Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ, sự làm việc của hệ thống trao đổi khí của động cơ

Nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ, sự làm việc của hệ thống trao đổi khí của động cơ

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ tên : Nguyễn Viết HơnLớp: 49KTOT Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô Tô Mã ngành: Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ, làm việc hệ thống trao đổi khí động Số trang: 94 Số chương: Tài liệu tham khảo:20 Hiện vật: Một Piston, ba báo cáo CD chứa nội dung đề tài Nhận xét Kết luận: Nha trang, ngày… tháng … năm 2011 Cán hướng dẫn (Kí ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Họ tên : Nguyễn Viết HơnLớp: 49KTOT Chun ngành: Cơng nghệ kỹ thuật Ơ Tơ Mã ngành: Tên đề tài : Nghiên cứu ảnh hưởng kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ, làm việc hệ thống trao đổi khí động Số trang: 94 Số chương: Tài liệu tham khảo:20 Hiện vật: Một Piston, ba báo cáo CD chứa nội dung đề tài Nhận xét Kết luận: Nha trang, ngày… tháng … năm 2011 Cán phản biện (Kí ghi rõ họ tên) Điểm phản biện: Điểm chung Bằng số Bằng chữ Nha trang, ngày … tháng … năm 2011 Chủ tịch hội đồng (Kí ghi rõ họ tên) -i- LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS Lê Bá Khang tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt thời gian học tập thực Đồ án Em chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Nhận, Ths Huỳnh Trọng Chương, GV Trần Ngọc Anh giúp đỡ em Xin chân thành cảm ơn Phó giám đốc Võ Tá Dũng - Công ty Sao Mai Anh tạo điều kiện thuận lợi để em thực khảo sát số liệu thực tế phục vụ Đồ án tốt nghiệp -ii- MỤC LỤC Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục hình ảnh iv Danh mục bảng vii Danh mục kí hiệu viii Từ khóa x Lời nói đầu Chương TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ, MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 ĐỊNH NGHĨA 1.2 CẤU TRÚC TỔNG QUÁT CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.2.1 Cơ cấu truyền lực 1.2.2 Hệ thống trao đổi khí 1.2.3 Hệ thống bôi trơn 1.3 MA SÁT, BÔI TRƠN TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.3.1 Tổng quan ma sát, bôi trơn động đốt 1.3.2 Ma sát hệ piston xilanh 1.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến ma sát, bôi trơn cặp tiếp xúc váy piston-xilanh 14 Chương 17 ĐỘNG LỰC HỌC NHÓM PISTON THANH TRUYỀN KHI NGHIÊN CỨU PISTON CHUYỂN ĐỘNG PHỤ 17 2.1 GIỚI THIỆU 17 2.1.1 Giới thiệu 17 2.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến chuyển động phụ 19 2.2 ĐỘNG LỰC HỌC PISTON 19 -iii- 2.2.1 Phương trình cân lực mô men tác động lên piston 19 2.2.2 Lực dọc lực ma sát vòng găng-piston, FQ, FR 23 2.2.3 Mô men ma sát 23 2.2.4 Lực tác động từ xilanh FT, FA 24 2.2.5 Ma sát váy-xilanh FfT, FfA, MfT, MfA 25 Chương 27 ẢNH HƯỞNG CẤU TẠO CỦA PISTON ĐẾN TRẠNG THÁI BÔI TRƠN, MA SÁT, TIẾNG GÕ VÀ GĨC PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ 27 3.1 GIỚI THIỆU 27 3.2 ẢNH HƯỞNG CỦA LỆCH ẮC PISTON 28 3.2.1 Ảnh hưởng lệch ắc piston đến chuyển động phụ piston 28 3.2.2 Kết khảo sát độ lệch ắc piston thực tế 29 3.2.3 Động lực học piston có độ lệch ắc 31 3.2.4 Phân tích ảnh hưởng độ lệch ắc đến ma sát, tiếng gõ, bôi trơn 33 3.2.5 Ảnh hưởng độ lệch ắc đến làm việc hệ thống trao đổi khí 45 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA BIÊN DẠNG VÁY CỦA PISTON ĐẾN MA SÁT VÀ TIẾNG GÕ 50 3.3.1 Ảnh hưởng biên dạng váy cong 50 3.3.2 Ảnh hưởng bề mặt biên dạng váy 60 3.3.3 Ảnh hưởng biên dạng piston ovan 71 3.4 ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ ĐỘ LỆCH TRỌNG TÂM Cg 75 3.4.1 Giới thiệu 75 3.4.2 Động lực học piston có độ lệch Cg 76 3.4.2 Kết khảo sát từ mơ hình Alessandro Ruggiero Adolfo enatore 78 Chương 82 KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 85 -iv- DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Kết cấu động diesel hai kỳ Hình 1.2: Cơ cấu truyền lực Hình 1.3: Cơ cấu phân phối khí động xăng V6 1G-FE Hình 1.4: Đường cong stribeck Hình 1.5 Phần trăm thành phần tổn thất ma sát Hình 1.6: Thể thành phần tổn thất ma sát cụm piston vòng găng, truyền Hình 1.7: Hệ piston, xilanh, truyền Hình 1.8: Điều kiện bơi trơn vòng găng 10 Hình 1.9: Các kiểu bơi trơn hình thành hệ piston xilanh 10 Hình 1.10: Bôi trơn thủy động váy xilanh 11 Hình 1.11: Đường cong stribeck 14 Hình 2.1: Các thơng số mơ tả chuyển động phụ 17 Hình 2.2: Chuyển động ngang piston 18 Hình 2.3: Lực bên từ chốt đến váy piston 18 Hình 2.4: Lực mơ men tác động lên piston 19 Hình 2.5: Chuyển vị piston theo phương ngang 22 Hình 3.1: Piston khơng có độ lệch ắc có độ lệch ắc 28 Hình 3.2: Dụng cụ đo 29 Hình 3.3: Tiến hành đo 29 Hình 3.4: Lực mơ men tác động lên piston có độ lệch ắc âm 31 Hình 3.5: Đồ thị gia tốc piston chuyển động xilanh 33 Hình 3.6: Thể trạng thái piston khu vực điểm chết gần điểm chết kì nén giãn nở 34 Hình 3.7: Độ dịch chuyển đỉnh đáy piston góc nghiêng piston 35 Hình 3.8: Quy ước sử dụng nghiên cứu 36 Hình 3.9: Đường cong lực bên tác dụng lên váy thông qua chốt piston 37 Hình 3.10: Chuyển động ngang piston theo lực ngang khơng thứ ngun 38 Hình 3.11: Chiều dày màng dầu nhỏ bên va đập chống va đập 38 Hình 3.12: Lực bên tổng lực thủy động 39 -v- Hình 3.13: Các lực thủy động phía bên va đập 39 Hình 3.14 Các lực thủy động phía bên chống va đập 40 Hình 3.15: Chuyển động quay piston 40 Hình 3.16: Các mơ men bên phía va đập 41 Hình 3.17: Các mơ men thủy động bên phía chống va đập 41 Hình 3.18: Thể ảnh hưởng độ lệch ắc đến va đập bên 42 Hình 3.19: Lực va đập bên với động có piston lệch ắc Cp=-1mm 43 Hình 3.20: Lực va đập bên với động khơng có độ lệch ắc 44 Hình 3.21: Thể mối quan hệ lệch ắc tiếng ồn kết đo 45 Hình 3.22: Hệ piston trục khuỷu truyền đồng tâm 45 Hình 3.23: Hệ piston trục khuỷu truyền có độ lệch ắc trái 46 Hình 3.24: Dấu bánh trục khuỷu trùng với dấu xích 49 Hình 3.25: Biểu đồ góc phối khí piston có độ lệch ắc lắp lắp sai 49 Hình 3.26: Lực mô men tác động lên piston biên dạng cong 51 Hình 3.27: Ảnh hưởng biên dạng váy đến mô men thủy động 53 Hình 3.28: Động Waukesha phịng thí nghiệm 55 Hình 3.29: Thiết bị đo mức tiêu thụ dầu bôi trơn 55 Hình 3.30: Các kiểu biên dạng piston 55 Hình 3.31: Thể so sánh khu vực ướt hai loại biên dạng khác 56 Hình 3.32: So sánh áp suất phân bố hai biên dạng 57 Hình 3.33: Diện tích ướt theo góc quay trục khuỷu loại biên dạng 57 Hình 3.34: Biên dạng với phân tách nhỏ váy xilanh 58 Hình 3.35: Lực tiếp xúc bên phía va đập xianh 59 Hình 3.36: Đường cong Stribeck 59 Hình 3.37: Thơng số hình học vòng găng 60 Hình 3.38: Các biên dạng váy khảo sát 61 Hình 3.39: Cửa sổ quan sát màng dầu xilanh 61 Hình 3.40: Kết lực ma sát biên dạng theo góc quay 62 Hình 3.41: Lực ma sát tổn thất ma sát suốt hành trình nạp 63 Hình 3.42: Hình ảnh loang dầu loại biên dạng kì nạp 63 Hình 3.43: Lực ma sát tổn thất ma sát hành trình nén 64 -vi- Hình 3.44: Hình ảnh loang dầu loại biên dạng kì nén 65 Hình 3.45: Lực ma sát tổn thất ma sát hành trình giãn nở 66 Hình 3.46: Hình ảnh loang dầu loại biên dạng kì giãn nở 67 Hình 3.47: Thể lực ma sát tổn thất ma sát suốt hành trình xả 68 Hình 3.48: Hình ảnh loang dầu loại biên dạng kì xả 69 Hình 3.49: Ảnh hưởng biên dạng đến ma sát 70 Hình 3.50: Tiếng ồn loại biên dạng 70 Hinh 3.51: Piston có biên dạng ovan 71 Hình 3.52: Mặt cắt ngang piston thể độ ovan khác 72 Hình 3.53: Độ ovan khác ảnh hưởng đến tổn thất ma sát 73 Hình 3.54: Ma sát thủy động với độ ovan 73 Hình 3.55: Ảnh hưởng độ ovan đến chuyển động bên 74 Hình 3.56: Thể lực tương tác váy xilanh 74 Hình 3.57: Hình ảnh đường piston chu trình 76 Hình 3.58: Lực mơ men tác dụng lên piston có độ lệch tâm 77 Hình 3.59: Sự tiếp xúc ban đầu váy piston vào bên chống va đập thành xilanh 78 Hình 3.60: Lực va đập bên phía va đập chống va đập Cg=0 79 Hình 3.61: Lực va đập bên phía va đập chống va đập Cg= 4mm 79 Hình 3.62: Lực va đập bên phía va đập chống va đập Cg= mm 80 Hình 3.63: Lực va đập bên phía va đập chống va đập Cg= 12 mm 80 Hình 3.64: Lực va đập bên phía va đập chống va đập Cg= 16 mm 80 Hình A.1: Bên xưởng dịch vụ GM-Kia 85 Hình A.2: Hệ thống chẩn đốn lỗi toàn cầu 86 Hình A.3: Máy Scan đa 86 Hình A.4: Tham gia chẩn đoán máy C-100 87 Hình A.5: Bơi trơn thủy động vòng găng xilanh 88 -vii- DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Thông số điều kiện hoạt động nghiên cứu Conor P McNally [5] 36 Bảng 3.2: Thông số kĩ thuật động Waukesha 54 Bảng 3.3: Thông số kỹ thuật động 60 Bảng 3.4: Thông số piston .60 Bảng 3.5: Điều kiện thực nghiệm 61 Bảng 3.6: Thông số hình học liệu hoạt động cho mơ hình 79 -viii- DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU a- khoảng cách từ đỉnh váy đến tâm chốt ATh - tổng diện tích đỡ màng dầu ATc - tổng diện tích ma sát giới hạn b- khoảng cách từ đỉnh váy đến trọng tâm Cg- độ lệch trọng tâm khối lượng piston Cp- độ lệch ắc trái (độ lệch âm) eb- chuyển vị ngang đáy váy et- chuyển vị ngang đỉnh váy FT,FA- phản lực pháp tuyến tiếp xúc piston-xilanh hr- khe hở bên vòng găng đỉnh lj- khoảng cách từ tâm đến vòng găng FfA,FfT- lực ma sát váy piston với xilanh Fl - lực tác dụng truyền Fg- lực khí thể FIC, FIP- lực quán tính theo phương ngang tác động lên chốt trọng tâm piston FIC , FIP - lực quán tính tác động theo phương thẳng đứng lên chốt trọng tâm FFTh- lực ma sát thủy động FQj- lực dọc piston vòng găng FRj- lực ma sát ngang từ vòng găng tác dụng lên piston L- chiều dài váy Lr - chu vi vịng găng MIP- mơ men qn tính Mpp- mơ men ma sát chốt piston MIC- mơ men qn tính tác động lên trọng tâm piston MFTh- mô men ma sát thủy động mr- khối lượng vòng găng Ph- áp suất thủy động ... xăng Động đốt bao gồm cấu phận sau: Các phận cố định Cơ cấu truyền lực -4- Hệ thống trao đổi khí Hệ thống nhiên liệu Hệ thống bôi trơn Hệ thống làm mát Hệ thống khởi động Sau xin đề cập số cấu. .. thuật ô tô, Khoa khí giao thực đề tài “Nguyên cứu ảnh hưởng kết cấu piston đến trạng thái bôi trơn, ma sát, tiếng gõ góc phối khí động cơ? ?? Sau thời gian nỗ lực cố gắng tìm hiểu nghiên cứu, dịch thuật... lệch ắc đến làm việc hệ thống trao đổi khí 45 3.3 ẢNH HƯỞNG CỦA BIÊN DẠNG VÁY CỦA PISTON ĐẾN MA SÁT VÀ TIẾNG GÕ 50 3.3.1 Ảnh hưởng biên dạng váy cong 50 3.3.2 Ảnh hưởng bề