Đồ án tốt nghiệp khảo sát hệ thống phân phối khí động cơ trên ô tô

1 TRƯỜNG CAO ĐẴNG GIAO THÔNG VẬN TẢI TRUNG ƯƠNG V KHOA CƠ KHÍ – ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHAI THÁC HỆ THỐNG HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRÊN ĐỘNG CƠ Ơ TƠ Sinh viên thực hiện: Lớp: Giáo viên hướng dẫn: Giáo viên duyệt: Đà Nẵng – 2019 LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ phương tiện vận tải quan trọng hệ thống giao thông đường Trong hoạt động cộng đồng, ô tô sử dụng đa dạng linh hoạt để chuyên chở người hàng hóa với khoảng cách khác nhau, nhiều địa hình Ngành cơng nghiệp ô tô ngày phát triển với nhiều ứng dụng mới, công nghệ ngày thân thiện với môi trường Nhiều loại nhiên liệu dùng cho ô tô,nhưng Xăng dầu Diesel dùng phổ biến.Một cấu thiếu ô tô cấu phối khí : sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho động cơ,giúp động làm việc tốt tải trọng điều kiện khác Nghiên cứu cấu phối khí quan trọng, giúp người hiểu hoạt động động nhiều chế độ làm việc, giúp tiết kiệm nhiên liệu đồng thời làm giảm chất độc hại gây ô nhiễm môi trường Nội dung đồ án gồm chương : Chương I Tổng quan ô tô cấu phối khí Chương II Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc cấu phối khí dùng xupap Chương III Đặc điểm kết cấu cấu phân phối khí dùng xupap Do kiến thức lý luận thực tiễn hạn chế, làm em khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến đóng góp, bảo tận tình thầy Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo giúp em hoàn thành đồ án Chương I : TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ VÀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 1.1 TỔNG QUAN VỀ Ơ TƠ Suốt kỷ XIX, ngành vận tải tiến hành cách mạng Đầu tiên ngành đường sắt, đầu máy có khả vận chuyển khối hàng khổng lồ Cuối kỷ XIX, vận chuyển đường bắt đầu tiến với phát triển xe Vận chuyển hàng không, hình thức khí cầu bắt đầu Những bước đột phá phi vận hành động lực hai anh em nhà Wright Hoa Kỳ sáng chế Sự vận chuyển đường thuỷ có khuynh hướng chậm hơn, ma sát với nước Tốc độ tàu thuyền không cải thiện nhiều so với trước đây, loại tàu đại đáp ứng vận tải đoạn đường ngắn ( tàu cánh ngầm, tàu đệm khơng khí ) 1.1.1 Các loại phương tiện vận tải Có thể phân loại phương tiện vận tải theo loại sau: - Phương tiện vận tải đường - Phương tiện vận tải đường sắt - Phương tiện vận tải đường thuỷ - Phương tiện vận tải hàng khơng Ơ tơ phương tiện giới đường dùng để chở người, hàng hoá phục vụ thực nhiệm vụ đặc biệt 1.1.2 Lịch sử phát triển phương tiện vận tải ô tô Năm 1650 xe có bốn bánh vận chuyển lị xo tích thiết kế nghệ sỹ, nhà phát minh người ý Leonardo da Vinci Sau phát triển nguồn động lực cho ơtơ : động gió, động có khơng khí nén Năm 1769 đánh dấu đời động máy nước ( khói đen, ồn , khó vận hành ) vào thời kỳ ô tô tải đời Năm 1860 động bốn kỳ chạy ga đời đánh dấu cho đời ô tô ( loại xe dùng cho giới thượng lưu người Pháp) Năm 1864 động bốn kỳ chạy xăng đời sau 10 năm loại xe với động đạt cơng suất 20 kw đạt vận tốc 40 km/h Năm 1885, Karl Benz chế tạo xe có máy xăng nhỏ ô tô Năm 1891 ô tô điện đời Mỹ hãng Morris et Salon Philadel sản xuất Sau lốp khí nén đời, 1892 Rudolf Diesel cho đời động Diesel cho chế tạo hàng loạt Vào thời gian này, hình thành tổng thể ơtơ con, ơtơ tải, ơtơ chở người với lốp khí nén Cuộc cách mạng xe bắt đầu vào 1896 Henry Ford hoàn thiện bắt đầu lắp ráp hàng loạt lớn Vào năm đời loại xe hãng Renault Mercedes (1901) Peugeot (1911) Ngày ô tô không ngừng phát triển đại, công nghiệp xe trở thành ngành cơng nghiệp đa ngành Xe có hộp số tự động đời vào năm 1934 Năm 1967 xe có hệ thống phun xăng khí Ơ tơ phát triển với tính an tồn: 1971 ABS: Anti-lock Brake System (hệ thống trống bó cứng bánh xe phanh),1979 (Đk kỹ thuật số ), EBD: Electronic Brake Distrition (phân phối lực phanh điện tử), TRC: Traction Control (điều khiển lực kéo), điều khiển thân xe:Active Body Control (ABC) Tốc độ xe cải thiện không ngừng: Năm 1993 vận tốc xe đạt 320 km/h đến năm 1998, V = 378 km/h Cho đến tơ đạt tốc độ lớn Max 400km/h 1.1.3 Logo số hãng sản xuất 1.2 TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 1.2.1 Nhiệm vụ , yêu cầu điều kiện làm việc : a Nhiệm vụ : Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ dùng để thực q trình thay đổi khí Thải khí thải khỏi xylanh nạp đầy hỗn hợp khí vào xylanh để động làm việc liên tục b Yêu cầu : - Đảm bảo thải nạp đầy - Các xupap phải đóng mở thời điểm quy định - Độ mở phải đủ lớn để dịng khí dễ lưu thơng - Các xupap phải kín khít, tránh để lọt khí q trình nén giản nở - Hệ thống phải làm việc êm dịu, tin cậy, cơng chi phí thấp c Điều kiện làm việc : Trong trình làm việc, mặt nấm xupap chịu phụ tải động phụ tải nhiệt lớn Lực khí thể tác dụng diện tích mặt nấm xupap lên đến 10.000 đến 20.000 N,trong động cường hóa tăng áp, lực tăng đến 30.000 N Hơn mặt nấm xupap luôn va đập mạnh với đế xupap nên dễ biến dạng Do xupap trực tiếp tiếp xúc với khí cháy nên xupap phải chịu nhiệt độ cao Nhiệt độ xupap thải động xăng thường đạt 800-850 0C, động diezel 500-600 0C Nhất kỳ thải, nấm thân xupap phải tiếp xúc với dịng khí thải có nhiệt độ cao, vào khoảng 700-900 0C động diezel động xăng cao 1100-1200 0C Hơn tốc độ dịng khí thải lớn, bắt đầu thải đạt 400-600 m/s nên khiến cho xupap xupap xả thường dễ bị nóng bị dịng khí ăn mịn Ngồi nhiên liệu có lưu huỳnh nên cháy tạo axit ăn mịn mặt nấm xupap Vì vật liệu dùng để chế tạo xupap phải có sức bền học cao, chịu nhiệt tốt, chống ăn mịn hóa học tượng xâm thực dịng khí thải có nhiệt độ cao 1.2.2 Công dụng phân loại : 1.2.2.1 Cơng dụng : Cơ cấu phối khí hay cịn gọi hệ thống phân phối khí có cơng dụng điều khiển q trình trao đổi khí xylanh Thực cơng việc đóng mở cửa nạp cửa xả với mục đích nạp đầy khơng khí, hỗn hợp cháy (hỗn hợp cháy gồm xăng khơng khí động xăng) thải khí cháy khỏi xylanh 1.2.2.2 Phân loại : 1.2.2.2.1 Cơ cấu phân phối khí dùng xupap treo : Cơ cấu phân phối khí có xupap treo ( Hình 1.1), xupap bố trí phía nắp máy Hệ thống nạp xả dùng hầu hết động diesel động cơ xăng có tỷ số nén cao Cơ cấu xupap treo gồm: trục cam, đội, đũa đẩy, đòn gánh, lò xo, ống đẫn hướng đế xupap Đối với cấu xupap treo có trục cam đặt phía nắp máy Thì khơng có đũa đẩy mà thay vào xích bánh Và có khơng có đòn gánh Khi trục cam quay, cam truyền chuyển động tịnh tiến cho đội làm cho đũa đẩy chuyển động tịnh tiến làm cho địn gánh quay quanh trục đòn gánh Đầu đòn gánh đè lên đuôi xupap làm cho xupap chuyển động tịnh tiến xuống mở cửa nạp xả để thực q trình trao đổi khí Vào lúc cam khơng đội đội lị xo xupap giãn ra, làm cho xupap chuyển động lên đóng cửa nạp xả lại để thực trình nén, cháy, giãn nở sinh công Ở tư này, lúc máy cịn nguội, đầu địn gánh xupap có khe hở, gọi “khe hở nhiệt” Nhờ nó, máy làm việc, nóng lên, xupap có giãn nở, buồng đốt khơng bị, hở nhiệt Hình 1.1 Cơ cấu phân phối khí xupap treo 1- Cị mổ 2- Đũa đẩy 3- Xupap 4- Con đội 5- Trục cam 1.2.2.2.2 Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng (xupap đặt): Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng trình bầy hình 1.2, loại thường dùng máy xăng Hình 1.2 Cơ cấu phân phối khí có xupap đứng –đế xupap; – xupap; 3- ống dẫn huớng xupap; – lị xo xupap;5– móng hãm hình cơn; – đĩa chặn lị xo; – bulông điều chỉnh;; 8– đội; 9– trục cam Ở khơng có đũa đẩy, địn gánh, đội trực tiếp truyền động cho xupap Thay đổi chiều cao tuyệt đối đội bu lông ốc hãm điều chỉnh khe hở nhiệt Loại hệ thống nạp xả có xupap đứng làm tăng diện tích buồng đốt chi tiết so với loại xupap treo độ tin cậy làm việc loại cao hệ thống nạp xả có xupap treo Và an tồn loại xupap treo, giả sử móng hãm xupap có tuột ra, xupap không rơi vào xylanh, không gây hư hỏng cho piston, xylanh đặc biệt khi động làm việc 1.2.2.2.3 Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupap: ( Hình 1.3) Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupap thể hình vẽ (hình 1.3) Khi trục cam đặt nắp xylanh, cam trực tiếp điều khiển việc đóng, mở xupap, khơng qua đội, đũa đẩy, địn gánh…… Tuy nhiên hệ trục hai cặp bánh có phức tạp, chế tạo khó, có ưu điểm làm việc êm hơn, gây tiếng ồn Bởi cấu khơng có chi tiết làm việc theo chuyển động tịnh tiến có điểm dừng trường hợp có địn gánh đũa đẩy Loại có xupap rỗng, ghép Bulông giúp ta điều chỉnh chiều dài xupap, cho phép điều chỉnh khe hở nhiệt (giữ mặt tựa cam đuôi xupap) Tuy nhiên, xupap xả thường làm việc nhiệt độ tới (300 – 400)0C đường ren dễ bị kẹt han rỉ, điều chỉnh bu lông khó Lị xo xupap có hai có độ cứng khác nhau, chiều quấn nguợc có chiều dài Nhờ tránh cộng hưởng nên bền lâu Với máy nhỏ người ta đúc liền khối, không điều chỉnh khe hở nhiệt Trong trường hợp này, nhà chế tạo để khe hở nhiệt lớn chút, mịn lớn hơn, nên có tiếng gõ máy làm việc, cấu tạo đơn giản, làm việc an tồn Hình 1.3 Cơ cấu phân phối khí có xupap dẫn động trục tiếp cam 1–xupap xả; 2–lị xo xupap; 3–trục cam; 4–đĩa tựa; 5–bulơng điều chỉnh; 6–thân xupap rỗng; 7–vành tựa; 8–mặt trụ; 1.2.2.2.4 Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt nắp xylanh có địn gánh : ( hình 1.4) Cơ cấu phân phối khí có trục cam đặt nắp xylanh có địn gánh thể hình vẽ (Hình 1.4) Trục cam đặt nắp xylanh, cam không trực tiếp tỳ vào xupap mà thơng qua địn gánh Chuyển động từ trục khuỷu cho trục cam xích Điều chỉnh khe hở nhiệt thực nhờ vít điều chỉnh ốc hãm đầu địn gánh Hình1.4 Sơ đồ cấu phân phối khí có trục cam đặt nắp xylanh có địn gánh 1.2.2.2.5 Cơ cấu phân phối khí điều khiển điện tử: a Sơ đồ nguyên lý tổng quát: Hình 1.5 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển lập trình Hệ thống điều khiển động 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 biến 10 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 đông bao gồm điều khiển phun nhiên liệu, điều khiển đánh lửa, điều khiển góc phối cam, điều khiển tự động b Sơ đồ cấu tạo: (hình 1.6) Hình1.6 Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển kiểu Valvetronic 1:Mô tơ bước; 2:Bộ truyền trục vít bánh vít; 3:Cần dẫn hướng; 4:Trục nắp cần dẫn hướng; 5: Đòn gánh; 6:Lò xo xupap; 7: Xupap Hê thống cung cấp nhiên liệu kiểm soát số lượng khơng khí qua cổ họng bướm ga định số lượng nhiên liệu tương ứng mà động yêu cầu Bướm ga mở rộng lượng khơng khí vào buồng đốt nhiều Tại vùng họng bướm ga, bướm ga đóng phần chí gần đóng, piston cịn hoạt động, khơng khí lấy vào từ phần ống thông đường ống phân phối đầu vào, ống thông nằm vị trí bướm ga buồng đốt có độ chân không thấp ngăn cản tác động hút vào bơm vào piston, làm lãng phí lượng.Các kỹ sư tơ nói đến tượng bỏ phí lượng có bơm Động hoạt động chậm bướm ga đóng nhiều, lãng phí lượng lớn Valvetronic giảm tối thiểu mát bơm giảm bớt tăng lên trục van số lượng khơng khí vào buồng cháy So với động cam đôi kiểu cũ với xuất bánh lăn có phận định hướng, valvetronic sử dụng thêm trục lệch tâm, mơ tơ điện số cần 28 Hình 3.8 Kết cấu xupap – Đuôi xupap, – Thân xupap, – Nấm xupap 3.2.4.1 Kết cấu nấm xupap Phần quan trọng nấm bề mặt làm việc với góc vát  Góc  nhỏ, tiết diện thông qua xupap lớn dòng bị ngoặt làm tăng sức cản lưu động dịng khí: mặt khác chiều dây nấm nhỏ ảnh hưởng đến sức bền nấm Do hầu hết xupap thải có  = 450 cịn xupap nạp thơng thường 300