khảo
1>Thơng số động cơ chọn tương đương
Loại động cơ 1ZZ-FE Yêu câu của đề
Số xilanh 4-xilanh (thẳng hang) 4-xilanh (thẳng
hang)
Đường kính x hành trình 79 x 91,5 90 x 84
Tỷ số nén 9,5 9,4
Cơ cấu phối khí DOHC 16-xupáp, dẫn
động xích
DOHC 16-xupáp, dẫn động xích
Cơng suất tối đa 92KW x 6000v/p 85KW x 54900v/p
Momen xoắn tối đa 162N.m x 4400v/p
Thời điểm phối khí
Nạp Mở 60 60
Đĩng 460 460
Xã Mở 420 420
Đĩng 20 40
Trị số octan của nhiên liệu 90 hay hơn
Mặt cắt dọc của động cơ 1ZZ-FE
2)Các kết cấu sơ bộ của động cơ
2.1)Nắp của nắp máy
• gioăng làm kín và vịng đệm bugi được làm liền với nhau để giảm số chi tiết
• gioăng làm kín được làm bằng cao su Acrylic cĩ các tính chất nhanh khơ, chịu thời tiết và tia tử ngoại tốt, độ bám dính cao nhưng khả năng chịu hĩa chất, dung mơi và chống ăn mịn kim loại khơng tốt.
2.2)Nắp máy
• Cửa thải được làm đứng để tăng hiệu suất thải
• Các vịi phun được được đặt trong nắp xilanh để ngăn chặn nhiên liệu bám dính ở cửa nạp nên giảm lượng khí thải
• Đường đi trong áo làm mát đã được tối ưu hĩa để làm mát cao hơn .
• Việc sử dụng buồng cháy dạng cơn giúp giảm hiện tượng kích nổ và hiệu suất được cải thiện
2.3) Thân máy
,
• Nắp máy được chế tạo bằng hợp kim nhơm
• Ống lĩt xilanh làm bằng gang đúc mỏng, độ chính xác gia cơng cao
• Nắp bạc lĩt được chế tạo liều bằng nhơm hợp kim để tăng độ cứng vững
• Lổ thơng khí được tạo ra tại bạc của trục khuỷu trong than máy giúp khí dưới cilanh chảy êm nên áp suất của bơm giảm cùng với cơng suất đầu ra
• Piston được chế tạo bằng hợp kim nhơm, phần đáy gọn nhẹ, đỉnh piston cĩ vát hình cơn, chốt pistin lắp lỏng hồn tồn. Độ chính xác gia cơng cao hơn
• Thanh truyền được chế tạo bắng thép cường độ cao và gọn nhẹ, chiều rộng thanh truyền giảm để giảm ma sát, bỏ đai ốc dung bulơng siết chặt
2.5)Nhĩm trục khuỷu
• Trục khuỷu năm cổ trục và tám khối lượng cân bằng.Chiều rộng bạc nhỏ, tăng độ chính xác và độ nhẵn bề mặt để giảm ma sát Trên trục khuỷu cĩ khoan các lổ dầu để bơi trơn đến các cổ biên
• Chốt và ngõng trục được chế tạo chính xác hơn và giảm thiểu tối đa bề mặt gồ gề
2.6)Hệ thống bơi trơn
• Hệ thống bơi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bơi trơn và làm mát các bề mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ.
• Hệ thống bơi trơn gồm cĩ: bơm dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống... dầu sẽ từ cácte được hút bằng bơm dầu, qua lọc dầu, vào các đường dầu dọc thân máy vào trục khuỷu, lên trục cam, từ trục khuỷu vào các bạc biên, theo các lỗ phun lên thành xylanh, từ trục cam vào các bạc trục cam, rồi theo các đường dẫn dầu tự chảy về cácte.
• Cơ cấu phối khí DOHC(Double Overhead camshaft :Hai trục cam trên nắp máy) dẫn động bằng xích cĩ mắt 8mm, khơng cĩ đệm điều chỉnh xupáp bộ căng xích hoạt động bằng lo xo và áp suất dầu bơi trơn
2.8)Hệ thống làm mát
Trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt truyền cho các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như: piston, xecmăng, xupap, nắp xilanh, thành xilanh chiếm khoảng 25 ÷
35% nhiệt lượng do nhiên liệu cháy toả ra. Vì vậy các chi tiết đĩ thường bị đốt nĩng mãnh liệt-nhiệt độ đỉnh pittơng cĩ thể lên tới 600oC,cịn nhiệt độ của nấm xupap cĩ thể lên 900oC. Nhiệt độ của các chi tiết máy cao gây ra những hậu quả xấu như:
- Phụ tải nhiệt làm giảm sức bền làm giảm sức bền, độ cứng vững và tuổi thọ của các chi tiết máy
- Do nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt của dầu bơi trơn nên làm tăng tổn thất ma sát.
- Cĩ thể gây bĩ kẹt piston trong cylinder do hiện tượng giản nở nhiệt. - Giảm hệ số nạp.
- Đối với động cơ xăng dễ phát sinh hiện tượng cháy kích nổ.
Giảm chấn xích cam Vịi phun dầu Thanh tỳ xích cam Bộ căng xích cam
Con đội xupáp
Lị xo vấu hãm Vấu hãm Cần đẩy Lị xo
• Hệ thống làm mát động cơ cĩ nhiệm vụ thực hiện quá trình truyền nhiệt từ khí cháy qua thành buồng cháy rồi đến mơi chất làm mát để đảm bảo cho nhiệt độ của các chi tiết khơng quá nĩng nhưng cũng khơng quá nguội
• Làm mát dầu bơi trơn vì trong quá trình làm việc của động cơ, nhiệt độ của dầu bơi trơn tăng lên
• Két nước được làm nhơm, đường nước đi tắt trong thân máy và nắp máy, nước làm mát chạy quanh thân máy
2.9)Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống nhiên liệu động cơ đĩng vai trị rất quan trọng, nĩ khơng đơn thuần là hệ thống phun nhiên liệu, nhưng nĩ hợp thành một hệ thống đĩ là hệ thống điều khiển điện tử (ECU), hệ thống đánh lửa điện tử, điều khiển tốc độ động cơ, tạo ra sự tương trợ lẫn nhau, kim phun hoạt động như các kim phun của các xe đời mới.
• Khả năng điều khiển tốt, cơng suất động cơ tăng, giảm tiêu hao nhiên liệu.
• Lượng khơng khí nạp được lọc sạch khi đi qua lọc khơng khí và được đo bởi cảm biến lưu lượng khơng khí.
• Tỷ lệ hồ trộn được ECU tính tốn và hồ trộn theo tỷ lệ phù hợp nhất. Cĩ cảm biến ơxy ở đường ống xả để cảm nhận lượng ơxy dư, điều khiển lượng phun nhiên liệu vào tốt hơn
• Dùng hệ thống nhiên liệu khơng cĩ đường dầu hồi, bộ điều áp, lọc nhiên liệu và bơm nhiên liệu lắp thành cụm và đặt trong bình xăng
2.10)Hệ thống dẫn động đai
• Dung đai gân chử V dẩn động tồn bộ hệ thống,cùng với bộ căng đai tự động
2.11)Hệ thống đánh lửa
• Hệ thống đánh lửa được điều khiển bằng điện tử ECU đánh lửa trực tiếp.
• Mỗi xylanh cĩ một bugi loại đầu dài và một cuộn dây đánh lửa được điều khiển bằng mạch bán dẫn dùng transitor. Bộ giảm rung động Bộ điều áp nhiên liệu Bình xăng ống phân phối Vịi phun Cụm bơm nhiên liệu Bơm xăng Lọc xăng Van cắt nhiên liệu Đến bộ lọc than hoạt tính Đến động cơ Van cắt nhiên liệu Lọc xăng Bộ đo mức nhiên liệu
Bơm xăng Bộ điều áp nhiên
• . Hệ thống đánh lửa điện tử luơn luơn gắn liền với hệ thống phun nhiên liệu, nĩ điều khiển tia lửa, gĩc đánh lửa luơn phù hợp với gĩc phun của nhiên liệu nhờ các cảm biến
2.12)Hệ thống điều khiển động cơ
Các bộ phận chính Khái quát Số lượng
Cảm biến lưu lượng Loại dây sấy 1
Cảm biến vị trí trục
khuỷu Loại cuốn dây phát tín hiệu(36-2) 1 Cảm biến vị trí trục
cam Loại cuốn dây phát tín hiệu(3) 1 Xảm biến vị trí bướm
ga
Loại liên tục 1
Cảm biến kích nổ Loại phần tử áp điện 1
Vịi phun Loại 4 lỗ 4
Van ISC Loại cuộn dây quay (1 cuộn) 1
Cảm biến vị trí trục cam Cảm biến vị trí trục khuỷu Cảm biến khác Cuộn đánh lửa và IC ECU động cơ Xylanh số 1 Xylanh số 2 Xylanh số 3 Xylanh số 4
Hệ thống điều khiển động cơ
3)Đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của cơ cấu phối khí (kiểu DOHC)
3.1)Kết cấu các chi tiết 3.1.1 Xupáp
• Xupap cĩ nhiệm vụ đĩng mở các đường nạp và xả, đầu xupap cĩ dạng đĩa dẹt, đường kính nắp xupap nạp lớn hơn của xupap xả
• Làm việc trong mơi trường chịu tác dụng của lực khí thể lớn nên xupáp phải độ bền, khả năng chịu nhiệt và chống ăn mịn do các chất sinh ra trong quá trình cháy,Xupap nạpn xupap xả làm bằng thép 40X.
• Mặt làm việc của xupap được chế tạo vát 45° được gia cơng kỹ và mài rà với đế xupap. Thân xupap chuyển động trong ống dẫn hướng, phần đuơi được gia cơng rãnh lắp các mĩng hãm để bắt chặt vịng chặn lị xo xupap.
• Số lượng xupáp trong động ứng với mỗi xylanh là bốn (hai xupáp nạp, hai xupáp thải) việc bố trí them xupáp giúp tăng tiết diện lưu thơng cho quá nạp và thải giúp nạp đầy và thải hồn tồn
32 2 1 5 1x45º 108 1 15° 45° 30 3 115 41 1 R0,5
1.Nấm xupap 2.Thán xupap 3.Đuơi xupap
3.1.2 Con đội
Con đội:dùng để truyền lực từ cam trục phân phối, được chế tạo thép C35 cĩ dạng hình trụ, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ dễ chế tạo, kích thước vừa bằng đường kính mặt tiếp xúc ±0. 1 ±0.05 42,6 27, 59 17 21, 69 34° 32, 06 18, 26 Con đội 3.1.3 Ống dẫn hướng xupap
612 12
8
70
Ống dẫn hướng
• Ống dẫn hướng xupap: dẫn hướng chuyển động cho xupap, tránh hao mịn cho
thân tại chỗ lắp xupap
• Loại ống lĩt hình trụ được sử dụng rộng rãi vì cĩ tính cơng nghệ đơn giản. Ơng dẫn hướng đuợc đĩng ép vào nắm xilanh đến một khoảng cách nhất định. Chiều dài của ống dẫn hướng phụ thuộc vào chiều dày và đường kính của thân xupáp lấy 1.95 lần đường kính của thân xupáp, với bề dày thì 3mm. Khe hở giữa thân xupáp và ống dẫn hướng phụ thuộc vào nhiệt độ và kết cấu của xupáp.
3.1.4 Lị xo xupap
• Lị xo xupap đảm bảo trong quá trình mở, đĩng xupáp khơng cĩ hiện tượng va đập trên mặt cam. Đảm bảo cho xupáp chuyển động theo đúng quy luật cam phân phối
• Lị xo xupap làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vật liệu chế tạo xupap thường dùng dáy thép cĩ đường kính 3-5 mm loại thép C65
4
27
46
Lị xo
3.1.5 Vịng hãm xupáp
• Vịng hãm: gồm 2 nửa hình cơn cĩ tác dụng liên kết và giữ đĩa chặn và lị xo với đuơi xupap, dung mĩng hãm khơng gây nên ứng suất tập trung trên đuơi xupáp
1027° 27° 5 3 7 Vịng hãm xupáp 3.1.6 Đế xupáp 45° 47 35 41 Đế xupáp
• Mục đích để giảm hao mịn cho thân máy khi chịu va đạp và lực của xupáp
• Kết cấu đế xupáp rất đơn giản thường chỉ cĩ một vịng hình trụ trên cĩ vát mặt cơn tiếp xúc với mặt con của nấm xupáp
• Mặt ngồi của đế xupáp cĩ thể là mặt trụ trên cĩ tiện rãnh đàn hồi để lắp cho chắc. Mặt ngồi cĩ độ cơn khoảng 120 . Loại đế xupáp hình cơn này thường khơng ép sát đáy mà để khe hở nhỏ hơn 0.04 mm.
3.1.7 Trục cam và dẫn động
• Trục cam và dẫn động: trục cam được chế tạo bằng thép C45, cĩ nhiệm vụ điều khiển việc đống mở xupap đúng thời điểm, được lắp trong thân máy
• . Trên trục cam ngồi các cam cịn cĩ các cổ đỡ, 2 đầu trục lắp bánh răng dẫn động .Cam và các cổ trục chế tạo bằng thép được tơi cao tần và được nhiệt luyện.
• Trục cam tiếp nhận chuyển động quay từ trục khuỷu, trong 1 chu trình làm việc của động cơ, trục cam quay 1 vịng để điều khiển xupap nạp , xả của mỗi xilanh chỉ mở 1 lần. Như vậy bánh răng của trục cam cĩ số răng lớn gấp 2 lần số răng của bánh răng đầu trục cơ. Các bánh răng này được
lắp ăn khớp với nhau theo những vị trí tương ứng giữa trục khuỷu và trục cam, những vị trí này được xác định rất chặt chẽ và được đánh dấu trên các bánh răng phân phối.
• Trên trục cam cĩ khoan lỗ dầu nhằm bơi trơn, việc khoan lổ dâu và số lượng cần tính tốn vì trục làm việc trong mơi trường tải trọng nên việc khoan lổ dầu làm trục cam yếu đi
• Cơ câu phơi khí DOHC gồm cĩ hai trục cam (một trục cam thải, một trục cam nạp)
3.2Nguyên Lý Hoạt Động
Cơ cấu phối khí cam xupáp được sử dụng phổ biến trong các loại động cơ vì cĩ kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh, giá thành khơng cao lắm, đây là xupap kiểu treo
Trục khuỷu quay truyền chuyển động đến trục cam , các cam cơng tác này tác tụng lên con đội xuống xupáp nhờ lị xo xupáp đĩng mở xupáp nạp, xã.Việc điều khiển nạp, xã là do pha phối khi quy định
*Nhận xét về cơ cấu phối khí DOHC
- Việc tăng thêm số lượng xupáp tạo điều kiện hồn thiện chế độ nạp xả theo nguyên tắc: nạp đầy khí nạp và xả hết khí cháy. Như vậy thực chất việc sử dụng DOHC cho phép tăng số lượng xupáp tức là tăng tiết diện thơng qua của dịng khí nạp và thải. - Động cơ DOHC cịn tạo nên sự đĩng mở xupáp cùng tên lệch pha, tạo dịng xốy khí nạp, cải thiện chất lượng cháy của động cơ, gĩp phần hồn thiện cơng suất động cơ.
- Trên các động cơ hiện đại sử dụng cĩ cấu điều khiển gĩc đĩng mở xupáp bằng điện tử do vậy tối ưu cho quá trình đĩng mở xupáp theo tốc độ vịng quay trục khuỷu. Nhờ các ưu việt trên mà cơng suất động cơ cĩ thể tăng thêm, giải quyết tốt hơn quá trình cháy, chất lượng khí xả, đảm bảo giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu.