến thức bổ ích trong bốn năm học vừa qua

Chúng em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các thầy trong Bộ môn Kỹ thuật

ô tô, đặc biệt là ThS Huỳnh Trọng Chương, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và chỉ bảo em trong suốt thời gian học tập và làm đồ án này

Trong thời gian thực tập em đã tìm hiểu được rõ hơn một số vấn đề thực tế về cách thức làm việc của công ty, quy trình bảo dưỡng sửa chữa những dòng xe ô tô trên thị trường Cùng với kiến thức lý thuyết được học ở trường nền tảng phục vụ lâu dài cho quá trình học tập, nghiên cứu và làm việc sau này

Qua đây em xin chân thành cảm ơn ban giám đốc, cùng các nhân viên trong công ty cổ phần Mai Linh Nam Trung Bộ Và Tây Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án trong thời gian qua

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Nha Trang, ngày 10 tháng 07 năm 2013

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ VIOS 2

1.1 Lịch sử thương hiệu ô tô Toyota Vios 2

1.1.1 Thế hệ đầu từ năm 2003-2007 2

1.1.2 Thế hệ thứ 2 4

1.2 Giới thiệu về động cơ 1NZ-FE lắp trên ô tô Toyota Vios 4

1.2.1 Thông số kỹ thuật động cơ 1NZ-FE 4

1.2.2 Đặc điểm kết cấu các cụm chi tiết chính của động cơ 1NZ-FE 5

1.2.2.1 Cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền-piston 5

1.2.2.2 Nhóm thân máy-nắp máy 6

1.2.2.3 Cơ cấu phân phối khí 8

1.2.2.4 Hệ thống nhiên liệu 10

1.2.2.5 Hệ thống làm mát 11

1.2.2.6 Hệ thống đánh lửa 12

1.2.2.5 Hệ thống bôi trơn 13

1.2.2.6 Hệ thống khởi động 14

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ 15

2.1 Lý thuyết về hư hỏng các chi tiết động cơ 15

2.1.1 Các dạng hư hỏng do hao mòn 15

2.1.2 Các dạng hư hỏng do tác động cơ giới 15

2.1.3 Các dạng hư hỏng do tác động hóa-nhiệt 19

2.2 Các phương pháp xác định tình trạng hư hỏng của các chi tiết động cơ 21

2.3 Một số phương pháp sửa chữa hư hỏng các chi tiết trên động cơ 22

2.3.1 Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật của việc sửa chữa chi tiết 22

2.3.2 Phục hồi chi tiết bằng các phương pháp nguội 22

3.2.2.1 Phương pháp cạo 22

2.3.2.2 Phương pháp doa 23

2.3.2.3 Phương pháp dũa 23

2.3.3 Phục hồi chi tiết bằng các phương pháp gia công cơ khí 23

2.3.3.1 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp lắp thêm chi tiết phụ 23

2.3.3.2 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp kích thước sửa chữa 25

2.3.4 Phục hồi chi tiết bằng các phương pháp gia công áp lực 27

2.3.4.1 Phương pháp chồn 28

2.3.4.2 Phương pháp nong 29

2.3.4.3 Phương pháp ép 30

2.3.4.4 Phương pháp uốn (nắn) 31

Chương 3: XÂY DỰNG HÌNH ẢNH QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA ĐỘNG CƠ 1NZ-FE LẮP TRÊN Ô TÔ TOYOTA VIOS 32

3.1 Các phương pháp xây dựng dữ liệu hình ảnh 32

3.2 Chuẩn bị đưa động cơ ra khỏi ô tô 32

3.2.1 Khảo sát động cơ 1NZ-FE 32

3.2.2 Quan sát tổng thể 33

3.2.3 Chuẩn bị thiết và dụng cụ 33

3.2.3.1 Thiết bị 33

3.2.3.2 Dụng cụ 33

3.2.3.3 Nguyên tắc khi sử dụng thiết bị và dụng cụ 34

3.2.3.4 Hướng dẫn sử dụng 35

3.2.3.5 Sử dụng một số dụng cụ thường dùng 37

3.2.3.6 Sử dụng một số thiết bị thường dùng 41

3.2.4 Tiến hành 43

3.2.4.1 yêu cầu 43

3.2.4.2 Các bước tháo 44

3.3 Rã động cơ 54

3.3.1 Chuẩn bị 54

3.3.2 Tiến hành 55

3.4 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ 71

3.4.1 Nắp quy lát 71

3.4.1.1 Chuẩn bị 71

3.4.1.2 Tiến hành 72

3.4.2 Cơ cấu phân phối khí 74

3.4.2.1 Chuẩn bị 74

3.4.2.2 Tiến hành 74

3.4.3 Thân máy 78

3.4.3.1 Chuẩn bị 78

3.4.3.2 Tiến hành 78

3.4.4 Hệ thống truyền lực 81

3.4.4.1 Chuẩn bị 81

3.4.4.2 Tiến hành 82

3.4.5 Hệ thống bôi trơn 87

3.4.5.1 Chuẩn bị 87

3.4.5.2 Tiến hành 88

3.4.6 Hệ thống làm mát 90

3.4.6.1 Chuẩn bị 90

3.4.6.2 Tiến hành 90

3.4.7 Hệ thống nhiên liệu 91

3.4.7.1 Chuẩn bị 91

3.4.7.2 Tiến hành 92

3.4.8 Các bộ phận cần phải thay thế sửa chữa động cơ 94

3.4.8.1 Phốt chắn dầu xu páp 94

3.4.8.2 Giăng quy lát và các giăng khác 95

3.4.8.3 Nước làm mát 95

3.4.8.4 Dầu bôi trơn 95

3.4.8.5 Lọc dầu bôi trơn (lọc tinh) 96

3.5 Lắp động cơ 96

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 100

4.1 Kết luận 100

4.2 Đề xuất 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật động cơ 4

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật đường kính xupáp 10

Bảng 3.1 So sánh kết quả đo và giá trị cho phép của độ phẳng nắp quy lát 74

Bảng 3.2 Kết quả đo chiều cao vấu cam nạp và cam xả (mm) 75

Bảng 3.3 Kết quả đo đường kính trục cam (mm) 76

Bảng 3.4 Kết quả đo đường kính xy lanh (mm) 80

Bảng 3.5 So sánh kết quả đo và giá trị cho phép của độ ô van 81

Bảng 3.6 So sánh kết quả đo và giá trị cho phép của độ côn 81

Bảng 3.7 So sánh kết quả đo và giá trị cho phép của đường kính xy lanh 83

Bảng 3.8 Kết quả đo khe hở rãnh xéc măng 84

Bảng 3.9 Kết quả đo khe hở miệng xéc măng 84

Bảng 3.10 Kết quả đo đường kính cổ biên (mm) 86

Bảng 3.11 Kết quả đo khe hở dầu cổ biên 87

Bảng 3.12 Kết quả đo và giá trị giới hạn khe hở đỉnh răng ro to 89

Bảng 3.13 Kết quả đo và giá trị giới hạn khe hở thân rô to 90

Bảng 3.14 Tiêu chuẩn lực xiết bu lông nắp quy lát 97

Bảng 3.15 Tiêu chuẩn lực xiết bu lông ổ đỡ chính 98

Bảng 3.16 Tiêu chuẩn lực xiết bu lông của nửa dưới thanh truyền 99

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1 Hình dáng ngoài ô tô Toyota Vios 2

Hình 1-2 Động cơ 1NZ-FE 4

Hình 1-3 Cấu tạo trục khuỷu 5

Hình 1-4 Cấu tạo thanh truyền 5

Hình 1-5 Cấu tạo piston 6

Hình 1-6 Cấu tạo nắp máy 7

Hình 1-7 Cấu tạo thân máy 8

Hình 1-8 Sơ đồ bố trí cơ cấu phân phối khí 8

Hình 1-9 Sơ đồ dẫn động xu páp 9

Hình 1-10 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu 10

Hình 1-11 Sơ đồ hệ thống làm mát 11

Hình 1-12 Sơ đồ hệ thống đánh lửa 12

Hình 1-13 Sơ đồ hệ thống bôi trơn 13

Hình 1-14 Sơ đồ điều khiển máy khởi động 14

Hình 2-1 Sơ đồ tính toán kích thước sửa chữa của trục và lỗ 27

Hình 2-2 Sơ đồ gia công áp lực bằng phương pháp chồn 29

Hình 2-3 Sơ đồ thiết bị chồn bạc lót 29

Hình 2-4 Sơ đồ nong chi tiết 30

Hình 2-5 Sơ đồ ép chi tiết 30

Hình 2-6 Sơ đồ nắn chi tiết bằng ngoại lực 31

Hình 2-7 Sơ đồ nắn chi tiết khi bị xoắn 31

Hình 3-1 Xe tiến hành sửa chữa 33

Hình 3-2 Động cơ cần tháo 33

Hình 3-3 Cầu nâng 34

Hình 3-4 Súng hơi 34

Hình 3-5 Dây xích 34

Hình 3-6 Cẩu di động 34

Hình 3-7 Dụng cụ để tháo khi đưa động cơ ra khỏi xe 34

Hình 3-8 Rổ đựng chi tiết sau khi tháo 34

Hình 3-9 Chọn dụng cụ phù hợp với với loại công việc 36

Hình 3-10 Chọn dụng theo tốc độ hoàn thành công việc 36

Hình 3-11 Chọn dụng cụ theo độ lớn của mô men quay 37

Hình 3-12 Chọn dụng cu theo đường kính và độ dài 37

Hình 3-13 Thao tác sử dụng đúng 37

Hình 3-14 Thao tác sử dụng sai 37

Hình 3-15 Cách sử dụng cờ lê 38

Hình 3-16 Cách sử dụng chòng 38

Hình 3-17 Cách sử dụng mỏ lết 39

Hình 3-18 Cách sử dụng đầu khẩu 39

Hình 3-19 Cách sử dụng cần tự động 40

Hình 3-20 Cách sử dụng tô vít 40

Hình 3-21 Cách sử dụng kìm 2 lỗ 41

Hình 3-22 Cách sử dụng súng hơi 41

Hình 3-23 Cách sử dụng đồng hồ đo đường kính xy lanh 42

Hình 3-24 Cách sử dụng thước kẹp 42

Hình 3-25 Trị số trên thước lá 43

Hình 3-26 Ứng dụng thước lá 43

Hình 3-27 Tháo giá giữ accu 44

Hình 3-28 Tháo cọc âm 44

Hình 3-29 Tháo cọc dương 45

Hình 3-30 Đưa accu ra ngoài 45

Hình 3-31 Nâng xe lên 45

Hình 3-32 Xả dầu động cơ 45

Hình 3-33 Xả nước làm mát 46

Hình 3-34 Tháo đường ống nước 46

Hình 3-35 Tháo chân máy phía dưới 46

Hình 3-36 Tháo đường ống xả 46

Hình 3-37 Tháo ốc đầu các đăng 47

Hình 3-38 Tháo ốc bánh xe 47

Hình 3-39 Bánh xe 47

Hình 3-40 Tháo bu lông moay ơ 47

Hình 3-41 Tách moay ơ và giảm xóc 47

Hình 3-42 Tách các đăng 47

Hình 3-43 Các đăng bên trái 48

Hình 3-44 Các đăng bên phải 48

Hình 3-45 Tháo nắp đậy quy lát 48

Hình 3-46 Tháo đường dẫn nhiên liệu 48

Hình 3-47 Tháo ống hơi giữa đường nạp và nắp trục cam 49

Hình 3-48 Tháo ống hơi giữa đường ống nạp và ống góp nạp 49

Hình 3-49 Tháo đường ống nạp 49

Hình 3-50 Tháo họng ga 49

Hình 3-51 Tháo ống góp nạp 50

Hình 3-52 Ống góp nạp 50

Hình 3-53 Nới lỏng bu lông máy phát 50

Hình 3-54 Tháo dây đai 50

Hình 3-55 Tháo máy phát 50

Hình 3-56 Máy phát 50

Hình 3-57 Tháo bơm trợ lực lái 51

Hình 3-58 Tháo giắc nối mass 51

Hình 3-59 Tháo giắc cắm mô bin 51

Hình 3-60 Tháo giắc cắm vòi phun 51

Hình 3-61 Tháo mô bin 52

Hình 3-62 Đưa mô bin ra ngoài 52

Hình 3-63 Tháo bu gi 52

Hình 3-64 Bu gi sau khi tháo 52

Hình 3-65 Tháo xy lanh côn 52

Hình 3-66 Vị trí tháo chân máy 52

Hình 3-67 Tháo chân máy bên phải 53

Hình 3-68 Tháo giá đỡ hộp số 53

Hình 3-69 Tháo hộp số khỏi giá đỡ 53

Hình 3-70 Kích cẩu di động lên 53

Hình 3-71 Chỉnh và nâng cụm động cơ, hộp số lên 54

Hình 3-72 Đưa cụm động cơ và hộp số ra ngoài 54

Hình 3-73 Dụng cụ để rã động cơ 54

Hình 3-74 Cẩu xu páp và cẩu lọc nhớt 54

Hình 3-75 Rả đựng chi tiết tháo 55

Hình 3-76 Bộ đóng số thứ tự 55

Hình 3-77 Tháo máy khởi động 55

Hình 3-78 Máy khởi động 55

Hình 3-79 Tháo hộp số 56

Hình 3-80 Hộp số 56

Hình 3-81 Tháo cảm biến tốc độ động cơ 56

Hình 3-82 Cảm biến tốc độ động cơ 56

Hình 3-83 Tháo cảm biến kích nổ 57

Hình 3-84 Cảm biến kích nổ 57

Hình 3-85 Tháo cảm biến vị trí trục cam 57

Hình 3-86 Cảm biến vị trí trục cam 57

Hình 3-87 Tháo cảm biến áp suất dầu bôi trơn 57

Hình 3-88 Cảm biến áp suất dầu bôi trơn 57

Hình 3-89 Tháo cảm biến nhiệt độ nước làm mát 58

Hình 3-90 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 58

Hình 3-91 Tháo van chia dầu 58

Hình 3-92 Van chia dầu 58

Hình 3-93 Tháo đĩa ép 59

Hình 3-94 Cụm đĩa ép và đĩa ma sát 59

Hình 3-95 Đĩa ép 59

Hình 3-96 Đĩa ma sát 59

Hình 3-97 Tháo bơm nước 59

Hình 3-98 Bơm nước 59

Hình 3-99 Tháo đầu bắt ống nước 60

Hình 3-100 Tháo van hằng nhiệt 60

Hình 3-101 Tháo ống phân phối 60

Hình 3-102 Vòi phun 60

Hình 3-103 Tháo nắp đậy trục cam 61

Hình 3-104 Nắp đậy trục cam 61

Hình 3-105 Xoay puly 61

Hình 3-106 Đưa puly về vị trùng dấu 61

Hình 3-107 Tháo puly 62

Hình 3-108 puly trục khuỷu 62

Hình 3-109 Tháo nắp máy đầu tự do 62

Hình 3-110 Nắp máy đầu tự do 62

Hình 3-111 Làm dấu trên xích cam 63

Hình 3-112 Tháo con đội thủy lực 63

Hình 3-113 Con đội thủy lực 63

Hình 3-114 Tháo xích cam 63

Hình 3-115 Xích cam 63

Hình 3-116 Thứ tự tháo trục cam 63

Hình 3-117 Tháo trục cam 64

Hình 3-118 Trục cam nạp và cam xả 64

Hình 3-119 Thứ tự tháo nắp quy lát 64

Hình 3-120 Tháo nắp quy lát 64

Hình 3-121 Mặt dưới nắp quy lát 64

Hình 3-122 Mặt trên nắp quy lát 64

Hình 3-123 Tách giăng quy lát 65

Hình 3-124 Giăng quy lát 65

Hình 3-125 Tháo bánh đà 65

Hình 3-126 Bánh đà 65

Hình 3-127 Vị trí lọc dầu bôi trơn 66

Hình 3-128 Tháo lọc dầu bôi trơn 66

Hình 3-129 Vị trí tháo bu lông cácte 66

Hình 3-130 Cácte 66

Hình 3-131 Tháo lọc dầu bôi trơn 66

Hình 3-132 Lọc dầu bôi trơn 66

Hình 3-133 Đưa cặp piston song hành xuống ĐCD 67

Hình 3-134 Tháo nửa dưới của thanh truyền 67

Hình 3-135 Nửa dưới thanh truyền 67

Hình 3-136 Cụm piston - thanh truyền 67

Hình 3-137 Làm dấu piston 68

Hình 3-138 Thứ tự tháo ổ đỡ chính 68

Hình 3-139 Tháo ổ đỡ chính 68

Hình 3-140 Ổ đỡ chính 68

Hình 3-141 Trục khuỷu 69

Hình 3-142 Vị trí bạc lót ổ đỡ chính 69

Hình 3-143 Tháo bạc lót ổ đỡ chính 69

Hình 3-144 Bạc lót ổ đỡ chính 69

Hình 3-145 Làm dấu xupáp nạp 70

Hình 3-146 Làm dấu xupáp xả 70

Hình 3-147 Tháo móng hãm xupáp 70

Hình 3-148 Móng hãm xupáp 70

Hình 3-149 Con đội xupáp 70

Hình 3-150 Lò xo xupáp 70

Hình 3-151 Xupáp nạp 71

Hình 3-152 Xupáp xả 71

Hình 3-153 Tháo phốt chắn dầu bôi trơn xupáp 71

Hình 3-154 Phốt chắn dầu bôi trơn xupáp 71

Hình 3-155 Thước lá 72

Hình 3-156 Cọ vệ sinh 72

Hình 3-157 Vệ sinh nắp quy lát 72

Hình 3-158 Quan sát vết xước, nứt bề mặt nắp quy lát 72

Hình 3-159 Kiểm tra độ phẳng bề mặt cổ nạp 73

Hình 3-160 Kiểm tra độ phẳng bề mặt cổ xả 73

Hình 3-161 Kiểm tra độ phẳng của bề mặt nắp quy lát 73

Hình 3-162 Mài nắp quy lát 73

Hình 3-163 Panme 74

Hình 3-164 Thước kẹp 74

Hình 3-165 Vệ sinh trục cam 75

Hình 3-166 Trục cam nạp 75

Hình 3-167 Đo chiều cao vấu cam 75

Hình 3-168 Đo đường kính trục cam 75

Hình 3-169 Đo đường kính của xupáp nạp 77

Hình 3-170 Đo đường kính của xupáp xả 77

Hình 3-171 Kiểm tra đế xupáp 77

Hình 3-172 Kiểm tra miệng xupáp 77

Hình 3-173 Thoa cát lên bề mặt đế xupáp 78

Hình 3-174 Điều khiển khoan tay để sấy xupáp 78

Hình 3-175 Vệ sinh bề mặt bên trong và ngoài thân máy 79

Hình 3-176 Đo độ phẳng bề mặt của thân máy 79

Hình 3-177 Đo ở vị trí xéc măng khí số 1 ở ĐCT 80

Hình 3-178 Đo tại vị trí xéc măng khí số 1 ở ĐCD 80

Hình 3-179 Vị trí đo ở ĐCT 81

Hình 3-180 Vị trí đo ở ĐCD 81

Hình 3-181 Ngâm cụm piston – xéc măng vào dầu 82

Hình 3-182 Vệ sinh cụm piston – xéc măng 82

Hình 3-183 Tháo xéc măng 82

Hình 3-184 Quan sát vết cào xước 82

Hình 3-185 Vị trí đo đường kính piston 83

Hình 3-186 Đo đường kính piston 83

Hình 3-187 Đo khe hở rãnh xéc măng 84

Hình 3-188 Đo khe hở miệng xéc măng 84

Hình 3-189 Vệ sinh trục khuỷu 85

Hình 3-190 Quan sát vết xước bề mặt 85

Hình 3-191 Đo đường kính theo mặt phẳng thẳng đứng 86

Hình 3-192 Đo đường kính theo mặt phẳng nằm ngang 86

Hình 3-193 Vòng chì sau khi xiết 87

Hình 3-194 Đo khe hở bạc cổ biên 87

Hình 3-195 Tô vít đóng 88

Hình 3-196 Búa sắt 88

Hình 3-197 Tháo vít bơm dầu 88

Hình 3-198 Tháo bu lông bơm dầu 88

Hình 3-199 Vệ sinh bơm dầu bôi trơn 89

Hình 3-200 Kiểm tra vết xước bề mặt 89

Hình 3-201 Kiểm tra khe hở đỉnh răng rô to 89

Hình 3-202 Kiểm tra khe hở của thân rô to 89

Hình 3-203 Quan sát bề mặt bơm nước làm mát 91

Hình 3-204 Kiểm tra độ mòn của cánh bơm nước làm mát 91

Hình 3-205 Van hằng nhiệt 91

Hình 3-206 Kiểm tra van hằng nhiệt 91

Hình 3-207 Vòi phun 92

Hình 3-208 Xúc, rửa vòi phun 92

Hình 3-209 Tháo đường nhiên liệu 93

Hình 3-210 Lắp đồng hồ đo áp suất 93

Hình 3-211 Đọc trị số trên đồng hồ 93

Hình 3-212 Tháo nắp đậy bơm xăng 93

Hình 3-213 Tháo vỏ đặt bơm xăng 94

Hình 3-214 Tháo bơm xăng 94

Hình 3-215 Lọc xăng mới 94

Hình 3-216 Bơm xăng mới 94

Hình 3-217 Phốt chắn dầu cũ 95

Hình 3-218 Phốt chắn dầu mới 95

Hình 3-219 Giăng quy lát cũ 95

Hình 3-220 Bộ giăng mới 95

Hình 3-221 Dầu bôi trơn mới 96

Hình 3-222 Nước làm mát mới 96

Hình 3-223 Lọc dầu bôi trơn cũ 96

Hình 3-224 Lọc dầu bôi trơn mới 96

Hình 3-225 Thoa keo giăng quy lát 97

Hình 3-226 Thoa keo đáy các te 97

Hình 3-227 Thứ tự xiết bu lông 97

Hình 3-228 Xiết bu lông nắp quy lát 97

Hình 3-229 Lắp xéc măng khí 98

Hình 3-230 Lắp xéc măng dầu 98

Hình 3-231 Thứ tự lắp ổ đỡ chính 98

Hình 3-232 Lắp ổ đỡ chính 98

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TĂT

ĐCĐT: Động cơ đốt trong

ĐCT: Điểm chết trên

ĐCD: Điểm chết dưới

MCCT: Môi chất công tác

ECU: (Engine Control Unit): Hộp điều kiển (hộp đen)

EFI: (Electronic fuel injetion): Hệ thống phun xăng điện tử

VVT-i: (Variable Valve Timing with intelligence): Hệ thống phối khí thông minh ABDC: (After bottom dead center): Sau điểm chết dưới

ATDC: (After top dead center): Sau điểm chết trên

DOHC: (Double over head camshaft): Cơ cấu phân phối khí 2 trục cam trên ABS: (Anti lock braking systems): Hệ thống phanh chống bó cứng

DSI: (Distributorless ignition systems): Hệ thống đánh lửa trực tiếp

EBD: (Electronic brake distributor): Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử STA: (Start): Tín hiệu khởi động động cơ

B+: (Bettery): Nguồn

G: (Crankshaft angle cignal): Tín hiệu vị trí trục cơ

NE: ( Engine RPM signal): Tín hiệu tốc độ động cơ

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển không ngừng của nghành ô tô, ngày nay các hãng xe

nổi tiếng luôn cạnh tranh nhau không ngừng để cho ra những xe có những công

nghệ hiện đại, động cơ được trang bị các thiết bị điều khiển điện tử thay cho các

thiết bị điều khiển cơ khí cổ điển giúp kết cấu của xe tối ưu nhất, tiết kiệm nhiên

liệu và thân thiện với môi trường

Vì vậy cùng với kiến kiến thức lý thuyết, việc tiếp xúc, nghiên cứu các động

cơ trên những dòng xe đời mới là một phần không thể thiếu đối với mọi sinh viên

nghành công nghệ kỹ thuật ô tô, nó góp phần củng cố lý thuyết đã được học trên

lớp, nâng cao tay nghề cho sinh viên ra trường thích nghi với công việc

Nắm bắt được tình hình này bộ môn kỹ thuật ô tô đã giao đề tài có tên:

“Nghiên cứu xây dựng hình ảnh quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa kỹ

thuật động cơ 1NZ-FE lắp trên ô tô Toyota Vios tại công ty cổ phần Mai Linh

Nam Trung Bộ và Tây Nguyên”

Nội dung của đề tài gồm 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về ô tô Vios;

Chương 2: Cơ sở lý thuyết kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa động cơ;

Chương 3: Xây dựng hình ảnh quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa động cơ 1NZ-FE lắp trên ô tô Toyota Vios;

Chương 4: Kết luận và đề xuất

Với sự lỗ lực của bản thân, cùng sự hướng dẫn của thầy Huỳnh Trọng Chương

em đã hoàn thành được đồ án này song do đây là loại động cơ hiện đại, kiến thức

chuyên môn và thực tế còn hạn chế vì vậy đề tài không thể tránh khỏi những thiếu

sót Kính mong Quý thầy và các bạn trong lớp góp ý để đề tài này được bổ sung

hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm !

Nha Trang, ngày 10 tháng 7 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Hình 1-1 Hình dáng ngoài ô tô Toyota Vios

1.1.1 Thế hệ đầu từ năm 2003-2007

- Kiểu thiết kế thân xe: Sedan 4 chỗ

- Động cơ: Dung tích xylanh 1.3 và 1.5 lít

Những chiếc xe đầu tiên của Vios ra đời tại Thái Lan dưới bàn tay của các kỹ

sư Thái Lan và các nhà thiết kế Nhật Phần lớn các mẫu xe Vios tại các quốc gia Đông Nam Á trong đó có Việt Nam được trang bị động cơ 1.5 lít trừ những chiếc Vios của Philippines Người dân nước này ưa chuộng phiên bản sử dụng động cơ nhỏ hơn với dung tích 1.3 lít

Phiên bản đầu tiên của Vios được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz Nhờ một

số cải tiến về ngoại thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt, đặc biệt là với phiên bản 2006 Phiên bản này được chỉnh sửa đáng kể với lưới tản nhiệt, đèn pha, đèn hậu được làm mới cùng vành đúc và nội thất mới

1.1.2 Thế hệ thứ 2

- Kiểu thiết kế thân xe: Sedan 4 chỗ

- Động cơ: Dung tích xylanh 1.5 lít

Chiếc Toyota Vios mới ở thế hệ thứ 2, bắt đầu từ năm 2007 đến nay là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta trình làng tháng 11/2005 Toyota Belta còn có tên gọi khác là Toyota Yaris (tên này chỉ có ở Mỹ, Nhật và Australia), Toyota Echo (tên gọi tại Canada) và Toyota Vitz

Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (ra mắt vào tháng 8/2003) ký hiệu 1NZ-FE 1.5L DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên VVT-i Công suất cực đại của động cơ là 107 mã lực, mô-men xoắn tối đa 144 Nm Tuy nhiên, khung gầm thiết kế hoàn toàn mới

Phiên bản Vios 1.5E mới (5 số sàn) được nâng cấp từ xe Vios 2003 1.5G (5 số sàn), còn phiên bản Vios 1.5G mới (4 số tự động) lần đầu tiên được giới thiệu tại thị trường Việt Nam

Xe Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ Trang bị an toàn và tiện nghi

có nhiều cải tiến Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấu trúc hình chữ V, cụm đèn hậu nhô ra ngoài, đèn xi-nha tích hợp trên gương (gương có thể gập lại khi không sử dụng), vành hợp kim thiết kết mới

Xe Vios 2012-2013 vẫn dùng động cơ 1.5L VVT-i cùng các lựa chọn hộp số sàn và tự động cho công suất và các thông số vận hành như phiên bản cũ, chỉ tập trung thay đổi về hình thức Thay đổi ngoại thất gồm cụm đèn pha tráng màu khói, hốc đèn sương mù được thiết kế lại Về nội thất thay đổi duy nhất là vải bọc ghế kiểu mới Về tính năng an toàn, ghế phụ phía trước giờ đây được trang bị một túi khí, đi kèm dây đai an toàn có chức năng tự siết chặt và giới hạn lực căng

1.2 Giới thiệu về động cơ 1NZ-FE lắp trên Toyota Vios 1.5E

1.2.1 Thông số kỹ thuật động cơ 1NZ-FE

Động cơ 1NZ-FE được lắp trên xe Toyota Vios Xe Toyota Vios là loại xe du lịch 5 chỗ ngồi với ba loại Vios Limo, Vios 1.5E (sử dụng hộp số thường C50) và Vios 1.5G (sử dụng hộp số tự động U340E) Khả năng giảm xóc, chống rung tốt, hệ thống điều khiển phanh điện tử ABS, hệ thống lái trợ lực điện tạo cảm giác thoải mái và êm dịu cho mọi hành khách trong xe trên mọi nẻo đường

Hình 1-2 Động cơ 1NZ-FE

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật động cơ

Chỉ số Octan của nhiên liệu RON 91

Cơ cấu phối khí 16 xupáp, dẫn động xích, có VVT-i

÷ 530 BTDC

1.2.2 Đặc điểm kết cấu các cụm chi tiết chính của động cơ 1NZ-FE

1.2.2.1 Cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền – piston

1)Trục khuỷu

Hình 1-3 Cấu tạo trục khuỷu 1- Đầu trục khuỷu ; 2- Rotor cảm biến vị trí trục khuỷu ; 3- Lỗ dẫn dầu bôi trơn ;

4- Cổ trục ;5- Chốt khuỷu ; 6- Đối trọng; 7- Đuôi trục khuỷu

Trục khuỷu của động cơ 1NZ-FE được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thép cacbon, các bề mặt gia công đạt độ bóng cao, có 5 cổ trục và 4 cổ biên, má có dạng hình ô van Đường kính và bề rộng của chốt khuỷu và cổ trục chính được giảm để giảm khối lượng

2) Thanh truyền

Hình 1-4 Cấu tạo thanh truyền 1- Nắp đầu to thanh truyền; 2- Bu lông thanh truyền;

3- Thân thanh truyền; 4- Đầu nhỏ thanh truyền

Tiết diện thanh truyền của động cơ 1NZ-FE có dạng chữ I Đầu nhỏ thanh

truyền có dạng hình trụ rỗng và được lắp tự do với chốt piston Đầu to thanh truyền được cắt thành hai nửa phần trên nối liền với thân phần dưới là nắp đầu to thanh truyền và lắp với nhau bằng bulông thanh truyền, mặt phẳng lắp ghép vuông góc với đường tâm trục thân thanh truyền Bu lông thanh truyền là loại bu lông chỉ chịu lực kéo, có mặt gia công đạt độ chính xác cao để định vị

3) Piston

Hình 1-5 Cấu tạo piston

1- Bệ chốt piston; 2- Thân piston; 3- Đầu piston; 4- Đỉnh piston

Piston của động cơ 1NZ-FE được làm bằng hợp kim nhôm, phần đỉnh được thiết kế đặc biệt để cải thiện chất lượng cháy Xéc măng áp lực thấp được sử dụng

để giảm ma sát và nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và chất lượng dầu bôi trơn được nâng cao

Chân piston có dạng vành đai để tăng độ cứng vững Để điều chỉnh trọng lượng của piston, người ta thường cắt bỏ một phần kim loại ở phần chân piston nhưng vẫn đảm bảo được độ cứng vững cần thiết cho piston

1.2.2.2 Nhóm thân máy – nắp máy

Hình 1-6 Cấu tạo nắp máy 1- Đường nạp; 2- Đường thải

Nắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được phân bố trên đầu nắp máy Lắp đặt kim phun trong cửa nạp khí của nắp máy kết quả là sự tiếp xúc của nhiên liệu đập vào thành cửa nạp được tối thiếu hoá và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao Áo nước được lắp đặt giữa cửa xả và lỗ bugi trên nắp máy để giữ nhiệt độ đồng đều cho thành buồng cháy, điều này nâng cao chất lượng làm mát cho buồng cháy và khu vực xung quanh bugi

Thân máy được làm bằng hợp kim nhôm mà mục đích của việc này là giảm khối lượng cho động cơ Bơm nước xoáy lốc và đường hút đến bơm được cung cấp đến thân máy Đặt tâm trục khuỷu lệch với đường tâm lỗ xy lanh, đường tâm của xylanh được dịch chuyển 12 mm về phía đường nạp Như vậy, tác dụng của lực ngang khi áp suất khí thể lớn nhất sẽ giảm Sử dụng ống lót xy lanh thành mỏng, khoảng cách giữa hai xy lanh là 8 (mm) nên chiều dài động cơ ngắn hơn

Hình 1-7 Cấu tạo thân máy 1- Đường tâm trục khuỷu; 2- Đường tâm các xy lanh

A- Phía đầu động cơ; B- Phía đường thải; C- Phía đường hút

1.2.2.3 Cơ cấu phân phối khí

Hình 1-8 Sơ đồ bố trí cơ cấu phân phối khí

1- Tay căng xích; 2- Thiết bị kéo căng; 3- Bộ điều khiển phối khí (VVT-i); 4- Xích dẫn động trục cam; 5- Trục cam nạp; 6- Trục cam thải;

7- Bộ phận dẫn hướng xích

Thông thường thời điểm phối khí được cố định nhưng ở động cơ 1NZ-FE 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 nạp 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 hại gây ô nhiễm môi trường

Ở mỗi xy lanh có hai xupáp nạp và hai xupáp thải, các xupáp được đóng mở trực tiếp bởi hai trục cam Các trục cam được dẫn động bằng xích, bước xích là 8

mm điều này giúp cho không gian bố trí được gọn hơn Để làm được điều này vật liệu được dùng để chế tạo xích có tính chịu mài mòn rất cao luôn đảm bảo độ tin cậy, xích được bôi trơn bằng dầu bôi trơn động cơ thông qua một vòi phun

Thiết bị kéo 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

Thân xupáp được thiết kế nhỏ, vừa giảm bớt trở lực trên đường nạp, thải và giảm khối lượng

Hình 1-9 Sơ đồ dẫn động xu páp 1- Xupáp; 2- Con đội; 3- Vấu cam

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật đường kính xupáp

8

9

10

11 12

14 13

Hình 1-10 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu 1- Tín hiệu từ cảm biến lưu lượng khí nạp; 2- Tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga; 3- Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục cam; 4- Tín hiệu từ cảm biến oxy; 5- Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát; 6- Tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu; 7- Tín hiệu từ cảm biến túi khí ;8-Bình chứa nhiên liệu; 9- Bơm xăng;10- Bộ lọc xăng; 11- Bộ điều áp; 12- Bộ giảm rung; 13- Ống phân phối; 14- Vòi phun nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu động cơ 1NZ-FE đóng vai trò rất quan trọng, nó không đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu độc lập, mà nó còn liên kết với các hệ thống

đó là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc

độ động cơ, tạo ra sự tối ưu hoá cho quá trình hoạt động của động cơ Kim phun 12

lỗ được sử dụng để nâng cao tính phun sương của nhiên liệu, điều khiển cắt nhiên liệu khi túi khí hoạt động Đường ống dẫn nhiên liệu với các giắc đấu nối nhanh để nâng cao khả năng sửa chữa Bình xăng làm bằng chất dẻo sáu lớp với bốn loại vật

liệu có bộ lọc than hoạt tính trong bình

Lượng không khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc không khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng không khí Tỷ lệ hoà trộn được ECU tính toán và hoà trộn theo

tỷ lệ phù hợp nhất Có cảm biến oxy ở đường ống thải để cảm nhận lượng oxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn

1.2.2.5 Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát được thiết kế để giữ các chi tiết trong động cơ ở nhiệt độ ổn định, thích hợp mọi điều kiện làm việc của động cơ Động cơ 1NZ-FE có hệ thống làm mát bằng nước kiểu kín, tuần hoàn theo áp suất cưỡng bức trong đó bơm nước tạo áp lực đẩy nước lưu thông vòng quanh động cơ Hệ thống bao gồm: áo nước xy lanh, nắp máy, két nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước Nếu nhiệt độ nước làm mát vượt quá nhiệt độ cho phép thì van hằng nhiệt sẽ

mở để lưu thông nước làm mát đi qua két nước để giải nhiệt bằng gió Hệ thống làm mát sử dụng nước làm mát siêu bền chính hiệu Toyota ( là dung dịch pha sẵn 50% chất làm mát và 50% nước sạch)

Hình 1-11 Sơ đồ hệ thống làm mát 1- Van hằng nhiệt; 2- Bơm; 3- Nắp máy; 4- Thân máy; 5- Giàn sưởi;

6- Van tiết lưu; 7- Két nước

Nguyên lý hoạt động: Nước từ bình chứa nước, qua két làm mát, được dẫn vào bơm nước, đi vào làm mát động cơ Trong thời gian chạy ấm máy, nhiệt độ động cơ nhỏ hơn nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt (80o ÷ 84o) thì nước từ bơm nước đi vào thân máy, nắp máy đến giàn sưởi rồi về lại bơm, trên đường ống đến giàn sưởi

có nhánh rẽ tới van tiết lưu, van này có tác dụng điều tiết lưu lượng nước nóng qua giàn sưởi để sưởi ấm trong xe Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ làm việc của van hằng nhiệt thì van sẽ mở ra cho nước từ động cơ qua két làm mát, tại đây nước

sẽ được làm mát bằng gió rồi về lại bơm Như vậy nước sẽ được tuần hoàn cưỡng bức trong quá trình làm việc của động cơ

1.2.2.6 Hệ thống đánh lửa

Hình 1-12 Sơ đồ hệ thống đánh lửa

Động cơ 1NZ-FE trang bị hệ thống đánh lửa trực tiếp điều khiển bằng điện tử

Hệ thống đánh lửa trực tiếp không sử dụng bộ chia điện giúp cho thời điểm đánh lửa được chính xác, giảm sự sụt thế điện áp và có độ tin cậy cao Ở mỗi xy lanh được trang bị một mô bin đơn Khi ngắt dòng điện sơ cấp chạy qua bên sơ cấp của cuộn dây đánh lửa sẽ tạo ra điện áp cao ở bên thứ cấp Vì thế điện áp cao tạo ra sẽ tác động lên bugi sinh ra tia lửa điện ECM sẽ luân phiên bật và tắt các transitor

nguồn bên trong cuộn dây đánh lửa làm cho các dòng điện sơ cấp ngắt luân phiên nhau và cho phép dòng điện đốt cháy các xy lanh theo trình tự nỗ của động cơ ECM sẽ xác định cuộn dây đánh lửa nào sẽ được điều khiển bằng các tín hiệu từ cảm biến vị trí trục khuỷu và cảm biến góc quay trục khuỷu Ngoài ra nó còn dò tìm

vị trí của trục cam để tạo ra sự đánh lửa vào thời điểm thích hợp nhất ứng với tình trạng hoạt động của động cơ

1.2.2.7 Hệ thống bôi trơn

Hình 1-13 Sơ đồ hệ thống bôi trơn

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa đầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa các bề mặt ma sát và bao kín khe hở giữa piston với xy lanh, giữa xéc măng với piston, ngoài ra trong động cơ 1NZ-FE dầu bôi trơn còn tham gia điều khiển thời điểm trục cam Loại dầu bôi trơn sử dụng trên động cơ 1NZ-FE là loại dầu API SM, SL, hay ILSAC

Dầu bôi trơn từ cácte được lưu thông qua vỉ lọc, bơm dầu, bầu lọc dầu rồi đến đường ống dẫn dầu chính, sau đó dầu sẽ đi bôi trơn các bộ phận công tác như sơ đồ

1.2.2.8 Hệ thống khởi động

Hệ thống khởi động sử dụng trên động cơ là hệ thống khởi động điện được điều khiển bằng ECU Ngay khi công tắc điện xoay sang vị trí Start, chức năng điều khiển máy khởi động sẽ điều khiển mô tơ khởi động mà không cần giữ tay ở vị trí Start Khi ECU nhận được tín hiệu khởi động từ chìa khoá điện, hệ thống sẽ theo dõi tín hiệu tốc độ động cơ (Ne) để vận hành máy khởi động tới khi động cơ được xác định đã khởi động Khi tốc độ động cơ đạt tới 500 v/p, hệ thống sẽ đánh giá là động cơ đã khởi động thành công

Hình 1-14 Sơ đồ điều khiển máy khởi động 1- Ắc quy; 2- Máy khởi động; 3- Công tắc khoá điện; 4- Rơ le cắt dòng; 5- Công tắc đề số không; 6- ECU động cơ; 7- Rơ le máy khởi động;

a- Tín hiệu tốc độ động cơ và tín hiệu nước làm mát

- Nhóm thứ nhất: các hư hỏng do hao mòn;

- Nhóm thứ hai: các hư hỏng do tác động cơ giới;

- Nhóm thứ ba: các hư hỏng do tác dụng hóa nhiệt;

2.1.1 Các dạng hư hỏng do hao mòn

Hao mòn là quá trình tất yếu xảy ra, là không thể tránh khỏi đối với các chi tiết làm việc ở chế độ ma sát kể cả trong trường hợp tuân thủ đầy đủ các quy định

về quy trình khai thác và bảo dưỡng sửa chữa

Trong hao mòn lại chia ra:

- Hao mòn bình thường (hao mòn dần dần): thông thường có quy luật và có thể xác định được quy luật đó

- Hao mòn không bình thường (hao mòn đột biến như xước, kẹt, xây sát, v.v…): thường xảy ra do không tuân thủ các quy trình kỹ thuật về khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa, do không đảm bảo chế độ bôi trơn, do quá tải về nhiệt và các nguyên nhân khác như mòn vẹt, tróc, hao mòn với cường độ quá lớn Nói chung dạng hao mòn này không có quy luật hoặc rất khó xác định các quy luật đó

- Quá trình hao mòn của chi tiết động cơ xảy ra kèm theo các hiện tượng lý - hóa phức tạp và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Nhìn chung có thể chia ra những dạng hao mòn chủ yếu như: Mòn cơ học, mòn dính (mòn tróc), mòn oxy hóa, mòn

do nhiệt, mòn do hạt mài, mòn rỗ (mòn đậu mùa)

2.1.2 Các dạng hư hỏng do tác động cơ giới

Các hư hỏng do tác động cơ giới thường có các biểu hiện dưới dạng nứt, vỡ, bong, tróc, thủng, cong, xoắn, v.v

Trong quá trình làm việc của động cơ, rất nhiều chi tiết chịu tải trọng thay đổi

về trị số và về hướng Dưới tác dụng của các tải trọng đó, ở những vị trí tập trung ứng suất, sau một thời gian vận dụng sẽ xuất hiện những vết nứt tế vi, những vết nứt

tế vi đó, tùy thuộc vào trị số và tần số của lực tác dụng, sẽ dần dần lan truyền thành những vết nứt lớn và cuối cùng chi tiết bị phá hủy Các hiện tượng phá hủy này được gọi là phá hủy do mỏi của chi tiết (hoặc kim loại) Các chi tiết trên động cơ thường bị phá hủy do mỏi là trục khuỷu, thanh truyền, các trục dẫn động cơ cấu phối khí, các bánh răng, lò xo tròn, lò xo nhíp, ổ lăn, cũng như các bu lông chịu lực của nắp xy lanh, v.v ngoài ra khi chi tiết làm việc ở tải trọng lớn hơn tải trọng tính toán và khi độ cứng bề mặt và sự bố trí tương hỗ giữa chúng thay đổi thì sẽ xuất hiện ứng suất dư, làm cho chi tiết bị cong, xoắn, dập, tróc, thủng, v.v bên cạnh đó, các loại hư hỏng này còn có thể xuất hiện do không tuân thủ quy trình công nghệ sửa chữa, lắp ráp, do biến dạng và ứng suất đột biến trong quá trình làm việc Hiện tượng mỏi của kim loại và ảnh hưởng tương hỗ của sự hao mòn với độ mỏi, là một trong những nguyên nhân làm hư hỏng các chi tiết

Độ mỏi của kim loại là quá trình phá hủy kim loại dần dần và lâu dài trong điều kiện có ứng suất thay đổi theo chu kỳ Sự phá huỷ kim loại do tải trọng đổi hướng xảy ra không những ở những tải trọng có trị số nhỏ hơn giới hạn bền, mà cả

ở những tải trọng có trị số nhỏ hơn giới hạn chảy Sự xuất hiện các vết nứt mỏi có liên quan tới các đặc điểm cấu trúc tinh thể của kim loại Những kim loại đa tinh thể được cấu tạo bởi một khối lượng lớn các tinh thể có hướng khác nhau, các tinh thể

đó phân cách với nhau bởi các đường biên, các lỗ nhỏ và các tạp chất không kim loại Các tinh thể này định hướng khác nhau do điều kiện kết tinh, điều kiện gia công gây nên do đó chúng không phải là đồng nhất Do tính không đồng hướng đó, nên các tinh thể có độ chống tải trọng bên ngoài khác nhau, hay nói khác có độ bền khác nhau Trong các tinh thể nằm không cùng hướng với tác dụng của tải trọng bên ngoài sẽ xuất hiện các ứng suất lớn và trong các tinh thể đó xuất hiện biến dạng dẻo ở dạng trượt (cắt) Trong các tinh thể khác, biến dạng mang đặc tính đàn hồi Trong kim loại có tạp chất và các lỗ rỗng sẽ tạo ra tập trung ứng suất Khi bị

biến dạng đàn hồi, khoảng cách giữa các nguyên tử và sự biến dạng không đáng kể của mạng tinh thể sẽ được hồi phục sau khi nhả tải Khi bị biến dạng dẻo, mối liên

hệ giữa các nguyên tử của mạng tinh thể bị phá hoại theo các mặt phẳng cắt hoặc theo các mặt phẳng trượt Ở những chu trình đầu tiên của ứng suất thay đổi, kết quả biến dạng dẻo là gia cường mặt phẳng trượt trong các phần tử khác nhau và làm cho kim loại được bền hóa Tuy nhiên, khi các chu trình ứng suất thay đổi tăng lên thì quá trình biến dạng dẻo của các phần tử yếu có thể mất đi, còn mức độ biến dạng của mạng tinh thể có thể làm xuất hiện những vùng mà ở đó liên kết nguyên tử sẽ bị phá hủy và những liên kết mới không xuất hiện Do đó độ kín mịn của kim loại bị phá hủy và bắt đầu xuất hiện những vết nứt tế vi Giai đoạn bắt đầu phá hủy do mỏi

là kết quả tác dụng của các ứng suất tiếp tuyến gây nên biến dạng dẻo lặp đi lặp lại nhiều lần Sự xuất hiện và tiếp tục lớn lên của các vết nứt tế vi đã có và sự xuất hiện các vết nứt tế vi mới có thể sẽ chấm dứt, nếu xảy ra trạng thái cân bằng Trạng thái cân bằng xảy ra trong trường hợp khi dưới tác dụng của các ứng suất tiếp tuyến sự yếu dần do phá huỷ các phần tử yếu hơn sẽ được bù trừ bởi sự bền hóa của những phần tử bền hơn Nhưng cũng có thể có hiện tượng ngược lại, khi các vết nứt tế vi xuất hiện dưới ảnh hưởng của nguyên nhân này hoặc nguyên nhân khác tăng lên và liên kết lại thành một vết nứt chung Trong trường hợp này ứng suất pháp đóng một vai trò quan trọng Sự tạo thành các vết nứt mỏi trong phần lớn các trường hợp xảy

ra theo hướng tác dụng của các ứng suất pháp tuyến lớn nhất Cơ cấu biến dạng dẻo

và phá huỷ kim loại ở tải trọng chu kỳ và tải trọng tĩnh về bản chất và nguyên tắc không có gì khác nhau Trong cả hai trường hợp mạng tinh thể đều bị biến dạng theo các mặt phẳng cắt Tuy nhiên, ở tải trọng tĩnh biến dạng dẻo tác dụng về một hướng và lan truyền đều hơn lên tất cả các tinh thể, trong khi đó ở tải trọng chu kỳ biến dạng dẻo chỉ tập trung ở những phần tử gây ra cắt (trượt) thay đổi về hướng Như vậy, độ bền của kim loại ở tại trọng tải tĩnh sẽ phụ thuộc vào sức chống phá huỷ, tính trung bình cho tất cả các phần tử kim loại, òn ở tải trọng chu kỳ thì nó

sẽ phụ thuộc vào những phần tử yếu hơn

Quá trình mỏi của kim loại có thể chia ra làm 3 thời kỳ:

- Thời kỳ xuất hiện các vết nứt tế vi mỏi đầu tiên;

- Thời kỳ phát triển các vết nứt tế vi mỏi;

- Thời điểm phá hủy chi tiết do mỏi;

Cơ cấu hình thành vết nứt rất phức tạp và có nhiều quan điểm không thống nhất về nguyên nhân phát sinh của nó Sự hình thành vết nứt mỏi thường thấy ở bề mặt kim loại, ở những chỗ tập trung ứng suất lớn, nhưng cũng có thể hình thành ở bên trong kim loại Vết nứt không lan truyền theo toàn bộ thể tích của kim loại chi tiết mà chỉ lan truyền theo một trong những mặt cắt, theo những phần tử tương đối yếu có cấu trúc vật lý không đồng nhất và như vậy, phá huỷ do mỏi mang đặc tính cục bộ Sự hình thành vết nứt mỏi trên bề mặt chi tiết không chỉ do ứng suất uốn và xoắn có chu kỳ gây nên, mà cả khi kéo - nén theo chu kỳ Vết nứt mỏi trong trường hợp này thường sinh ra trên bề mặt chi tiết vì các lớp bề mặt này chịu ứng suất chu

kỳ kém hơn Mặt khác, khi các lớp bề mặt chi tiết được bền hóa bằng phương pháp gia công đặc biệt thì các vùng vết nứt mỏi thường xuất hiện dưới lớp bền hóa đó Qua đây ta thấy sự xuất hiện vết nứt ở những chi tiết phục hồi bằng phủ đắp kim loại có thể xảy ra trên bề mặt kim loại cơ bản do có các tập trung ứng suất do mòn hoặc do phương pháp chuẩn bị bề mặt không kỹ lưỡng, cũng như trên bề mặt của lớp kim loại do đặc tính không đồng nhất về cấu trúc của chúng Nguyên nhân làm giảm độ bền mỏi của các chi tiết phục hồi là:

- Do trạng thái bề mặt chi tiết;

- Do phủ đắp kim loại hoặc lắp thêm chi tiết phụ;

- Do gia công cơ cho các chi tiết phục hồi

Sở dĩ độ mỏi của kim loại giảm xuống khi trạng thái bề mặt thay đổi là vì lúc

đó lớp bề mặt đã mang những khuyết tật do chi tiết bị mòn như vết xước, xây sát, vết nứt tế vi hoặc do bề mặt chịu ảnh hưởng của các nguyên công chuẩn bị chi tiết

để phủ đắp như cắt bằng ren, gia công cơ - dương cực, v.v

Nhóm nguyên nhân thứ hai có liên quan tới các hiện tượng xảy ra trong quá trình phủ đắp, tới đặc tính không đồng nhất về cấu trúc của chúng và ứng suất dư bên trong

Nhóm nguyên nhân thứ ba có liên quan tới lượng dư gia công, tới trị số và sự đồng đều của nó trong quá trình gia công cơ cho các chi tiết phục hồi Việc cắt gọt làm kim loại phủ đắp có chứa ôxy và các tạp chất khác một cách gián đoạn sẽ làm cho bề mặt bị rạch, bị lõm sâu và nhiều khi mài cũng không hết, do đó độ bền mỏi giảm xuống Ở một mức độ nào đó, các nguyên nhân kể trên cộng thêm với ứng suất dư bao giờ cũng là đặc trưng của các phương pháp phục hồi chi tiết bằng phủ đắp kim loại Sự xuất hiện vết nứt làm giảm độ bền mỏi của động cơ phụ thuộc vào bản chất của các liên kết lý - hóa của lớp phủ với kim loại cơ bản Các phương pháp điện phân và tất cả các phương pháp phủ bằng hàn đắp không đòi hỏi phải có bề mặt thô để phục hồi cho tốt, trong khi đó khi phun kim loại điều đó lại rất cần thiết

để tăng độ bền dán của lớp phủ với kim loại chi tiết Các lớp phủ điện phân và hàn đắp đều làm việc đồng thời với kim loại cơ bản ở mọi tải trọng Do đó các khuyết tật của lớp bề mặt chi tiết bị mòn, các đặc điểm của cấu trúc lớp phủ và ứng suất dư trong lớp bề mặt đó, ở mức độ nào đó, đều ảnh hưởng tới độ bền mỏi của chi tiết được phục hồi

Các lớp phun kim loại thường có độ bền bám nhỏ (1,2 ÷ 2,5) kG/cm2, do đó dưới tác dụng của tải trọng chu kỳ, như các nghiên cứu cho biết, lớp phun đó sẽ không làm việc đồng thời với kim loại cơ bản và tóm lại độ không đồng nhất về cấu trúc lớp kim loại phun, ứng suất dư bên trong của nó và việc gia công cơ khí của chi tiết đều không ảnh hưởng tới sự giảm độ bền mỏi Ở đây ý nghĩa quyết định đối với

độ bền mỏi là các phương pháp chuẩn bị bề mặt của chi tiết để phun kim loại và sự ảnh hưởng của quá trình phun kim loại tới sự xuất hiện những chỗ tập trung ứng suất Do vậy khi phục hồi chi tiết bằng những phương pháp khác nhau cần phải chú

ý ảnh hưởng của lớp phủ tới độ bền mới của chi tiết

2.1.3 Các dạng hư hỏng do tác động hóa – nhiệt

Các hư hỏng do tác dụng hóa nhiệt thường biểu hiện dưới dạng cong vênh, ăn mòn, già hóa lớp cách điện, cháy, rỗ, v.v

Mòn do nhiệt (hay mòn nhiệt) xuất hiện do tác dụng của lượng nhiệt sinh ra khi các chi tiết bị ma sát ở tốc độ trượt lớn và tải trọng đơn vị cao Trong các điều

kiện đó, trên các bề mặt làm việc của chi tiết sản sinh ra một lượng nhiệt khá lớn không kịp tán sâu vào kim loại, do đó các lớp bề mặt chi tiết bị đốt nóng tới các nhiệt độ rất cao Tuỳ thuộc vào vật liệu và chế độ gia công nhiệt luyện của chi tiết, nhiệt độ cao sinh ra ma sát có thể dẫn đến sự gia công nhiệt có đặc thù riêng của các lớp bề mặt chi tiết kèm theo các hiện tượng như kết tinh lại, ram, tôi, tôi thứ cấp và nóng chảy bề mặt trong một số trường hợp Do những hiện tượng đó, cấu trúc các lớp bề mặt chi tiết bị thay đổi và độ bền của kim loại giảm xuống nhanh chóng Ngoài ra, nhiệt độ cao của các lớp bề mặt còn làm cho chúng bị mềm ra, bị dính tiếp xúc, bị dập và các thể tích nhỏ của các bề mặt tiếp xúc của chi tiết bị phá hủy Đối với chi tiết, độ ổn định nhiệt có ý nghĩa quan trọng và ảnh hưởng trực tiếp tới độ chống mòn của nó Khi đốt nóng kim loại có độ ổn định nhiệt nhỏ thì chi tiết bị mòn nhanh và ngược lại Mòn nhiệt xuất hiện ở các cam của trục phối khí, các nấm con đội, xu páp, trên bề mặt làm việc của xy lanh, cổ trục khuỷu, bánh răng và các chi tiết khác Hư hỏng do tác động hóa nhiệt có thể gặp ở các chi tiết như cổ trục khuỷu, thành xy lanh, chốt piston, các cam của trục phối khí, các tán con đội, xu páp, v.v Các chi tiết này làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, do đó ngoài sự mài mòn như trên đã trình bày, chúng còn bị tác dụng ăn mòn của chất khí và chịu ảnh hưởng tác động hóa học của nước làm mát và dầu bôi trơn Trên bề mặt của các chi tiết đó có thể xuất hiện các vết rỗ, bị ăn mòn và nhiều chi tiết còn bị cong, vênh do nhiệt độ quá cao Chẳng hạn như phần phía trên của xy lanh bị mòn nhiều không những là do sự cọ sát của xéc măng phía trên mà còn do ảnh hưởng của nhiệt độ cao tới điều kiện bôi trơn kém và của sự ăn mòn của chất khí với thành xy lanh Để khắc phục hiện tượng ăn mòn phải sử dụng các chất phụ gia chống ăn mòn cho nước làm mát và dùng các chất bôi trơn có chất lượng tốt

Nhìn chung ta thấy phần lớn các hư hỏng của chi tiết trên động cơ đều xảy ra

do quá trình mài mòn tự nhiên của chúng Còn lại, các hư hỏng có tính chất đột xuất thường xảy ra ít hơn và nguyên nhân của chúng phần lớn là do hậu quả của việc không tuân thủ đầy đủ và triệt để các quy trình, quy tắc Để ngăn ngừa những hư hỏng đột xuất, người ta thiết lập một hệ thống bảo dưỡng và sửa chữa động cơ theo

kế hoạch định trước và hệ thống đó có một vai trò rất quan trọng

Hao mòn là kết quả không tránh khỏi của các chi tiết động cơ khi chúng làm việc và nó là một trong những yếu tố làm giảm thời gian sử dụng hay tuổi thọ của động cơ Để tiến hành bảo dưỡng cũng như sửa chữa động cơ một cách khoa học và đúng kỹ thuật phải tiến hành nghiên cứu và nắm được những yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp tới tuổi thọ của động cơ

Việc phân tích các nguyên nhân hư hỏng của các chi tiết trên động cơ cho thấy rằng thời gian đầu tiên phát hiện ra các hư hỏng có liên quan tới chất lượng chế tạo

ở nhà máy, còn sau đó các hư hỏng sinh ra do sửa chữa không kịp thời, chất lượng sửa chữa kém và do bảo dưỡng không chu đáo Từ kinh nghiệm sử dụng động cơ và

tổ chức sửa chữa có thể thấy rằng, tay nghề của bạn lái máy không chỉ đánh giá ở chỗ sử dụng hết công suất động cơ mà còn ở chỗ biết phát hiện một cách nhanh chóng các trục trặc và khắc phục chúng một cách có hiệu quả Do đó phải thường xuyên kiểm tra và bồi dưỡng kiến thức về nguyên lý, đặc tính của các cụm máy, sự tác động tương hỗ của chúng và về vấn đề công nghệ sửa chữa Đồng thời để ngăn ngừa sự hao mòn quá lớn làm giảm tuổi thọ của động cơ cần phải hiểu rõ sự diễn biến của nó theo thời gian và các hiện tượng xuất hiện trên lớp bề mặt chi tiết trong quá trình đó

2.2 Các phương pháp xác định tình trạng hư hỏng của các chi tiết động cơ

Công việc xác định tình trạng hư hỏng của các chi tiết động cơ được tiến hành bằng các phương pháp kiểm tra sau khi các chi tiết đã được tháo rời và tẩy rửa sạch các cặn bẩn bám trên nó

Các phương pháp kiểm tra để xác định hư hỏng các chi tiết động cơ gồm có:

- Kiểm tra lượng mài mòn của các chi tiết bằng các dụng cụ đo như thước cặp, panme, đồng hồ đo lỗ, v.v…

- Kiểm tra sự biến dạng của các chi tiết thông qua việc đo độ đồng tâm, độ song song, độ vuông góc, độ không bằng phẳng của các mặt phẳng trên chi tiết

- Kiểm tra các hư hỏng ngầm bằng các thiết bị, dụng cụ đo dò khuyết tật, phát hiện ra các chỗ nứt, thủng, rỗ ngầm

- Kiểm tra các đặc tính cơ bản của các chi tiết như: độ đàn hồi của lò xo, độ mất cân bằng tĩnh, cân bằng động, độ sai lệch về khối lượng, độ biến dạng của cam, v.v

Tùy từng chi tiết mà ta áp dụng các phương pháp kiểm tra thích hợp với độ chính xác cần thiết

2.3 Một số phương pháp sửa chữa hư hỏng các chi tiết trên động cơ

2.3.1 Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật của việc sửa chữa chi tiết

Trong quá trình sử dụng các chi tiết động cơ bị hao mòn làm cho hình dạng hình học, kích thước nguyên thủy và đặc tính lắp ghép của chúng thay đổi dẫn đến các bộ phận của động cơ mất khả năng làm việc hoặc không đảm bảo an toàn khi sử dụng Mục đích của việc sửa chữa là để phục hồi lại hình dáng, kích thước, đặc tính lắp ghép của các chi tiết và các cụm máy hay nói cách khác là phục hồi khả năng làm việc của chúng Khi sửa chữa, thời hạn làm việc (tuổi thọ) của chi tiết được tăng lên và như vậy có thể tận dụng hết khả năng làm việc ban đầu của nó Giá thành sử dụng của chi tiết sửa chữa được xác định bởi tuổi thọ của nó vì vậy giá trị

sử dụng càng cao nếu tuổi thọ của chi tiết sửa chữa càng lớn

2.3.2 Phục hồi chi tiết bằng các phương pháp nguội

Quá trình cạo được tiến hành như sau: Bề mặt cổ trục hoặc một chi tiết công nghệ nào đó được bôi một lớp bột màu mỏng, sau đó chi tiết cần cạo được đặt lên

bề mặt của chi tiết công nghệ, hay ngược lại chi tiết công nghệ được đặt vào lỗ của chi tiết cần gia công, sau đó quay đi vài vòng Như vậy trên bề mặt của chi tiết gia công sẽ xuất hiện những vết tiếp xúc bột màu và khi cạo sẽ cạo vào chỗ những vết

tiếp xúc đó Cứ như thế tiến hành lặp đi lặp lại nhiều lần cho tới khi các vết tiếp xúc lấm chấm hoa dâu phân bố đều trên bề mặt chi tiết cần gia công thì thôi Đối với các

bề mặt có độ chính xác trung bình thì trên diện tích (25 x 25) mm cần phải có khoảng (10 ÷ 15) vết tiếp xúc và đối với các bề mặt có độ chính xác cao phải có (20

÷ 25) vết tiếp xúc

Nhược điểm của phương pháp này là năng suất lao động thấp, giá thành cao Trong sửa chữa động cơ khi rà khít các bạc lót của cổ trục treo động cơ điện kéo với các cổ trục và các gối đỡ trong thân máy người ta dùng phương pháp cạo, hoặc để khắc phục những hư hỏng nhỏ của lớp hợp kim ba bít của các bạc lót cổ trục khuỷu

và trục cam, v.v cũng dùng phương pháp này

2.3.2.2 Phương pháp doa

Gia công bằng dao doa (hay dao khoét) được sử dụng cơ bản để gia công lần cuối cho các lỗ của các ổ trượt không tháo rời được sau khi ép chúng vào thân máy hoặc để khắc phục độ ô van của các lỗ của một số chi tiết bị mòn Khi doa hai lỗ trở lên cùng một lúc, muốn đạt được độ đồng tâm của chúng phải dùng các mũi dao có thể điều chỉnh được, có nghĩa là các mũi dao có phần dẫn hướng lắp trong trục dao hoặc lắp trên vành điều chỉnh gắn với trục dao

Phương pháp này chỉ được sử dụng trong những trường hợp khi các ổ trượt đã lắp vào thân máy mà việc gia công các lỗ của chúng trên máy gặp khó khăn

2.3.2.3 Phương pháp dũa

Phương pháp gia công bằng đũa dùng để khắc phục độ ô van không lớn hoặc các khuyết tật cục bộ như vết xước, vết dập hoặc vết nứt nhỏ của các trục

2.3.3 Phục hồi chi tiết bằng các phương pháp gia công cơ khí

2.3.3.1 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp lắp thêm chi tiết phụ

Phục hồi các bề mặt bị mòn của chi tiết bằng phương pháp lắp thêm chi tiết phụ được sử dụng rộng rãi để phục hồi chi tiết theo kích thước sửa chữa và đặc biệt

là để phục hồi kích thước danh nghĩa Bằng phương pháp này còn có thể phục hồi các mặt làm việc của chi tiết phẳng bằng cách sử dụng các tấm có kích thước khác nhau lắp lên chi tiết đó

Việc gia công các lỗ bị mòn của chi tiết để lắp ống lót được tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau, thường là tiện trong sau đó mài hoặc không mài, khoan rộng lỗ và doa hoặc chỉ khoan rộng ra, chẳng hạn như khi phục hồi lỗ có ren Các cổ trục có độ cứng không cao thường được tiện láng và sau đó mài, trong một

số trường hợp chỉ tiện láng mà thôi

Việc chọn vật liệu để làm chi tiết phụ phải dựa vào vật liệu của chi tiết cần phục hồi Ngoài ra đối với các chi tiết bằng gang thì có thể chế tạo chi tiết phụ không những bằng gang mà còn cho phép bằng thép (thường là thép 20) Bề mặt làm việc của chi tiết phụ cần phải thỏa mãn tất cả các yêu cầu về độ cứng như bề mặt làm việc của chi tiết được phục hồi Vì vậy nếu cần thiết thì chi tiết phụ phải được gia công nhiệt luyện để đạt được các yêu cầu tương ứng

Phương pháp lắp ghép chi tiết phụ thường là lắp ghép có độ dôi Trong một số trường hợp nếu dùng lắp trung gian thì có thể hàn chấm ở một vài điểm hoặc hàn theo toàn bộ chu vi hoặc dùng vít, bu lông để kẹp chặt Việc kẹp chặt các tấm chi tiết phụ tiến hành nhờ các vít, đinh tán hoặc hàn theo chu vi Khi sửa chữa khung giá thường dùng phương pháp hàn để ghép các tấm chi tiết phụ

Phục hồi các chi tiết chính như xy lanh, cácte, thân các loại bơm bằng phương pháp lắp chi tiết phụ có thể đạt chất lượng cao nếu đảm bảo các yêu cầu công nghệ

và chọn vật liệu của chi tiết phụ, đảm bảo độ bóng của các bề mặt lắp ghép và bề mặt làm việc của chi tiết phụ sau khi gia công cơ hoàn chỉnh và đảm bảo trị số độ dôi của mối ghép Trong thực tế sửa chữa có rất nhiều những trường hợp do chọn

độ dôi không đúng nên ống lót (chi tiết phụ) chóng bị xoay và bị lỏng hoặc cả hai chi tiết đều bị phá hoại, thậm chí ngay trong quá trình ép do độ dôi quá lớn Vật liệu ống lót kém chất lượng cũng như khi không gia công nhiệt luyện đều dẫn đến hư hỏng nhanh chóng

Chúng ta đều biết rằng độ dôi thực tế bao giờ cũng nhỏ hơn độ dôi quy chuẩn (cho loại mối ghép đã định), còn bề mặt tiếp xúc thực tế của các chi tiết lắp ghép thì nhỏ hơn bề mặt hình học do trên bề mặt chi tiết sau khi gia công cơ khí để lại các vết lõm, nhấp nhô Từ đó thấy rằng để đảm bảo lắp ghép chắc chắn ống lót vào lỗ