Hệ thống nhiên liệu trong động cơ được đặt lên hàng đầu để các nhà sản xuất nghiên cứu để cải tiến làm sao tận dụng tối đa lượng nhiên liệu cần thiết cung cấp cho động cơ được sử dụng tr
Trang 1PHÂN TÍCH CHI TIẾT GIA CÔNG
1 Điều kiện làm việc và chức năng
_ Chi tiết là vỏ hộp tốc độ , đâylà phần phía trên cĩ tác dụng để lắp ổ lăn
đỡ trục
_ Bề mặt làm việc chủ yếu là lỗ φ40 để lắp ổ lăn 6203, mặt đáy được dùng lắp với phần dưới của hộp
_ Những vị trí tương quan quan trọng cần đảm bảo là độ đồng tâm giữa 2 lỗφ40 ; độ song song giữa mặt đáy và tâm lỗ
_ Chi tiết làm việc trong trạng thái tĩnh; không yêu cầu nhiệt luyện
2 Tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
_ Đây là chi tiết dạng hộp Hình dạng chi tiết tương đối đơn giản Các bề mặt làm việc có vị trí tương quan tương đối đơn giản; độ dày chi tiết tương đối đều đặn nên thuận lợi dùng phôi đúc : chỉ cần một mặt phân khuôn
_ Có nhiều bề mặt không yêu cầu gia công cắt gọt do đó đỡ tốn nguyên công gia công; các mặt còn lại sử dụng các phương pháp gia công truyền thống như tiện, khoan, khoét, phay, mài, doa để đạt được yêu cầu kỹ thuật
3 Phân tích yêu cầu kỹ thuật của chi tiết
_ Do hình dáng hình học của chi tiết chỉ ở mức độ đơn giản, kết cấu dễ phân khuôn nên thuận lợi cho phương pháp đúc tạo phôi Các bề mặt không gia công có độ chính xác và độ nhám do phương pháp chế tạo phôi quyết định
_ Lỗ lắp ổ lăn cĩ kí hiệu 6203 tra trong bảng P2-12 tr263 sách tính tốn thiết kế tập 1 cĩ thơng số như sau : D=40, d=17, b=11, r=1 Ổ lăn cấp chính xác P6 , miền dung sai lắp ổ lăn với lỗ được tra trong bảng 2-17 tr85 ST1 là H7 Với cấp chính xác 7 của lỗ tra trong bảng 2-8 tr61 ST1 ta được sai lệch giới hạn là +0.025mm , dung sai độ đồng trục giữa 2 lỗ φ40 là 0.04mm (2-37 Tr103 ST1) Dung sai độ trụ và trịn của lỗ là 0.012 (2-35 Tr101 ST1)
Trang 2_ Mặt đáy cĩ thể dùng phương pháp phay đạt độ chính xác 10 và Rz20 ( HDTKDACNCTM Tr57) Độ // giữa mặt đáy và tâm lỗ là 0.016 ( bảng 2.36 tr102 ST1) Độ phẳng của mặt đáy là 0.06 ( bảng 2.34 tr100 ST1) Dung sai khoảng cách của mặt đáy với tâm lỗ là ±0.05 (B 3-91 Tr248 ST1)
_ 4 lỗ φ6 để bắt bulon cĩ thể dùng phương pháp khoan đạt cấp chính xác
12 Hai trong 4 lỗ dùng làm lỗ định vị nên dùng thêm pp doa đạt cấp chính xác 7
_2 mặt đầu dùng để đậy nắp , mặt bên phải cĩ thể dùng pp phay thơ đạt cấp chính xác 12 và độ bĩng Rz40 , mặt bên trái cĩ kết cấu lõm vào 2mm nên dùng pp tiện thơ đạt cấp chính xác 12 và độ bĩng Rz40 Độ // giữa 2 mặt đầu là 0.2( B2-36 Tr102 ST1) Độ vuơng gĩc giữa mặt đầu và tâm lỗ ø40 là 0.16 ( B2-36 Tr102 ST1)
_ Lỗ ren M6 dùng để gắn nút thăm dầu và 8 lỗ M4 để giữ nắp liền với thân
cĩ thể dùng pp khoan lỗ và taro ren theo tiêu chuẩn
_Các bề mặt cịn lại khơng cần gia cơng cắt gọt cĩ thể chọn đạt cấp chính xác 14 và độ bĩng Rz40 dung sai tra trong bảng 3.91 tr248 ST1 và được ghi trên bản vẽ chi tiết Với yêu cầu này thì pp đúc trong khuơn kim loại đạt cấp chính xác
II cĩ thể đáp ứng
XÁC ĐỊNH DẠNG SẢN XUẤT
Chọn dạng sản xuất :
Việc chọn dạng sản xuất nhằm mục đích lựa chọn một qui trình công nghệ hợp lý, nâng cao hiệu quả kinh tế,
Trong ngành chế tạo máy người ta phân biệt ra làm 3 dạng sản xuất : _ Sản xuất đơn chiếc
_ Sản xuất hàng loạt.( loạt lớn, loạt vừa và loạt nhỏ )
_ Sản xuất hàng khối
Tính khối lượng chi tiết
Khối lượng của chi tiết định xác định bởi công thức :
Q1 = V.y Với V : thể tích của chi tiết (m3)
y: khối lượng riêng của chi tiết (kg/m3)
Từ các kích thước cho trên bảng vẽ, ta tính được thể tích :
Trang 3V = 0,23 (m3)
Vì vật liệu là gang xám nên ta có :
y = 7,2 (kg/m3) Vậy Q = 0,23 7,2 = 1,7 (kg)
với khối lượng của chi tiết khoảng 1,7 kg, ta xác định sản lượng chi tiết cần chế tạo trong một năm của nhà máy như sau :
N = No.m(1+
100
α )(1+
100
β ), chiếc/năm
Trong đó :
No: số sản phẩm trong một năm theo kế hoạch
m : số lượng chi tiết như nhau trong một sản phẩm, (chiếc)
β: số phần trăm dự trữ cho chi tiết máy nói trên dành làm phụ tùng,
α : số phần trăm chi tiết phế phẩm trong quá trình chế tạo (α =3÷6%)
ta cĩ:
No = 35000 chiếc
m = 1
α = 6% & β = 6%
⇒ N = 39200 (chiếc/năm)
Theo bảng 2 Tr14 TLI ta cĩ dạng sản xuất là hàng loạt lớn
CHỌN DẠNG PHÔI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI
1 Chọn dạng phôi
_ Dạng sản xuất hàng loạt lớn
_ Khối lượng chi tiết Q1 = 1,7kg
_ Hình dáng hình học của chi tiết tương đối đơn giản
_ Chi tiết làm việc trong trạng thái tĩnh
⇒ Chọn dạng phôi là phôi đúc, vật liệu là gang GX 15-32
Trang 42 Phương pháp chế tạo phôi
_ Chế tạo phôi bằng phương pháp đúc trong khuôn kim loaị , Dung sai
kích thước đạt được là IT14 vật đúc đạt cấp chính xác II Độ nhám bề mặt đạt được là Rz40 (B3-66 Tr235 ST1)
_ Khuơn cĩ kết cấu gồm 2 nửa khuơn, 1 phễu rĩt, 1 đậu ngĩt , rãnh dẫn đặt
ngay ở mặt phân khuơn, độ dốc thốt khuơn là 1º30’ ( B3-7 Tr 177 ST1), lõi liền và chỉ cĩ thể sử dụng 1 lần, sau khi dỡ khuơn thì phá lõi để lấy chi tiết
_Vì phải phá lõi khi dỡ khuơn nên ta sử dụng lõi cát, thành phần bao gồm :
cát , đất sét , chất kết dính Làm lõi trong hộp lõi bằng máy
_Gĩc lượn chi tiết đúc được tính theo cơng thức (a+b)/4 và ưu tiên những
trị số : 1,2,3,5,8, 10, ….( B3-7 tr178 ST1) Tính tốn sơ bộ ta thấy các gĩc dao động trong khoảng R2.7 _R 4, lưu ý rằng trong cùng 1 chi tiết thì số gĩc lượn khác nhau phải là nhỏ nhất nên ta chọn chung 1 trị số là R3
_Chọn vật liệu làm khuơn là gang ,đặc điểm của chi tiết đúc là nhỏ nên tuổi thọ của khuơn là 1000-5000 chi tiết ( B3-8 tr179 ST1)
Trang 5
H: Bản vẽ phôi đúc thân hộp tốc độ
Trang 6Trong cuộc sống hiện đại cùng với sự phát triển của xã hội việc vận chuyển hàng hóa và đi lại của con người giữa vùng này và vùng khác, giữa nước này và nước khác là một nhu cầu không thể thiếu
Ngành vận tải nói chung và ngành vận tải ôtô nói riêng có chức năng vận chuyển hành khách và hàng hóa, nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại của con người cũng như nhu cầu cho sản xuất và tiêu dùng Là mạch máu của nền kinh tế quốc dân, có liên quan trực tiếp đến tất cả các ngành ở mỗi quốc gia, giao lưu liên vận quốc tế Là khâu then chốt là đòn bẩy đối với toàn bộ các hoạt động kinh tế văn hóa xã hội Đặc biệt còn làm nhiệm vụ chuyển tải giữa các ngành vận tải khác như: Vận tải đường không vận tải đường thủy, vận tải đường sắt đến các địa điểm sản xuất và tiêu dùng
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngành vận tải ôtô cũng phát triển không ngừng, nhằm tạo ra các dòng xe chuyên dùng và hiện đại để phục vụ cho nhu cầu ngày càng tăng và yêu cầu ngày càng khắt khe của xã hội Trong đó dòng xe du lịch được chú trọng cải tiến nhất với cả về mẫu mã và chất lượng vì nó đáp ứng nhu cầu đi lại và tiện lợi trong việc lưu thông hiện nay Đặc biệt động cơ được là bộ phận được quan tâm nhất, vì nó là bộ phận phát ra công suất chính cho xe, tiêu thụ nhiên liệu và thải khí thải
ra môi trường chung quanh Hệ thống nhiên liệu trong động cơ được đặt lên hàng đầu để các nhà sản xuất nghiên cứu để cải tiến làm sao tận dụng tối đa lượng nhiên liệu cần thiết cung cấp cho động cơ được sử dụng triệt để và có hiệu quả nhất, để giảm bớt tiêu hao nhiên liệu nhằm giảm lượng khí thải độc hại ra môi trường và hạ giá thành sản phẩm
Từ ngày đầu sơ khai là động cơ hơi nước (đầu máy hơi nước) mà nhiên liệu chủ yếu
là than đá với hiệu suất ηe có ích chỉ đạt từ ηe = 0.09 ÷ 0.14 Rất nặng và cồng kềnh vì cần có nhiều trang bị phụ như: Nồi hơi, buồng cháy và máy nén… khởi động chậm và khó khăn, bảo dưỡng khó khăn và tốn rất nhiều nước trong suốt quá trình hoạt động Hiện nay qua hơn hai thế kỷ cải tiến kỹ thuật và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật khác vào động cơ thì động cơ ôtô hiện nay đã được cải tiến thành động cơ động cơ đốt trong hoàn chỉnh chủ yếu các nhiên liệu lỏng và hóa lỏng như: Xăng, dầu điêden, hoặc ga hóa lỏng, hoặc hỗn hợp các loại nhiên liệu trên Với hiệu suất có ích cao có thể đạt được từ ηe
= 0.4÷ 0.52, có kích thước nhỏ gọn, khối lượng nhẹ vì toàn bộ chu trình của động cơ đốt trong được thực hiện trong một thiết bị duy nhất, khởi động nhanh và dễ dàng, ít hao nước, bảo dưỡng đơn giản và thuận tiện
Trong đó, hệ thống nhiên liệu động cơ xăng được cải thiện rõ rệt và đã có được những bước đột phá vượt bậc Hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế hòa khí đơn giản nhất
là bộ chế hòa khí kiểu bốc hơi có cấu tạo rất đơn giản, việc hòa trộn không khí và nhiên liệu (hòa khí) xảy ra trực tiếp trong bình xăng và tiếp tục trên đường ống nạp bằng việc cho không khí đi qua mặt thoáng của bình xăng tận dụng sự bốc hơi của xăng hình thành
Trang 7hòa khí rồi qua đường ống nạp đi vào động cơ Rồi đến, bộ chế hòa khí kiểu phun có cấu tạo khá phức tạp nó dựa vào áp suất chân không để vận hành việc phun xăng từ bình xăng
ra đường ống nạp để tạo thành hòa khí cung cấp cho động cơ Sau đó là bộ chế hòa khí loại hút đơn giản, nó lợi dụng áp suất dư trên đường ống nạp bằng việc thay đổi kích thước của cổ góp trong khí lưu lượng của dòng khí không đổi để hút xăng từ bình xăng vào đường ống nạp để tạo thành hòa khí Và bộ chế hòa khí hút hiện đại có nguyên lý hoạt động gàn giống như bộ chế hòa khí đơn giản nhưng nó có thêm các hệ thống và cơ cấu phụ khác ngoài hệ thống phun chính như: Hệ thống không tải, hệ thống làm đậm, bơm tăng tốc, hệ thống khởi động, cơ cấu hiệu chỉnh độ cao so với mặt nước biển, cơ cấu hiệu chỉnh theo trạng thái của động cơ, hiệu chỉnh không tải nhanh, hiệu chỉnh không tải cưỡng bức, hạn chế tốc độ cực đại Nhằm tạo thành hòa khí có thành phần khí nhiên liệu phù hợp với mọi chế độ hoạt động của động cơ Các hệ thống nhiên liệu trên liên tục được cải tiến và nâng cấp tuy nhiên chúng vẫn còn tồn tại một số khuyết điểm như: Thành phần hỗn hợp không khí_nhiên liệu không được tối ưu, do các mạch xăng ở các chế độ làm việc hoàn toàn điều khiển bằng cơ khí Nếu hoà khí quá đậm dẫn đến xăng cháy không hết sản sinh ra khí độc như HC, CO và ngược lại nếu hoà khí quá nhạt sẽ sinh
ra khí độc NOx Các xilanh trên cùng một động cơ nhận lượng hoà khí đồng nhất, hỗn hợp không khí_nhiên liệu càng xa bộ chế hòa khí càng giàu xăng
Để tối ưu hóa việc cung cấp nhiên liệu cho động cơ và khắc phục các nhược điểm trên, hiện nay cùng với sự phát triển của các ngành khác đặc biệt là ngành điện tử và vi mạch điện tử Người ta đã áp dụng các thành tựu của các ngành khoa học này để cải tiến
hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng cho ôtô đời mới Và hệ thống phun xăng điện tử đã ra đời nó kết hợp giữa các tín hiệu điện tử, bộ vi xử lý và hệ thống nhiên liệu thông thường,
nó giúp khắc phục các nhược điểm không thể khắc phục được của bộ chế hòa khí và giúp cho việc tạo ra hòa khí để cung cấp cho xi lanh động cơ được chính xác, thuận lợi hơn, tiết kiệm tối đa nhiên liệu, giảm khí thải độc hại ra môi trường và công suất động cơ được nâng cao Vì việc cung cấp nhiên kiểu để tạo thành hòa khí trong động cơ được điều chỉnh bằng bộ điều khiển điện tử thông minh (ECU) và hoàn toàn tự động
Trang 8Điều đó đã được các hãng xe lớn trên thế giới như:Honda, Toyota, Mecider, Pord… đặc biệt quan tâm và phát triển từ những thập niên 90 của thế kỷ trước Trong đó nỗi lên
là hãng Honda ra đời tại Nhật Bản đầu tiên vào năm 1973 trải qua tám thời kỳ cải tiến kỹ
thuật và phát triển quan trọng đến năm 2006 hãng đã cho ra đời dòng xe đời mới hạng sang đó là xe Honda Civic 2.0 i-VTEC Có công nghệ tiến, giá thành hạ và chức năng an toàn vượt trội như:
Hình 0-1 Xe Honda Civic 2.0 i-VTEC trên thị trường
Xe được trang bị động cơ đời mới K20Z2, sử dụng hệ thống phun xăng điện tử đa điểm tiên tiến nhất hiện nay, có hệ thống đóng mở xupáp thông minh nhằm tiết kiệm nhiên liệu, khung gầm chắc chắn, hệ thống lái ổn định, hộp số năm tay số tự động, khả năng chống xóc, chung rung và chống ồn đặc biệt tốt, với giá cả hợp lý khoảng 605 triệu đồng Việt Nam (vào năm 2008) Nên kể từ khi Honda Việt Nam chính thức giới thiệu xe Honda Civic trên thị trường Việt Nam vào ngày 24 tháng 8 năm 2006 cho đến ngày 19 tháng 10 năm 2007 các đại lý của hãng Honda đã bán được 4000 xe Civic, liên tục giữ ngôi đầu trong phân khúc thị trường xe cùng loại
Với tất cả các ý nghĩa nêu trên em đã chọn “Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2 lắp trên xe Honda Civic 2.0 i-VTEC” làm đề tài tốt nghiệp cho mình nhằm tìm hiểu kĩ hơn nữa về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng, một lĩnh vực luôn được ưu tiên phát triển qua các giai đoạn phát triển của ngành công nghiệp ôtô
Với những nội dung chính sau:
+ Tổng quan về hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
+ Giới thiệu chung động cơ về K20Z2
+ Khảo sát hệ thống nhiên liệu động cơ K20Z2
+ Động học và động lực học
+ Tính toán lượng phun và kiểm tra vòi phun
Trang 91 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ XĂNG
1.1 Nhiệm vụ của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
Chuẩn bị và cung cấp hỗn hợp hơi xăng và không khí (hoà khí) cho động
cơ, đảm bảo số lượng và thành phần của hỗn hợp không khí và nhiên liệu luôn phù hợp với chế độ làm việc của động cơ.
Hệ thống nhiên liệu của động cơ xăng bao gồm các thiết bị: Thùng xăng, bơm xăng, lọc xăng Đối với hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử còn có ống phân phối, vòi phun chính, vòi phun khởi động lạnh, bộ điều áp, bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu, các cảm biến và hệ thống điều khiển kim phun ECU.
1.2 Các yêu cầu hỗn hợp cháy của động cơ xăng
1.2.1 Yêu cầu nhiên liệu xăng
Để đảm bảo cho động cơ hoạt động bình thường xăng phải đạt các yêu cầu sau:
+ Có độ bay hơi thích hợp để động cơ dễ khởi động và làm việc ổn định, không tạo
ra hiện tượng nghẽn hơi, đặc biệt vào mùa hè khi nhiệt độ môi trường cao
+ Có tính chống kích nổ cao, để động cơ làm việc bình thường ở phụ tải lớn
+ Có tính ổn định hóa học tốt, không tạo ra các hợp chất keo trong bình chứa, khi cháy không để lại muộn than trong buồng đốt và không ăn mòn các chi tiết trong động cơ
+ Không đông đặc khi nhiệt độ hạ thấp, không hút nước và tạo ra các tinh thể nước
đá khi gặp lạnh
1.2.2 Tỷ lệ hỗn hợp giữa nhiên liệu và không khí (hoà khí)
+ Có thành phần hỗn hợp thích ứng với từng chế độ làm việc của động cơ
+ Hỗn hợp phải đồng nhất trong xilanh và như nhau với mỗi xilanh
+ Đáp ứng từng chế độ làm việc của động cơ, thời gian hình thành hỗn hợp phải đảm bảo tốc độ
+ Hỗn hợp cung cấp phải đáp ứng với ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và nhiệt
độ động cơ
+ Thành phần nhiên liệu phải đảm bảo giúp cho sự hình thành hỗn hợp tốt
+ Công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và thành phần khí thải phù hợp với tỷ lệ hỗn hợp khí trên động cơ.
Trang 10+Với động cơ xăng tỷ lệ hỗn hợp không khí - hơi xăng là 14,7 trên 1 + Lượng nhiên liệu được phun tùy theo tải, tốc độ động cơ và một thành phần tùy theo thành phần của khí thải.
+ Sự hoạt động phụ thuộc chế độ hoạt động: Chế độ không tải, một phần tải, đầy tải mà dẫn đến hệ số dư lượng không khí thích hợp.
1.2.3 Hệ số dư lượng không khí (α)
0
.L
G
G
nl
k
= α
Trong đó: Gk, Gnl- Lưu lượng không khí và nhiên liệu qua bộ chế hoà khí [kg/s]
L0- lượng không khí lý thuyết dùng để đốt cháy 1 kg nhiên liệu [kg/kgnl]
0
0
Nemax
Giaìu xàng
Ngheìo xàng
ge min
Ne ge
Ne ge
0 Hình 1-1 Đồ thị biểu diễn công suất (Ne) và suất tiêu hao nhiên liệu (ge) theo hệ
số dư lượng không khí (α) Dựa vào đồ thị ta thấy công suất động cơ (Ne) đạt cực đại khi hỗn hợp hoà khí đậm (α = 0,8 ÷ 0,9) và suất tiêu hao nhiên liệu (ge) cực tiểu khi hỗn hợp hoà khí hơi loãng (α = 1,05 ÷ 1,15)