1. XĐY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VĂ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ XZ4-
1.2.2.6. THỊ PHỤ TẢI TÂC DỤNG LÍN ĐẦU TO THANH TRUYÍ̀N 2 8-
Để vẽ đồ thị phụ tải tâc dụng lín đầu to thanh truyền ta thực hiện theo câc bước như sau:
+ Vẽ dạng đầu to thanh truyền lín tờ giấy bóng, tđm của đầu to lă O.
+ Vẽ một vòng tròn bất kì tđm O. Giao điểm của đường tđm phần thđn thanh truyền với vòng tròn tđm O tại 0o.
+ Từ điểm 0o, ghi trín vòng tròn câc điểm 0, 1, 2…36 theo chiều quay trục khuỷu (chiều kim đồng hồ) vă tương tự ứng với câc góc 100 +100; 200 +200…
+ Căn cứ văo λ=0,24 dựa văo bảng phụ lục 9p sâch Kết Cấu vă Tính Toân Động Cơ Đốt Trong - tập 1 có bảng xâc định câc góc 0 0
i i + như sau: Bảng 1-5: Bảng giâ trị góc α +β. α (độ) α + β (độ) α (độ) α + β (độ) α (độ) α + β (độ) α (độ) α + β (độ) 0 0.00 190 187.61 380 384.71 570 563.11 10 12.39 200 195.29 390 396.89 580 571.13 20 24.71 210 203.11 400 408.87 590 579.41 30 36.89 220 211.13 410 420.59 600 588.00 40 48.87 230 219.41 420 432.00 610 596.97 50 60.59 240 228.00 430 443.03 620 606.33 60 72.00 250 236.97 440 453.67 630 616.11 70 83.03 260 246.33 450 463.89 640 626.33 80 93.67 270 256.11 460 473.67 650 636.97 90 103.89 280 266.33 470 483.03 660 648.00 100 113.67 290 276.97 480 492.00 670 659.41 110 123.03 300 288.00 490 500.59 680 671.13 120 132.00 310 299.41 500 508.87 690 683.11 130 140.59 320 311.13 510 516.89 700 695.29 140 148.87 330 323.11 520 524.71 710 707.61 150 156.89 340 335.29 530 532.39 720 720.00 160 164.71 350 347.61 540 540.00 170 172.39 360 360.00 550 547.61
Trang - 29 -
180 180.00 370 372.39 560 555.29
+ Đem tờ giấy bóng đặt chồng lín đồ thị phụ tải của chốt sao cho tđm O trùng với tđm O của đồ thị phụ tải tâc dụng lín chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng sao cho câc điểm 0;1;2…trùng với trục O’z về phần dương (theo chiều ngược chiều kim đồng hồ), đồng thời đânh dấu câc điểm mút của vĩc tơ Q→0;Q→1;Q→2…của đồ thị phụ tải tâc dụng lín chốt khuỷu trín tờ giấy bóng bằng câc điểm 0;1;2…72.
+ Nối câc điểm lại bằng một đường cong thích hợp cho ta đồ thị phụ tải tâc dụng lín đầu to thanh truyền.
Câch xâc định lực trín đồ thị phụ tải như sau:
+ Giâ trị của lực tâc dụng lín đầu to lă dộ dăi đoạn thẳng nối từ tđm O đến điểm trín đường vừa vẽ xong nhđn với tỷ lệ xích.
+ Chiều của lực hướng từ tđm O ra ngoăi.
+ Điểm đặt lực lă giao điểm của đường nối từ tđm O đến điểm tính với vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh truyền.
1.2.2.7. ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN VĨC TƠ PHỤ TẢI TÂC DỤNG LÍN ĐẦU TO THANH TRUYÍ̀N Q= f( ) .
Câc bước vẽ đồ thị phụ tải tâc dụng lín đầu to thanh truyền thực hiện theo câc bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích: =2(độ/mm). µQ = 0,0424 [ 𝑀𝑁
𝑚2.𝑚𝑚].
+ Lập bảng: Quâ trình lập bảng theo câc bước như sau:
- Xâc định Qi bằng câch đo khoảng câch từ tđm O của đồ thị phụ tải tâc dụng lín chốt khuỷu tới câc điểm ai =(Ti;Zi)ta nhận được câc giâ trị khâc nhau của Q: Q0;Q1;…Q72 , sau đó lập bảng Q= f( ) .
Trang - 30 - Bảng 1-6: Bảng giâ trị Q(α). α (độ) Q(mm) α (độ) Q(mm) α (độ) Q(mm) α (độ) Q(mm) 0 150.00 190 110.60 380 54.81 570 108.59 10 147.34 200 109.83 390 69.91 580 105.24 20 138.36 210 108.11 400 70.27 590 99.91 30 124.23 220 104.98 410 62.96 600 92.29 40 106.21 230 99.88 420 54.30 610 82.21 50 86.23 240 92.39 430 49.89 620 70.18 60 67.15 250 82.55 440 53.79 630 58.15 70 53.52 260 70.77 450 64.25 640 50.59 80 50.53 270 58.97 460 76.69 650 53.37 90 57.92 280 50.97 470 88.41 660 66.86 100 69.86 290 52.22 480 98.07 670 85.87 110 81.85 300 63.39 490 105.15 680 105.82 120 91.90 310 79.29 500 109.88 690 123.82 130 99.46 320 95.00 510 112.48 700 137.95 140 104.64 330 106.64 520 113.63 710 146.93 150 107.86 340 111.08 530 113.58 720 150.00 160 109.66 350 108.21 540 112.97 170 110.52 360 49.88 550 112.17 180 110.76 370 45.76 560 110.76 + Vẽ đồ thị:
- Vì ở đđy giâ trị của Q có đơn vị lă (mm). Do vậy để nhận được giâ trị thật của Q ta có: Qti =Qi.Q.
Trang - 31 -
cong thích hợp nối câc toạ độ điểm lại với nhau ta nhận được đồ thị khai triển vĩc tơ phụ tải tâc dụng lín chốt khuỷu Q= f( ) .
Hình 1.10. Đồ thị khai triển Q=f(α)
- Sau khi vẽ xong đồ thị ta xâc định Qtb bằng câch đếm diện tích bao bởi đường Q với trục hoănh α rồi chia diện tích năy cho chiều dăi của đồ thị theo trục hoănh
72 i tb Q Q = Qtb = 6640, 275 72 = 92,2 (mm) 1.2.2.8. VẼ ĐỒ THI MĂI MÒN CHỐT KHUỶU.
Đồ thị măi mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ...) thể hiện trạng thâi chịu tải của câc điểm trín bề mặt trục. Đồ thị năy cũng thể hiện trạng thâi hao mòn lý thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyín tắc đảm bảo đưa dầu nhờn văo ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục vă bạc lót của ổ lớn nhất. Âp suất bĩ lăm cho dầu nhờn lưu động dễ dăng.
Trang - 32 -
- Phụ tải tâc dụng lín chốt lă phụ tải ổn định ứng với công suất Ne vă tốc độ n định mức. - Lực tâc dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200.
- Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải.
- Không xĩt đến câc điều kiện về công nghệ, sử dụng vă lắp ghĩp . Để vẽ đồ thị măi mòn chốt khuỷu ta thực hiện theo câc bước như sau:
+ Từ tđm O của đồ thị phụ tải tâc dụng lín chốt khuỷu ta vẽ đường tròn (O,R) với bân kính tùy ý (vòng tròn đặc trưng mặt chốt khuỷu).
+ Chia đường tròn thănh 24 phần bằng nhau, đânh số thứ tự theo chiều quy ước ngược chiều kim đồng hồ.
+ Từ câc điểm 0,1,2…23 trín vòng tròn gạch cât tuyến O0; O1;O2,…,O23 cắt đồ thị phụ tải tâc dụng lín chốt khuỷu ở câc điểm a;b;c….
Ta lập được bảng phụ tải tâc dụng lín điểm thứ i trong một chu trình lăm việc của động cơ như sau (tính bằng mm): Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Q’ 1152,24 703.6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Điểm 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Q' 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 987,61 + Chọn tỉ lệ xích: Q =3 [MN/m2.mm]=101,69492*Q
+ Từ câc giả thiết trín ta lập được bảng tổng phụ tải tâc dụng trín câc điểm 0;1;2…23 trong một chu trình như sau:
Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 Q(mm) 2843,21 2843,21 2843,21 2843,21 1855,6 703,06 0 0 Điểm 8 9 10 11 12 13 14 15 Q(mm) 0 0 0 0 0 0 0 0 Điểm 16 17 18 19 20 21 22 23 Q(mm) 0 0 0 987,61 2139,85 2843,21 2843,21 2843,21
Trang - 33 -
Câc giâ trị biểu diễn của tổng phụ tải tâc dụng lín câc điểm như sau:
Điểm 0 1 2 3 4 5 6 7 Qbd 27,96 29,96 27,96 27,96 18,25 6,92 0 0 Điểm 8 9 10 11 12 13 14 15 Qbd 0 0 0 0 0 0 0 0 Điểm 16 17 18 19 20 21 22 23 Qbd 0 0 0 9,71 21,04 27,96 27,96 27,96
+ Có được Q ta tiến hănh thực hiện câc bước vẽ đồ thị như sau:
- Vẽ đường tròn bân kính R = 80 (mm) tượng trưng cho chốt khuỷu.
- Chia đường tròn thănh 24 phần bằng nhau đồng thời đânh số thứ tự 0,1,2…23 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ.
- Đặt câc giâ trị Q từ đường tròn hướng về tđm theo thứ tự câc điểm.
- Nối câc điểm lại với nhau bằng một đường cong thích hợp ta được đường cong thể hiện đồ thị măi mòn chốt khuỷu.
Trang - 34 - Hình1.11 - Đồ thị măi mòn chốt khuỷu. 22 2 1 23 0 21 15 18 20 19 17 16 11 14 10 6 4 5 9 7 8 12 13
Trang - 35 -
2. PHĐN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHON THAM KHẢO. 2.1. THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ CHỌN TƯƠNG ĐƯƠNG. 2.1. THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ CHỌN TƯƠNG ĐƯƠNG.
Loại động cơ Chọn 1NZ-FE Yíu cầu
Số xylanh – câch bố trí 4 xylanh – thẳng hăng 4 xylanh – thẳng hăng
Số kỳ 4 4
Loại nhiín liệu Xăng Xăng
Công suất cực đại/số vòng quay (KW/vg/ph)
81,0/6000 77,0/6040
Tỷ số nĩn 10,5 9,2
Đường kính x hănh trình piston (mm x mm) 75,0 x 84,7 77,0 x 86,0 Góc phđn phối khí (độ) Mở sớm xupap nạp -70 ~ 530 BTDC 150 Đóng muộn xupap nạp 520 ~ -80 ABDC 600 Mở sớm xupap thải 420 BTDC 530 Đóng muộn xupap thải 20 ABDC 30
Hệ thống nhiín liệu SFI EFI
Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức câcte ướt Cưỡng bức câcte ướt Hệ thống lăm mât Cưỡng bức, sử dụng
môi chất Cưỡng bức, sử dụng môi chất Hệ thống phđn phối khí 16 valve - DOHC có
VVT-i
Trang - 36 -
Động cơ 1NZ-FE được lắp trín xe Toyota Vios. Xe Toyota Vios lă loại xe du lịch 5 chỗ ngồi với ba loại Vios Limo, Vios 1.5E (sử dụng hộp số thường C50) vă Vios 1.5G (sử dụng hộp số tự động U340E) Khả năng giảm xóc, chống rung tốt, hệ thống điều khiển phanh điện tử ABS, hệ thống lâi trợ lực điện tạo cảm giâc thoải mâi vă ím dịu cho mọi hănh khâch trong xe trín mọi nẻo đường.
Trang - 37 -
Hình 2.2. Mặt cắt dọc động cơ 1NZ-FE. 2.2. TRỤC KHUỶU.
Hình 2.3. Trục khuỷu.
1- Đầu trục khuỷu ; 2- Rotor cảm biến vị trí trục khuỷu ; 3- Lỗ dẫn dầu bôi trơn ; 4- Cổ trục ;5- Chốt khuỷu ; 6- Đối trọng; 7- Đuôi trục khuỷu
Trang - 38 -
Trục khuỷu của động cơ 1NZ-FE được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thĩp cacbon, câc bề mặt gia công đạt độ bóng cao, có 5 cổ trục vă 4 cổ biín, mâ có dạng hình ôvan. Đường kính vă bề rộng của chốt khuỷu vă cổ trục chính được giảm để giảm khối lượng.
2.3 THANH TRUYÍ̀N.
Hình 2.4. Thanh truyền.
1- Nắp đầu to thanh truyền; 2- Bu lông thanh truyền; 3- Thđn thanh truyền; 4- Đầu nhỏ thanh truyền.
Tiết diện thanh truyền của động cơ 1NZ-FE có dạng chữ I. Đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trụ rỗng vă được lắp tự do với chốt piston. Đầu to thanh truyền được cắt thănh hai nửa phần trín nối liền với thđn phần dưới lă nắp đầu to thanh truyền vă lắp với nhau bằng bulông thanh truyền, mặt phẳng lắp ghĩp vuông góc với đường tđm trục thđn thanh truyền. Bulông thanh truyền lă loại bulông chỉ chịu lực kĩo, có mặt gia công đạt độ chính xâc cao để định vị.
2.4. PISTON.
Hình 2.5. Piston.
1- Bệ chốt piston; 2- Thđn piston; 3- Đầu piston; 4- Đỉnh piston
Piston của động cơ 1NZ-FE được lăm bằng hợp kim nhôm, phần đỉnh được thiết kế đặc biệt để cải thiện chất lượng chây. Sĩc măng âp lực thấp được sử dụng để giảm ma sât vă nđng cao tính kinh tế nhiín liệu vă chất lượng dầu bôi trơn được nđng cao.
Trang - 39 -
Chđn pittông có dạng vănh đai để tăng độ cứng vững. Để điều chỉnh trọng lượng của pittông, người ta thường cắt bỏ một phần kim loại ở phần chđn pittông nhưng vẫn đảm bảo được độ cứng vững cần thiết cho pittông .
2.5. NHÓM THĐN MÂY-NẮP MÂY.
Hình 2.5. Nắp mây
1-Đường nạp; 2-Đường thải
Nắp mây được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, câc trục cam đều được phđn bố trín đầu nắp mây. Lắp đặt kim phun trong cửa nạp khí của nắp mây kết quả lă sự tiếp xúc của nhiín liệu đập văo thănh cửa nạp được tối thiếu hoâ vă tính kinh tế nhiín liệu được nđng cao. Âo nước được lắp đặt giữa cửa xả vă lỗ bu gi trín nắp mây để giữ nhiệt độ đồng đều cho thănh buồng chây, điều năy nđng cao chất lượng lăm mât cho buồng chây vă khu vực xung quanh bu gi.
Thđn mây được lăm bằng hợp kim nhôm mă mục đích của việc năy lă giảm khối lượng cho động cơ. Bơm nước xoây lốc vă đường hút đến bơm được cung cấp đến thđn mây. Đặt tđm trục khuỷu lệch với đường tđm lỗ xi lanh, đường tđm của xi lanh được dịch chuyển 12 mm về phía đường nạp. Như vậy, tâc dụng của lực ngang khi âp suất khí thể lớn nhất sẽ giảm. Sử dụng ống lót xi lanh thănh mỏng, khoảng câch giữa hai xi lanh lă 8 mm nín chiều dăi động cơ ngắn hơn.
Trang - 40 -
Hình 2.6. Thđn mây
1- Đường tđm trục khuỷu; 2- Đường tđm câc xi lanh; A- Phía đầu động cơ; B- Phía đường thải; C- Phía đường hút
Trang - 41 - 2.6. CƠ CĐ́U PHĐN PHỐI KHÍ.
Hình 2.7. Sơ đồ bố trí cơ cấu phđn phối khí.
1-Tay căng xích; 2-Thiết bị kĩo căng; 3- Bộ điều khiển phối khí (VVT-i); 4-Xích dẫn động trục cam; 5-Trục cam nạp; 6-Trục cam thải; 7-Bộ phận dẫn hướng xích .
Thông thường thời điểm phối khí được cố định nhưng ở động cơ 1NZ-FE sử dụng hệ thống thay đổi thời điểm phối khí thông minh (VVT-i), hệ thống năy sử dụng âp suất dầu thủy lực để xoay trục cam nạp vă lăm thay đổi thời điểm phối khí. Điều năy lăm tăng công suất động cơ, cải thiện tính kinh tế nhiín liệu vă lăm giảm khí thải độc hại gđy ô nhiễm môi trường.
Ở mỗi xylanh có hai xúpap nạp vă hai xúpap thải, câc xúpap được đóng mở trực tiếp bởi hai trục cam. Câc trục cam được dẫn động bằng xích, bước xích lă 8 mm điều năy giúp cho không gian bố trí được gọn hơn. Để lăm được điều năy vật liệu được dùng để chế tạo xích có tính chịu măi mòn rất cao luôn đảm bảo độ tin cậy, xích được bôi trơn bằng dầu bôi trơn động cơ thông qua một vòi phun. Thiết bị kĩo căng, tay căng xích vă bộ phận dẫn hướng xích được thiết lập để giảm bớt tiếng ồn động cơ, giảm bớt tổn thất do ma sât. Thđn xúpap được thiết kế nhỏ, vừa giảm bớt trở lực trín đường nạp, thải vă giảm khối lượng.
Trang - 42 -
Hình 2.8. Sơ đồ dẫn động xúpap. 1-Xúpap; 2-Con đội; 3-Vấu cam Bảng 2-3 Thông số kỹ thuật
Hạng mục Xupap nạp Xupap thải
Đường kính mặt nấm(mm) 30,5 25,5
Trang - 43 - 2.7. HỆ THỐNG BÔI TRƠN.
Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống bôi trơn.
Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa đầu đến bôi trơn câc bề mặt ma sât, lăm giảm tổn thất ma sât, lăm mât ổ trục, tẩy rửa câc bề mặt ma sât vă bao kín khe hỡ giữa piston với xylanh, giữa xecmăng với piston, ngoăi ra trong động cơ 1NZ-FE dầu bôi trơn còn tham gia điều khiển thời điểm trục cam. Loại dầu bôi trơn sử dụng trín động cơ 1NZ-FE lă loại dầu API SM, SL, hay ILSAC. Dầu bôi trơn từ cacte được lưu thông qua vỉ lọc, bơm dầu, bầu lọc dầu rồi đến đường ống dẫn dầu chính, sau đó dầu sẽ đi bôi trơn câc bộ phận công tâc như sơ đồ.
2.8. HỆ THỐNG LĂM MÂT.
Hệ thống lăm mât được thiết kế để giữ câc chi tiết trong động cơ ở nhiệt độ ổn định, thích hợp mọi điều kiện lăm việc của động cơ. Động cơ 1NZ-FE có hệ thống lăm mât bằng nước kiểu kín, tuần hoăn theo âp suất cưỡng bức trong đó bơm nước tạo âp lực đẩy nước lưu thông vòng quanh động cơ. Hệ thống bao gồm: âo nước xi lanh, nắp mây, kĩt nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió vă câc đường ống dẫn nước. Nếu nhiệt độ nước lăm mât vượt quâ nhiệt độ cho phĩp thì van hằng nhiệt sẽ mở để lưu thông nước lăm mât đi qua kĩt nước để giải nhiệt bằng gió. Hệ thống lăm