Thiết kế động cơ đốt xăng v8

LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đầy, kinh tế Việt Nam phát triển mạnh Bên cạnh kỹ thuật nước ta bước tiến Trong phải nói đến ngành động lực sản xuất ôtô, liên doanh với nhiều hãng ôtô tiến giới sản xuất lắp ráp ơtơ Để góp phần nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật ta phải tự nghiên cứu chế tạo, yêu cầu cấp thiết Có ngành ơtơ ta phát triển Sau học hai mơn ngành động đốt (Nguyên lý động đốt trong, Kết cấu tính tốn động đốt trong) số môn sở khác (sức bền vật liệu, lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên giao nhiệm vụ làm đồ án môn học kết cấu tính tốn động đốt Đây phần quan trọng nội dung học tập sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể ngành Trong đồ án này, em giao nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ thống nhiên liệu động theo thông số kĩ thuật Đây hệ thống thiếu động đốt Nó dùng để cung cấp nhiên liệu tạo trình cháy để sinh cơng Trong q trình thực đồ án, em cố gắng tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, làm việc cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt Tuy nhiên, thân cịn kinh nghiệm việc hồn thành đồ án lần khơng thể khơng có thiếu sót Cuối cùng, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy, cô tận tình truyền đạt lại kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Dương Việt Dũngü quan tâm cung cấp tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trình làm đồ án Em mong muốn nhận xem xét dẫn thầy để em ngày hồn thiện kiến thức Đà nẵng, ngày tháng 09 năm 2010 Sinh viên HỒ CHÍ CƠNG Trang A Số liệu ban đầu THÔNG SỐ KỸ THUẬT KÝ HIỆU số xilanh/cách bố trí GIÁ TRỊ i / Chử V thứ tự làm việc 1-5-4-2-6-3-7-8 loại nhiên liệu xăng cơng suất cực đại/số vịng quay (KW/vg/ph) Tỷ số nén Ne/n 285 / 6060 ε 10,4 D/S 98 / 90 λ 0.25 Pzmax 6,1 Khối lượng nhóm piston(kg) mpt 0.9 Khối lượng nhóm truyền (kg) mtt 1,2 Góc đánh lửa sớm (độ) θs α1 α2 α3 α4 15 54 59 13 Đường kính /hành trình piston(mm) Tham số kết cấu Áp suất cực đại (MN/m^2) góc phối khí (độ) Hệ thống nhiên liệu EFI Hệ thống bôi trơn Cưởng cácte ướt Hệ thống làm mát Cưởng bức, sử dụng môi chất lỏng Hệ thống phối khí Các thơng số chọn trước 32valve – DOHC Trang Tên thơng số Áp suất khí nạp Nhiệt độ khí nạp Hệ số dư lượng khơng khí Áp suất cuối kỳ nạp Áp suất khí sót Nhiệt độ khí sót Độ sấy nóng khí nạp Chỉ số đoạn nhiệt Hệ số lợi dụng nhiệt z Hệ số lợi dụng nhiệt b Tỉ số tăng áp Hệ số nạp thêm Hệ số quét buồng cháy Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt Ký hiệu Pk Tk α Pa Pr Tr ∆T m ξz ξb λ λ1 λ2 λt Thứ nguyên MN/m2 K MN/m MN/m2 K Giá tri 0,9 0,088 0,110 950 30 0,9 0,9 1,17 Hệ số điền đầy đồ thị ϕâ Chỉ số nén đa biến trung bình.(1,34÷1,39) n1=1,34 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình.(1,23÷1.27) Tỉ số giản nở sớm n2=1,23 ρ=1,00 VẼ ĐỒ THỊ 1.1.1 Xây dựng đường cong nén p.Vn1 = cosnt Phương trình đường nén: V Rút ta có: p nx = p c  c  Vnx Đặt : i =    => pc.Vcn1 = pnx.Vnxn1 n1 , Vnx Ta có: pnx = pc n1 Vc i Trong đó: pnx Vnx áp suất thể tích điểm đường nén i tỉ số nén tức thời p c = p a.ε n1 = 0.088.10,41.34=2,029(MN/m2) 1.1.2 Xây dựng đường cong giãn nở Phương trình đường giãn nở: p.Vn2 = cosnt Rút ta có: p gnx  V = p z  z V  gnx n2     Với : V z = VC (vì đặt : i = V gnx Vc Trang => pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2 Ta có: p nx = p z i n2 Trong pgnx Vgnx áp suất thể tích điểm đường giãn nở 1.1.3 Tính Va, Vh, Vc Va = Vc +Vh Vh = π D π ( 0,098) S = 0,09 = 0,68.10 −3 ( m ) = 0,68( dm ) 4 VC = Vh 0,68 = = 0,072( dm ) ε − 10,4 − ( ) Va = VC + Vh = ε Vc = 10,4.0,072 = 0,748 dm ( ) Vz = Vc = 0,072 dm Cho i tăng từ đến ε ta lập bảng xác định tọa độ điểm đường nén đường giãn nở 1.1.4.Xác định đặc điểm đồ thị cơng * Điểm r(Vc,Pr) Vc-thể tích buồng cháy Vc=0,072 [l] Pr-áp suất khí sót, phụ thuộc vào tốc độ động chọn Pr=0.110 [MN/m2] : r(0,72 ;0,110) • Điểm a(Va ;Pa) Với Va=ε.Vc=10,4 0,072=0.748 [l] Pa= (0,8 - ,09) pr Pa=0,088[MN/m2] điểm a(0,748 ;0,088) • Điểm b(Va;Pb) với Pb: áp suất cuối trình giãn nở ρ n2 6,1 Pb = Pz n = = 0,36[ MN / m ] 1, 23 ε 10,4 điểm b(0,7488;0,36) Các điểm đặc biệt: Trang r(Vc ; pr) = (0,072 ; 0,110) ; b(Va ; pb) = (0,748 ; 0,36) ; a(Va ; pa) = (0,748 ; 0,088) c(Vc ; pc) = (0,072 ; 2,029) z(Vc ; pz) = (0,072 ; 6,1) 1.1.5 Vẽ đồ thị công Để vẽ đồ thị công ta thực theo bước sau: + Chọn tỉ lệ xích: µ p = µv = ( ) 6,1 = 0,0339 MN / m mm 180 ( ) 0,072 = 0,0036 dm / mm 20 + Vẽ hệ trục tọa độ đó: trục hồnh biểu diễn thể tích xi lanh,trục tung biểu diễn áp suất khí thể + Từ số liệu cho ta xác định tọa độ điểm hệ trục tọa độ Nối tọa độ điểm đường cong thích hợp đường cong nén đường cong giãn nở + Vẽ đường biểu diễn trình nạp trình thải hai đường thẳng song song với trục hoành qua hai điểm Pa Pr Ta có đồ thị cơng lý thuyết + Hiệu chỉnh đồ thị cơng: - Vẽ đồ thị brick phía đồ thị cơng Lấy bán kính cung trịn R ½ khoảng cách từ Va đến Vc sth 90 = = 0,479( mm / m ) sbd 208 − 20 - Tỉ lệ xích đồ thị brick: µ s = - Lấy phía phải điểm O’ khoảng : OO’ = - Giá trị biểu diễn : OO’= = - Dùng đồ thị Brick để xác định điểm: - λ.R λ R 0.25.45 = = 11,75 (mm) 2.à s 2.0,479 ã ỏnh la sm (c) • Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải • Mở sớm (r’) đóng muộn (d ) xupap hút Áp suất cực đại chu trình thực tế thường nhỏ áp suất cực đại tính tốn : pz’ = 0,85.pz = 0,85.6,1 = 5,185 (MN/m2) Trang Vẽ đường đẳng áp p = 5,185 (MN/m2) Từ đồ thị Brick xác định góc 150 gióng xuống cắt đoạn đẳng áp z’ - Áp suất cuối trình nén thực tế pc’’: Áp suất cuối trình nén thực tế thường lớn áp suất cuối trình nén lý thuyết đánh lửa sớm pc’’ = pc + ( pz’ -pc ) pc’’ = 2,029 + ( 5,185 – 2,029 ) = 3,081 (MN/m2) Nối điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục dính vào đường giãn nở - Áp suất cuối trình giãn nở thực tế pb’’: Áp suất cuối trình giãn nở thực tế thường thấp áp suất cuối trình giãn nở lý thuyết mở sớm xupap thải Pb’’ = pr + ( pb - pr ) Pb’’ = 0,110 + ( 0,36 - 0,110 ) = 0,235(MN/m2) Nối điểm b’, b’’ tiếp dính với đường thải prx - Nối diểm r với r’, r’ xác định từ đồ thị Brick cách gióng đường song song với trục tung cắt đường nạp pax r’ *) Sau hiệu chỉnh ta nối điểm lại đồ thị cơng thực tế Bảng số liệu điểm trung gian i 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 i*Vc 0.072 0.108 0.144 0.18 0.216 0.252 0.288 0.324 0.36 0.396 0.432 0.468 mm 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 i^n1 1.72172 2.53151 3.41381 4.35855 5.3586 6.40856 7.50421 8.64211 9.81942 11.0337 12.283 Pnx (MN/m^2) 2.029 1.17847 0.8015 0.59435 0.46552 0.37864 0.31661 0.27038 0.23478 0.20663 0.18389 0.16519 Trang mm 59.8525 34.7632 23.643 17.5325 13.7322 11.1694 9.33946 7.97586 6.92568 6.09532 5.4245 4.8728 i^n2 1.64662 2.34567 3.0865 3.86242 4.66878 5.50217 6.35992 7.23991 8.14041 9.05995 9.99732 Pgnx (MN/m^2) 6.1 3.70457 2.60054 1.97635 1.57932 1.30655 1.10865 0.95913 0.84255 0.74935 0.67329 0.61016 mm 180 109.279 76.712 58.2994 46.5877 38.5413 32.7037 28.293 24.854 22.1047 19.8611 17.9989 7.5 8.5 9.5 10 10.4 1.2 0.504 0.54 0.576 0.612 0.648 0.684 0.72 0.7488 140 150 160 170 180 190 200 208 13.5654 14.8793 16.2234 17.5963 18.997 20.4244 21.8776 23.0582 0.14957 0.13636 0.12507 0.11531 0.10681 0.09934 0.09274 0.08799 4.41216 4.02254 3.68928 3.40143 3.15063 2.93044 2.73579 2.59572 10.9514 11.9213 12.9063 13.9055 14.9183 15.9441 16.9824 17.8218 0.55701 0.51169 0.47264 0.43868 0.40889 0.38259 0.35919 0.34228 16.4308 15.094 13.9421 12.9403 12.0618 11.2857 10.5957 10.0967 Hình 1.1- Đồ thị cơng ĐỢNG HỌC VÀ ĐỢNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN Trang Động đốt kiểu piston thường có vận tốc lớn ,nên việc nghiên cứu tính tốn động học động lực học cấu trục khuỷu truyền (KTTT)là cần thiết để tìm quy luật vận động chúng để xác định lực quán tính tác dụng lên chi tiết cấu KTTT nhằm mục đích tính tốn cân ,tính tốn bền chi tiết tính tốn hao mịn động Trong động đốt kiểu piston cấu KTTT có loại loại giao tâm loại lệch tâm Ta xét trường hợp cấu KTTT giao tâm 1.2.1 Động học của cấu giao tâm : Cơ cấu KTTT giao tâm cấu mà đường tâm xilanh trực giao với đường tâm trục khuỷu điểm (hình vẽ) O - Giao âiãøm ca âỉåìng tám xi lanh A v âỉåìng tám trủc khuu CT C - Giao âiãøm ca âỉåìng tám B truưn v âỉåìng tám chäút khuu ' B' - Giao âiãøm ca âỉåìng tám xy S lanh v âỉåìng tám chäút piston l A - Vë trê chäút piston piston åí ÂCT CD B - Vë trê chäút piston piston åí B ÂCD C R - Bạn kênh quay ca trủc khuu α R (m) β l - Chiãưu di ca truyóửn (m) O S - Haỡnh trỗnh cuớa piston (m) x - Âäü dëch chuøn ca piston tỉì ÂCT ỉïng våïi gọc quay trủc khuu α (m) β - Gọc làõc ca truưn ỉïng Hình 1.2 HV.Sơ đờ cấu KTTT giao tâm våïi gọc α (âäü) 1.2.1.1 Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brick -Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x piston tính theo cơng thức : λ   x ≈ R.(1 − cos α ) + (1 − cos 2α )    -Các bước tiến hành vẽ sau: Trang + chọn tỷ lệ xích µ x = 90 = 0,479( mm / mm ) 208 − 20 µα = (độ/mm) + Đồ thị Brick có nửa đường trịn tâm O bán kính R = S/2 Lấy bán kính R ½ khoảng cách từ Va đến Vc + = Lấy phía phải điểm O’ khoảng OO’ λ.R λ.S 0,25.90 = = = 11,75( mm / mm ) 2.µ s 4.µ s 4.0,479 + Từ tâm O’ đồ thị brick kẻ tia ứng với 10 ; 200…1800 Đồng thời đánh số thứ tự từ trái qua phải 0;1,2…18 + Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu diễn khoảng dịch chuyển piston + Gióng điểm ứng với 10 ; 200…1800 chia cung tròn đồ thị brick xuống cắt đường kẻ từ điểm 10 ; 200…1800 tương ứng trục tung đồ thị x=f(α) để xác định chuyển vị tương ứng + Nối giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình piston x = f(α) 1.2.1.2 Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v=f(α) * Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng Nguyễn Đức Phú + Xác định vận tốc chốt khuỷu: ω= π n π 6060 = = 634,28 (rad/s) 30 30 + Chọn tỷ lệ xích µ vt = µ s ω =0,479.634,28=303,6 (m/s.mm) + Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R1 phía đồ thị x(α) với R1 = 45.303,6=13671,9(mm/s) Giá trị biểu diễn: R1= 13671,9 = 45,03(mm) 303,6 + Vẽ đường trịn tâm O bán kính R2 với: R2 = R ω.λ 634,28 × 0,25 = 45 X = 11,75(mm) 2.à vt ì 303,6 + Chia nửa vịng trịn tâm O bán kính R1 thành 18 phần đánh số thứ tự 0;1;2 …18 Trang + Chia vịng trịn tâm O bán kính R2 thành 18 phần đánh số thứ tự 0’; 1’; 2’…18’ theo chiều ngược lại + Từ điểm 0;1;2…kẻ đường thẳng góc với AB cắt đường song song với AB kẻ từ điểm 0’;1’;2’…tương ứng tạo thành giao điểm Nối giao điểm lại ta có đường cong giới hạn vận tốc piston Khoảng cách từ đường cong đến nửa đường tròn biểu diễn trị số tốc độ piston ứng với góc  α [độ] V = f(x) X = f(α) Hình 1.2 - Đờ thị chủn vị Hình 1.3 - Đồ thị vận tốc v = f ( α ) *) Biểu diễn v = f(x) Trang 10 nhiệt độ thấp lại bơm nước (3) đẩy vào động thực chu kỳ làm mát tuần hoàn Ưu điểm hệ thống làm mát cưỡng vịng kín nước sau qua két làm mát lại trở động Do phải bổ sung nước, tận dụng việc trở lại nguồn nước để tiếp tục làm mát động Vì vậy, hệ thống thuận lợi loại xe đường dài, vùng thiếu nguồn nước Khảo sát hệ thống làm mát động 2UZ-FE Khi động nóng lên, hệ thống làm mát truyền nhiệt khơng khí chung quanh để làm mát động Ngược lại, động lạnh, Hệ thống làm mát giúp động dể nóng lên Bằng cách đó, Hệ thống làm mát giúp cho việc trì nhiệt độ động thích hợp Ở động 2UZ-FE hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng sử dụng 4.1 Sơ hệ thống làm mát Hình 4-1 Sơ đồ hệ thống làm mát Khi khởi động, nước làm mát động có sẵn két bơm nước hút qua ống hút bơm đẩy vào khoang nước thân máy động thông qua đường lỗ khoan sẵn thân máy Nước phân chia để làm mát bốn xilanh, làm mát dầu bơi trơn sau lên làm mát thân máy, từ thân máy nước làm mát đến van nhiệt Đặc điểm : Có kiểu van nhiệt lắp đầu vào bơm nước Van nhiệt trang bị van tắt, tùy theo thay đổi nhiệt độ nước làm mát mà van đóng mở van nhiệt để điều chỉnh nước làm mát qua mạch qua Trang 42 mạch tắt.(1) nước làm mát thấp, van nhiệt đóng van tắt mở.Khi nước làm mát tuần hồn qua mạch rẽ mà khơng qua van nhiệt Nhờ nhiệt độ nước tăng lên động đạt đến nhiệt độ thích hợp nhanh hơn.(2)Khi nhiệt độ nước làm lên cao, Van nhiệt mở van tắt đóng lại Tồn nước làm mát chảy qua két nước, Ở làm mát, sau qua van nhiệt trở bơm nước.Bằng cách nhiệt độ động trì Hệ thống làm mát nước tuần hoàn cưỡng bức, dung tích bình chứa 7,8lít Quạt hệ thống làm mát điều khiển khớp chất lỏng ba giai đoạn Hình 4-2 Hệ thống làm mát động 2UZ-FE 1-Két nước; 2-Van nhiệt; 3-Đường nước đến cổ họng gió; 4-Đường nước 4.2 Các cụm chi tiết hệ thống làm mát nước động 2UZ-FE 4.2.1 Két làm mát 4.2.1.1 Công dụng yêu cầu Công dụng két kàm mát dùng để hạ nhiệt độ nước từ động cách tản nhiệt ngồi khơng khí qua thành ống nước cánh tản nhiệt, lại đưa trở vào làm mát động Yêu cầu két nước phải hấp thụ tỏa nhiệt nhanh tức hệ số truyền nhiệt phận tản nhiệt lớn 4.2.1.2 Kết cấu nguyên lý làm việc Kết cấu két làm mát động 2UZ-FE gồm có bình chứa nước phía bình chứa nước phía thơng qua ống mỏng đồng, có tiết diện dẹt (giống hình ơvan), bố trí hang, hàng có cột thẳng hàng với Các ống có cánh tản nhiệt bên để tăng khả tản nhiệt Loại ống có ưu điểm có sức cản khơng khí diện tích tản nhiệt lớn khoảng ÷ lần so với ống trịn Tuy nhiên loại ống khơng bền ống trịn khó sửa chữa Đường ống từ bơm nước vào nằm bình chứa nước phía có đường kính Ф= 40mm, đường ống khoang phía vào động Ф= 35mm Trang 43 11 B 12 B 600 500 13 A 520 660 15 14 Hình 4-3 Két cấu két nước 11- Ống nước nóng vào két làm mát , 12- Ngăn trên, 13- Tai bắt két , 14- Ống mát vào làm mát động cơ, 5- Ngăn Nguyên lý làm việc két: Khi động làm việc, nhiệt độ sinh q trình cháy truyền mơi trường xung quanh, làm cho nước làm mát động nóng dần lên Dưới áp lực bơm nước, nước nóng đẩy vào bình chứa nước phía két nước Nước nóng chảy ống, đồng thời tỏa nhiệt thành ống, nhiệt từ thành ống truyền cho cánh tản nhiệt truyền môi trường khơng khí, cánh tản nhiệt có tác dụng tăng khả truyền nhiệt Nước sau trao đổi nhiệt với môi trường, nhiệt độ giảm xuống Nước nguội chảy theo đường ống két xuống bình chứa phía két làm mát, theo đường ống vào làm mát động phận khác 4.2.1.3 Các dạng hư hỏng cách khắc phục sửa chữa + Các hư hỏng: - Két nước bị tắc (tắc phần) đóng cặn chất khoáng thành ống - Các ống nước tản nhiệt bị bẹp làm cản trở nước lưu thông qua két giảm truyền nhiệt thành ống ống nước bị thủng làm rò rỉ nước - Cánh tản nhiệt giàn ống bị dập va đập làm cản trở khí thổi qua két để làm mát két - Các ống nối dẫn nước vào két từ két bị bẹp làm cản trở lưu thông tuần hoàn nước qua két + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thông rửa két nước, tẩy chất bám thành ống thông qua phương pháp tẩy rửa nước rửa hóa chất kết hợp tạo dịng nước mạnh lưu thông Trang 44 qua hệ thống làm mát Chú ý, thông rửa phải tháo van nhiệt khỏi hệ thống làm mát Có thể tháo hai ống nối két động rửa riêng cho cụm két động Phương pháp tốn nước phương pháp rửa chung cho tồn hệ thống - Gị, hàn lại ống nước tản nhiệt Số lượng hàn lấp không 10% tổng số ống - Nắn thẳng lại cánh tản nhiệt - Thử nghiệm thời gian nước chảy qua két làm mát, lưu lượng giảm cỡ 15% so với thiết kế phải sửa chữa thay két Phải thay két nếu: - Số ống nước móp méo lớn 20% - Số đường ống bị tắc lớn 10% - Số cánh tản nhiệt bị hỏng lớn 20% Sau sửa chữa xong phải thử độ kín khít phận 4.2.2 Nắp két 4.2.2.1 Công dụng yêu cầu Công dụng nắp két trì áp suất hệ thống làm mát cao áp suất khơng khí, nhằm nâng nhiệt độ sơi nước cao bình thường Cho phép động làm việc với nhiệt cao mà không bị sơi trào gây hao hụt nước làm mát Ngồi nắp két cịn làm để bịt kín miệng đổ nước két làm mát 4.2.2.2 Kết cấu nguyên lý làm việc 12 11 10 (a)-Måívan x (b)- Måívan nả p Hình 4-4 Kết cấu nắp két nước 1- Nắp; 2- Vòng đàn hồi; 3- Lò xo van xả nước; 4- Thân van xả nước; 5Lỗ thoát hơi; 6- Đĩa cao su van xả; 7- Đệm cao su van xả; 8- Mũ van khơng khí; 9- Đệm van khơng khí; 10- Thân van hút khơng khí; 11- Lị xo van hút khơng khí; 12- Thân nắp két Nắp két nước có cấu tạo sau: Trên nắp két nước có van xả nước (van áp suất) van hút khơng khí (van chân khơng) Van xả nước gồm có lị xo van (3) có xu hướng ép chặt đĩa cao su van xả (6) đệm cao su (7) xuống, thân van xả có nhiệm vụ định hướng cho lị xo (3) Trang 45 Van hút khơng khí bao gồm: mũ van (8), lị xo van hút khơng khí (11) có xu hướng đẩy chặt vịng đệm (9) lên phía trên, lị xo hút khơng khí (11) được dẫn hướng thân van hút khơng khí (10) Van xả nước trì áp suất hệ thống ổn định chế độ định tùy thuộc vào nhiệt độ làm mát tối đa quy định động làm việc, cịn van hút khơng khí đảm bảo áp suất hệ thống không thấp nhiều so với áp suất bên động nguội Khi áp suất két nằm giới hạn cho phép hai van mở để bớt nước ngồi hút khí vào Nếu áp suất hệ thống làm mát cao 0,15 ÷ 0,125 MN/m thắng áp lực lò xo (3) tạo van xả khí mở để ngồi mơi trường Nếu áp suất hệ thống làm mát nhỏ áp suất khí trời khoảng 0,095 ÷ 0,09 MN/m2, áp suất chân khơng phía van hút khơng khí có xu hướng làm mở van hút, áp suất chân không phải thắng áp lực lị xo (11) gây làm mở van hút này, để hút khơng khí vào Do đó, hai van có tác dụng hạn chế bay nước hệ thống làm mát nhằm giảm hao hụt nước làm mát Vì vậy, kiểu làm mát cưỡng tuần hồn kín vòng dùng rộng rãi loại động đốt ô tô máy kéo chạy đường dài vùng nguồn nước 4.2.2.3 Các dạng hư hỏng cách khắc phục sửa chữa + Hư hỏng: - Vòng đệm cao su làm kín bị hỏng - Lị xo áp suất van chân không bị giảm đàn hồi hay kẹt, dẫn đến sai lệch áp suất điều chỉnh + Cách khắc phục, sửa chữa: - Thay vòng đệm cao su đảm bảo kín khít két - Thay nắp két chủng loại 4.2.3 Bơm nước 4.2.3.1 Công dụng yêu cầu Công dụng bơm nước hút nước nguội từ thùng két giải nhiệt đẩy nước tới mạch vào bọng nước động để làm mát động Trong động 1TR-FE, bơm nước có nhiệm vụ cung cấp nước tuần hoàn cho hệ thống làm mát với lưu lượng áp suất định Yêu cầu bơm nước phải cung cấp đủ lưu lượng cho vòng tuần hoàn đảm bảo tạo áp suất cột nước 12m Ngoài bơm nước phải làm việc cách ổn định, kết cấu gọn nhẹ phù hợp với loại động 4.2.3.2 Kết cấu nguyên lý làm việc Máy bơm nước dẫn động đai chữ V(đai thang có răng), để tạo dịng tuần hồn nước làm mát hệ thống làm mát sưởi ấm Rơto thân máy bơm nước có vịng bít (phớt làm kín) để chống rị rỉ Trang 46 15 14 13 12 11 10 Hình 4-5 Kết cấu bơm nước 1-Puli bơm nước; 2-Lổ then bán nguyệt; 3- Trục bơm; 4-vú mỡ; 5-ống hút; 6-then bằng; 7-thân động cơ; 8-bulong; 9-buồng đẩy; 10-bánh công tác; 11-ống hút từ van nhiệt; 12-vịng phớt làm kín; 13-ổ bi; 14-vỏ bơm; 15-vít me Nguyên lý hoạt động bơm nước: - Bánh công tác gắn trục bơm, động làm việc trục khuỷu quay nhờ truyền động đai dẫn đến trục bơm quay Trục bơm quay nên bánh cơng tác quay ngâm nước lượng nước nằm rãnh cánh tác dụng lực ly tâm bị đẩy không gian nằm bên ngồi đường kính bánh cơng tác (7) Khơng gian xả có dạng hình xoắn ốc, chiều mở hình xoắn ốc chiều với chiều quay bơm Khi nước tới không gian xả tốc độ dòng nước giảm dần làm cho áp suất dòng chảy tăng dần Khu vực miệng đẩy nối với cửa phân phối nước vào thân máy có áp suất lớn Khi nước rãnh bị văng xa tâm quay phần gần tâm quay, khu vực tạo chân không (áp suất hút) hút nước từ miệng hút, nối thông với khoang két nước với không gian đường ống nối tắt van nhiệt 4.2.3.3 Các dạng hư hỏng cách khắc phục sửa chữa Trong trình làm việc, chi tiết bơm nước chịu nhiều tác dụng lý hóa gây hư hỏng + Hư hỏng: - Vịng bít bi hư hỏng Nếu vịng bít bị hư hỏng nước làm mát bị rị ngồi lượng rị rỉ ngồi qua lỗ xả thân máy bơm, để nước làm mát không Trang 47 thâm nhập vào vịng bi Vì có tượng rị rỉ có nước làm mát ngồi qua lổ xả ngun nhân vịng bít vịng bi bị hỏng - Rị rỉ nước qua lỗ thăm thân bơm bề mặt lắp ghép thân bơm với thân máy - Trục bơm bị rơ ngang ổ bi bị hỏng - Bánh cơng tác bơm bị ăn mịn lớn, gãy vỡ + Cách khắc phục, sửa chữa Thông thường máy bơm khơng thể sửa chữa cách tháo rời ra, mà thường phải thay Tuy nhiên, có số kiểu máy bơm nước tháo để sửa chữa - Kiểm tra phận phớt bao kín hỏng phải thay thế, kiểm tra bề mặt đế lắp phớt bao kín thân bơm bị mịn rỗ doa mài bóng lại doa rộng đóng ống lót mài bóng bề mặt tiếp xúc Cần thay roan đệm mặt lắp ghép thân bơm với thân máy để đảm bảo không rò rỉ nước - Thay ổ bi tiêu chuẩn - Thay bánh công tác phù hợp thay bơm Cho phép sửa chữa bánh công tác phải đảm bảo độ cứng vững 4.2.4 Quạt gió dẫn động đai 4.2.4.1 Cơng dụng u cầu Quạt gió dùng để tạo dịng khí qua giàn ống cánh tản nhiệt két làm mát để tăng khả tản nhiệt cho két Quạt gió làm tăng tốc độ lưu động khơng khí qua két làm mát khiến cho hiệu làm mát cao Quạt gió dùng hệ thống làm mát động 2UZ-FE loại quạt hướng trục Hiệu suất làm việc quạt phụ thuộc vào số vòng quay quạt, đặc điểm kết cấu quạt (số cánh, chiều dài, chiều rộng, góc nghiêng quạt) khoảng cách từ quạt đến két nước thể sau: 4.2.4.2 Kết cấu nguyên lý làm việc Trang 48 B B B 13 14 II I 15 III Ø440 12 11 Ø30 60 16 10 III I II 50 Hình 4-6 Kết cấu quạt gió động 2UZ-FE 1- Đai ốc; 2- Trục ly hợp; 3- Vòng chặn; 4- Ổ bi đỡ 5- Đĩa bị dẫn 1; 6- Đĩa bị dẫn 2; 7- Tấm lưỡng kim; 8- Lò xo; 9-Đĩa bi dẫn 3; 10-Đĩa dẫn; 11-Bulong; 12-Cánh tản nhiệt; 13-Cánh quạt gió; 14-Bầu quạt; 15-Khớp chất lỏng; 16-Bulong Quạt gió sử dụng động 2UZ-FE có kết cấu đơn giản Quạt gió có cánh, cánh quạt làm nhựa đúc liền với bầu quạt Quạt gió dẫn động đai từ trục khuỷu động lắp cứng với trục Trên trục đầu lắp quạt gió, đầu lắp puly dẫn động, puly có rãnh lắp đai để truyền động từ trục khuỷu đến quạt Quạt gió gắn vào khớp chất lỏng Tốc độ quạt điều khiển Khớp chất lỏng, phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí qua két nước 4.2.4.3 Các dạng hư hỏng cách khắc phục sửa chữa + Hư hỏng: - Cánh quạt gió nứt, gãy,cong vênh + Cách khắc phục, sửa chữa: - Nếu bị nứt, gãy phải thay thông số kỹ thuật, hàn vết nứt Thơng thường cánh quạt gió có bị hư hỏng điều thay giá thành cánh quạt rẻ, dễ thay 4.2.4 Van nhiệt 4.2.4.1 Công dụng yêu cầu Van nhiệt có nhiệm vụ tự động khống chế lưu lượng nước làm mát qua két nước nhiệt độ động chưa đạt tới nhiệt độ quy định Mặt khác, van nhiệt làm nhiệm vụ rút ngắn thời gian chạy ấm máy Trang 49 Ở động 2UZ-FE Có loại van nhiệt, loại có van chuyển dịng loại khơng có van chuyển dịng Xi lanh van nhiệt dịch chuyển dịch chuyển sáp xylanh Sự dich chuyển làm cho van mở ra, điều tiết lưu lượng nước làm mát qua két nước, nhiệt độ thích hợp trì.Van chuyển dịng hoạt động với van (khi van mở, van chuyển dịng đóng) 4.2.4.2 Kết cấu ngun lý hoạt động Hình 4-7 Kết cấu van nhiệt 1-thân van nhiệt; 2-ống chuyển ; 3-ống nhánh nối với bơm; 4- Lò xo van chuyển; 5- Lị xo van chính; 10-ống nhánh từ tản nhiệt; 11-van chính; 12-van chuyển Hình 4-8 Kết cấu van nhiệt 6- Lõi; 7-chất độn rắn; 8-ống bọc; 9-đệm cao su; Phần tử nhạy nhiệt van nhiệt có ống bọc (hình 6-7) đệm cao su 9; nằm thành chúng chất độn rắn Bên miếng đệm cao su có lõi bắt chặt vào trụ van 11 van nhiệt Trang 50 Khi nhiệt độ chất lỏng làm mát 80oC, van đóng lại (hình 6-7,a), cịn chất lỏng chảy theo chu trình hẹp: bơm nước, áo nước làm mát, ống chuyển 2, van chuyển 12, ống nhánh nối với bơm Khi nhiệt độ nước làm mát cao 94oC, Sáp nóng chảy giãn nở, chuyển đẩy van 11 12 lên Chất lỏng bắt đầu khỏi bơm (hình 6-7,b) Lúc nhiệt độ hâm nóng nằm giai đoạn nới trên, chất lỏng qua hai van 11 12 4.2.4.3 Các dạng hư hỏng cách khắc phục sửa chữa + Hư hỏng - Van nhiệt bị liệt hay kẹt ln vị trí đóng mở to đường nước qua két, làm cho nước khơng làm nguội, động q nóng Nếu van bị liệt hay kẹt vị trí mở to dẫn đến thời gian chạy ấm máy lâu, tượng kéo dài gây mòn nhanh động cơ, tốn nhiên liệu tăng ô nhiễm môi trường + Cách khắc phục, sửa chữa: - Tháo van khỏi động cơ, tẩy rửa làm cáu bẩn bám van, kiểm tra đóng mở van theo nhiệt độ, van đóng, mở nhiệt độ khơng với yêu cầu cần phải thay 4.2.5 Khớp chất lỏng 4.2.5.1 Công dung yêu cầu Đối với quạt làm mát dẫn động đai chữ V tốc độ tăng lên tỷ lệ với tăng tốc độ động Đối với quạt có khớp chất lỏng điều khiển nhiệt độ, tốc độ quạt điểu khiển cảm biến nhiệt độ luồng khơng khí qua két nước Tham khảo [6] [7] [8] Khớp chất lỏng bao gồm li hợp thuỷ lực chứa dầu silicon Sự chuyển động quay quạt thông qua đại chữ V điều khiển cách điều chỉnh lượng dầu buồng làm việc Khi nhiệt độ thấp, tốc độ quay giảm xuống để giúp động nóng lên giảm tiếng ồn Khi nhiệt độ động tăng lên, tốc độ quạt tăng lên, tốc độ quạt tăng lên để cung cấp đủ lượng khơng khí cho két nước, tăng hiệu làm mát 4.2.5.1.Hệ thống điều khiển quạt nhiều cấp tốc độ Ở hệ thống điều khiển quạt làm mát nhiều cấp tốc độ, động chưa đủ nóng, ECU điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến điều hòa nhiệt độ cảm biến tốc độ động ngắt dòng điện qua rơle, dòng điện từ hộp phân phối công suất không đến mô tơ quạt, quạt không quay Khi động bắt đầu ấm lên, chế độ chạy không tải, ECU nhận tín hiệu từ cảm biến điều khiển đóng rơle tốc độ thấp, quạt quay tốc độ thấp cịn có tải động nóng lên mức, ECU điều khiển ngắt rơle tốc độ thấp đóng rơle tốc độ cao, quạt quay tốc độ hai, tốc độ tăng tiếng ồn tăng lên - Các hệ thống điều khiển loại quạt chạy mô tơ điện thường lắp xe chạy xăng ưu điểm cấu tạo đơn giản, tiếng ồn, tiết kiệm nhiên liệu - Các động chạy dầu diesel thường không sử dụng loại quạt chạy điện mà thay quạt có khớp chất lỏng Đối với loại quạt có khớp chất lỏng điều khiển nhiệt độ tốc độ quạt điều khiển cảm biến nhiệt độ luồng khơng khí qua két nước Trang 51 Hình 4.9 Hệ thống điều khiển quạt gió 4.2.5.1.Cấu tạo khớp chất lỏng Khớp chất lỏng bao gồm li hợp thuỷ lực chứa dầu silicôn Sự truyền chuyển động quay cho quạt thông qua đai chữ V điều khiển cách điều chỉnh lượng dầu buồng làm việc Khi nhiệt độ thấp, tốc độ quay quạt giảm xuống để giúp động nóng lên giảm tiếng ồn Khi nhiệt độ động tăng lên, tốc độ quạt tăng lên để cung cấp đủ lượng khơng khí cho két nước, tăng hiệu làm mát Trang 52 Hình 4.10 Cấu tạo khớp chất lỏng - Nhiệt độ khơng khí nóng xe chạy chậm: mức dầu silicon buồng làm việc tăng, làm giảm hệ số trượt khớp nối, chuyển động quay trục khớp chất lỏng truyền hết sang quạt - Nhiệt độ khơng khí nóng xe chạy nhanh: Sức ỳ quạt tăng lên trượt khớp chất lỏng làm cho quạt quay với tốc độ thấp tốc độ quay trục khớp chất lỏng - Nhiệt độ khơng khí (ấm) xe chạy nhanh: Tấm lưỡng kim ngắt đường dầu, làm giảm lượng dầu buồng làm việc Điều làm tăng hệ số trượt khớp nối, dẫn đến giảm tốc độ quay quạt - Nhiệt độ khơng khí (lạnh) xe chạy nhanh: Đường dầu bị ngắt mức dầu công tác tiếp tục giảm Lúc hệ số trượt lớn tốc độ quạt thấp Trang 53 - Hệ thống quạt làm mát chạy bằng thủy lực Ở hệ thống quạt làm mát thuỷ lực điều khiển điện tử dùng động thuỷ lực để chạy quạt Trong máy tính điều chỉnh lượng dầu vào mơ tơ thuỷ lực cách mà tốc độ quạt điều chỉnh vô cấp, luôn đảm bảo lượng khơng khí phù hợp So với quạt điện quạt có động nhỏ hơn, nhẹ hơn, có khả cung cấp lượng khơng khí lớn Tuy nhiên, bơm dầu hệ thống điều khiển lại phức tạp Trang 54 Kết luận Sau khảo sát tính tốn kiểm tra nhiệt két làm mát hệ thống làm mát động 2UZ-FE trang bị xe LAND CRUISER em nhận thấy rằng: Các cụm chi tiết hệ thống làm mát làm việc đảm bảo cho động làm mát tốt chế độ làm việc Công suất tiêu tốn cho việc dẫn động bơm quạt gió tương đối nhỏ khả cung cấp nước làm mát bơm khơng khí với quạt gió cho hệ thống đảm bảo Và cuối em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Trung tận tình bảo em hồn thành đồ án Trong trình làm nhiều thiếu sót em mong góp ý từ phía thầy để em hồn thiện đồ án Trang 55 Tài liệu tham khảo [1] Nguyên lí động đốt ( Nguyễn Tất Tiến ) [2] http://www.oto-hui.com [3] http://www.toyota.com Trang 56 ... GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 2.1 Chọn động cơ: Trang 29 Loại động chọn động “2UZ – FE”, lắp xe LAND CURISER200 Hình 2.1 xe LAND CURISER200 Động sữ dụng xe động 2UZ – FE Hình 2.2 Động 2UZ-FE 2.2... tạo tiền đề cho việc tính tốn thiết kế sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc động cơ, phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đầu to truyền …đồng thời sở thiết kế hệ thống khác hệ thống làm... Hình 1.1- Đồ thị cơng ĐỢNG HỌC VÀ ĐỢNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN Trang Động đốt kiểu piston thường có vận tốc lớn ,nên việc nghiên cứu tính tốn động học động lực học