Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh mẽ cả về số lượng lẫn chất lượng nó đóng một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội khoa học công nghệ Là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ôtô máy kéo tàu thuỷ máy bay và các máy động cơ cỡ nhỏ v v Đề tài tốt nghiệp em thực hiện là khảo sát và tính kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí trên động cơ Skyactiv G tuy là một đề tài quen thuộc đối với sinh viên nhưng mục đích của đề tài rất thiết thực nó không những giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại các kiến thức đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thức nhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế Đề tài tập trung đi sâu vào nghiên cứu và tìm hiểu sơ đồ bố trí các bộ phận trong cơ cấu phân phối khí trên động cơ Đề tài gồm 4 phần chính ở mục 1 của đồ án em đã trình bày tổng quan về cơ cấu phối khí của động cơ đốt trong đồng thời giới thiệu cơ cấu phân phối khí thay đổi được góc phân phối khí Ở mục 2 và 3 của đồ án em đi sâu phân tích kết cấu các chi tiết phương án bố trí và dẫn động xupáp phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam Đồng thời cũng ở mục này em có đi vào nghiên cứu kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống thay đổi góc phân phối khí trong cơ cấu phân phối khí động cơ Skyactiv G Mục 4 là mục tính toán các thông số cơ bản cũng như kiểm nghiệm sức bền của các chi tiết trong hệ thống phân phối khí động cơ Skyactiv G
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KĨ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ SKYACTIV-G 2.0L TRÊN XE MAZDA CX-5 Người hướng dẫn: TS NGUYỄN QUANG TRUNG Sinh viên thực hiện: LÊ ĐỨC HƯNG Số thẻ sinh viên: 103150044 Lớp: 15C4A Đà Nẵng, 25/06/2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KĨ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ SKYACTIV-G 2.0L TRÊN XE MAZDA CX-5 Người hướng dẫn: TS NGUYỄN QUANG TRUNG Sinh viên thực hiện: LÊ ĐỨC HƯNG Số thẻ sinh viên: 103150044 Lớp: 15C4A Đà Nẵng, 25/06/2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I Thông tin chung: Họ tên sinh viên: Lê Đức Hưng Lớp: 15C4A Số thẻ SV: 103150044 Tên đề tài: Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí Skyactiv-G 2.0L xe Mazda CX-5 Người hướng dẫn: Nguyễn Quang Trung Học hàm/ học vị: Tiến sĩ II Nhận xét đồ án tốt nghiệp: Về tính cấp thiết, sáng tạo ứng dụng đồ án: (điểm đánh giá tối đa 2đ) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Về kết giải nội dung nhiệm vụ yêu cầu đồ án: (điểm tối đa 4đ) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Về hình thức, cấu trúc, bố cục đồ án tốt nghiệp: (điểm đánh giá tối đa 2đ) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… NCKH: (nếu có báo khoa học ĐATN đề tài NCKH: cộng thêm 1đ) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… III Tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: (điểm đánh giá tối đa 1đ) …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… IV Đánh giá: Điểm đánh giá: /10 Đề nghị: Được bảo vệ đồ án/ Bổ sung thêm để bảo vệ/ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày 25 tháng 06 năm 2020 Người hướng dẫn Ts Nguyễn Quang Trung ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP V Thông tin chung: Họ tên sinh viên: Lê Đức Hưng Lớp: 15C4A Số thẻ SV: 103150044 Tên đề tài: Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí Skyactiv-G 2.0L xe Mazda CX-5 Người phản biện: Học hàm/ học vị: VI Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp: TT Các tiêu chí đánh giá 1a 1b 1c 1d 1e 1f 2a 2b Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải đủ nhiệm vụ đồ án giao - Hiểu vận dụng kiến thức Toán khoa học tự nhiên vấn đề nghiên cứu - Hiểu vận dụng kiến thức sở chuyên ngành vấn đề nghiên cứu - Có kỹ vận dụng thành thạo phần mềm mơ phỏng, tính tốn vấn đề nghiên cứu - Có kỹ đọc, hiểu tài liệu tiếng nước ngồi ứng dụng vấn đề nghiên cứu - Có kỹ làm việc nhóm, kỹ giải vấn đề - Đề tài có giá trị khoa học, cơng nghệ; ứng dụng thực tiễn: Kỹ viết: - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích - Thuyết minh đồ án khơng có lỗi tả, in ấn, định dạng Tổng điểm đánh giá: theo thang 100 Quy thang 10 (lấy đến số lẻ) Điểm Điểm tối đa trừ 80 15 25 10 10 10 10 20 15 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Ý kiến khác: …………………………………………………………………………………… Đề nghị: Được bảo vệ đồ án/ Bổ sung thêm để bảo vệ/ Không bảo vệ Đà Nẵng, ngày tháng 07 năm 2020 Người phản biện Điểm lại CÂU HỎI PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I Thông tin chung: Họ tên sinh viên: Lê Đức Hưng Lớp: 15C4A Tên đề tài: Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí Skyactiv-G 2.0L xe Mazda CX-5 Người phản biện: Số thẻ SV: 103150044 Học hàm/ học vị: II Các câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời ……………….……………….…… …………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………… …………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đáp án: (người phản biện ghi vào chấm nộp với hồ sơ bảo vệ) ……………….……………….…… …………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………… …………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đà Nẵng, ngày tháng 07 năm 2020 Người phản biện TÓM TẮT Tên đề tài: Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G2.0L tơ Mazda CX-5 Sinh viên thực hiện: Lê Đức Hưng Mã số SV: 103150044 Lớp: 15C4A Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm chương sau: ❖ Thuyết minh: Chương 1: Tổng quan hệ thống phân phối khí tô Chương 2: Giới thiệu hệ thống động Skyactiv-G 2.0L Chương 3: Khảo sát hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L Chương 5: Bảo dưỡng sửa chữa hư hỏng hệ thống phân phối khí trực động Skyactiv-G 2.0L Chương 6: Kết luận ❖ Bản vẽ: 1: Bản vẽ mặt cắt động Skyactiv-G 2.0L (01A3) 2: Bản vẽ dẫn động trục cam động Skyactiv-G 2.0L (01A3) 3: Bản vẽ bố trí xupáp động Skyactiv-G 2.0L (01A3) 4: Bản vẽ kết cấu chi tiết cấu phân phối động Skyactiv-G 2.0L (02A3) 5: Bản vẽ sơ đồ điều khiển hệ thống S-VT (01A3) 6: Bản vẽ kết cấu điều khiển điện (01A3) 7: Bản vẽ kết cấu điều khiển thủy lực (01A3) 8: Bản vẽ sơ đồ bố trí nguyên lý làm việc điều khiển (01A3) ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Đức Hưng Số thẻ sinh viên: 103150044 Lớp: 15C4A Khoa: Cơ khí giao thơng Ngành: Kĩ thuật khí Tên đề tài đồ án: Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động SkyactivG2.0L tơ Mazda CX-5 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Thông số xe Mazda CX-5 tài liệu liên quan Nội dung phần thuyết minh tính tốn: − − − − − − Tổng quan hệ thống phân phối khí tơ Giới thiệu hệ thống động Skyactiv-G 2.0L Khảo sát hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L Bảo dưỡng sửa chữa hư hỏng hệ thống phân phối khí trực động Skyactiv-G 2.0L Kết luận 5.Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): vẽ − Bản vẽ mặt cắt động Skyactiv-G 2.0L (01A3) − Bản vẽ dẫn động trục cam động Skyactiv-G 2.0L (01A3) − Bản vẽ bố trí xupáp động Skyactiv-G 2.0L (01A3) − Bản vẽ kết cấu chi tiết cấu phân phối động Skyactiv-G 2.0L (02A3) − Bản vẽ sơ đồ điều khiển hệ thống S-VT (01A3) − Bản vẽ kết cấu điều khiển điện (01A3) − Bản vẽ kết cấu điều khiển thủy lực (01A3) − Bản vẽ sơ đồ bố trí nguyên lý làm việc điều khiển (01A3) − Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: Nguyễn Quang Trung Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 10/02/2020 Ngày hồn thành đồ án: 26/06/2020 Trưởng Bộ mơn KT Ơ tơ MĐL PGS TS Dương Việt Dũng Đà Nẵng, ngày 10 tháng 02 năm 2020 Người hướng dẫn TS Nguyễn Quang Trung Khảo sát tính kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L MỞ ĐẦU Động đốt ngày phát triển mạnh mẽ số lượng lẫn chất lượng, đóng vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực kinh tế, xã hội, khoa học công nghệ Là nguồn động lực cho phương tiện vận tải ôtô, máy kéo, tàu thuỷ, máy bay máy động cở nhỏ v.v Đề tài tốt nghiệp em thực khảo sát tính kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G, đề tài quen thuộc sinh viên mục đích đề tài thiết thực, khơng giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại kiến thức học trường mà cịn hiểu biết kiến thức nhiều tiếp xúc với thực tế Đề tài tập trung sâu vào nghiên cứu tìm hiểu sơ đồ bố trí phận cấu phân phối khí động Đề tài gồm phần chính, mục đồ án em trình bày tổng quan cấu phối khí động đốt đồng thời giới thiệu cấu phân phối khí thay đổi góc phân phối khí Ở mục đồ án em sâu phân tích kết cấu chi tiết, phương án bố trí dẫn động xupáp, phương án bố trí trục cam dẫn động trục cam Đồng thời mục em có vào nghiên cứu kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống thay đổi góc phân phối khí cấu phân phối khí động Skyactiv-G Mục mục tính tốn thơng số kiểm nghiệm sức bền chi tiết hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G Được giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Quang Trung, thầy khoa với việc tìm hiểu, tham khảo tài liệu liên quan vận dụng kiến thức học, em cố gắng hoàn thành đề tài Do kiến thức em có hạn lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo thêm để kiến thức em ngày hồn thiện Cuối em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn TS Nguyễn Quang Trung thầy cô khoa nhiệt tình giúp đỡ để em hồn thành đồ án Sinh viên thực Lê Đức Hưng i Khảo sát tính kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan nội dung Đồ án tốt nghiệp “ KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ SKYACTIV-G 2.0L TRÊN XE MAZDA CX-5 ” thực hướng dẫn thầy Nguyễn Quang Trung Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đồ án nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng Kết trình bày đồ án hồn tồn trung thực, sai tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỹ thuật môn nhà trường đề Đà Nẵng, Ngày 24 tháng 06 năm 2020 Sinh viên Lê Đức Hưng ii Khảo sát tính kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L MỤC LỤC MỞ ĐẦU i Chương Tổng quan hệ thống phân phối khí động đốt 1.1 Phân loại yêu cầu hệ thống phân phối khí 1.1.1 Yêu cầu 1.1.2 Phân loại 1.2 Hệ thống phân phối khí dùng động hai kỳ 1.3 Hệ thống phân phối khí động bốn kỳ I.3.1 Các phương án bố trí xupáp dẫn động xupáp 1.3.2 Phương án bố trí trục cam dẫn động trục cam: 1.4 Các chi tiết, cụm chi tiết cấu phân phối khí 1.4.1 Trục cam 1.4.2 Con đội 10 1.4.3 Đũa đẩy 11 1.4.4 Đòn bẩy 12 1.4.5 Xupáp 13 1.4.6 Đế xupáp 14 1.4.7 Ống dẫn hướng 14 1.4.8 Lò xo xupáp 15 1.5 Một số cấu phân phối khí đại 15 1.5.1 Sự khác cấu phân phối khí đại cổ điển 16 1.5.2 Đặc điểm cấu phân phối VTEC hãng Honda 16 1.5.3 Cơ cấu phân phối khí dùng hệ thống điều khiển xoay cam 19 Chương Giới thiệu xe Mazda CX-5 động Skyactiv-G 21 2.1 Các thông số kỹ thuật xe động 21 2.2 Giới thiệu cấu piston,thanh truyền, trục khuỷu: 23 2.3 Hệ thống phân phối khí: 24 2.4 Hệ thống đánh lửa 25 2.5 Hệ thống bôi trơn 26 2.6 Hệ thống làm mát 27 Chương Khảo sát cấu phân phối khí động Skyactiv-G 29 3.1 Dẫn động trục cam: 29 3.2 Bố trí xupáp nguyên lý làm việc cấu phân phối khí 30 3.3 Kết cấu xupáp 32 3.4.Kết cấu lò xo xupáp 34 3.5 Kết cấu đội 35 3.6 Kết cấu trục cam 36 3.7 Hệ thống thay đổi góc phân phối khí 38 iii Pjt - Lực quán tính cấu phối khí bắt đầu mở xupáp quy dẫn đường tâm đội Pjt = - mot.jt Với mot = 0,291 (kg) – Khối lượng cấu phối khí qui dẫn đường tâm đội jt = 4289 (m/s2) - Gia tốc cấu phối khí bắt đầu mở xupáp qui dẫn đường tâm đội Pjt = − 0,291.6783 = 1973,853(N) Pkt - Lực khí thể tác dụng lên mặt nấm xupáp thải qui dẫn đường tâm đội Pkt = S xp p kt Với: S xp - Diện tích mặt nấm xupáp thải S xp = d n2 = 30 2.10 −6 = 0,706.10-3 (m2) pkt – Áp suất khí thể buồng cháy bắt đầu mở xupáp Chọn pkt = 1,1 (MN/m2) 0,776.10-3 (MN) Thay vào công thức (3 – 27) ta có: PTmax = Plxo + Pjt + Pkt = 491,01 + 1973,853+ 776 = 3240,863 (N) Do mômen uốn lớn trục cam tính theo cơng thức: Trong đó: l – Koảng cách tâm gối đỡ; l = 95 (mm) l1 l2 – Khoảng cách từ gối đỡ đến cam chịu lực PTmax l1 = 20 (mm); M u max = 2530 l2 = 75(mm) 75 20.10 −3 = 39,9 (N.m) = 39,9.10-6 (MN.m) 95 Ứng suất uốn trục cam tính theo cơng thức: u = M u max M u max = Wu d0 d 1 − 32 d 65 u = 39,9.10 −6 = 25,7 (MN/m2) (25.10 −3 ) 1 − 32 24 Với d d0 đường kính ngồi đường kính trục cam d = 24 (mm); d0 = (mm) * Mômen xoắn: Mômen xoắn đạt cực đại lực PT xa tâm trục cam nhất, đội lúc trượt hết phần cung có bán kính Mơmen xoắn trục cam lực lị xo lực qn tính gây mặt cam xác định theo công thức: M x = PT A = A (Plx )t + (Pj )t Trong đó: (Plx )t + (Pj )t (4 – 2) lực lị xo lực qn tính cam quay đến điểm B A – Cánh tay đòn lớn lực PT0: − R1 A= (R1 + hmax − r ) sin −r A= 86 − 16,5 118 (16,29 + 7,5 − 4,6) sin = 14,08 (mm) 86 − 4,6 (Plx )t max = 1364,05 (N) (P ) j t max = 2046,07 (N) Vậy Mx = 14,08.10-3.(1364,05 + 2046,07) = 48,01(N.m) Ứng suất xoắn trục cam tính theo cơng thức: M x = x = Wx d 16 48, 01.10−6 = = 42, (MN/m2) d 0, 0242 1 − 1 − 16 24 d Mx 2 2 x 2.42, t = u 0,35 + 0, 65 + = 25, 0,35 + 0, 65 + = 66, (MN/m ) 25, u * Độ võng cho phép: Nếu đoạn trục tính tốn có hai cam tên độ võng cho phép trục cam tính theo cơng thức: f = 3,4.PT (3l − 4l1 ).l12 ( E d − d 04 ) (4 - 3) Trong đó: E - Mơđuyn đàn hồi vật liệu chế tạo trục cam 66 E = (2 2,2).105 (MN/m2); Ta chọn E = 2,1.105 (MN/m2) f = 3,4.2530.10 -6 (3.0,095 − 4.0,02)0,02 103 = 0,086 (mm) 4 ( 2,1.10 0,024 − 0,004 ) Độ võng cho phép trục cam nằm phạm vi [f] = (0,05 0,1) mm Vậy trục cam thỏa mãn độ võng * Ứng suất tiếp xúc mặt cam: Trong trình làm việc, mặt cam đội xuất ứng suất tiếp xúc Ứng suất tiếp xúc tính theo công thức: tx = 0,418 PT E b. (4 – 4) Trong đó: b – Chiều rộng cam; b = 14 (mm) - Bán kính cung ngoại tiếp cam; = 86 (mm) E – Môđuyn đàn hồi; E = 2,1.105 (MN/m2) PT – Lực tác dụng lên cam; PT = 2530.10 -6 (MN) tx = 0,418 2530.10 −6.2.1.10 = 8,77.102 (MN/m2) 14.86.10 −6 Ứng suất tiếp xúc cho phép nằm phạm vi (600 1200) MN/m2 Vậy ứng suất tiếp xúc cam thỏa mãn điều kiện bền Tính tốn sức bền xupáp: Tính sức bền nấm xupáp dùng cơng thức Back, giả thuyết nấm xupáp đĩa trịn đặt đế tựa hình trụ: Ứng suất uồn mặt nấm xác định theo công thức: u = pz d2 (4 – 5) 2 Với: pz – Áp suất khí thể lớn Chọn pz = (MN/m2) D – Đường kính trung bình nấm xupáp; D = 30 (mm) - Chiều dày mặt nấm; = (mm) u = 30 = 98,4 (MN/m2) 42 Vì cấu phối khí động Skyactiv-G, xupáp dẫn động trực tiếp ta cần xác định áp suất tiếp xúc nén thân Áp suất nén tiếp xúc tính theo cơng thức: K max = 6.M x d l (4 – 6) Với d l – đường kính chiều dài thân xupáp 67 D = 5,5 (mm) l = 105 (mm) K max = 6.38,361 = 11,6.106 (MN/m2) −9 5,5.60 10 Tóm tắt kết nơi dung tính tốn Các thơng số động lực học Dựa phương pháp tích phân áp dụng cơng thức tính tốn, ta động học đội giai đoạn I II xupáp nạp: * Chuyển vị đội: 69,71.(1 − cos k ) hx = 18,79 cos( − k ) − 11,29 k = k = − Với * Vận tốc đội: 21 sin k vx = − 5,9 sin( − k ) k = k = − Với * Gia tốc đội: 6783 cos k jx = − 1852 cos( − k ) k = k = − Với Trong k góc quay trục cam = 120 với góc quay trục cam giai đoạn I 118 − 12 = 47 = max với max = − max = 2 Tính bền trục cam Để đáp ứng yêu cầu làm việc trục cam động ta tiến hành tính tốn kiểm nghiệm tính bền trục cam Dựa q trình làm việc, trục cam chịu uốn, chịu xoắn gây ứng suất uốn, ứng suất xoắn mặt cam tiếp xúc trực tiếp với cò mổ xuất ứng suất tiếp xúc Sử dụng cơng thức tính tốn, ta tính ứng suất uốn = 25,7 (MN/m2) ứng suất xoắn = 42,4 (MN/m2) Suy ứng suất tổng dựa công thức Xanh-vênăng MN/m2) ứng suất tiếp xúc = 877 (MN/m2) ([ = 66,7 (MN/m2) ([ ]=50 150 ]= (600 1200 MN/m2) Độ võng cho phép f= 0,086 (mm) ([f] = (0,05 0,1) mm) Suy ra, trục cam thỏa mãn điều kiện bền Tính bền xupáp Khi trạng thái làm việc, xupáp chịu uốn sinh ứng suất uốn Sử dụng cơng thức tính tốn, tính kiểm nghiệm sức bền xupáp dựa công thức Back, =98,4 (MN/m2) ([ ]= 80 120 MN/m2) Suy ra, xupáp thỏa mãn điều kiện bền 68 CHƯƠNG NHỮNG HƯ HỎNG VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA, SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 5.1 Những hư hỏng: Hệ thống phân phối khí thơng minh (S-VT) dẫn động từ trục cam đến xupáp làm việc điều kiện chịu nhiệt độ cao, chịu lực ma sát lớn làm việc chịu nhiều va đập nên thường bị mòn Sự mài mòn chi tiết cấu dẫn đến tượng xupáp đóng mở khơng u cầu, gây ảnh hưởng xấu đến trình làm việc động Khi làm việc hệ thống phân phối khí tiết cấu thường xảy hư hỏng sau: + Xupáp đế xupáp chi tiết làm việc điều kiện khắc nghiệt vừa chịu lực ma sát lại vừa chịu va đập Thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao đặt biệt xupáp thải Do bề mặt làm việc xupáp đế xupáp bị mịn mà cịn bị cháy rỗ dẫn đến đóng khơng kín gây lọt khí làm giảm cơng suất, tăng lượng tiêu hao nhiên liệu động + Ống dẫn hướng xupáp mòn nhiều gây va đập xupáp làm tăng mài mòn thân xupáp đồng thời gây lọt dầu vào xilanh động làm tăng tiêu hao dầu bôi trơn kết muội than buồng đốt + Các chi tiết dẫn động xupáp đòn bấy, lăn, lò xo chi tiết lắp ghép chúng bị mòn biến dạng ảnh hưởng đến làm việc xupáp + Đối với trục cam vấu cam phân phối khí tiếp xúc tỳ vào đế đội nên bị mòn nhiều bị biến dạng ma sát Nếu vấu cam bị mòn nhiều làm giảm hành trình đội làm giảm độ mở xupáp + Con đội bị mòn nhiều phần thân đáy Nếu bôi trơn cưỡng khe hở phần thân phần dẫn hướng làm giảm áp lực dầu bôi trơn Nếu đội khí mài mịn bề mặt tiếp xúc làm giảm khe hở miệng xupáp + Bộ phận dẫn động trục cam: Các gân bánh răng, bánh xích, bi dây đai bị mài mòn làm sai lệch pha phân phối khí động tức thời điểm đóng mở xupáp khơng u cầu đồng thời gây nên tiếng ồn gõ trình làm việc 5.2 Các phương pháp kiểm tra, phân loại chi tiết: Khi tháo rửa sạch, chi tiết kiểm tra, phân loại để xác định phương án xử lý Các chi tiết phân làm nhóm: Các chi tiết dùng lại sữa chữa, chi tiết cần phục hồi, sữa chữa chi tiết hư hỏng bỏ Việc kiểm tra phân loại chi tiết bao gồm công việc đo đạc, quan sát, kiểm tra chi tiết so sánh kết đo với tiêu chuẩn kĩ thuật kiểm tra để định phương án xử lý Việc kiểm tra chi tiết cần phải vào đặc điểm kết cấu, điều kiện làm 69 việc tiêu chuẩn kỹ thuật chi tiết Việc kiểm tra thực quan sát dùng dụng cụ đo phải tiến hành theo quy trình định Đối với chi tiết cần có phương án kiểm tra định * Kiểm tra chi tiết dạng trục: bao gồm trục khuỷu, trục cam động Hư hỏng thường gặp chi tiết mòn cổ trục, cổ biên, mòn rãnh then, cong xoắn trục Cơng việc kiểm tra chi tiết địi hỏi phải có dụng cụ chuyên dùng, phù hợp với hư hỏng chi tiết * Kiểm tra kích thướt lỗ: Kiểm tra kích thướt xilanh, bạc cam bạc lót cổ trục Chủ yếu việc kiểm tra xác định đường kính lớn nhất, nhỏ trung bình, độ van, độ Dụng cụ để kiểm tra chi tiết dụng cụ đo lỗ, phổ biến loại panme đo lỗ, đồng hồ đo lỗ đồng hồ so * Kiểm tra chi tiết tỉnh: Hư hỏng thường gặp chi tiết nứt vỡ, biến dạng gối đỡ trục cam, khuỷu đường tâm ổ đỡ không trùng nhau, tâm xilanh không thẳng góc với tâm trục khuỷu Cơng việc kiểm tra hư hỏng chi tiết phải sử dụng đồng so bàn máp, bàn rà * Kiểm tra vòng bi, bánh răng: - Kiểm tra vòng bi: Đối với chi tiết không sữa chữa mà kiểm tra, quan sát để phát hư hỏng nứt, vỡ, tróc rỗ, xướt bề mặt đường lăn Để đánh giá xác vịng bi phải đo độ rơ dọc trục độ rơ hướng kính so với tiêu chuẩn cho để định việc tái sử dụng hay thay Dụng cụ để kiểm tra vòng bi chủ yếu đồng hồ so bàn máp kết hợp với giá đỡ - Kiểm tra bánh răng: Đối với bánh không sữa chữa mà thay hư hỏng Các hư hỏng thường gặp bánh mài mịn, nứt vỡ, tróc rỗ mịn ránh then Dụng cụ để kiểm tra tượng hư hỏng bánh thướt cặp đo răng, calíp Ngồi cần phải kiểm tra độ rơ ăn khớp cặp bánh 5.3 Phương pháp kiểm tra sữa chữa chi tiết hệ thống phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L: 5.3.1 Kiểm tra sữa chữa xupáp: Kiểm tra xupáp thường dùng mắt thường tượng cháy, rổ, xướt, mịn sâu mặt nấm, mặt tiếp xúc với móng hãm bị mịn q nhiều xupáp cần thay Nếu xupáp hư hỏng khơng thấy rõ mắt phải dùng thiết bị chuyên dùng để kiểm tra trước định sữa chữa thướt panme, đồng hồ so… 70 Hình 5-1: Kiểm tra xupáp Hình 1.a) Kiểm tra chiều dày mép nấm xupáp Nếu chiều dày mép nấm xupáp nhỏ giá trị cho phép phải thay xupáp - Chiều dày mép nấm xupáp nạp 1,62 (mm) - Chiều dày mép nấm xupáp thải 1,82 (mm) Hình 1.b) Kiểm tra chiều dài xupáp Nếu kích thướt xupáp đo nhỏ giá trị nhỏ cần phải thay xupáp - Chiều dài nhỏ xupáp nạp l = 102,99 (mm) - Chiều dài nhỏ xupáp thải l = 104,25 (mm) Hình 1.c) Kiểm tra độ mòn thân xupáp Dùng thướt panme ta tiến hành kiểm tra vị trí hình minh họa - Đường kính nhỏ cho phép thân xupáp nạp d = 5,47 (mm) - Đường kính nhỏ cho phép thân xupáp thải d = 5,465 (mm) * Việc kiểm tra đánh giá khe hở lắp ghép thân xupáp ống dẫn hướng ,cũng cho phép đánh giá hao mịn thân xupáp, nhiên theo cách kiểm tra này, độ tin cậy khơng cách trên, có hao mòn ống dẫn hướng, đầu xupáp cao mặt phẳng thân máy nắp máy khoảng 10 mm Dùng đầu tiếp xúc đồng hồ so chạm vào mép xupáp, lắc tán xupáp quan sát dịch chuyển kim đồng hồ ta có kết đo Khe hở lớn cho phép ống dẫn hướng thân xupáp 0,1 (mm) 71 Hình 5-2: Kiểm tra khe hở thân xupáp ống dẫn hướng + Khi sữa chữa xupáp: - Nếu bề mặt làm việc nấm xupáp bị cháy rỗ nhẹ, dùng phương pháp xốy thủ cơng để đạt độ bóng theo u cầu xupáp Xupáp sau sữa chữa phải đảm bảo độ côn, độ ô van, độ cong thân xupáp nằm giới hạn cho phép - Nếu xupáp bị bám muội than: Tẩm dầu diezel (để vài phút), dùng mũi cạo nhẹ tránh trầy xướt bề mặt Sau dùng xăng rửa 5.3.2 Kiểm tra sữa chữa ống dẫn hướng: Ống dẫn hướng phải kiểm tra sữa chữa cần thay Ống dẫn hướng chi tiết chuẩn để gia công sữa chữa thay xupáp đế xupáp Thơng thường ống dẫn hướng mịn thân xupáp Khe hở cho phép chi tiết không lớn 0,1 (mm) Nếu lớn cần thay ống Dụng cụ kiểm tra độ mòn thực dưỡng, kiểm tra sử dụng thướt panme để đo dưỡng Khi kiểm tra tiến hành đo vị trí sau Hình 5-3: Kiểm tra ống dẫn hướng Công việc sữa chữa ống dẫn hướng khơng đáng kể thường thay sau kiểm tra khe hở làm việc với thân xupáp không đạt yêu cầu Việc thay ống dẫn hướng chủ yếu ép dụng cụ trung gian tarôren lắp bulông dùng búa máy ép để tháo lắp 5.3.3 Kiểm tra sữa chữa đế xupáp: - Phương pháp kiểm tra: + Dùng mắt thường để quan sát vết rỗ mòn đế xupáp, dùng bột phấn để kiểm tra vết nứt đế 72 + Dùng dầu hỏa để kiểm tra độ kín đế xupáp Phương pháp kiểm tra độ kín đế xupáp xupáp cách đổ dầu hỏa vào cổ hút cổ xả để thời gian từ đến 10 phút không thấy dầu ngấm qua đế xupáp xupáp kín Hình 5-4: Kiểm tra đế xupáp + Kiểm tra vị trí tiếp xúc xupáp : bơi lớp mỏng PRUSSAIAN BLUE (hay chì trắng) vào bề mặt xupáp tiêu chuẩn, lắp xupáp, ấn nhẹ xupáp để khơng xoay xupáp sau quan sát xupáp màu xanh xuất 3600 xung quanh đế xupáp đế xupáp đồng tâm Nếu không ta phải tiến hành doa lại đế xupáp - Phương pháp sữa chữa: + Nếu đế xupáp bị cháy rỗ, mòn thành gờ sâu bề mặt làm việc bị nứt ghép lỏng với nắp xilanh cần phải thay Trường hợp đế không bị cháy rỗ xoáy nhiều lần làm cho đế xupáp bị tụt sâu 1,5 (mm) so với ban đầu cần phải thay đế + Bề mặt làm việc đế xupáp phải mài đá mài định hình (có góc góc cần mài đế) để doa mài mặt đế có góc côn theo yêu cầu với độ đồng tâm cao cần chọn đá mài có góc nghiêng đường kính phù hợp + Rà xupáp với đế xupáp: Xupáp đế xupáp sau mài cần phải rà để đạt độ kín khít Nguyên lý rà tạo chuyển động bề mặt với Rà xupáp thực tay tiết bị rà lồng nấm xupáp lò xo mềm để nâng xupáp Khi rà khơng nên bơi q nhiều bột rà lọt xuống ống dẫn hướng gây nên mòn ống dẫn hướng * Chú ý thay đế xupáp: Khi khoét lỗ để thay đế xupáp, trục dao khoét phải dẫn hướng lỗ dẫn hướng xupáp Chọn đế phải đảm bảo có độ dơi để lắp ghép theo u cầu Có thể ngâm vịng đế vào nước đá 30 phút cho co lại ép vào cho dễ dàng 5.3.4 Kiểm tra sữa chữa lị xo xupáp: Hình Dùng dụng cụ chuyên dùng có đồng hồ đo để kiểm tra chiều cao lò xo bị nén Lực nén lớn để kiểm tra 390 N chiều cao tương ứng 26,68 (mm) Nếu lò xo không đạt yêu cầu cần phẩi thay 73 Hình 5-5: Kiểm tra chiều dài lị xo chịu nén - Dùng thước cặp để kiểm tra chiều dài lò xo trạng thái tự - Chiều dài tự nhiên lò xo l = 40,9 (mm) Hinh 5-6: Kiểm tra chiều dài lò xo - Dùng êke để kiểm tra độ vng góc lò xo Đặt thước phẳng, dựng đứng lò xo phẳng dịch chuyển lò xo sát vào góc vng thước sau xoay lò xo ý khoảng cách vòng dây lị xo với thước Nếu độ khơng vng góc α vượt q 20 phải thay Khi lắp lò xo xupáp vào nắp xi lanh ý đầu lị xo có vịng dây cuộn xít phải lắp phía nắp máy Hình 5-7: Kiểm tra độ vng góc lị xo 5.3.5 Kiểm tra sữa chữa đội xupáp: - Thông thường đội không sữa chữa mà thay kiểm tra thấy độ mòn vượt giới hạn cho phép - Các hư hỏng thường gặp đội mòn, vỡ , gãy Sự mòn đội nguyên nhân sau: Lò xo xupáp căng., độ rơ dọc trục cam lớn,… - Kiểm tra đường kính chỗ lắp ghép đội nắp máy Kiểm tra vị trí 74 hình Đường kính nằm giới hạn cho phép d = 31 – 31.03 (mm) Hình 5-8: Kiểm tra đường kính lắp ghép đội - Kiểm tra đường kính ngồi đội Dùng thướt panme đo vị trí hình Đo đường kính ngồi cho phép nằm giới hạn d = 30,97 – 30,98 (mm) Hình 5-9: Kiểm tra đường kính đội - Với cách đo ta xác định khe hở cho phép đội lỗ lắp đội nắp máy: Khe hở cho phép 0,02 – 0,06 (mm) Nếu khe hở có giá trị vượt giới hạn này, cần thay đội 5.3.6 Kiểm tra sữa chữa trục cam: - Việc kiểm tra trục cam trước tiên phải thực quan sát để phát hư hỏng như: xướt, rổ, mẻ bề mặt cam, rãnh then bị biến dạng Nếu trục cam khơng có hư hỏng nặng cần kiểm tra độ cong vênh trục, độ mòn cổ trục vấu cam để sữa chữa - Công việc kiểm tra trục cam thực sau: + Nếu kiểm tra độ cong phải đặt trục giá V dùng đồng hồ so để kiểm tra Gá trục cam lên hai khối V sau gá đồng hồ so vào cổ trục cam tiến hánh xoay trục cam 3600 quan sát đồng hồ so Lấy giá trị đồng hồ so trừ độ ô van cổ trục chia đôi ta độ cong trục cam Yêu cầu độ cong trục cam không lớn 0,02 (mm) lớn phải nắn lại trục 75 Hình 5-10: Kiểm tra độ cong trục cam + Kiểm tra độ đảo trục cam: Đặt trục cam lên hai khối V Sử dụng đồng hồ so, đo độ đảo cổ trục Nếu thấy độ đảo vượt giới hạn phải thay trục cam + Kiểm tra chiều cao vấu cam Dùng thướt panme đặt vào đầu vấu cam hình 5.12 Xác định giá trị cần đo Chiều cao vấu cho phép nhỏ Đối với cam nạp h = 41,44 (mm) Đối với cam thải h = 40,18 Nếu xác định nhỏ giá trị cần thay cam phục hồi lại biên dạng độ bóng bề mặt cam (hàn đắp gia cơng khí) việc sữa chữa để đảm bảo góc đóng mở xupáp Hình 5-11: Kiểm tra chiều cao cam + Kiểm tra cổ trục cam: Dùng thướt kẹp đo cổ trục theo phương X Y hình 22 Đường kính cổ trục nhỏ cho phép 24,95 (mm) Nếu nhỏ giá trị cần sữa chữa Khi trục cam bị mòn sữa chữa gia cơng khí theo cốt Việc mài cổ trục thực máy mài chuyên dùng trục cam định vị mũi tâm, dẫn động tốc kẹp Bạc cam thay theo kích thướt cốt sữa chữa tương ứng cổ trục cam Hình 5-12: Kiểm tra đường kính cổ trục cam - Sữa chữa thay bạc trục cam: Bạc trục cam thường chế tạo theo kích thướt cổ trục Khi trục sữa chữa người ta ép bạc cũ kiểm tra bề mặt lắp ghép dùng trục dẫn để ép bạc vào + Trước thay bạc cần kiểm tra thực bước: 76 Vệ sinh bạc cần ép Kiểm tra kích thướt lỗ cần lắp bạc, kiểm tra mật độ xướt, đảo bề mặt so với đường tâm chung Xác định xác thứ tự bạc kích thướt cổ trục cam khác nhỏ dần từ ổ đến ổ cuối cùng, chọn trục dẫn có kích thướt phù hợp để lắp bạc Chú ý ép bạc vào vị trí cho lỗ dầu trùng với lỗ dầu thân máy Sau lắp xong cần kiểm tra độ thẳng tâm chúng 5.3.7 Kiểm tra dắt cắm van dầu OCV: + Kiểm tra dắt cắm van điều khiển OCV: Ngắt nguồn điện van OCV Dùng ôm kế đo điện trở điểm A B van Nếu giá trị điện trở đo không nằm khoảng cho phép (6,9 – 7,9) ơm 200C, phải thay Hình 5-13: Kiểm tra điện trở dắt cắm 77 Kết luận: Sau thời gian ba tháng làm đồ án tốt nghiệp với đề tài "Khảo sát cấu phối khí động Skyactiv-G" đến em hoàn thành Trong đề tài em sâu tìm hiểu tính hoạt động khảo sát cấu phân khí động Skyactiv-G 2.0L Hệ thống phân phối khí động đựợc trang bị lúc hai loại cấu điều khiển thay đổi góc phân phối khí cho cam nạp cam xả, điều khiển điều khiển điện sử dụng cho cam nạp cam xả sử dụng điều khiển thủy lực Việc trang bị lúc hai điều khiển cấu phân phối khí giúp động tối ưu hóa khả nạp xả từ làm tăng cơng suất động Đồng thời với việc trang bị hai điều khiển cấu phân phối khí giúp cải thiện lượng tiêu hao nhiên liệu khí thải so với việc sử dụng hai cấu điều khiển, điều mà nhà sản xuất động hướng đến tương lai Ngoài ưu điểm trên, cấu phân phối khí động Skyactiv-G 2.0L cịn hạn chế Vì trang bị lúc hai cấu điều khiển nên kết cấu cấu phức tạp khó sửa chữa so với động dùng hai cấu Nhưng nhờ khả cải thiện rõ rệt mặt công suất động nên hệ thống có phức tạp nhà sản xuất Mazda lắp đặt động Skyactiv-G 2.0L Thông qua đồ án tốt nghiệp giúp em hiểu sâu tầm quan trọng cấu phối khí đồng thời giúp e cập nhật xu hướng thiết kế động công nghệ trang bị động ôtô ngày Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em nâng cao kiến thức công nghệ thông tin : Word, Excel, AutoCAD phục vụ cho cơng tác sau Ðồng thời qua thân em cần phải cố gắng học hỏi tìm tịi để đáp ứng yêu cầu người cán kỹ thuật ngành động lực Do thân nhiều hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót mong thầy, cô hướng dẫn thêm Em xin chân thành cảm ơn 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phú, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến “Kết Cấu Và Tính Tốn Động Cơ Đốt Trong” Hà Nội: NXB Đại học trung học chuyên nghiệp; 1979 [2] Trần Thanh Hải Tùng “Giáo Trình Động Cơ Đốt Trong ” Đà Nẵng: Đại học bách khoa Đà Nẵng [3] Nguyễn Tất Tiến “Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong ” Hà Nội: NXB Giáo dục; 2000 [4] “S-VT system (Sequential valve timing)” 2015 79 ... hệ thống phân phối khí động Skyactiv- G 2. 0L Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv- G 2. 0L Chương 5: Bảo dưỡng sửa chữa hư hỏng hệ thống phân phối khí trực động Skyactiv- G. .. phân phối khí động Skyactiv- G 2. 0L Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv- G 2. 0L Bảo dưỡng sửa chữa hư hỏng hệ thống phân phối khí trực động Skyactiv- G 2. 0L Kết luận 5. Các vẽ,... KHẢO 79 iv Khảo sát tính kiểm nghiệm hệ thống phân phối khí động Skyactiv- G 2. 0L v CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Phân loại yêu cầu hệ thống phân