Tính toán chu trình công tác và kiểm nghịêm hệ thống làm mát của động cơ 3m3 5234. 10 + bản vẽ

Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền của động cơ gồm hai nhóm chi tiết: Nhóm chi tiết chuyển động và nhóm chi tiết cố định: - Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, nắp xi lanh, ống lót xi lanh

Mục lục

Trang Mục lục

Lời nói đầu 01

Chương 1 : Tìm hiểu kết cấu động cơ 02

1.1 Giới thiệu chung 02

1.2 Các cơ cấu chính của động cơ 05

1.2.1 Cơ cấu khuỷu trục- thanh truyền 05

1.2.2 Cơ cấu phối khí 14

1.3 Các hệ thống của động cơ 18

1.3.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 18

1.3.2 Hệ thống bôi trơn 25

Chương 2: Tính toán chu trình công tác 31

2.1 Mục đích 31

2.2 Các thông số ban đầu 31

2.3 Các thông số chọn 31

2.4 Tính toán các quá trình của chu trình công tác 34

2.5 Xác định các thông số đánh giá chu trình công tác và sự làm việc của động cơ 40

2.6 Dựng đặc tính ngoài của động cơ 43

Chương 3: Kiểm nghiệm hệ thống làm mát của động cơ…… … 47

3.1 Nguyên lý làm việc và kết cấu của hệ thống làm mát 47

3.2 Kiểm nghiệm hệ thống làm mát 52

Chương 4: Công tác bảo quản và bảo dưỡng hệ thống làm mát 59

4.1 Những yêu cầu đối với hệ thống làm mát 59

4.2 Công tác bảo quản đối với hệ thống làm mát 59

4.3 Công tác bảo dưỡng đối với hệ thống làm mát 64

4.4 Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 67

Kết luận 73

Tài liệu tham khảo 74

2 C¸c sè liÖu ban ®Çu :

Th«ng sè kü thuËt cña xe Paz-320547

3 Néi dung b¶n thuyÕt minh :

Lêi nãi ®Çu

4 Số lượng, nội dung các bản vẽ (ghi rõ loại, kích thước và cách thực hiện các bản vẽ) và các sản phẩm cụ thể (nếu có) :

Lời nói đầu

Động cơ 3M3-52347.10 được lắp trên Xe ô tô Paz- 320547 là phương

tiện vận tải chở khách, được chế tạo tại nhà máy ô tô Páp Lốp thuộc liên bang

Nga, có các tính năng kỹ thuật thiết kế theo điều kiện khai thác vùng ôn đới

Khi nhập khẩu vào Việt nam được sử dụng nhiều trong quân đội có điều kiện

khai thác khí hậu nhiệt đới, địa hình phức tạp Thực tế trên đã đặt ra nhiệm vụ

cho người làm công tác kỹ thuật ngành xe quân đội là tìm hiểu kết cấu các

cụm chi tiết và hệ thống chính trên động cơ, từ đó đề ra các biện pháp khai

thác, sử dụng động cơ một các hợp lý, đảm bảo tuổi thọ cho động cơ cũng như

khi khai thác động cơ sẽ phát huy hết các tính năng kỹ thuật mà nhà thiết kế

đề ra

Với mục đích trên sau thời gian học tập tại Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự

tôi được giao thực hiện đề tài:

“Tính toán chu trình công tác và kiểm nghịêm hệ thống làm mát của

động cơ 3M3- 5234.10”

Nội dung của đề tài gồm các chương

Chương 1 Tìm hiểu kết cấu của động cơ 3M3-5234.10

Chương 2 Tính toán chu trình công tác

Chương 3 Kiểm nghiện hệ thống làm mát

Chương 4 Công tác bảo quản bảo dưỡng hệ thống làm mát

Kết luận

Trong quá trình làm đồ án do hạn chế về mặt thời gian, kiến thức lý

thuyết cũng như thực tiễn tích luỹ trong quá trình học tập còn ít, nên trong

thực hiện các nội dung của đề tài còn gặp nhiều khó khăn, không tránh khỏi

sai sót Tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy, các bạn đồng

nghiệp để nội dung đề tài có chất lượng cao hơn

Chương 1 Tìm hiểu kết cấu của động cơ 3M3-5234.10 1.1 Giới thiệu chung

Động cơ 3M3-5234.10 lắp trên xe PAZ-320547 là động cơ xăng 4 kỳ, 8

xi lanh, bố trí thành 2 hàng hình chữ V góc nhị diện 900 Động cơ tạo hỗn hợp cháy bằng bộ chế hòa khí và đốt cháy cưỡng bức bằng hệ thống đánh lửa cơ khí

Kết cấu của đông cơ được thể hiện trên hình1 và 2

Hình 1 -Mặt cắt ngang động cơ 3M3-5234.10

1 - trục khuỷu; 2 - thân máy; 3 - thanh truyền; 4 - ống lót; 5 - pít tông;

6 - nắp máy; 7 - bugi; 8 - xu páp nạp; 9 - bộ chế hòa khí; 10 - đũa

đẩy;11 - cò mổ; 12 - xu páp thải; 13 - ống thải; 14 - các te; 15 - phao lọc dầu

Động cơ sử dụng cơ cấu phối khí kiểu xu páp treo; Hệ thống làm mát bằng nước kiểu tuần hoàn cưỡng bức; Hệ thống bôi trơn dầu hỗn hợp; Hệ

thống cung cấp nhiên liệu với bộ chế hoà khí

M« men xo¾n lín nhÊt ë sè

vßng quay trôc khuûu 2000 2500

1.2 Các cơ cấu chính của động cơ

Động cơ có hai cơ cấu là: Cơ cấu khuỷu trục-thanh truyền và Cơ cấu phối khí

1.2.1 Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền

Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền của động cơ gồm hai nhóm chi tiết: Nhóm chi tiết chuyển động và nhóm chi tiết cố định:

- Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, nắp xi lanh, ống lót xi lanh và

Thân máy là chi tiết tạo thành hình dáng bên ngoài của động cơ và là chỗ dựa để lắp các chi tiết khác

Động cơ sử dụng kết cấu thông dụng là khối xi lanh liền với nửa trên của hộp trục khuỷu, theo hình thức vỏ thân xi lanh chịu lực

Thân máy của động cơ được chế tạo bằng hợp kim nhôm AL-4 bằng phương pháp đúc áp lực, nên khối thân nhỏ do đó có khả năng dẫn nhiệt tốt, nhôm có nhiệt độ nóng chảy thấp nên với phương pháp đúc áp lực sẽ tiết kiệm

được vật liệu Thân máy gồm hai phần: Phần trên là thân xi lanh phần dưới là nửa hộp trục khuỷu Thân máy gồm hai dãy, mỗi dãy có 4 lỗ để lắp lót xi lanh, góc giữa hai dãy là 900 tạo thành hình chữ V đối xứng qua trục đứng.Trong khoang giữa của thân xi lanh có các lỗ để bạc đỡ trục cam Mặt phẳng dưới của thân máy nằm thấp hơn đường tâm trục khuỷu, trong các lỗ lớn phay hai bên của thân xi lanh được lắp các ống lót xi lanh, giữa bề mặt ngoài của ống lót xi lanh và thành thân trên của thân được tạo thành các khoang nước làm mát Nước làm mát được cung cấp vào khoang qua các lỗ ở hai bên thành xi lanh Thân xi lanh có các vách và lỗ để lắp ổ đỡ trục khuỷu Thân xi lanh được chế tạo bằng gang xám

* ống.lót xi lanh

Cấu tạo của ống lót xi lanh được thể hiện trên hình 4

Hình4 ống lót xi lanh 1- ống lót khô ngắn chống ăn mòn hoá học

2- thân ống lót vai tựa dưới

Trong động cơ lót xi lanh nằm trong khối thân máy, nó có chức năng tạo khoang công tác bao kín động cơ, dẫn hướng cho pít tông chuyển động lên xuống và truyền nhiệt ra hệ thống làm mát

ống lót xi lanh thuộc loại ống lót ướt bằng gang xám Để nâng cao tuổi thọ khả năng chống ăn mòn của lót xi lanh và thuận tiện trong sửa chữa thay thế Phần trên của ống lót sẽ được lắp thêm một đoạn ống ngắn bằng hợp kim Nizerist dài (40 50) mm Bề mặt công tác của ống lót được đánh bóng để làm giảm lực ma sát và tốc độ mài mòn Bề mặt ngoài tiếp xúc với nước nên được phủ một lớp cađimi để chống gỉ

Nắp máy động cơ được chế tạo bằng hợp kim nhôm, việc sử dụng hợp kim nhôm sẽ làm cho nắp máy nhẹ hơn, dẫn nhiệt tốt hơn do đó việc chênh lệch nhiệt độ giữa các vùng của nắp máy ít hơn

Nắp máy là dạng nắp chung một khối cho bốn xi lanh, nắp máy chung thuận tiện về mặt kết cấu nhưng bề mặt dễ bị cong vênh và không thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa như nắp máy riêng Hai nắp máy có cấu tạo

như nhau, mỗi nắp được lắp với thân máy qua đệm nắp máy bằng 18 gu dông

Cấu tạo của các chi tiết của chuyển động của động cơ được thể hiện trên hình 6

Hình 6 - Các chi tiết của trục khuỷu - thanh truyền

1 -bạc lót của cổ trục chính; 2 - vòng đệm; 3 - vòng đệm chặn phía trước; 4 - vòng đệm chặn phía sau; 5 - trục khuỷu; 6 - bạc lót thanh truyền; 7 - răng sói; 8 -

bu lông cố định pu ly; 9 - pu ly; 10 - moay ơ; 11 - vành chắn dầu; 12 - bánh răng

đầu trục khuỷu; 13 - bánh đà; 14 - ổ trục sơ cấp của hộp số; 15 - đệm của đai ốc

cố định bánh đà; 16 - đai ốc cố định bánh đà; 17 - tấm hãm; 18 - bu lông cố định trục khuỷu; 19 - bu lông thanh truyền; 20 - pít tông; 21 và 22 - xéc măng khí; 23 - xéc măng dầu;24 - chốt pít tông; 25 - vòng hãm; 26 - ống lót đầu nhỏ thanh

truyền; 27 - thanh truyền; 28 - nắp ổ trục chính (ở giữa và phía sau); 29 - gu dông;

30 - tấm hãm; 31 - đệm; 32 - đai ốc; 33 - nắp ổ trục chính phía trước

Kết cấu của pít tông chia làm ba phần: đỉnh, đầu và thân pít tông Đỉnh pít tông là phần tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp cháy, nhận và truyền nhiệt

Đỉnh có dạng bằng nên thuận tiện cho việc chế tạo Đầu pít tông được tiện các rãnh để lắp hai xéc măng khí và một xéc măng dầu, rãnh lắp xéc măng dầu có khoan các lỗ để dẫn dầu về các te Phần thân làm nhiệm vụ dẫn hướng, ở phần thân có lỗ lắp chốt pít tông, lỗ chốt không bố trí đối xứng mà lệch đi 1,5 mm

về mặt trái nhằm giảm khả năng xuất hiện tiếng gõ khi nó chuyển động qua

điểm chết trên

Khe hở giữa phần đầu pít tông và thành xi lanh nằm trong khoảng từ 0,4  0, 6 mm Thân pít tông có dạng hình côn tiết diện hình ô van và có hai

bệ để đỡ chốt pít tông Trên phần thân pít tông có xẻ rãnh hình chữ T để cho vật liệu giãn nở tránh bó kẹt pít tông chuyển động trong xi lanh Rãnh dọc để phòng nở cho thân còn rảnh ngang để ngăn nhiệt

Để bảo đảm pít tông chuyển động dễ dàng trong xi lanh, khe hở giữa phần thân pít tông và thành xi lanh ở chế độ khi nước làm mát 80  90 0C thường nằm trong khoảng 0,04  0, 08 mm

Trên đỉnh các pít tông được đánh dấu mũi tên, khi lắp phải chú ý để mũi tên quay về phía đầu động cơ

Hình 8-Xéc măng

1-xéc măng dầu;2-xéc măng khí

Trên pít tông được lắp hai loại xéc măng là xéc măng khí và xéc măng dầu Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy của động cơ và để dẫn nhiệt từ đỉnh pít tông ra thành ống lót xi lanh và truyền tới nước làm mát Để xéc măng khí mài đều với thành xi lanh, nó được mạ một lớp thiếc hoặc phốt phát hoá, còn phía trên xéc măng được mạ crôm để giảm mài mòn Mỗi pít tông được lắp hai xéc măng khí vào hai rãnh trên cùng của đầu pít tông, khi lắp pít tông vào xi lanh thường để khe hở miệng của xéc măng trong khoảng 0,25  0,60 mm và các miệng xéc măng phải lệch nhau 1800 Vật liệu chế tạo xéc măng khí bằng gang hợp kim Xéc măng khí trên cùng dầy 2,5 mm, do

làm việc trong điều kiện nặng nề nhất nên được mạ một lớp crôm dầy 0,08

mm để chống mòn, xéc măng khí thứ 2 dầy 2,5 mm, điều kiện làm việc nhẹ nhàng hơn nên được mạ lớp thiếc dầy 0,005 mm

Xéc măng dầu có nhiệm vụ san đều lớp dầu trên bề mặt làm việc và gạt dầu bôi trơn thừa từ thành ống lót xi lanh về các te Xéc măng dầu dầy 5mm

và được phủ một lớp thiếc dầy 0,005 mm, mặt trụ ngoài được xẻ rãnh giữa để tăng áp suất và khoan lỗ để thoát dầu

Xéc măng dầu có các lỗ dầu và được lắp vào rãnh dưới cùng của pít tông, trong rãnh có lỗ nhỏ được thông với khoang trống phía trong pít tông Khi lắp pít tông vào xi lanh, khe hở miệng xéc măng nằm trong khoảng 0,25  0,60 mm Vật liệu chế tạo xéc măng dầu bằng gang

Hình 9 - Chốt pít tông

1 - khóa hãm

2 - chốt pít tông

* Thanh truyền

Kết cấu của thanh truyền được thể hiện trên hình 10

Thanh truyền có nhiệm vụ nối pít tông với cổ khuỷu của trục khuỷu và truyền lực khí thể từ pít tông cho trục khuỷu ở hành trình công tác và ngược lại ở hành trình nạp, nén, thải Trên mỗi cổ khuỷu được lắp đồng thời hai

thanh truyền nối tiếp nhau Trong quá trình làm việc của động cơ, thanh truyền thực hiện hai chuyển động phức tạp: Chuyển động tịnh tiến dọc theo thân xi lanh và chuyển động lắc tương đối so với trục của chốt pít tông Thanh truyền được chế tạo bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim, trong thân thanh truyền có khoan rãnh dẫn dầu bôi trơn lên bề mặt bạc đầu nhỏ và chốt pít tông

Bề mặt tháo lắp hai nửa đầu to thanh truyền nằm trong mặt phẳng vuông góc với đường tâm thanh truyền Trên thân và nửa dưới đầu to thanh truyền có đánh dấu, khi lắp thì phía có đánh dấu phải quay về phía đầu động cơ, dấu trên thanh truyền dãy trái cùng chiều với dấu trên đỉnh pít tông, còn dấu trên thanh truyền dãy phải thì ngược lại

Bạc đầu nhỏ thanh truyền bằng đồng thanh có dạng hình trụ rỗng, trên bạc có lỗ dẫn dầu, tương ứng với lỗ trên đầu nhỏ thanh truyền

Bạc đầu to là loại thanh mỏng và lắp lẫn được Bạc lót gồm hai nửa

được dập từ thép mền và được phủ một lớp chịu mòn là hợp kim nhôm có hàm lượng thiếc cao, chiều dầy của bạc lót sau khi phủ là 1,7 mm, chiều rộng là 23,5 mm, bạc có gờ khớp với rãnh ở nữa trên và nắp dưới của đầu to để chống xoay

Hình10 - Nhóm pít tông - Thanh truyền

1- pít tông; 2- thanh truyền; 3- đầu to thanh truyền

Để bảo đảm cân bằng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền, khối lượng của thanh truyền lựa chọn khi lắp không chênh lệch quá 6  8 gam

Thanh truyền của động cơ 3M3-5234.10 kiểu đồng dạng Trên mỗi cổ khuỷu được lắp đồng thời hai thanh truyền nối tiếp nhau

Trục khuỷu của động cơ được chế tạo bằng thép chất lượng cao (thép 40; 45; 50Г; 40X; 45Г2 )

Cấu tạo của trục khuỷu gồm các cổ trục, má khuỷu, cổ khuỷu, đối trọng, đuôi trục khuỷu có lỗ để lắp ổ bi cầu đỡ trục chủ động của hộp số và có mặt bích để lắp bánh đà Đầu trục có lỗ ren để lắp bu lông răng sói và bánh răng dẫn động trục cam, puly dẫn động quạt gió, bơm nước và máy phát Các

cổ khuỷu được lắp đồng thời hai thanh truyền nối tiếp nhau Các đối trọng

được chế tạo liền với má Các cổ trục và cổ khuỷu được đánh bóng và tôi cứng

bề mặt làm việc, đồng thời được khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn bề mặt làm việc với bạc đỡ

Hạn chế dịch chuyển dọc trục của trục khuỷu gồm các đệm chặn, đệm này được chế tạo bằng thép lá tráng ba bít một phía, đệm này chống xoay bằng vấu của nó khớp vào các rãnh ở nắp cổ trục thứ nhất, khe hở dọc trục cần bảo đảm 0,075  0,175 mm

Trục khuỷu có năm cổ trục và bốn cổ khuỷu, các cổ trục làm rỗng để tạo đường dẫn dầu bôi trơn còn các cổ khuỷu cũng được làm rỗng và được nút bằng hai nút ren tạo thành khoang chứa dầu bôi trơn, đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp với bánh đà bằng bu lông

Bánh đà có nhiệm vụ đẩy pít tông ra khỏi các điểm chết, bảo đảm trục khuỷu của động cơ quay đồng đều khi làm việc ở chế độ không tải, bảo đảm khởi động dễ dàng động cơ, giảm tải tức thời khi xe khởi hành và truyền mô men quay cho cầu xe ở mọi chế độ

Bánh đà được chế tạo bằng gang và được cân bằng động cùng với trục khuỷu Bánh đà được lắp đồng tâm trên mặt bích ở đuôi trục khuỷu nhờ các bu lông Trên vành bánh đà có ép vành răng để khởi động động cơ bằng động cơ

điện, đồng thời có đánh dấu để xác định điểm chết trên xi lanh thứ nhất khi

đặt góc đánh lửa Do vậy các lỗ lắp bu lông thường lắp không đối xứng để khi lắp bánh đà không sai vị trí làm việc Bánh đà lắp trên khuỷu trục động cơ thuộc loại bánh đà dạng đĩa

1.2.2 Cơ cấu phối khí

Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển thời điểm và quá trình đóng mở các xu páp thực hiện việc nạp khí mới và thải sản vật cháy ra khỏi xi lanh của

động cơ Cơ cấu phối khí của động cơ thuộc loại xu páp treo

Cấu tạo của cơ cấu phối khí được thể hiện trên hình 12

Cơ cấu phối khí bao gồm các cụm chi tiết chính: Trục cam, xu páp, con

đội, đũa đẩy, cò mổ

* Trục cam: dùng để dẫn động xu páp đóng mở theo quy luật nhất định

phù hợp với thứ tự làm việc của động cơ, ngoài ra trục cam còn dẫn động bơm xăng, bơm dầu bôi trơn và bộ chia điện

Hình 12 - Sơ đồ cơ cấu phối khí

1- trục cam; 2- con đội; 3- đũa đẩy; 4- cò mổ; 5- đai ốc hãm 6- nắp đậy dàn cò mổ; 7- vít điều chỉnh; 8- trục dàn cò; 9- móng hãm; 10- ống côn; 11- đĩa lò xo; 12- ống dẫn hướng; 13- lò xo; 14- tấm đệm lò xo ; 15- xu páp; 16- đế xu páp

Trục cam được chế tạo từ thép hợp kim thành phần các bon thấp hoặc trung bình (thép 15X, 15XH, … ; thép 40, 45) Biên dạng các cam giống nhau Các vấu cam cùng tên được bố trí lệch nhau một góc 450, tính từ đầu trục cam đường kính các cổ trục nhỏ dần để dễ lắp ghép Đầu trục cam có bánh lệch tâm để dể dẫn động bơm xăng thông qua đũa đẩy Phía đuôi trục cam có bánh răng dẫn động bộ chia điện

Kết cấu của trục cam gồm: phần đầu, cổ trục, các cam nạp và cam thải

Đầu trục có mặt bích hạn chế chuyển dịch dọc của trục, mặt bích này tỳ vào đầu của cổ trục và được lắp với thân máy bằng hai bu lông, khe hở dọc

trục cần bảo đảm 0,08  0,2 mm, ngoài ra ở đầu trục còn có bánh lệch tâm để dẫn động bơm xăng

Bố trí chung của cơ cấu phối khí được thể hiện trên hình 13

Hình 13- Cấu tạo cơ cấu phối khí

1- bánh răng trục cam; 2- vành chặn; 3- vòng chặn; 4- cổ trục cam; bánh lệch tâm dẫn động bơm xăng; 6- các vấu cam nạp; 7- các vấu cam thải; 8- bạc đỡ cổ trục; 9- xupáp; 10- ống dẫn hướng; 11,17- đĩa đỡ lò xo; 12- lò xo; 13- trục cò mổ; 14- cò mổ; 15- bu lông điều chỉnh; 16- giá đỡ trục cò mổ; 18- đũa đẩy

Trục cam có năm cổ trục quay trong các ổ trượt được chế tạo bằng hợp kim ba bit.Các cổ trục có đường kính 50mm và được tôi cứng để giảm mài mòn

ở cổ trục 1 có xẽ rãnh vuông góc với nhau để dẫn dầu bôi trơn cho mặt bích chặn dịch chuyển dọc.Cổ 2 và cổ 4 được phay vát hai bên tạo thành đường dẫn dầu bôi trơn cho hai dàn cò mổ, riêng cổ 4 có lỗ xuyên tâm để nối thông hai rãnh vát.Cổ

5 có rãnh vòng theo chu vi chứa dầu bôi trơn cho bánh răng dẫn động bơm dầu

Trục cam có 8 cam nạp và 8 cam thải để dẫn động 16 xupáp của hai hàng

xi lanh.Các cam được mài dạng côn, độ côn của cam kết hợp với mặt cầu của đáy con đội làm cho con đội có thể tự xoay quanh trục của nó khi làm việc

Trục cam được dẫn động từ trục khuỷu, thông qua truyền động bánh răng Các bánh răng dẫn động cần phải ăn khớp với nhau ở vị trí xác định để đảm bảo pha phối khí và thứ tự làm việc của động cơ Do vậy khi lắp ráp động cơ sau sửa chữa các bánh răng phải ăn khớp theo dấu trên mỗi bánh răng

* Con đội: được chế tạo dạng hình cốc, phần hở hướng lên trên và được

lắp vào các lỗ dẫn hướng trên thân máy Vật liệu chế tạo bằng thép

* Đũa đẩy: chế tạo bằng thép, đầu dưới tựa vào ổ con đội, đầu trên cắm

vào lỗ hình cầu ở đầu vít điều chỉnh của đòn bẫy

* Cò mổ: được chế tạo theo dạng đòn hai vai và lắp vào trục Trục đòn

bẫy lắp trong trụ đứng bắt ở nắp xi lanh, đòn bẩy một đầu qua vít điều chỉnh tựa vào đũa đẩy, còn đầu kia tựa vào thân xupáp Để giữ cho đòn bẫy ở vị trí nhất định, trên trục có lắp bạc lót cách và lò xo chặn

* Xu páp: là chi tiết trực tiếp đóng mở các cửa nạp và thải để thực hiện

quá trình nạp thải và bao kín buồng cháy theo yêu cầu làm việc của từng

xi lanh, trên động cơ sử dụng hai xupáp nạp và thải cho mỗi xi lanh

a) b)

Hình 14 - Cấu tạo xu páp

a) 1- thân xu páp; 2- vòng hãm; 3- nắp cao su; 4- rãnh lõm; 5- lò xo; 6- móng hãm; 7- bạc; 8- đĩa lò xo; 9- ống dẫn hướng; 10- tán xu páp; 11- mặt côn

b) 1- nát ri; 2- khoang rỗng; 3- thân xu páp; 4- lớp gang chịu nhiệt; 5- nắp bịt kín

1.3 Các hệ thống của động cơ

1.3.1 Hệ thống cung cấp nhiên liệu

Hệ thống nhiên liệu của động cơ có nhiệm vụ chuẩn bị hỗn hợp cháy

và cung cấp vào xi lanh của động cơ - thành phần của hệ thống gồm một số cụm chi tiết sau:

Bố trí chung của bộ chế hoà khí được thể hiện trên hình 15

Kết cấu của bộ chế hoà khí được thể hiện trên hình 16

ở chế độ tải trung bình và tương đối lớn: xăng được hút qua các gic lơ, cùng không khí qua gic lơ tạo thành hỗn hợp và phun vào họng khuếch tán của bộ hoà khí

Khi động cơ cần tăng tốc đột ngột, để giảm gia tốc cho xe vượt chướng ngại vật thì bướm ga mở nhanh, cần dẫn động bơm tăng tốc đi xuống, nén pít tông bơm tăng tốc đẩy nhiên liệu qua van đẩy, cung cấp thêm nhiên liệu vào họng ống khuếch tán lớn qua vòi phun

Khi bướm ga nằm ở vị trí ổn định mới, quá trình cung cấp thêm nhiên liệu của hệ thống tăng tốc cũng kết thúc Lúc này dưới tác dụng chênh lệch áp suất trong bầu xăng và trong xi lanh bơm, van một chiều

mở để nạp nhiên liệu vào xi lanh bơm

Khi bướm ga mở hoàn toàn, dưới tác động của cần dẫn động đẩy

mở van của hệ thống làm đậm Lúc này hỗn hợp đậm trở lại  = 0,80,85

và động cơ sinh ra công suất cực đại

Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải, các bướm ga đóng hẹp,

độ chân không tại họng khuếch tán rất nhỏ, xăng không thể phun ra khỏi vòi phun chính của hệ thống phun chính được Khi đó độ chân không ở khoảng trước bướm ga rất lớn, thông qua hệ thống rãnh không tải, xăng

được hút qua các gic lơ, các gíc lơ không tải và phun ra các lỗ phía trên

và dưới bướm ga ở thành họng khuếch tán lớn Việc sử dụng hai lổ trên

và dưới cho phép chuyển từ chế độ không tải sang chế độ tải ổn định

Khi khởi động động cơ bướm ga hé mở, nhưng bướm gió đóng, độ chân không tại các họng khuếch tán rất lớn, xăng được phun bình thường Trên bướm gió có van một chiều tác dụng là mở bổ sung không khí tránh làm tắt máy đột ngột do hỗn hợp khí quá đậm sau khi khởi

động

Khi khởi động xong động cơ, bướm gió được mở ra, bướm ga đóng bớt lại và động cơ bắt đầu làm việc ở chế đô không tải

Hình 16 - Sơ đồ kết cấu bộ chế hoà khí

K-135

1- cần dẫn động bơm tăng tốc và hệ thống làm đậm; 2- gíc lơ nhiên liệu chính; 3- ống tạo hổn hợp; 4- ống khuếch tán nhỏ; 5- gíc lơ nhiên liệu

hệ thống không tải; 7- vít điều chỉnh vòi phun tăng tốc; 8- vòi phun của hệ thống tăng tốc và làm đậm; 9- gíc lơ không khí và hệ thống không tải; 10- nắp buồng phao; 11- gíc lơ không khí của hệ thống phun chính; 12- lưới lọc; 13- phao; 14- cửa quan sát; 15- màng; 16- cơ cấu chấp hành của bộ hạn chế tốc độ tối đa; 17- vỏ của cơ cấu chấp hành; 18- gíc lơ chân không; 19- gíc lơ không khí; 20- van cấp nhiên liệu; 21- cần điều chỉnh; 22- ống khuếch tán lớn; 23- vít điều chỉnh thành phần hổn hợp ở chế độ không tải; 24- vít điều chỉnh không tải; 25- van nén; 26- bướm ga; 27- thân buồng hòa trộn; 28- bơm tăng tốc; 29- van ngược; 30- van bộ tiết kiệm nhiên liệu

* Bộ hạn chế tốc độ tối đa

Kết cấu của bộ hạn chế tốc độ tối đa được thể hiện trên hình 17

Hình 17 - Sơ đồ kết cấu bộ hạn chế tốc độ tối đa

21 - màng cao su; 22 - đế van; 23 - van; 24 - trục rô to; 25 và 29 - lò xo;26 - rô to; 27 - vít điều chỉnh; 28 - đường ống nối; 30 - trục bướm ga

Khi động cơ làm việc với tốc độ cao hơn tốc độ cho phép thì sự mài mòn các chi tiết khuỷu trục – thanh truyền và tiêu hao nhiên liệu, dầu nhờn sẽ tăng Để hạn chế điều này trên động cơ có sử dụng một cơ cấu gọi là bộ hạn chế tốc độ tối đa Trên động cơ sử dụng loại bộ hạn chế tốc độ thuộc loại ly tâm kết hợp với chân không để hạn chế tốc độ quay của trục khuỷu không quá 3200 v/p

Cấu tạo của bộ hạn chế tốc độ tối đa có hai bộ phận chính:

Khi tốc độ của động cơ nằm trong giới hạn cho phép, khoang phía trên màng thông với khoang không khí của bộ chế hoà khí qua đường ống và lỗ ở đuôi trục rô to, lỗ của đế van áp suất của khoang phía trên màng và khoang phía dưới màng cân bằng nhau

và cơ cấu chưa có tác dụng gì với bướm ga

Khi tốc độ của động cơ đạt tốc độ giới hạn, van đóng kín lỗ trên đế van Khoang phía trên màng không được thông với khoang không khí của bộ chế hoà khí Dưới tác dụng của sự chênh lệch áp suất giữa khoang phía dưới màng và khoang phía trên màng nên màng được đẩy lên phía trên và thông qua trục màng làm xoay bướm ga theo hướng đóng hẹp lại, hạn chế việc tăng tiếp theo tốc

độ của động cơ Khi tốc độ của động cơ đã giảm van lại mở lỗ trên

đế van, quá trình lặp lại như trường hợp khi tốc độ động cơ nhỏ hơn tốc độ giới hạn cực đại

* Các bầu lọc xăng:

Trên động cơ sử dụng hai loại bầu lọc

Bầu lọc thô dùng để đưa xăng từ bình xăng vào khoang xăng của bơm xăng

Xăng đi qua khe hở giữa các tấm lọc (khe hở có kích thước 0, 05mm) lại được lọc và giữ lại các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn 0, 05mm tại khối lọc

Xăng từ thùng chứa đi vào bầu lọc qua đường vào 4, do khoang chứa của bầu lọc có thể tích lớn hơn nhiều lần so với ống dẫn, nên tốc độ di chuyển của xăng trong bầu lọc giảm đột ngột, tạo điều kiện cho các tạp chất cơ học và nước lắng xuống dưới Xăng đi qua các khe hở giữa các tấm lọc và các tạp chất cơ học có kích thước lớn hơn 0,05 mm được giữ lại

Kết cấu các bầu lọc xăng được thể hiện trên hình 18 và 19

Bầu lọc tinh dùng để lọc các tạp chất cơ học kích thước nhỏ và lắng nước

có trong xăng trước khi đưa tới bộ chế hòa khí Cấu tạo của bầu lọc tinh được thể hiện trên hình 19

* Bơm xăng

Bơm xăng lắp trên động cơ thuộc loại bơm màng

Kết cấu của bơm xăng được thể hiện trên hình 20

Hình 18- Bầu lọc thô nhiên liệu

1, 5- đệm; 2- nắp; 3- bu lông; 4- đường ống vào;6- ruột lọc; 7- thanh gạt; 8- cốc lọc; 9- vít xả; 10- đường ống ra; 11-tấm lọc; 12- lỗ lắp ghép cụm(mỗi tấm 2 lỗ); 13- gờ trên tấm cách; 14- lỗ lọc

Bơm xăng có nhiệm vụ bơm cưỡng bức xăng từ thùng xăng qua bầu lọc

đến bộ chế hoà khí của động cơ Bơm xăng lắp trên động cơ thuộc loại bơm màng

Cấu tạo của bơm xăng gồm 3 phần : vỏ bơm, thân bơm và nắp bơm Khi vấu cam trên bánh lệch tâm của trục cam tác dụng lên đũa đẩy đến cần bơm, cán màng bơm kéo màng đi xuống Khi đó khoảng chân không được tạo ra ở khoang phía trên của màng bơm, các van hút được mở ra để hút xăng

từ thùng qua khoang hút trên nắp của bơm, qua lưới lọc vào đầy khoang phía trên màng bơm Khi vấu cam bánh lệch tâm trượt ra khỏi đũa đẩy, lò xo đẩy giãn ra đẩy màng bơm cùng cán màng bơm đi lên nén xăng trong khoang trên màng bơm, van đẩy được mở ra và cung cấp xăng qua khoang đẩy trên nắp bơm vào trong ống đến bộ chế hoà khí

Trong trường hợp xăng trong bầu xăng của bộ chế hoà khí vẫn đủ thì bơm xăng làm việc ở chế độ không tải

Cần bơm tay dùng để bơm nhiên liệu bằng tay trước khi khởi động động cơ và để kiểm tra màng bơm khi sửa chữa, bảo dưỡng

* Bầu lọc không khí:

Bầu lọc không khí có nhiệm vụ lọc sạch không khí cung cấp cho động cơ và giảm ồn trong quá trình nạp

Cấu tạo của bầu lọc không khí được thể hiện trên hình 21

Khi động cơ có sử dụng bầu lọc không khí thì tốc độ mài mòn các chi tiết nhóm xi lanh pít tông giảm đi từ 23 lần so với trường hợp không sử dụng bầu lọc không khí Trên động cơ được dùng bầu lọc không khí kiểu dầu - quán tính

Khi động cơ làm việc không khí được hút qua miệng hút vào khoang nắp, qua rãnh vòng hướng thẳng xuống đáy dầu và vành hắt dầu Trên bề mặt dầu dòng không khí đổi chiều đột ngột, dưới quán tính của lực ly tâm các thành phần có khối lượng lớn bị rơi xuống lớp dầu Sau đó không khí đi tiếp qua các phần tử lọc bôi lại được giữ lần nữa các bôi bẩn mịn hơn và cuối cùng dòng không khí sạch đi qua ống trong để vào họng ống khuếch tán của bộ chế hoà khí

Hình 22 - Sơ đồ hệ thống bôi trơn

1 - két mát dầu; 2 - van két mát dầu; 3 - van an toàn; 4 - trục đòn gánh;

5 - đường dẫn dầu lên đỉnh; 6 - bầu lọc ly tâm; 7 - đường dầu chính; 8 -

đường dầu đến bầu lọc; 9 - khoang trên của bơm dầu; 10 - khoang dưới của bơm dầu; 11 - khoang giảm áp của khoang dưới; 12 - ống thu hồi dầu; 13 - phao lọc dầu; 14 - các te; 15 - hốc bên trong cổ khuỷu; 16 -

đường dầu trong trục khuỷu; 17 - khoang; 18 - van an toàn; 19 - lỗ thoát dầu; 20 - đường ống dẫn dầu đến bầu lọc; 21 - van an toàn của đường dầu chính; 22 - ống hồi dầu về các te

Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong có nhiệm vụ đưa dầu đến các bề mặt làm việc của các chi tiết, đồng thời lọc sạch các tạp chất lẫn trong dầu nhờn khi dầu nhờn tẩy rửa các bề mặt làm việc này và làm mát dầu nhờn để

đảm bảo tính năng hóa lý của nó

Hệ thống bôi trơn của động cơ sử dụng dầu nhờn để làm giảm ma sát của

ổ trục, đưa nhiệt lượng do ma sát sinh ra ra khỏi ổ trục, do đó làm giảm chất

lượng mài mòn các loại cổ trục Ngoài ra, dầu nhờn còn bảo vệ các bề mặt của các chi tiết trong động cơ không bị ôxít hóa

Dầu nhờn dùng trong hệ thống bôi trơn còn có tác dụng làm giảm tổn thất

ma sát, làm mát ổ trục, tẩy rửa bề làm việc của các chi tiết, bao kín khe hở giữa pittông với xi lanh và giữa xéc măng với pittông

* Nguyên lý làm việc của hệ thống bôi trơn

Động cơ 3M3-5234.10 sử dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức kết hợp với vung té Dầu nhờn chứa trong các te 14 được bơm dầu hút qua phao hút 13, tại bơm, dầu được chia làm hai đường: Đường dầu xuất phát từ khoang trên của bơm và đường dầu xuất phát từ khoang dưới của bơm

Dầu từ khoang trên của bơm được cung cấp vào đường dầu chính 7, từ đường dầu 7 theo đường dầu 16 đến bôi trơn các ổ trục khuỷu, ổ trục cam, con đội Dầu trong khoang trục khuỷu 15 được đưa lên bôi trơn ổ đầu to thanh truyền, rồi lên bôi trơn chốt pít tông Từ đường dầu 7, dầu còn đi theo đường dầu

5 lên bôi trơn các ổ bi, ổ trục của dàn cò mổ xu páp Khi nhiệt độ dầu lên cao quá 80C, độ nhớt giảm, van điều khiển 2 sẽ mở, dầu từ đường dầu 7 còn qua van 2

và van 3 đi ra két làm mát 1, sau đó theo đường dầu 22 trở về các te

Một phần dầu (khoảng 10  15 % lượng dầu bôi trơn do bơm cung cấp)

từ khoang dưới của bơm theo đường dầu 8, qua đường dầu 20, qua bầu lọc ly tâm rồi trở về các te

Ngoài ra, để bôi trơn bề mặt làm việc của xi lanh, pít tông, ta lợi dụng dầu văng ra khỏi đầu to thanh truyền trong quá trình làm việc

1.3.2.2 Hệ thống bôi trơn của động cơ bao gồm một số cụm chi tiết sau:

* Két làm mát dầu:

ở chế độ làm việc ổn định của động cơ, nhiệt độ của dầu bôi trơn cần nằm trong giới hạn 85-90oC Nhưng trong sử dụng nhiệt độ của môi trường tương đối cao, do động cơ thường làm việc ở chế độ phụ tải cao trong thời gian dài, nhiệt độ của dầu bôi trơn sẽ vượt quá giới hạn trên, do đó cần được làm mát trong két dầu Trên hệ thống bôi

trơn của động cơ sử dụng két làm mát dầu kiểu ống được làm mát bằng không khí, bố trí trước két nước của động cơ

áp suất dầu bôi trơn cần thiết do ngăn bơm trên tạo ra được duy trì ở giá trị xác định bằng van tiết lưu gồm van trượt, lò xo và nút bít

Khi áp suất tăng lên, van tiết lưu mở và dầu từ khoang đẩy lại quay trở lại một phần về khoang hút của bơm Van tiết lưu được bố trí trong nắp ngăn cách., duy trì ở giới hạn xác định nhờ van bi Khi

áp suất dầu vượt quá giới hạn, van sẽ mở và dầu từ khoang đẩycủa bơm sẽ qua van trở về khoang hút để tránh phá vỡ các đường ống dầu của két làm mát

* Bầu lọc dầu:

Hệ thống bôi trơn động cơ 3M3-5234.10 sử dụng bầu lọc thô và bầu lọc tinh Bầu lọc thô có kết cấu rất đơn giản, bầu lọc tinh thuộc loại bầu lọc ly tâm không toàn phần có nghĩa là trong quá trình làm việc chỉ có 10 15% lượng dầu do bơm cung cấp lần lượt được đi qua

Một phần dầu bơm từ rãnh thân trên và rãnh trên trục roto qua các lỗ hướng tâm trên trục vào khoảng giữa rô to và nắp chụp rô to,

và chảy xuống ống rỗng và phun qua các lỗ phun theo hướng ngược nhau và tạo thành ngẩu lực để dẫn động cho rô to Rô to được lắp

trên ổ bi cầu và được quay với tốc độ 5000-6000 (vòng /phút) Khi rô to quay, dưới tác dụng của lực ly tâm các tạp chất trong dầu chứa trong khoang nắp chụp sẻ văng ra bám lên thành của nắp chụp Dầu sạch sẽ qua ống dẫn vào rãnh trên thân hộp phân phối dầu

* Hệ thống thông gió các te

Hệ thống thông gió cácte có nhiệm vụ thổi sạch các sản vật cháy lọt xuống các te qua khe hở các xéc măng khí và hơi dầu trong các te để tránh nổ các te

Trong quá trình làm việc của động cơ, khí cháy thường lọt từ buồng cháy xuống các te Điều đó làm cho dầu nhờn dễ bị ô nhiễm

và phân hủy do các tạp chất khí cháy đưa xuống Ngoài ra, do có hiện tượng lọt khí, nhiệt độ và áp suất bên trong các te cũng tăng lên làm tổn hại các tính năng lý hóa của dầu nhờn

Trên động cơ 3M3 5234.10 sử dụng hệ thống thông gió kín Kiểu thông gió cưỡng bức, lợi dụng độ chân không trong quá trình nạp để khí trong các te được hút cưỡng bức vào đường nạp của động cơ Phương án này có ưu điểm là chống được dầu nhờn bị ô nhiễm và hiệu quả thông gió rất cao, nhưng nhược điểm của nó là đưa hơi dầu

và khí cháy lọt xuống hộp trục khuỷu đi vào đường nạp nên cũng dễ làm cho xu páp và rãnh xéc măng, bề mặt đỉnh pít tông bị đóng muội, ảnh hưởng tới khả năng chống cháy, kích nổ cản trở xéc măng dịch chuyển trong rãnh, sẽ dẫn đến những hậu quả xấu, để khắc phục người ta bố trí bộ tách hơi dầu khỏi khí lọt trước khi hút vào đường nạp

Hình 23 - Hệ thống thông gió các te

1- bầu lọc khí;

2- chế hoà khí;

3- đường ống nhánh thông khí chính;

4- đường ống nhánh thông khí bổ sung;

Khi động cơ làm việc ở chế độ tải trung bình khí từ các te đẩy vào

đường ống nạp khí và đường ống này khi sử dụng không được làm mất độ kín của hệ thống thông hơi, không cho phép động cơ hoạt động khi mở nắp đổ dầu Điều này gây nên hao dầu do cháy dư

Rửa ống 3 và ống 4, thiết bị tách dầu 5, ống thông 9 và gic lơ khí của chế hoà khí sau 40000  50000 km Khi lắp thiết bị tách dầu 5 phải xem xét sao cho đệm cao su 6 làm kín chỗ nối Khi không làm kín được, thông hơi các

te động cơ giảm hiệu quả và tăng tiêu hao dầu do cháy dư

Chương 2 tính toán chu trình công tác 2.1 Mục đích

Tính toán chu trình công tác là xác định các chỉ tiêu về kinh tế, hiệu quả của chu trình công tác và sự làm việc của động cơ ở điều kiện Việt Nam

Kết quả tính toán cho phép xây dựng đồ thị công chỉ thị của chu tình để làm cơ sở cho việc tính toán động lực học, tính toán sức bền và sự mài mòn các chi tiết của động cơ Chế độ tính toán là chế độ công suất có ích lớn nhất (N emax) ứng với số vòng quay của trục khuỷu (nN)

* Nhiệt độ môi trường (T O ):

Nhiệt độ trung bình của môi trường ở nước ta, theo thông kê của nha khí tượng là T = 240C do đó TO=297 [0K ]

* áp suất môi trường (p O ) :

Ta chọn áp suất môi trường theo áp suất khí quyển ở độ cao mực nước

* Hệ số nạp (v ):

ở tốc độ trục khuỷu là 3200 (ứng với N emax), thời gian nạp và thải ngắn, áp suất cuối quá trình thải tương đối cao, do đó khí sót trong xi lanh tương đối nhiều, nên ta chọn

v

 =0,75

* áp suất cuối quá trình thải (p r ):

ở tốc độ trục khuỷu 3200 v/ph thời gian thải tương đối ngắn và tốc độ thải lớn nên áp suất cuối quá trình thải cao hơn, mà trên đường thải có bố trí

bộ giảm âm nên ta chọn pr cao pr = 0,11 [MN/m2]

* Nhiệt độ cuối quá trình thải (T r ) :

Động cơ làm việc ở chế độ công suất cực đại ứng với tốc độ trục khuỷu

là 3200 v/ph nên hiện tượng cháy rớt thường xuất hiện, do vậy nhiệt độ của quá trình thải lớn.nên ta chọn Tr =1020 [0K]

ở chế độ N emax ứng với tốc độ trục khuỷu là 3200 v/ph, nên thời gian tiếp xúc của hỗn hợp với thành xi lanh ngắn, hơn nữa đường ống nạp và ống thải bố trí về hai phía nên khả năng hấp thụ nhiệt của hỗn hợp giảm nên ta chọn

 = 10 [ K ]

* Chỉ số nén đa biến trung bình(n 1 ):

ở chế độ N emax ứng với tốc độ trục khuỷu là 3200 v/ph,nên cường độ hoạt động của các chi tiết tăng dẫn đến nhiệt độ trung bình của động cơ tăng làm cho hỗn hợp công tác nhận thêm nhiệt ,dẫn đến chỉ số nén đa biến trung bình tăng,nên ta chọn n1 =1,34

* Hệ số sử dụng nhiệt (Z ):

ở chế độ N emax tổn thất nhiệt cho nước làm mát và cho việc phân giải nhiên liệu giảm nên hệ số sử dụng nhiệt sẽ tăng,nên ta chọn Z = 0,87

* Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Q T ):

Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, nên ta chọn

QT = 44000 [KJ/kgnl]

* Chỉ số giãn nở đa biến trung bình (n 2 ):

ở chế độ trục khuỷu tuơng đối cao (3200 v/ph) tổn thất nhiệt do truyền nhiệt với nước làm mát và do lọt khí sẽ giảm, nên chỉ số giãn nở đa biến trung bình giảm, nên ta chọn n2 =1,23

Với nhiên liệu xăng ta chọn:

2.4 Tính toán các quá trình của chu trình công tác 2.4.1 Tính toán quá trình trao đổi khí

Mục đích của việc tính toán quá trình trao đổi khí là xác định các thông

số cuối quá trình nạp như áp suất Pa và nhiệt độ Ta

T p

T p

1 6 , 7 (

297 11 , 0





* Nhiệt độ cuối quá trình nạp ( T a )

Giá trị của Ta được xác định theo công thức [4]

r

r r a

T T T T

*áp suất cuối quá trình nạp (P a )

Giá trị của Pa được xác định theo công thức [4]

0 0

1 1

T

T p

144 , 349 103 , 0 75 , 0 ).

0628 , 0 1 ).(

1 6 , 7 (







[MN/m2] 2.4.2 Tính toán quá trình nén

Mục đích của việc tính toán quá trình nén là xác định các thông số như

áp suất pc và nhiệt độ Tc ở cuối quá trình nén

* áp suất cuối quá trình nén (p c )

Giá trị của pc được xác định theo công thức sau [4]

pc = pa n1 [MN/m2]

Thay số vào ta được

pc = 0,08382 7,61,34 = 1,2695 [MN/m2]

* Nhiệt độ cuối quá trình nén (T c )

Giá trị của Tc được xác định theo công thức sau [4]

Tc=Ta n11 [0K]

Thay số vào ta được:

Tc= 349,144 7,61,34-1 = 695,795 [0K]

2.4.3 Tính toán quá trình cháy

Mục đích tính toán quá trình cháy là xác định các thông số cuối quá trình cháy như áp suất pz và nhiệt độ Tz

2.4.3.1 Tính tương quan nhiệt hoá

* Xác định lượng không khí cần thiết lý thuyết (M 0 )để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu thể lỏng.

1

0

O H

g

Trong đó gC, gH, g0 lần lượt là thành phần nguyên tố tính theo khối

lượng của Cácbon, Hyđrô và Ôxy tương ứng chứa trong 1 kg nhiên liệu, trị số các thành phần đó đối với nhiên liệu xăng

gC =0,855 ; gH =0,145 ; g0 =0 Thay số vào ta được

32

0 4

145 , 0 12

855 , 0 ( 21 , 0