Đồ án khảo sát và mô phỏng hệ thống phân phối khí Mivec (full)

CHƯƠNG 1: CHỨC NĂNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG MIVEC TRÊN XEMITSUBUSHI GRANDIS.CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG.CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIVEC.

1 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, công nghiệp ôtô có thay đổi lớn lao Với phát triển vượt bậc khoa học công nghệ, ôtô ứng dụng nhiều công nghệ đời nhiều hệ thống nhằm đáp ứng yêu cầu: tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm lượng khí thải độc hại, tăng tính an tồn ơtơ.Các hệ thống kể tên như: hệ thống phanh chống hãm cứng (ABS), hệ thống chống trượt (ASR), điều khiển ga chạy tự động, hệ thống túi khí (AIR, BAG), … đặc biệt hệ thống điều khiển xupáp điện tử như:Hệ thống Mivec,VVT-i…Chính lẽ đó, sinh viên ngành khí động lực đứng trước phát triển vượt bậc công nghệ ôtô, để chọn đề tài cho đồ án tôt nghiệp chúng em chọn hệ thống điều khiển xupáp điện tử, hệ thống phân phối khí MIVEC hảng Mitsubishi hệ thống thay đổi thời gian hành trình xupap cách thay đổi biên dạng cam Với đồ án tốt nghiệp giúp cho chúng em nhận thức hiểu biết công nghệ phát triển ngành cơng nghệ ơtơ Qua chúng em hy vọng đóng góp phần sức lực vào phát triển ngành ơtơ Việt Nam Vì thời gian vốn kiến thức hạn chế, nên trình thực đồ án khơng tránh thiếu sót Chúng em kính mong góp ý q thầy bạn bè để chúng em hồn thiện vốn kiến thức thực tốt công việc tương lai Chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giúp chúng em hồn thành tốt đồ án MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHỨC NĂNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Nhiệm vụ - yêu cầu – phân loại hệ thống phân phối khí 1.1.1 Nhiệm vụ 1.1.2 Yêu cầu 1.1.3 Phân loại 1.2 Khái quát hệ thống phân phối khí động đốt 1.2.1 Cơ cấu phân phối khí loại xupap treo 1.2.2 Cơ cấu phân phối khí loại xupap đặt 1.2.3 Cơ cấu phân phối khí loại dùng pitton đóng mở cửa nạp cửa thải 1.2.4 Cơ cấu phân phối khí loại điều khiển điện tử 1.3 Những ảnh hưởng việc điều chỉnh hệ thống phân phối khí đến thông số công tác CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG MIVEC TRÊN XE MITSUBUSHI GRANDIS 2.1 Giới thiệu tổng quát xe Mitsubishi Grandis 2.1.1 Các thông số kỹ thuật xe 2.1.2 Hình dáng xe (hình chiếu + thơng số) 2.1.3 Các tính tiện nghi, an toàn kỹ thuật xe 2.2 Khái quát chung hệ thống Mivec xe Mitsubishi Grandi 2.2.1 Sơ đồ khối tổng quát 2.2.2 Chức hệ thống Mivec CHƯƠNG 3: CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG 3.1 Các chế độ làm việc hệ thống 3.1.1 Ở tốc độ thấp 3.1.2 Ở tốc độ cao 3.2 So sánh hệ thống Mivec với hệ thống phân phối khí tương tự khác 3.2.1 So sánh hệ thống Mivec VVT – i 3.2.1 So sánh hệ thống Mivec VTEC 3.3 Kết luận chung hệ thống Mivec CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIVEC 4.1 Giới thiệu chung phần mềm sử dụng mô 4.1.1 Giới thiệu chung phần mềm Flash 4.1.2 Giới thiệu chung phần mềm Solidửoks 4.2 Q trình sử dụng phần mềm Flash để mơ 4.2.1 Vẽ chi tiết 4.2.2 Q trình mơ 4.3 Q trình sử dụng phần mềm Solidửoks để mơ 4.3.1 Khái qt chung 4.3.2 Q trình mơ phỏng: CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Mục đích mơ hệ thống Mivec 5.2 Hướng phát triển đề tài KHẢO SÁT VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG MIVEC (Mitsubishi Innovative Valve timing and lifting Electronic Control) CHƯƠNG 1: CHỨC NĂNG VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Nhiệm vụ - yêu cầu – phân loại hệ thống phân phối khí 1.1.1 Nhiệm vụ Cơ cấu phân phối khí dùng để thực q trình thay đổi khí: xả khí thải khỏi xilanh nạp đầy hỗn hợp không khí vào xilanh q trình làm việc động cơ, đảm bảo đóng kín cửa nạp, cửa xả trình nén, cháy giãn nở, phân phối kịp thời, đặn hòa khí khơng khí cho xilanh theo thứ tự làm việc động Ở máy Diesel, động phung xăng, khí nạp khơng khí Còn máy xăng chế hòa khí, khí nạp hỗn hợp khơng khí xăng Khí xả sản phẩm cháy, chủ yếu khí Cacbonic nước 1.1.2 Yêu cầu a Yêu cầu chung cấu phối khí: - Đảm bảo việc nạp đầy, nghĩa hệ số nạp phải cao Việc xả sạch, nghĩa hệ số khí sót phải thấp Điều có nghĩa chất lượng trình nạp xả phải đảm bảo yêu cầu đặt Yêu cầu đến đâu tùy thuộc vào loại máy kỳ hay kỳ, phương pháp trao đổi khí, cấu tạo phận cấu - Phải đảm bảo đóng kín cửa nạp, cửa xả trình nén, cháy giãn nở - Phải đảm bảo việc phân phối kịp thời, đặn đủ lượng hồ khí khơng khí cho xylanh theo thứ tự làm việc động Độ mở lớn để dòng khí dễ lưu thông - Năng lượng cung cấp cho hệ thống nạp xả làm việc tốn -Xupap hút mở để dẫn khơng khí hỗn hợp khơng khí nhiên liệu vào xi lanh kỳ hút Xupap xả mở thải khí cháy ngồi trời vào kỳ xả - Kỳ nén nổ xupap phải đóng kín để khơng bị lọt khí khỏi xi lanh -Việc đóng mở xupap yêu cầu phải thời điểm, đảm bảo nạp đầy thải - Các xupap phải bố trí để phun nhiên liệu đạt tới vùng cháy toàn phần, phải đủ cách xa khu vực chất làm nguội tuần hoàn tự Vị trí đường dẫn xupap cửa mở, đảm bảo thơng khí cho động - Cơ cấu điều khiển van đòi hỏi chuyển động đặn cần điều khiển, dẫn cam cam, van điều chỉnh thời chuẩn van -Ít mòn ,tiếng kêu bé Dễ điều chỉnh sửa chữa, giá thành chế tạo rẻ b Yêu cầu hệ thống nạp: - Các đường dẫn khí vào xi lanh phải thiết kế đặc biệt để điều khiển lưu lượng, tốc độ chiều dẫn khơng khí Khơng phép có giao cắt, điều làm giảm hiệu suất thể tích - Cung cấp khơng khí nguội cho xi lanh theo yêu cầu cháy hoàn hảo - Cung cấp khơng khí để qt - Giảm tiếng ồn dòng khí lưu động - Sấy nóng hỗn hợp khí-nhiên liệu vào xi lanh c Yêu cầu hệ thống xả: - Dẫn khí xả động ngồi khơng khí giảm hẳn tiếng ồn q mức cách khử sóng áp lực khí xả.Trong vài trường hợp, hệ thống xả phải có khả khử tia lửa 1.1.3 Phân loại Người ta phân cấu phân phối khí thành loại sau đây: a Cơ cấu phân phối khí dùng cam –xupap dùng phổ biến loại động đốt kết cấu đơn giản, điều chỉnh dễ dàng b Cơ cấu phân phối khí dùng van trượt có ưu điểm tiết diện thơng qua lớn khó chế tạo nên dùng động thông thường mà dùng động đặc chủng động xe đua c Cơ cấu phân phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp thải động hai kỳ có kết cấu đơn giản, điều chỉnh sửa chữa, chất lượng q trình trao đổi khí cao d Cơ cấu phân phối khí dùng phận điều khiển điện tử (ECM) tín hiệu đến cuộn solenoid, loại thay dùng trục cam trung gian, cuộn solenid điện mở xupap 1.2 Khái quát hệ thống phân phối khí động đốt 1.2.1 Cơ cấu phân phối khí loại xupap treo + Các sơ đồ bố trí Hình 1-1: cấu phân phối khí kiểu xupap treo – Trục cam; – Con đội; – Đũa đẩy; – Vít điều chỉnh; – Trục đòn bẫy; – Đòn bẫy; – Đế chặn lò xo; - Lò xo xupáp; - Ống dẫn hướng; 10 – Xupáp; 11 – Dây đai; 12 – Bánh trục khuỷu + Đặt điểm: - Do thể tích buồng đốt nhỏ nên tỷ số nén cao - Được sử dụng cho động Diezen động xăng có cơng suất lớn - Dẫn động phức tạp, sửa chữa khó khăn cấu có nhiều chi tiết + Nguyên lý làm việc Khi động làm việc, trục khuỷu quay, dẫn động trục cam quay, cam nạp cam xả quay, cam quay tới tỳ lên đội, đẩy đội lên qua đũa đẩy( đẩy) tỳ vào vít điều chỉnh,đẩy đòn gánh lên, đầu đòn gánh xuống tỳ vào đuôi xupap, đẩy xupap xuồng mở cửa hút hay xả Nếu xupap hút mở, cửa hút cho hổn hợp nhiên liệu (hay khơng khí) nạp vào buồn công tác động cơ.nếu xupap xả mở, cửa xả cho khí cháy buồn cháy khỏi ống xả Khi cam quay qua vị trí tỳ vào đội, lò xo đẩy xupap lên đóng cửa hút xả, qua đòn gánh đẩy ln đảm bảo đội tiếp xúc với cam 1.2.2 Cơ cấu phân phối khí loại xupap đặt + Sơ đồ bố trí Hình 1-2: Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt – Trục cam; – Thân máy; – Con đội; – Đế lò xo xupáp; – Lò xo xupáp; – Ống dẫn hướng; – Xupáp; – Bánh dẫn động bánh cam; Xupáp lắp bên thân máy trục cam trục cam dẫn động xupáp thông qua đội Xupáp nạp xupáp thải xilanh bố trí theo nhiều kiểu khác nhau: Bố trí xen kẽ bố trí theo cặp Khi bố trí cặp xupáp tên, xupáp nạp dùng chung đường nạp nên làm cho đường nạp trở thành đơn giản + Đặt điểm: - Với phương án làm chiều cao động giảm xuống, kết cấu nắp xilanh đơn giản, dẫn động xupáp dễ dàng - Tuy có khuyết điểm buồng cháy khơng gọn, có dung tích lớn nên sử dụng động có cồng suất nhỏ trung bình - Đường nạp, thải phải bố trí thân máy phức tạp cho việc đúc gia công thân máy, đường thải, nạp khó thốt, tổn thất nạp thải lớn + Nguyên lý hoạt động Khi động làm viêc, trục khuỹu quay, dẫn động trục cam quay, cam nạp, (xả) quay tới vị trí tỳ lên đội, đẩy đội lên tỳ vào đôi xupap , xupap lên lò xo bị nén lại cửa hút (hoặc xả ) mở hổn hợp nhiên liệu ( động xăng), khơng khí ( động diezel) qua cửa hút nạp vào buồng công tác động ( khí cháy theo cửa xả thải ngồi 1.2.3 Cơ cấu phân phối khí loại dùng pitton đóng mở cửa nạp cửa thải Là loại cấu phối khí động kỳ qt vòng qt thẳng, qt thẳng qua xupap xả cửa xả dùng piton đối đỉnh Cơ cấu phối khí loại có kết cấu đơn giản, khơng phải điều chỉnh, sữa chữa q trình trao đổi khí khơng cao Trong cấu loại piton động có vai trò van trước, đóng mở cửa nạp cửa thải loại động khơng có cấu dẫn động van trước riêng mà chúng dùng cấu trục khuỷu truyền để dẫn động piton Nguyên lý hoạt động: Hình 1-3: hệ thống phân phối khí dùng pitton đóng mở cửa hút cửa xả Thì 1: Tạo cơng nén trước Pitton bắt đầu vượt qua điểm chết Bộ phận đánh lửa đốt hỗn hợp buồng đốt phía pitton, nhiệt độ tăng dần đến áp 10 suất buồng đốt tăng, pitton xuống qua tạo công học Trong phần không gian phía pitton, khí vừa hút vào bị nén lại chuyển động xuống pitton Trong giai đoạn cuối pitton xuống, lỗ thải khí ống dẫn khí mở Hỗn hợp khí bị nén áp suất chuyển động từ buồng nén pitton qua ống dẫn khí vào xy lanh đẩy khí thải qua lỗ thải khí ngồi Thì 2: Nén hút Trong pitton lên, lỗ thải khí sau ống dẫn khí đóng lại Trong lúc pitton tiếp tục chuyển động lên, hỗn hợp nhiên liệu khơng khí xy lanh tiếp tục bị nén lại trước pitton đạt đến điểm chết đốt cháy Trong buồng nén khí trước phía pitton khí hút vào qua ống dẫn 1.2.4 Cơ cấu phân phối khí loại điều khiển điện tử: a Sơ đồ nguyên lý tổng quát: Hệ thống điều khiển đơng theo chương trình bao gồm cảm biến kiểm sốt liên tục tình trạng hoạt động động cơ, ECU tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý tín hiệu đưa tín hiệu điều khiển đến cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành đảm bảo thừa lệnh ECU đáp ứng tín hiệu phản hồi từ cảm biến Hoạt động hệ thống điều khiển động đem lại xác thích ứng cần thiết để giảm tối đa chất độc hại khí thải lượng tiêu hao nhiên liệu ECU đảm bảo công suất tối ưu chế độ hoạt động động cơ, giúp chẩn đốn có cố xảy Điều khiển động bao gồm điều khiển phun nhiên liệu, điều khiển đánh lửa, điều khiển góc phối cam, điều khiển tự động 59 Hình 4-29:Cò mổ Hình 4-30:Cần T 60 Hình 4-31:Pitton thủy lực Hình 4-32:Con đội 4.3.2 Q trình mơ 61 Khi có đủ chi tiết bắc đầu mô hoạt động hệ thống Khởi động solidworks new/ assembly.giao diện assembly xuất sau: Hình 4-33:Giao diện Asembly Đề mơ hoạt động hệ thống Mivec ta sử dụng hai công cụ môi trường Assembly Insert components: Chèn chi tiết vào vẽ lắp Mate : Các lệnh tạo ràng buộc hạn chế số bậc thự Thứ tự lắp ráp chi tiết hệ thống: 62 Hình 4-34:Chèn trục cò mổ Hình 4-35:Chèn cò mổ 63 Hình 4-36:Chèn cần T 64 Hình 4-37:Chèn piton 65 Hình 4-38:Chèn đội 66 Hình 4-39:Chèn trục cam 67 Hình 4-40:Gán thuộc tính motor 68 Hình 4-41:Chạy mơ 69 Hình 4-42:Lưu thành file video CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 5.1 Mục đích mô hệ thống Mivec - Mô hệ thống Mivec nhằm mục đích sau: Giúp cho người dễ dàng hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống, từ xác định ưu điểm hạn chế hệ thống phân phối khí so với hệ thống phân phối khí tương tự 70 Qua q trình tìm hiểu hệ thống phân phối khí Mivec chúng em thấy hạn chế hệ thống Mivec hệ thống phân phối khí thơng minh khác Nếu hạn chế hệ thống phân phối khí cổ điển tính chất hòa khí sau cháy mà thông số thời điểm, độ nâng thời gian mở xupáp tốc độ thấp tốc độ cao khác Đối với động cổ điển cơng suất mô-men xoắn cực đại tốc độ xe phụ thuộc vào điều kiện sử dụng xe Nếu đặt điều kiện hoạt động tối ưu xupap tốc độ thấp trình đốt nhiên liệu lại không hiệu động trạng thái tốc độ cao, khiến công suất chung động bị giới hạn Ngược lại, đặt điều kiện tối ưu số tốc độ cao động lại hoạt động không tốt tốc độ thấp Thì hầu hết hệ thống phân phối khí thơng minh có hạn chế tương tự Thay hệ thống phân phối khí cổ điển hoạt động chế độ tốc độ động hệ thống phân phối khí thơng minh hoạt động hai ba chế độ tốc độ động cơ, hoạt động động thay đổi liên tục từ V0 đến Vmax 5.2 Hướng phát triển đề tài 71 Hình 5-1: hệ thống phân phối khí cổ điển A điểm mà động hoạt động tối ưu trình hoạt động động Ở hệ thống phân phối khí cổ điển có điểm tối ưu Hình 5-1: hệ thống phân phối khí thơng minh 72 Các điểm A, B ,E điểm mà động hoạt động tối ưu ba chế độ động sử dụng cấu phân phối khí thơng minh Hình 5-3: hướng phát triển Theo hai biểu đồ hình (5-2, 5-3) ta thấy hệ thống phân phối khí sử dụng cấu cam thơng minh rút ngắn lại khoảng tốc độ động lượng khí nạp so với động sử dụng hệ thống phân phối khí cổ điển hệ thống cam thông minh khắc phục phần hạn chế hệ thống phân phối khí cổ điển Nếu rút ngắn tối đa khoảng tốc độ lượng khí nạp theo đường tuyến tính hình 5-3, hồn tồn khắc phục hạn chế hệ thồng phân phối khí cổ điển tối ưu hóa hoạt động động tốc độ 73 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình mơn học kết cấu động đốt trong, TS- Dương Việt Dũng, Đại học bách khoa đà nẳng, 2007 Giáo trình Solidworks, Nguyễn Hồng Thái Giáo trình điện động cơ-hệ CĐ-ĐH, khoa công nghệ động lực Nguyên lý động đốt trong, PGS-TS Nguyễn Duy Tiến, nhà xuất Giao Thông vận Tải, 2006 ... trung gian, mà dẫn động đóng mở xupáp Nếu đòn gánh đẩy xuống sâu, van nạp bị đẩy xuống vị trí mở xupáp lớn làm cho tiết diện lưu thông qua van lớn Như vậy, valvetronic có khả nạp nhiều, thời gian... cửa mở, đảm bảo thơng khí cho động - Cơ cấu điều khiển van đòi hỏi chuyển động đặn cần điều khiển, dẫn cam cam, van điều chỉnh thời chuẩn van -Ít mòn ,tiếng kêu bé Dễ điều chỉnh sửa chữa, giá thành... kết đa điểm Hình 2-6: Hệ thống phanh • Phanh trước : Phanh đĩa đường kính 16 inch • Phanh sau • Phanh chống bó cứng (ABS) kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh điện : Đĩa/ Trống, đường kính