Đồ án khai thác động cơ 1MZ FE v6 trên xe lexus RX 300

LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta đạt thành tựu to lớn, diện mạo đất nước có nhiều thay đổi Hiện nay, nhiều loại xe đại sản xuất lắp ráp Việt Nam, với thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình Việt Nam Chính việc tìm hiểu, đánh giá, kiểm nghiệm hệ thống, cụm, cấu cho xe cần thiết nhằm đưa phương thức khai thác sử dụng xe tối ưu Đồ án tốt nghiệp nội dung quan trọng cho việc củng cố, hoàn thiện kiến thức trang bị suốt trình học, từ nâng cao khả áp dụng lý thuyết vào thực tế công việc, khả tư khoa học, khả làm việc đòi hỏi cường độ cao, có kế hoạch Qua giúp sinh viên hệ thống lại kiến thức chuyên ngành học, đồng thời bổ sung kiến thức mà thân thiếu sót q trình học Sau năm học tập Học viện kỹ thuật quân , em giao đồ án tốt nghiệp đại học với đề tài : “ Khai thác động 1MZ-FE V6 xe Lexus RX-300 ” Với điều kiện thời gian có hạn khó khăn việc tìm kiếm tài liệu nên đồ án em chắn cịn nhiều thiếu sót Qua em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo Khoa Động lực đặc biệt thầy giáo TS Nguyễn Trung Kiên tận tình hướng dẫn giúp em hoàn thành đồ án Em mong nhận đóng góp bảo thầy giáo toàn thể bạn sinh viên để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Hà nội ngày …./…./2011 Sinh viên Đỗ Đắc Huyến CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thệu chung xe động 1.1.1 Giới thiệu xe Lexus RX-300 Lexus RX-300 thuộc phân khúc crossover SUV cỡ trung hạng sang, cửa, dẫn động cầu RX-300 phiên Lexus RX ( sau RX-330, RX-350, RX-400h, RX-450h ) Được mắt lần đầu năm 1998, Lexus RX-300 trở thành xe crossover SUV thị trường Hình 1.1 Hình ảnh bên ngồi Lexus RX -300 Thương hiệu Lexus không ngừng tiếng chất lượng độ tin cậy đợt khảo sát, Lexus RX-300 dành danh tiếng xứng đáng với dòng xe sang trọng tao nhã Với tính êm nhẹ, cabin thiết kế tốt, ghế bọc nhung lông kiểu dáng trang nhã kết hợp với động khỏe tĩnh Nó ln mang lại hào hứng cảm giác dễ chịu cho người điều khiển Lexus RX-300 xe sang trọng, đạt tới tiêu chuẩn tiện nghi trang thiết bị kèm theo mà khách hàng mong chờ nhãn hiệu hàng đầu Xe lắp động V6 lít với cấu phối khí thơng minh VVT-i (variable valve timing intelligent) hộp số tự động cấp Hình 1.2 Nội thất bên Lexus RX-300 Nội thất bên thiết kế ấn tượng tương xứng với tên tuổi dòng xe hạng sang: điều hịa, túi khí airbag, phận giới hạn tốc độ, máy đổi CD, khóa tự động, ghế điện, đèn sương mù, ghế có sưởi ấm, nội thất bọc da, ghế da, có kèm theo lốp mùa đông xe, gương điện, cửa sổ điện, ổ đĩa CD DVD, bánh xe dự phòng, nhiều trang thiết bị tiện nghi khác Bảng 1.1 thông số xe RX-300 Thông số Số cửa Hộp số Tự động Dẫn động 4WD Nhiên liệu Xăng Fuel Type Phun xăng điện tử Tiêu thụ nhiên liệu 13.1lít / 100km Số chỗ ngồi Bảng 1.2 thông số chi tiết Thông số chi tiết Phanh - Giảm xóc - Lốp Phanh - Giảm xóc - Lốp Phanh trước Đĩa/ABS Phanh sau Đĩa/ABS Giảm sóc trước Độc Lập Giảm sóc sau Độc Lập Lốp xe 235/60 R18 Vành mâm xe Đúc hợp kim Kích thước/Trọng lượng Kích thước/Trọng lượng Dài x Rộng x Cao (mm) 4770x 1885x 1684 Chiều rộng sở (mm) 1670 Chiều dài sở (mm) 2741 Khoảng sáng gầm xe (mm) 160 Trọng lượng không tải (kg) 2000 Trọng lượng tồn tải (kg) 2505 Bán kính quay vịng tối thiểu (m) 5.4 Dung tích bình nhiên liệu (lít) 72 Tốc độ tối đa (km/h) 225 Thời gian tăng tốc (0->100km) 8.7 giây 1.1.2 Giới thiệu động 1MZ-FE Lexus RX-300 dòng xe đa dụng thể thao nên yêu cầu công suất khả tăng tốc lớn Động dùng xe động 1MZFE 1MZ-FE loại động V6, xy lanh xếp thành hình chữ V, lệch 60 độ Dung tích xy lanh lít, với trục cam bố trí nắp máy (DOHC), 24 van xả van nạp ( van xả van nạp cho xy lanh ) Công suất 160 mã lực, 3.0V có tốc độ tối đa 225 km/h đạt tới 100 km/h vòng 8,7 giây Các xy lanh đánh số 1,2,3,4,5,6 Bên phải xy lanh 1-3-5, bên trái xy lanh 2-4-6 Thứ tự đánh lửa 1-2-3-4-5-6 Đỉnh xy lanh pít tơng làm hợp kim nhơm nên có khả chịu nhiệt độ cao, bugi bố trí trung tâm buồng đốt Bảng 1.3 Các thông số động cơ: TT Tên gọi Kiểu động Số xy lanh Đường kính xy lanh(D) Hành trình pít tơng (S) Thể tích cơng tác Tỷ số nén Cơng suất lớn 10 động Mô men xoắn lớn số vòng quay Phun nhiên liệu Đơn vị mm mm dm3 kW/(vg/ph) Nm/(vg/ph) Tính kỹ thuật V6 87 83 2.995 10.5:1 213HP/5400 v/p 143/5400 210/4400 EFI Các mặt cắt động cho hình 1.3 1.4 Hình 1.3 Mặt cắt dọc động 1MZ-FE Hình 1.4 Mặt cắt ngang động 1MZ-FE 1.2 Phân tích đặc điểm kết cấu động Các cấu động gồm: - Cơ cấu khuỷu trục truyền - Cơ cấu phối khí Các hệ thống động bao gồm: - Hệ thống làm mát nước cưỡng vòng tuần hồn kín - Hệ thống đánh lửa điện tử (ESA), tự động điều chỉnh góc đánh lửa sớm nhờ tín hiệu ECU động - Hệ thống bơi trơn - Hệ Thống tự động chuẩn đoán ODB tích hợp với hệ thống cung cấp nhiên liệu EFI hệ thống tự động điều chỉnh đánh lửa sớm ESA giúp người sử dụng nhanh chóng phát tình trạng hỏng hóc động - Hệ thống nhiên liệu phun xăng điện tử gián tiếp điểm trước xu páp nạp EFI, tích hợp với hệ thống đánh lửa điện tử ESA giúp động đạt hiệu suất lớn chế độ làm việc 1.2.1 Cơ cấu khuỷu trục truyền a Nhiệm vụ: Cơ cấu khuỷu trục truyền cấu động có nhiệm vụ nhận biến đổi lực khí thể đốt cháy nhiên liệu thành mơ men quay trục khuỷu, bao gồm hai nhóm chi tiết nhóm chi tiết cố định nhóm chi tiết chuyển động Nhóm chi tiết chuyển động gồm nhóm pít tơng, truyền, trục khuỷu, bánh đà Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, nắp xy lanh, ống lót xy lanh te dầu b Các chi tiết + Thân máy Thân máy với nắp xy lanh nơi nắp đặt bố trí hầu hết cụm, chi tiết động Cụ thể thân máy bố trí xy lanh, hệ trục khuỷu, phận truyền động để dẫn động cấu hệ thống khác động trục cam, bơm nhiên liệu, bơm nước, bơm dầu, quạt gió… Thân máy động 1MZ–FE giới thiệu hình 1.5 Hình 1.5 Thân máy Thân máy động loại thân xy lanh - hộp trục khuỷu Khối thân xy lanh động chế tạo liền với nửa hộp trục khuỷu theo hình thức vỏ thân xy lanh chịu lực Thân máy động chế tạo gang đúc, có tính dẫn nhiệt tốt + Nắp xy lanh Nắp xy lanh động 1MZ-FE dạng nắp chung khối cho xy lanh Nó chế tạo hợp kim nhơm, có ưu điểm nhẹ, tản nhiệt tốt, giảm khả kích nổ Nắp lắp với thân máy qua đệm nắp máy gu giơng 10 Cảm biến lưu lượng khơng khí nạp cảm biến quan trọng sử dụng EFI để phát khối lượng thể tích khơng khí nạp, Trên động 1MZ-FE sử dụng cảm biến lưu lượng khơng khí nạp kiểu van lật Cảm biến lưu lượng khơng khí động 1MZ-FE giới thiệu hình 3.6 Hình 3.6 Cảm biến đo lưu lượng khơng khí Chiết áp, Buồng giảm chấn, Lò xo đàn hồi, Cảm biến nhiệt độ khí nạp, Cánh gạt  Nguyờn lý lm vic Khi không khí qua cảm biến lu lợng khí nạp từ lọc khí, nã ®Èy tÊm ®o më cho ®Õn lùc tác động vào đo cân với lò xo phản hồi Chiết áp đợc nối đồng trục với đo này, biến thể tích không khớ nạp thành tín hiệu iện áp đợc truyền đến ECU ®éng c¬ h, VSV van  Cấu tạo – Chức nhiệm vụ: 60 VSV van thuộc hệ thống ACIS (hệ thống nạp có chiều dài hiệu dụng thay đổi), hệ thống ACIS thay đổi chiều dài hiệu dụng đường ống nạp để tăng công suất phạm vi rộng từ tốc độ thấp đến tốc độ cao, hệ thống sử dụng van điều khiển khí nạp để chia đường ống nạp thành hai đoạn mà cho phép hiệu dụng đường ống nạp phù hợp với tốc độ động độ mở bướm ga Khi động hoạt động chế độ tốc độ thấp ECU bật van VSV, chân không cấp đến cấu chấp hành đóng van điều khiển, điều kéo dài chiều dài hiệu dụng đường ống nạp, nâng cao hiệu nạp khơng khí hiệu ứng dao động khơng khí Tăng cơng suất động Khi động hoạt động tốc độ cao ECU tắt van VSV để phù hợp với chu kỳ giao động ngắn, áp suất khí cấp đến màng chấp hành, mở van điều khiển chiều dài hiệu dụng đường ống nạp rút ngắn, tạo hiệu nạp khơng khí tối đa, tăng cơng suất động VSV van động 1MZ-FE giới thiệu hình 3.7 Hình 3.7 VSV – van chân không ĐC chiều dài hiệu dụng đường ống nạp Lõi van điện từ, Cuộn dây điện từ, 3.Cực điện cuộn dây điện từ  Nguyên lý làm việc: 61 Tuỳ theo tín hiệu điều khiển ECU động VSV điều khiển chân khơng, đóng vai trò nguồn động lực để vận hành chấp hành kiểu màng để đóng mở cửa van điều khiển khí nạp 3.4 Một số loại cảm biến a, Cảm biến nhiệt độ nước làm mát  Cấu tạo Cảm biến nhiệt độ nước làm mát gắn nhiệt điện trở bên trong, mà nhiệt độ thấp trị số điện trở lớn, ngược lại nhiệt độ cao Sư thay đổi giá trị điện trở nhiệt điện trở phát thay đổi nhiệt độ nước làm mát khơng khí nạp Cảm biến mắc nối tiếp mạch điện cho điện áp tín hiệu phát ECU động thay đổi theo thay đổi nhiệt điện trở  Nguyên lý làm việc: Cảm biến nhiệt độ nước đo nhiệt độ nước làm mát động Khi nhiệt độ nước làm mát động thấp, phải tăng tốc độ chạy khơng tải, tăng thời gian phun, góc đánh lửa sớm… nhằm cải thiện khả làm việc để hâm nóng động Cảm biến nhiệt độ nước làm mát động 1MZ-FE giới thiệu hinh 3.8 62 Hình 3.8 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát b, Cảm biến tiềng gõ động  Cấu tạo chức : Cảm biến tiếng gõ lắp vào thân máy truyền tín hiệu điện tới ECU động phát tiếng gõ động cơ, ECU làm trễ thời gian đánh lửa để làm giảm tiếng gõ Cảm biến tiếng gõ động 1MZ-FE giới thiệu hình 3.9 Hình 3.9 Cảm biến tiếng gõ  Nguyên lý làm việc: Cảm biến có phần tử điện áp tạo điện áp AC(một chiều) tiếng gõ gây rung động thân máy làm biến dạng phần tử Tần số tiếng gõ động nằm giới hạn từ đến 13 kHz c, Cảm biến oxy  Cấu tạo chức : Để động đạt hiệu suất sử dụng nhiên liệu tốt phải trì tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu giới hạn hẹp xoay quanh tỷ lệ khơng khí 63 nhiên liệu lý thuyết Cảm biến oxy lắp đường ống xả có chức phát nồng độ oxy khí xả từ phát tỉ lệ khơng khí – nhiên liệu giàu hay nghèo tỷ lệ khơng khí nhiên liệu lý thuyết Từ cấp tín hiệu cho ECU tính tốn điều khiển lượng phun nhiên liệu chu trình Cảm biến oxy có phần tử làm Zirconi ơxit (ZrO2), loại gốm Bên bên phần tử bọc lớp platin mỏng Khơng khí chung quanh dẫn vào bên cảm biến này, phía ngồi cảm biến lộ phía khí thải Ngồi cảm biến oxy động 1MZ-FE cịn có cuộn dây có tác dụng sấy nóng cảm biến động bắt đầu làm việc  Nguyên lý làm việc : Ở nhiệt độ cao (cao 4000C), phần tử Zirconi tạo điện áp tỉ lệ với chênh lệch nồng độ oxy phía phía ngồi phần tử Zirconi Ngoài ra, Platin tác động chất xúc tác để gây phản ứng hóa học oxy cácbon monoxit (CO) khí xả điều làm giảm lượng oxy phía ngồi tiếp xúc với khí xả, làm tăng độ nhậy cảm cảm biến Khi hỗn hợp nhiên liệu khơng khí nghèo, oxy khí xả nhiều dẫn đến chênh lệch nồng độ oxy ngồi phần tử Zirconi nhỏ, phần tử Zirconi tạo điện áp thấp (gần V) Ngược lại hỗn hợp nhiên liệu – không khí giàu khơng có oxy ống xả dẫn đến chênh lệch nồng độ oxy phần tử Xiconi lớn, phần tử Zirconi tạo điện áp tương đối lớn (xấp xỉ 1V), vào tín hiệu ECU tính tốn điều khiển phần tử chấp hành tăng giảm lượng nhiên liệu để trì tỷ lệ khơng khí nhiên liệu gần với tỷ lệ theo lý thuyết Cảm biến oxy sử dụng động 1MZ-FE giới thiệu hình 3.10 64 Hình 3.10 Cảm biến oxy 3.5 Một số hư hỏng thường gặp biện pháp khc phc Những tợng làm việc không bình thờng hỏng hóc hệ thống phun xăng đợc phán đoán , xác định thông qua tợng khả làm việc động mà đợc trang bị hệ thống phun xăng Những tợng xảy mà ta cần nghiên cứu đợc giới thiệu bảng sau : a) Động chết máy : 65 Các dẫn Hiện tợng Động chết máy sau quay Động chết máy nhng khởi động lại đợc Thuộc hệ thống Cấp nhiên liệu Các thành phần Dạng trục trặc , hỏng hóc Bơm xăng Không hoạt động Không thông mạch Rơle mở mạch điện Bộ điều chỉnh áp suất Bầu lọc xăng Điện đánh lửa Kiểm soát điện tử Công tắc đánh lửa Hộp tiếp nối EFI Lu lợng kế Cuộn dây đánh lửa Hoạt động không Tắc Tiếp xúc không tốt Hoạt động không ®óng TiÕp xóc kh«ng tèt 66 b) Khã khëi ®éng : Hiện tợng Các dẫn Thuộc hệ Các thành Dạng trục trặc , thống phần hỏng hóc Điện nguồn Công tắc Tiếp xúc không đánh lửa Hộp tiếp nối tốt Không có điện Không cháy EFI Cấp xăng Điện trở Hở mạch Solenoid Các vòi phun Không phun Bơm xăng Hộp tiếp nối phun liên tục Không hoạt động Không có điện mạch điện làm việc Bộ điều áp suất nhiên liệu chỉnh áp không lên suất Bầu lọc xăng Tắc Khởi động Vòi phun Không phun lạnh khởi động phun liên tục 67 Hiện tợng Các dẫn Thuộc hệ Các thành Dạng trục trặc , thống phần hỏng hóc Công tắc Không hoạt động thời gian vòi Kiểm soát điện tử phun Cuộn dây Không có tín đánh lửa Điện trở hiệu đánh lửa Hở mạch Solonoid Rò chảy , không Có cháy nhng động không khởi động đợc Các vòi phun phun phun Bơm xăng liên tục Không hoạt động Hộp tiếp nối Không có điện mạch điện làm việc Bộ điều áp suất nhiên liệu chỉnh áp không lên suất Bầu lọc xăng Tắc c) Chạy không tải không : 68 Hiện tợng Các dẫn Thuộc hệ Các thành Dạng trục thống phần trặc , hỏng Hầu nh Cấp không Van bổ xung hóc Mở thờng không đợc khí không khí xuyên Kiểm soát Cảm biến không mở Hở ngắn điện tử Khởi động nhiệt độ nớc Vòi phun khởi mạch Rò chảy lạnh Cấp không động Đờng ống Van bổ xung Rò hở Đóng Tốc độ cao khí không khí Kiểm soát điện tử Lu lợng kế Cảm biến nhiệt độ nớc Tốc độ Cấp không thấp khí Kiểm soát Điện trở điện áp sai , hở ngắn Công tắc mạch vị trí bật liên điều hoà tục không khí Bớm ga Đóng có hút Lu lợng kế không khí Điện trở điện tử điện áp sai , hở ngắn Điện trở Cấp xăng Solenoid mạch Hở ngắn mạch tiếp xúc không tốt 69 Hiện tợng Các dẫn Thuộc hệ Các thành Dạng trục thống phần trặc , hỏng hóc Không ổn định Các vòi phun Không phun rò chảy Làm việc Bơm xăng không tốt Bộ điều chỉnh áp suất d) điều chỉnh có tải : Hiện tợng Các dẫn Thuộc hệ Các thành Dạng trục trặc , thống Cấp xăng phần Các vòi phun hỏng hóc Phun nhỏ giọt Bơm xăng Ngắt quÃng khoát gia Bộ điều dòng xăng áp suất nhiên liệu tốc chỉnh áp không tăng suất Bầu lọc xăng Tắc Không dứt Lu lợng kế 70 Hiện tợng Các dẫn Cháy ngợc , Thuộc hệ Các thành Dạng trục trặc , thống Kiểm soát phần Cảm biến hỏng hóc Điện trở điện điện tử nhiệt độ áp sai hở khí nạp Cảm biến ngắn mạch nhiệt độ nớc Các vòi phun Rò chảy Khởi động Vòi phun phun nhỏ giọt Rò chảy lạnh khởi động Công tắc phun liên tục trạng thái đóng thời gian liên tục Kiểm soát vòi phun Cảm biến Điên trở sai điện tử nhiệt độ nớc điện áp không Cấp xăng cháy muộn Không phun Các vòi phun Bơm xăng Bộ điều Cấp xăng chỉnh áp phun nhỏ giọt áp suất nhiên liệu không lên suất Bầu lọc xăng Công yếu suất Lu lợng kế Điện trở , nđiện Cảm biến áp sai hở nhiệt độ nớc ngắn mạch 71 Kiểm soát điện tử Cấp xăng Khởi động lạnh Cảm biến vị Không có tín trí bớm ga Các vòi phun hiệu PSW Phun liên tục Vòi phun Phun liên tục khởi động Công tắc Không ngắt thời gian vòi phun Khói đen Điện trở hặc khí Lu lợng kế thải điện áp không Kiểm soát Hở điện tử ngắn mạch Điện trở điện Cảm biến nhiệt áp không độ nớc 72 KT LUN Qua thời gian giao làm đồ án với giúp đỡ tận tình thầy giáo Nguyễn Trung Kiên thầy Bộ môn Động cơ, Khoa Động lực, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp thời gian Với nhiệm vụ giao, đồ án giải vấn đề sau: Giới thiệu đặc tính kỹ thuật cấu tạo động 1MZ-FE Phân tích kết cấu hệ thống động 1MZ-FE Tính tốn chu trình cơng tác động 1MZ-FE chế độ công suất lớn Khai thác hệ thống nhiên liệu động 1MZ-FE -Do điều kiện thời gian, điều kiện thực tế khả có hạn thân nên đồ án khơng tránh khỏi sai sót Vì em mong đóng góp thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Trung Kiên thầy Bộ môn Động cơ, Khoa Động lực giúp đỡ em trình học tập làm đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Học viên thực ĐỖ ĐẮC HUYN 73 Tài liệu tham khảo [1] Lại Văn Định, Đại cơng động đốt trong, HVKTQS 2006 [2] Hà Quang Minh, Lý thuyết động đốt trong, NXBQĐND 2002 [3] Lại Văn Định Vy Hữu Thành, Kết cấu tính toán động đốt tập I, HVKTQS 1996 [4] Trần Hữu Quế, Vẽ kỹ thuật khí, NXB giáo dục 2002 [5] Vy Hữu Thành Vũ Anh Tuấn, Hớng dẫn đồ án môn học động đốt trong, HVKTQS 2003 [6] Hà Quang Minh, Nguyên lý, kết cấu khai thác hệ thống phun xăng động ô tô đại HVKTQS 1999 [7] Tập tài liệu động 1MZ-FE (Tiếng Anh) 74 ... thệu chung xe động 1.1.1 Giới thiệu xe Lexus RX- 300 Lexus RX- 300 thuộc phân khúc crossover SUV cỡ trung hạng sang, cửa, dẫn động cầu RX- 300 phiên Lexus RX ( sau RX- 330, RX- 350, RX- 400h, RX- 450h... năm 1998, Lexus RX- 300 trở thành xe crossover SUV thị trường Hình 1.1 Hình ảnh bên ngồi Lexus RX -300 Thương hiệu Lexus không ngừng tiếng chất lượng độ tin cậy đợt khảo sát, Lexus RX- 300 dành... nguyên lí làm việc Sơ đồ hệ thống đánh lửa động 1MZ- FE thể hình 1.26 Hình 1.26 Sơ đồ hệ thống đánh lửa động 1MZ- FE * Ngun lí làm việc: - Bật khố điện, trục khuỷu động chưa quay, ECU chưa nhận xung