2. GIỚI THIỆU KHÂI QUÂT VỀ ĐỘNG CƠ ISUZU 4JH1-TC
2.2. Câc cơ cấu của động cơ ISUZU 4JH1-TC
2.2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
2.2.1.1. Kết cấu nhĩm piston
Ø95,4
Hình 2 - 2. Kết cấu piston động cơ 4JH1-TC
+ Piston động cơ 4JH1-TC được chế tạo bằng hợp kim nhơm cĩ đường kính
φ = 95,4 (mm). Đỉnh piston cĩ khoĩt lõm dạng ơmíga để tạo ra dịng khí xôy lốc ở cuối quâ trình nĩn. Khi nhiín liệu được phun văo gặp dịng xôy lốc năy sẽ được xĩ nhỏ hơn, sấy nĩng vă hoă trộn đều hơn với khơng khí tạo hỗn hợp hoă khí tốt hơn cho quâ trình chây của động cơ. Đầu piston cĩ 3 rênh để lắp xĩcmăng, hai rênh xĩcmăng khí ở phía trín vă một rênh xĩcmăng dầu ở phía dưới.
+ Xĩcmăng khí được lắp trín đầu piston cĩ nhiệm vụ bao kín buồng chây, ngăn khơng cho khí chây từ buồng chây lọt xuống câcte. Trong động cơ, khí chây cĩ thể lọt xuống câcte theo ba đường: qua khe hở giữa mặt xilanh vă mặt cơng tâc (mặt lưng xĩcmăng), qua khe hở giữa xĩcmăng vă rênh xĩcmăng, qua khe hở phần miệng xĩcmăng. Xĩcmăng dầu cĩ nhiệm vụ ngăn dầu bơi trơn sục lín buồng chây, vă gạt dầu bâm trín vâch xilanh trở về câcte, ngoăi ra khi gạt dầu xĩcmăng dầu cũng phđn bố đều trín bề mặt xilanh một lớp dầu mỏng. Điều kiện lăm việc của xĩcmăng rất khắc nghiệt, chịu nhiệt độ vă âp suất cao, ma sât măi mịn nhiều vă chịu ăn mịn hô học của khí chây vă dầu bơi trơn.
Xĩcmăng của động cơ 4JH1-TC được chế tạo từ gang xâm.
A A A - A a) B B B - B b) Hình 2 - 3. Bộ xĩcmăng của động cơ 4JH1-TC
a- Xĩcmăng dầu; b- Xĩcmăng khí.
+ Chốt piston lă chi tiết dùng để nối piston với đầu nhỏ thanh truyền, nĩ truyền lực khí thể từ piston qua thanh truyền để lăm quay trục khuỷu. Trong quâ trình lăm việc chốt piston chịu lực khí thể vă lực quân tính rất lớn, câc lực năy thay đổi theo chu kỳ vă cĩ tính chất va đập mạnh. Chốt piston được lắp với piston vă đầu nhỏ thanh truyền theo kiểu lắp tự do. Khi lăm việc chốt piston cĩ thể xoay tự do trong bệ chốt piston vă bạc lĩt của đầu nhỏ thanh truyền, trín đầu nhỏ thanh truyền vă trín bệ chốt piston cĩ lỗ để đưa dầu văo bơi trơn chốt piston.
2.2.1.2. Thanh truyền
Thanh truyền động cơ 4JH1-TC được chế tạo từ thĩp C45 vă gia cơng bằng phương phâp rỉn khuơn.
Thanh truyền lă chi tiết dùng để nối piston với trục khuỷu vă biến chuyển động tịnh tiến của piston thănh chuyển động quay của trục khuỷu. Khi lăm việc, thanh truyền chịu tâc dụng của lực khí thể trong xilanh, lực quân tính của nhĩm piston vă lực quân tính của bản thđn thanh truyền. Thanh truyền cĩ cấu tạo gồm 3 phần: đầu nhỏ, thđn vă đầu to.
Hình 2 - 5. Thanh truyền động cơ 4JH1-TC
1- Thđn thanh truyền; 2- Bu lơng thanh truyền; 3- Bạc lĩt thanh truyền; 4- Đầu to thanh truyền.
Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston cĩ dạng hình trụ rỗng. Khi lăm việc chốt piston cĩ thể xoay tự do trong đầu nhỏ thanh truyền.
Thđn thanh truyền cĩ tiết diện chữ I. Chiều rộng của thđn thanh truyền tăng dần từ đầu nhỏ lín đầu to, mục đích lă để phù hợp với quy luật phđn bố của lực quân tính tâc dụng trín thđn thanh truyền trong mặt phẳng lắc.
Đầu to thanh truyền cĩ dạng hình trụ rỗng. Đầu to được chia thănh hai nửa, nhằm giảm kích thước đầu to thanh truyền mă vẫn tăng được đường kính chốt khuỷu, nửa trín đúc liền với thđn, nửa dưới rời ra lăm thănh nắp đầu to thanh truyền. Hai nửa năy được liín kết với nhau bằng bulơng thanh truyền.
Bạc lĩt đầu to thanh truyền được chế tạo bằng thĩp trâng một lớp kợp kim chịu mịn, trín bạc lĩt cĩ lỗ vă rênh để dẫn dầu bơi trơn vă câc vấu chống xoay, khi lắp ghĩp câc vấu năy bâm văo câc rênh trín đầu to, thuận tiện cho việc lắp râp.
2.2.1.3. Trục khuỷu
Hình 2 - 6.Kết cấu trục khuỷu
1- Cổ khuỷu; 2, 3- Nút ren; 4- Chốt khuỷu; 5- Đường dầu bơi trơn. Trục khuỷu lă một trong những chi tiết quan trọng nhất, cĩ cường độ lăm việc lớn vă giâ thănh cao nhất của động cơ.
Trục khuỷu của động cơ 4JH1- TC bao gồm 5 cổ khuỷu cĩ đường kính φ = 70 (mm), 4 chốt khuỷu vă 8 đối trọng được chế tạo liền một khối, vật liệu chế tạo bằng thĩp hợp kim, câc bề mặt lăm việc gia cơng đạt độ bĩng cao. Đầu trục khuỷu cĩ phay hai rênh then để lắp bânh răng dẫn động puly dẫn động bơm nước, mây phât vă bơm dầu trợ lực. Bânh đă được lắp ở đuơi trục khuỷu bằng câc bulơng.
Chốt khuỷu động cơ cĩ đường kính φ = 53 (mm) nhỏ hơn đường kính cổ trục. Ngoăi ra, chốt khuỷu được chế tạo rỗng vừa giảm khối lượng trục khuỷu vừa dùng để chứa dầu bơi trơn.
Đối trọng của động cơ 4JH1-TC được đúc liền với trục khuỷu cĩ hai nhiệm vụ chủ yếu lă:
+ Cđn bằng câc lực vă mơmen của lực quân tính chưa được cđn bằng như lực quân tính ly tđm, mơmen của lực quân tính ly tđm;
+ Giảm mơmen uốn cổ trục.
2.2.2. Cơ cấu phđn phối khí
Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện quâ trình thay đổi khí, thải sạch khí thải ra ngoăi trong kỳ thải vă nạp đầy khí nạp mới văo xilanh động cơ trong kỳ nạp.
Động cơ 4JH1-TC cĩ cơ cấu phđn phối khí loại dùng xupâp treo, trục cam được bố trí trong thđn mây, với câch bố trí năy tạo cho buồng chây cĩ kích thước nhỏ gọn, giảm được tổn thất nhiệt, dễ dăng bố trí đường nạp vă đường thải, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thải sạch vă nạp đầy. Hiện nay trín động cơ diezel chỉ dùng phương ân bố trí xupâp năy. Tuy vậy nhược điểm của phương phâp bố trí xupâp treo lă dẫn động xupap phức tạp, lăm tăng chiều cao động cơ, vă khi bố trí xupâp treo thì lăm kết cấu của nắp xilanh phức tạp.
Hình 2 - 7. Kết cấu câc chi tiết trong cơ cấu phối khí động cơ 4JH1-TC Mỗi xilanh của động cơ được bố trí hai xupâp, một xupâp nạp vă một xupâp xả, câc xupâp được đặt xen kẻ nhau. Đường nạp vă đường thải được bố trí về hai phía của động cơ, do đĩ giảm được sự sấy nĩng khơng khí nạp. Trục cam được bố trí trong hộp trục khuỷu, được dẫn động từ trục khuỷu thơng qua cơ cấu bânh răng. Xupâp được dẫn động giân tiếp qua con đội, đũa đẩy vă địn bẩy.
Xupâp lă chi tiết cĩ điều kiện lăm việc khắc nghiệt. Khi lăm việc nấm xupâp chịu tải trọng động vă tải trọng nhiệt rất lớn nín yíu cầu nấm xupâp phải cĩ độ cứng vững cao, nín xupâp của động cơ 4JH1-TC được chế tạo từ thĩp hợp kim 40Cr. Động cơ 4JH1-TC dùng xupâp cĩ đây bằng, mặt lăm việc quan trọng của xupâp lă mặt cơn, xupâp nạp cĩ mặt cơn năy nghiíng một gĩc α = 300, cịn xupâp thải thì cĩ mặt cơn nghiíng một gĩc α = 450. Mặt lăm việc được gia cơng rất kỹ vă được măi ră với đế xupâp. Khi lăm việc thđn xupâp trượt dọc theo ống dẫn hướng xupâp, ống dẫn hướng xupâp gắn chặt với nắp mây. Đuơi xupâp cĩ một rênh hêm hình trụ để lắp ghĩp với đĩa lị xo, đĩa lị xo được lắp với xupâp bằng hai mĩng hêm hình cơn, mặt trín của đuơi xupâp được tơi cứng để trânh mịn.
Để giảm hao mịn cho thđn mây vă nắp xilanh khi chịu lực va đập của xupâp, người ta dùng đế xupâp ĩp văo họng đường thải vă đường nạp. Đế xupâp lă một vịng hình trụ, trín đĩ cĩ vât mặt cơn để tiếp xúc với mặt cơn của nấm xupâp, mặt cơn trín đế xupâp thường lớn hơn mặt cơn trín nấm xupâp khoảng (0,5 ÷ 1)0, mặt ngoăi của đế xupâp cĩ dạng hình trụ trín cĩ tiện rênh đăn hồi để lắp cho chắc. Để đảm bảo cho xupâp ĩp chặt văo đế xupâp thì giữa xupâp vă địn bẫy phải cĩ một khe hở nhất định gọi lă khe hở nhiệt.
Lị xo xupâp dùng để đĩng kín xupâp trín đế xupâp vă đảm bảo xupâp chuyển động theo đúng quy luật của cam phđn phối khí, do đĩ trong quâ trình mở đĩng xupâp khơng cĩ hiện tượng va đập trín mặt cam. Ở động cơ 4JH1-TC dùng
một lị xo trín xupâp nạp vă hai lị xo lồng văo nhau trín xupâp thải nhằm trânh cho xupâp khơng bị bật ra khi động cơ lăm việc ở tốc độ cao.
Trục cam lă chi tiết quan trong nhất, nĩ dùng để dẫn động xupâp đĩng mở theo quy luật nhất định. Trục cam bao gồm câc phần cam nạp, cam thải vă câc cổ trục, câc cam được lăm liền với trục. Với động cơ 4 kỳ 1 hăng xilanh, gĩc lệch ϕ1
giữa hai đỉnh cam cùng tín của hai xilanh lăm việc kế tiếp nhau bằng một nửa gĩc cơng tâc δk của hai xilanh đĩ. Ở động cơ 4JH1-TC thì vật liệu dùng để chế tạo trục cam lă thĩp hợp kim.
2.3. Câc hệ thống của động cơ ISUZU 4JH1-TC2.3.1. Hệ thống nhiín liệu 2.3.1. Hệ thống nhiín liệu
2.3.1.1. Sơ đồ hệ thống nhiín liệu
12 13 6 5 4 3 1 2 9 8 7 10 11
Hình 2 - 8. Sơ đồ hệ thống nhiín liệu của động cơ 4JH1-TC
1- Thùng nhiín liệu; 2- Van điều khiển bốc hơi nhiín liệu; 3- Cảm biến bâo mức nhiín liệu; 4- Nắp thùng nhiín liệu; 5- Ống cung cấp nhiín liệu; 6- Ống hồi nhiín liệu; 7- Bầu tâch nước; 8,9- Lọc nhiín liệu; 10- Bơm cao âp; 11- Vịi phun; 12- Ống hồi; 13- Động cơ.
2.3.1.2. Nguyín lý lăm việc
Khi động cơ lăm việc nhiín liệu được bơm cấp nhiín liệu đặt trong thùng chứa hút lín vă chuyển tới bơm cao âp, thơng qua đường nhiín liệu 5 nhiín liệu được chuyển tới ống phđn phối nhiín liệu từ ống phđn phối, nhiín liệu được phđn phối tới câc vịi phun 11 vă phun văo xilanh động cơ hỗn hợp với khơng khí nĩn,
tạo thănh hoă khí hay hỗn hợp vă tự chây vă sinh cơng. Nhiín liệu sau khi đi qua bơm cao âp lă nhiín liệu cao âp. Từ đầu ra của bơm phđn phối đến cung cấp nhiín liệu cho 4 vịi phun của động cơ theo thứ tự nổ lă 1-3-4-2.
Để đảm bảo cho thănh phần nhiín liệu phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ. Trong hệ thống người ta cĩ lắp thím câc cảm biến: âp suất khí nạp, tốc độ động cơ, nhiệt độ nước lăm mât, vị trí băn đạp ga.... Câc cảm biến năy nhận tín hiệu vă chuyển về bộ điều khiển PCM. Bộ điều khiển cĩ nhiệm vụ xử lý tín hiệu từ câc cảm biến gởi về vă sẽ phât ra tín hiệu điều khiển vịi phun. Câc tín hiệu năy sẽ quyết định lượng nhiín liệu mă bơm sẽ cung cấp cho câc vịi phun.
2.3.2. Hệ thống bơi trơn
2.3.2.1. Sơ đồ hệ thống bơi trơn
Hình 2 - 9. Sơ đồ hệ thống bơi trơn động cơ 4JH1-TC
2.3.2.2. Nguyín lý lăm việc
Bơi trơn bằng phương phâp bơi trơn cưỡng bức sử dụng bơm bânh răng ăn khớp trong. Bơm được dẫn động từ trục khuỷu động cơ thơng qua bânh răng dẫn động trín trục bơm. Dầu bơi trơn được hút từ câcte thơng qua lưới lọc, qua câc đường dầu chính để đến câc ổ trục khuỷu, ổ trục cam, bơi trơn ổ chốt (ổ đầu to
thanh truyền) bơi trơn chốt piston (trín thanh truyền cĩ bố trí đường dầu để dẫn dầu đi bơi trơn chốt piston (đầu nhỏ thanh truyền), bơi trơn cơ cấu phđn phối khí xupâp, địn bẩy, cị mỏ....). Ngoăi ra, trín đường dầu chính cĩ đường ống dẫn dầu đến bộ tua bin tăng âp để bơi trơn ổ đỡ trục tua bin.
Khi nhiệt độ dầu bơi trơn cao hơn 800C lăm giảm độ nhớt, van điều chỉnh sẽ mở cho dầu đi qua kĩt lăm mât. Van an toăn của bơm đảm bảo âp suất trín toăn hệ thống khơng đổi. Trong trường hợp đường dầu bơi trơn bị kẹt vì một nguyín nhđn năo đĩ, van an toăn sẽ mở cho dầu xả về lại câcte.
Bề mặt xilanh, piston, câc chốt piston vă câc bânh răng được bơi trơn bằng phương phâp dầu vung toĩ. Sau khi bơi trơn bạc đầu to thanh truyền nhờ trục khuỷu đang quay với một tốc độ lớn, dầu được vung toĩ vă tạo thănh một lớp sương mù trong khơng gian của câcte bín dưới piston. Những giọt dầu bâm trín mặt gương xilanh, piston trín câc vẫn lăm nhiệm vụ bơi trơn những chi tiết năy rồi rơi về câcte.
2.3.3. Hệ thống lăm mât
2.3.3.1. Sơ đồ hệ thống lăm mât
Hình 2 - 10. Sơ đồ hệ thống lăm mât động cơ 4JH1-TC
1- Kĩt nước lăm mât; 2- Nắp kĩt nước; 3- Bình nước phụ; 4- Quạt giĩ; 5- Van hằng nhiệt; 6- Bơm nước; 7- Turbo; 8- Nắp mây; 9- Van nhiệt bộ lăm mât EGR; 10- Van nhiệt bộ lăm mât dầu bơi trơn; 11- Bộ lăm mât kĩt dầu bơi trơn; 12- Bộ lăm mât EGR; 13- Car Heater.
2.3.3.2. Nguyín lý lăm việc
Nước từ bình chứa nước, qua kĩt lăm mât, được dẫn văo bơm nước, đi văo lăm mât động cơ. Trong thời gian chạy ấm mây, nhiệt độ động cơ nhỏ hơn nhiệt độ lăm việc của van hằng nhiệt (82o C) thì nước sẽ khơng qua kĩt lăm mât mă đi thẳng đến bơm nước rồi đi văo động cơ. Khi nhiệt độ động cơ lớn hơn nhiệt độ lăm việc của van hằng nhiệt thì van sẽ mở ra vă cho nước từ động cơ qua kĩt lăm mât rồi đến bơm. Như vậy, nước sẽ được tuần hoăn cưỡng bức trong quâ trình lăm việc của động cơ.
Nắp kĩt nước cĩ một van âp suất để duy trì âp suất bín trong ở mức độ nhất định nhằm lăm tăng hiệu quả của bơm nước. Nắp kĩt nước cũng cĩ một van chđn khơng để cđn bằng với âp suất bín ngoăi khi âp suất trong động cơ giảm khi động cơ nguội để trânh trường hợp kĩt nước bị mĩp mĩo.
Bình nước phụ để trânh hao hụt nước lăm mât vă để điều khiển âp suất bín trong của kết nước, nhằm đảm bảo hiệu quả lăm mât. Khi động cơ nĩng, thể tích nước lăm mât giên nở khoảng 30% khi nhiệt độ lớn hơn 900C vă lượng nước giên nở năy sẽ trăn ra vì vậy phần trín của kĩt nước cĩ kích thước thích hợp để đâp ứng sự giên nở đĩ. Khi nhiệt độ giảm, âp suất nước trong kĩt giảm nước được hút trở lại kĩt nước. Trânh được hao hụt nước lăm mât vă luơn giữ đủ nước cho kĩt nước.
2.3.4. Hệ thống khởi động2.3.4.1. Sơ đồ hệ thống khởi động 2.3.4.1. Sơ đồ hệ thống khởi động 10 9 8 7 6 5 4 3 2 11 1
Hình 2 - 11. Sơ đồ nguyín lý hệ thống khởi động của động cơ 4JH1-TC 1- Bânh răng trục khuỷu; 2- Nút dừng; 3- Vănh răng khởi động;4- Rảnh xoay một chiều; 5- Địn bẩy; 6- Đĩa tiếp điểm; 7- Lị xo hồi vị; 8- Vị trí nối dđy dẫn; 9- Nút khởi động; 10- Khô nguồn; 11- Nguồn ắc quy.
2.3.4.2. Nguyín lý hoạt động
Động cơ sử dụng hệ thống khởi động điện, nguồn khởi động 24V, cơng suất của động cơ khởi động 2,3 (KW), cường độ dịng của nguồn ắcquy 160 (A.h). Khi đĩng cơng tắc nguồn 10 vă ấn nút khởi động 9, dịng điện lúc năy đi từ: (+) ắc qui → khô 10 → nút khởi động 9 → điểm nối 8 → cuộn dđy W1 vă W2 trín rơ le động cơ khởi động → cuộn dđy kích từ của động cơ khởi động → ( -) ắc qui, đĩng tiếp điểm 6, kĩo địn điều khiển 5 dịch chuyển qua trâi, đẩy cơ cấu bânh răng khởi động ăn khớp với bânh răng trục khuỷu, dịng điện từ (+) ắcqui → đĩa tiếp điểm 6-
→ cuộn dđy của động cơ khởi động, động cơ khởi động quay kĩo bânh răng trục khuỷu quay vă động cơ chính được khởi động. Khi ngắt nút khởi động, cuộn W1,