Đồ án động cơ innova 1TR FE + bản vẽ chuong 2

CHƯƠNG II CÁC CƠ CẤU CHÍNH CỦA ĐỘNG CƠ TOYOTA- INNOVA Động 1TR-FE loại động xăng hệ mới, xi lanh thẳng hàng, dung tích xi lanh 2.0 lít, trục cam kép DOHC 16 xu páp dẫn động xích với hệ thống van nạp biến thiên thông minh VVT-i Dưới tập trung vào số cấu động 2.1 Cơ cấu khuỷu trục- truyền 2.1.1 Nhiệm vụ: Cơ cấu khuỷu trục truyền cấu động có nhiệm vụ nhận biến đổi lực khí thể đốt cháy nhiên liệu thành momen quay trục khuỷu, bao gồm hai nhóm chi tiết nhóm chi tiết cố định nhóm chi tiết chuyển động Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy nắp xy lanh te dầu Nhóm chi tiết chuyển động gồm nhóm pít tơng, truyền, trục khuỷu, bánh đà 2.1.2 Các chi tiết chính: a, Thân máy: Thân máy với nắp xy lanh nơi lắp 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 TR-FE giới thiệu hình 2.1 Hình 2.1: Thân máy Thân máy động loại thân xy lanh - hộp trục khuỷu Thân máy chế tạo thép đúc Các vách ngăn te có gia cơng gân để tăng độ cứng vững cho thân, thân phía có bệ để lắp ổ trục chính, nắp gối đỡ ổ trục bắt bu lơng, thân máy có áo nước để làm mát cho động , lỗ ren thân máy dùng để bắt nắp máy te với thân máy Xy lanh doa thẳng vào thân máy Đường kính xy lanh nằm khoảng 86.0 x 86.0 mm Khe hở pít tơng xy lanh động TR- FE nằm khoảng 0,02 - 0,04 mm Để tăng thời gian sử dụng động cơ, thân máy doa để lên cốt sửa chữa cho xy lanh ( Lên cốt sửa chữa tăng đường kính xy lanh lên 0,25 mm ) Chỉ lên cốt sửa chữa, doa rộng cốt làm lớp bề mặt xy lanh Phần thân máy có ổ đỡ trục khuỷu Nắp ổ đỡ trục khuỷu bắt vào thân máy bu lông, gia công với thân máy Do khơng lắp lẫn lắp ổ đỡ trục khuỷu, trình sửa chữa cần ý đến vị trí nắp ổ đỡ Tránh nắp nhầm vị trí ổ đỡ gây bó kẹt dẫn tới phá vỡ kết cấu lắp ghép *Nhận xét: Có thể nói kết cấu thân máy kiểu xy lanh đúc liền với thân máy có ưu điểm có độ cứng vững cao kết cấu gọn, bảo đảm độ kín khít xy lanhvà khoang làm mát Song kết cấu có nhược điểm việc chế tạo khó khăn đường nước bố trí bên nên q trình đúc thân máy khó Khó khăn cho q trình sửa chữa số lần phép sửa chữa không nhiều (chỉ tăng cốt lần tức tăng đường kính xy lanh lên 1mm) Vượt kích thước làm phần vật liệu thuộc lớp bề mặt xy lanh ( Tức lớp vật liệu chịu nhiệt độ mài mòn cao) Khi lớp bề mặt xi lanh khắc phục phương pháp doa rộng xi lanh lắp ống lót , khơng thể lắp thêm ống lót buộc phải thay thân máy Đây nhược điểm kết cấu kiểu không phù hợp với điều kiện Việt Nam kinh tế nghèo b, Nắp xy lanh: Nắp máy đúc liền khối cho xi lanh đúc hợp kim nhôm Các ống dẫn hướng xupap làm kim loại gốm ép vào nắp máy Trên nắp máy bố trí áo nước làm mát thông với áo nước thân máy Nắp đinh vị với thân nhờ bu lông cấy thân máy Nắp máy cịn gia cơng lỗ để bắt chặt với thân máy nhờ bu lông lỗ ren để bắt vòi phun, bugi Các đường rãnh dẫn khí nạp bố trí góc có độ nghiêng thích hợp nhằm tạo chuyển động theo phương tiếp tuyến dịng khí nạp mặt trụ bên xi lanh, chuyển động tạo thành xốy lốc, có tác dụng làm tăng chất lượng trình tạo hỗn hợp đốt cháy nhiên liệu Giữa thân máy nắp máy có đệm làm kín hợp kim nhơm xiết bu lông mặt máy lực từ đến KG đệm biến dạng tạo kín khít thân máy nắp máy Ngồi nắp máy có lắp dàn cị mổ hợp kim nhôm Nắp máy động TR- FE giới thiệu hình 2.2 Hình 2.2: Nắp máy động TR-FE Điều kiện làm việc nắp xy lanh khắc nhiệt nhiệt độ cao, áp suất khí thể lớn bị ăn mịn hố học bởỉ chất ăn mịn sản phẩm cháy c.Nhóm Pít tơng: Các chi tiết pít tơng bao gồm: pít tơng, xéc măng khí, xéc măng dầu, chốt pít tơng chi tiết khác Nhóm pít tơng động Toyota - Innova giới thiệu hình 2.3 10 Hình 2.3: Nhóm pít tơng Pít tơng; Chốt pít tơng; Vịng hãm; Xéc măng khí; Xéc măng dầu; Thanh truyền; Bạc đầu nhỏ truyền Pít tơng : Vai trị: chủ yếu pít tơng với chi tiết khác xy lanh, nắp xy lanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực khí thể cho truyền nhận lực từ truyền để nén khí Điều kiện làm việc: Điều kiện làm việc pít tơng khắc nhiệt Trong q trình làm việc pít tơng phải chịu tải trọng học lớn có chu kỳ, nhiệt độ cao Pít tơng động chế tạo hợp kim nhơm chịu nhiệt Pít tơng có dạng đỉnh lõm, tạo xốy lốc nhẹ tạo thuận lợi cho q trình hình thành khí hỗn hợp cháy Trên phần đầu pít tơng có xẻ rãnh để lắp xéc măng khí xéc măng dầu Khe hở phần đầu pít tơng thành xy lanh nằm khoảng 0,04  0,06 mm 11 Thân pít tơng có dạng hình tiết diện ngang hình ơvan có hai bệ để đỡ chốt pít tơng Thân pít tơng có nhiệm vụ dẫn hướng cho pít tơng chuyển động xy lanh Để đảm bảo cho pít tơng chuyển động dễ dàng xy lanh, khe hở phần thân pít tơng thành xy lanh chế độ nước làm mát 80  900C nằm khoảng 0,04  0,06 mm  Xéc măng: Xéc măng động Toyota- Innova giới thiệu hình 2.4 Trên piston có loại xéc măng xéc măng khí xéc măng dầu Hình 2.4: Xéc măng 1.Xéc măng dầu; 2.Xéc măng khí Xéc măng khí có nhiệm vụ bao kín buồng cháy động dẫn nhiệt từ đỉnh pít tơng thành xy lanh tới nước làm mát Mỗi pít tơng lắp xéc măng khí vào hai rãnh đầu pít tơng Để xéc măng rà khít với thành xy lanh mạ lớp thiếc Xéc măng khí phía mạ crơm để giảm mài mòn Khi lắp khe hở miệng xéc măng nằm khoảng 0,3 0,5 mm để giảm tượng lọt khí xuống te lắp đặt miệng xéc măng phải lệch 1800 Vật liệu chế tạo xéc măng khí thép hợp kim cứng 12 Xéc măng dầu làm từ thép chống gỉ Xéc măng dầu có nhiệm vụ san lớp dầu bề mặt làm việc gạt dầu bôi trơn thừa từ thành xy lanh te Xéc măng dầu có lỗ dầu lắp vào rãnh pít tơng Trong rãnh có lỗ nhỏ ăn thơng với khoang trống phía pít tơng Khi lắp khe hở miệng xéc măng nằm khoảng 0,1 0,5 mm  Chốt pít tơng: Chốt pít tơng chi tiết nối pít tơng đầu nhỏ truyền Tuy có kết cấu đơn giản chốt pít tơng có vai trò quan trọng để đảm bảo điều kiện làm việc bình thường động Trong trình làm việc chốt pít tơng chịu lắc, va đập tuần hồn, nhiệt độ cao điều kiện bơi trơn khó khăn Chốt pít tơng động Toyota- Innova giới thiệu hình 2.5 Hình 2.5: Chốt pít tơng 1.Vịng hãm; 2.Chốt pít tơng Chốt pít tơng chế tạo thép hợp kim có thành phần hợp kim như: crôm, măng gan, thành phần bon thấp… xử lý tăng cứng mài bóng Chốt pít tơng có dạng hình trụ rỗng Các mối ghép chốt pít tơng với pít tơng truyền theo hệ trục để đảm bảo lắp ghép dễ dàng Chốt pít 13 tơng lắp tự hai mối ghép Khi lắp ráp mối ghép chốt bạc đầu nhỏ truyền mối ghép lỏng, mối ghép với bệ chốt mối ghép trung gian, có độ dơi Phương pháp lắp làm cho chốt mòn chịu mỏi tốt khó bơi trơn mối ghép phải có kết cấu hạn chế di chuyển dọc trục chốt d Thanh truyền: Thanh truyền chi tiết nối pít tơng trục khuỷu Trong trình làm việc truyền chịu lực khí thể, lực qn tính nhóm pít tơng lực quán tính thân truyền Các lực lực tuần hoàn va đập Trong trình làm việc động cơ, truyền thực chuyển động phức tạp: Chuyển động tịnh tiến dọc theo thân xy lanh chuyển động lắc tương đố so với trục chốt pít tơng Thanh truyền chế tạo thép hợp kim, thân truyền có khoan rãnh dẫn dầu bơi trơn nên bề mặt bạc đầu nhỏ chốt pít tơng Trên truyền có đánh dấu nửa đầu to truyền nửa đầu to truyền, với dấu pít tơng lắp dấu phải phía quay phía đầu động Trên hình 2.6 giới thiệu dấu định vị nhóm pít tơng- truyền 14 Hình 2.6: vạch dấu định vị nhóm pít tơng- truyền Bạc đầu nhỏ truyền đồng có dạnh hình trục rỗng, bạc có lỗ dẫn dầu tương ứng với lỗ dầu nhỏ truyền Bạc đầu to loại mỏng lắp lẫn Bạc lót gồm hai nửa dập ghép từ thép mềm phủ lớp chịu mịn hợp kim nhơm có hàm lượng thiếc cao, chiều dày bạc lót sau phủ 1,6mm, chiều rộng 25mm, bạc có gờ khớp với rãnh nửa nắp đầu to để chống xoay Để đảm bảo cân cấu khủy trục– truyền, khối lượng truyền lựa chọn lắp không chênh lệch 6- gam e.Trục khuỷu: Vai trò trục khuỷu: trục khuỷu nhận lực tác dụng từ pít tơng tạo mômen quay kéo máy công tác nhận lượng bánh đà; sau truyền cho truyền pít tơng thực q trình nén trao đổi khí xy lanh Điều kiện làm việc trục khuỷu khắc nhiệt phải chịu lực T, Z lực khí thể lực quán tính nhóm pít tơng- truyền gây ra.Ngồi trục khuỷu cịn chịu lực qn tính ly tâm khối lượng quay 15 lệch tâm thân trục khuỷu truyền Những lực gây uốn xoắn dao động xoắn dao động ngang trục khuỷu ổ đỡ Trục khuỷu động Toyota 7M- GTE giới thiệu hình 2.7 Hình2.7: Cấu tạo trục khuỷu Trục khuỷu động chế tạo thép hợp kim có thành phần mănggan, vômphram… Phôi trục khuỷu chế tạo phương pháp rèn khn rèn tự Sau phơi ủ thường hố trước gia cơng Tiếp theo gia công trục khuỷu nhiệt luyện xử lý bề mặt gia cơng xác bề mặt làm việc, cổ trục cổ khuỷu Trên trục khuỷu gồm có đầu trục, cổ khuỷu, má khuỷu, đối trọng đuôi trục Trục khuỷu gồm có chốt khuỷu cổ trục Trục khuỷu động toyota 7M-GTE có đối trọng đúc liền Trên đầu trục có then để lắp puly dẫn động quạt gió, bơm nước cho hệ thống làm mát, có bánh trục khuỷu để dẫn động trục cam, bơm dầu Cổ trục khuỷu gia công xử lý bề mặt đạt độ cứng độ bóng cao Các cổ trục có chung đường kính Cổ khuỷu làm rỗng để làm rãnh dần dầu bôi trơn đến cổ chốt khác trục khuỷu 16 Chốt khuỷu gia công xử lý bề mặt để đạt độ cứng độ bóng cao Đường kính chốt nhỏ đường kính cổ Chốt khuỷu làm rỗng để giảm trọng lượng chứa dầu bôi trơn Các đối trọng làm liền với má Đi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà làm rỗng để lắp vòng bi đỡ trục sơ cấp hộp số f Bánh đà: Bánh đà động có kết cấu dạng đĩa hình 2.8 Hình 2.8: Bánh đà Bánh đà giữ cho độ chuyển động không đồng trục khuỷu động nằm giới hạn cho phép dự trữ động cho trình nén thải, nơi lắp chi tiết cấu khởi động vành khởi động nơi đánh dấu tương ứng với điểm chết khắc vạch chia độ góc quay trục khuỷu Bánh đà chế tạo từ gang xám cân động với trục khuỷu 17 2.2 cấu phối khí 2.2.1 Nhiệm vụ - yêu cầu: Cơ cấu phối khí bao gồm tất cụm, chi tiết kết cấu với chức đảm bảo q trình trao đổi khí xy lanh động với mơi trường bên ngồi q trình nạp khí vào xy lanh thải sản phẩm cháy từ xy lanh môi trường bên ngồi Cơ cấu phối khí động xăng TR- FE loại bao gồm trục cam, trục cam dẫn động trực tiếp xu páp, đảm bảo chuyển động xác xu páp Cơ cấu phối khí động Toyota- Innova giới thiệu hình 2.9 Hình 2.9: Cơ cấu phối khí Bộ điều khiển VVT-I , Cảm biến vị trí trục cam, Cảm biến nhiệt độ nước làm mát, Van điều khiển phối khí trục cam, Cảm biến vị trí trục khuỷu 18 Cơ cấu điều khiển hệ thống VVT-I, hệ thống điều khiển thời điểm phối khí thơng minh, hệ thống sử dụng áp suất thủy lực để thay đổi thời điểm đóng mở xupap nạp, kết nâng cao hiệu nap, mô men, công suất phát ra, tính kinh tế nhiên liệu làm khí xả u cầu cấu phối khí là: Nạp đầy thải chế độ làm việc động cơ; Tiếng ồn thấp, khả bao kín tốt; Độ bền độ tin cậy làm việc cao; Dễ dàng lắp ráp thay chi tiết sửa chữa bảo dưỡng điều chỉnh 2.2.2 Các chi tiết chính: a, Trục cam: Trục cam dùng để dẫn động xu páp đóng mở theo quy luật định phù hợp với thứ tự làm việc động Điều kiện làm việc: Về mặt tải trọng trục cam chịu điều kiện làm việc nặng nhọc Các bề mặt làm việc cam tiếp xúc thường dạng trượt nên dạng hỏng chủ yếu mài mòn Trục cam chế từ thép hợp kim, bề mặt làm việc cam cổ trục thấm than cứng với độ thấm cứng khoảng 0,7  mm đạt độ cứng 52  65 HRC Trong động Toyota- Innova có hai trục cam lắp nắp xy lanh, vấu cam làm liền với trục Trên trục có 12 cam có dạng cam lồi Trục cam dẫn động từ trục khuỷu, thông qua truyền động đai bánh đai đẫn động cần phải ăn khớp với puly vị trí xác định đánh dấu để đảm bảo pha phối khí thứ tự làm việc động Cổ trục cam bôi trơn dầu bôi trơn dẫn từ ống dầu bên trục cam qua cửa dầu b, Xu páp: 19 Xu páp chi tiết trực tiếp đóng mở cửa nạp thải để thực trình nạp thải bao kín buồng cháy theo yêu cầu làm việc xy lanh, động sử dụng xu páp nạp xu páp thải cho xy lanh Xu páp chi tiết làm việc điều kiện nặng nề cấu phối khí Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên xu páp chịu áp lực lớn nhiệt độ cao xu páp thải Khi xu páp đóng mở nấm xu páp va đập với đế nên nấm dễ bị biến dạng cong vênh mòn rỗ bề mặt nấm Do vận tốc lưu động môi chất qua xu páp lớn Đối với xu páp thải vận tốc đạt 400  600 m/s gây ăn mòn học bề mặt nấm đế Xu páp thải động chế tạo thép hợp kim chịu nhiệt có thành phần như: silic, crôm, mănggan Đối với xu páp nạp sử dụng thép hợp kim crôm, mănggan Tuy nhiên khả chịu nhiệt không cao xu páp thải Theo kết cấu xu páp chia làm phần: nấm, thân đuôi Xuppa động Toyota - Innova gới thiệu hình 2.10 Hình 2.10: Kết cấu phần xu páp lắp ghép xu páp với đế 1.Đuôi xu páp; 2.Thân xu páp; 3.Nấm xu páp 20 Nấm xu páp có chức đóng kín phần quan trọng nấm bề mặt làm việc nấm với góc vát 45 Cả xu páp thải nạp động có kết cấu dạng nấm Ưu điểm nấm đơn giản dễ chế tạo có diện tích chịu nhiệt nhỏ Độ cứng vững tán nấm cao nên giảm bán kính góc lượn từ phần tán nấm tới phần thân để giảm khối lượng Thân xu páp có tiết diện ngang hình trịn Thân xu páp có nhiệm vụ dấn hướng tản nhiệt cho nấm xu páp Phần nối tiếp nấm thân làm nhỏ lại để dễ gia công tránh bị kẹt xu páp ống dẫn hướng phần thân có nhiệt độ cao phần Phần xu páp có chỗ thắt để ăn khớp với gờ móng hãm Có lắp chụp bạc tì để nhận truyền động từ trục cam qua vấu cam Để tránh tượng giãn nở làm kênh xu páp nên có khe hở nhiệt Khe hở nhiệt xác định có độ dày khe hở quy định đặt vào đuôi xu páp điều chỉnh Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt động Toyota 7M- GTE thay đổi chiều dày bạc tì phía chụp xu páp cho phép thay bạc mà không cần phải tháo trục cam, điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp phải đảm bảo đóng kín Khi khe hở nhiệt q lớn, xu páp mở khơng hồn tồn, làm giảm chất lượng trình nạp thải, gây va đập, ngược lại khe hở nhiệt nhỏ, xu páp đóng khơng hồn tồn dẫn đến lọt khí, tạo muội mặt đế xu páp, khe hở nhiệt cần phải đảm bảo từ 0,25 – 0,3 mm xu páp thải, 0,15 - 0,2 mm xu páp nạp Đế xu páp chi tiết mặt để đảm bảo đóng kín xu páp Yêu cầu đế xu páp phải có tuổi thọ cao, khả tạo kín khít tốt với mặt tán nấm xu páp để tránh lọt khí phải dẫn nhiệt tốt để giảm nhiệt độ phần tán nấm Đế xu páp động chế tạo rời thép hợp kim nắp vào nắp máy 21 c, Ống dẫn hướng xu páp: Để thuận lợi cho việc gia công, đại tu, sửa chữa kéo dài tuổi thọ lắp xy lanh thân xu páp nắp xy lanh có chi tiết trung gian ống dẫn hướng Ống dẫn hướng lắp lỏng với thân xu páp có chức dẫn hướng cho xu páp chuyển động tịnh tiến qua lại đóng mở Ống ép căng vào lỗ gia công nắp xy lanh Ống chế tạo gang hợp kim gang dẻo nhiệt luyện Ống có kết cấu hình trụ rỗng có vát mặt đầu để dễ lắp ráp d, Lị xo xu páp: Xu páp tì chặt lên đế đóng kín đường thơng nhờ lực đẩy lị xo Trên xu páp có lắp lị xo Lò xo xu páp chế tạo thép lò xo (thép crom sillic) sau ram cứng Giúp cho lò xo xu páp đảm bảo tốc độ động cao Lị xo xu páp có kết cấu hình trụ, hai đầu mài phẳng để lắp ráp với đĩa xu páp 22 ... để lắp bánh đà làm rỗng để lắp vòng bi đỡ trục sơ cấp hộp số f Bánh đà: Bánh đà động có kết cấu dạng đĩa hình 2. 8 Hình 2. 8: Bánh đà Bánh đà giữ cho độ chuyển động không đồng trục khuỷu động nằm... ngồi Cơ cấu phối khí động xăng TR- FE loại bao gồm trục cam, trục cam dẫn động trực tiếp xu páp, đảm bảo chuyển động xác xu páp Cơ cấu phối khí động Toyota- Innova giới thiệu hình 2. 9 Hình 2. 9: Cơ. .. thân máy nắp máy Ngồi nắp máy có lắp dàn cị mổ hợp kim nhôm Nắp máy động TR- FE giới thiệu hình 2. 2 Hình 2. 2: Nắp máy động TR -FE Điều kiện làm việc nắp xy lanh khắc nhiệt nhiệt độ cao, áp suất