2.1. Giới thiệu chung
Động cơ ISUZU 4JH1-TC lă loại động cơ diesel 4 kỳ 4 xilanh được đặt thẳng hăng vă lăm việc theo thứ tự 1-3-4-2. Hệ thống nhiín liệu diesel phun trực tiếp mỗi xilanh được bố trí 2 xupâp được dẫn động từ trục cam được bố trí ở thđn mây.
4 3 2 1 5 6 9 10 11 12 13 14 15 17 18 19 20 8 16 7 Hình 2 - 1. Mặt cắt dọc động cơ 4JH1-TC
1- Vít xả dầu; 2- Nắp cổ trục; 3- Nắp đầu to thanh truyền; 4- Thanh truyền; 5- Bânh răng chủ động; 6- Trục khuỷu; 7- Puly bơm nước; 8- Chốt piston; 9- Xĩcmăng dầu; 10- Xĩcmăng khí; 11- Puly trục cam; 12- Trục cam; 13- Xupâp nạp; 14- Xupâp thải; 15- Lò xo xupâp; 16- Bạc lót trục cam; 17- Nắp mây; 18- Piston; 19- Bânh đă; 20- Vỏ bânh đă.
Động cơ 4JH1-TC được trang bị turbocharger, có hệ thống lăm mât khí nạp vă bộ lăm mât van EGR.
Piston tự điều chỉnh nhiệt có gắn thĩp đúc ở vấu chốt piston dùng để lăm giảm dên nở nhiệt vă giảm tiếng gõ khi động cơ cịn lạnh. Xilanh khơ mạ crơm để tạo độ bền cao nhất.
Trục khuỷu được xử lý bề mặt để tăng tuổi thọ do vậy không thể măi trục khuỷu cho công việc sửa chữa.
Động cơ 4JH1-TC sử dụng bơm cao âp VP44 được điều khiển hoăn toăn bằng điện tử nhờ hệ thống kiểm soât động cơ do hêng Bosch chế tạo.
Bảng 2 - 1. Thơng số kỹ thuật của động cơ 4JH1-TC
Tín động cơ 4JH1-TC
Loại động cơ Động cơ Diesel 4 kỳ
Số xilanh, câch bố trí 4 xilanh thẳng hăng
Cơng suất lớn nhất 96Kw/3800rpm
Mơmen xoắn kĩo lớn nhất 280Nm/2000rpm
Đường kính × hănh trình piston (mm) 95,4 × 104,9
Dung tích lăm việc của xilanh (cc) 2999
Khoảng câch hai tđm xilanh kế nhau
(mm) 106,0
Tỷ số nĩn 18,3
Âp suất nĩn (Mpa) 3,0(200v/p)
Hệ thống nhiín liệu
Loại bơm cao âp BOSCH VP44
Loại vòi phun Loại 2 lị xo (loại lỗ)
Loại lọc nhiín liệu Lọc giấy có bộ tâch nước
Cơ cấu phđn phối khí
Câch bố trí xupâp OHV
Câch truyền động Bânh răng
Góc mở sớm xupâp hút – Trước ĐCT
(độ) 24,5
Góc đóng muộn xupâp hút – Sau ĐCD
(độ) 55,5
Góc mở sớm xupâp xả – Trước ĐCD
(độ) 54
Góc đóng muộn xupâp xả – Sau ĐCT
(độ) 26
Hệ thống lăm mât
Dung tích nước lăm mât (gồm kĩt
nước) (lít) 10,1
Loại bơm nước Ly tđm
Loại van hằng nhiệt Sâp có van lắc
Hệ thống bơi trơn
Phương phâp bơi trơn Âp lực tuần hoăn
Loại bơm nhớt Bânh răng
Dung tích dầu nhớt (lít) 6,2
Loại lọc nhớt Loại lọc giấy cartridge
Hệ thống nạp khơng khí
Turbocharger Loại RHF5
2.2. Câc cơ cấu của động cơ ISUZU 4JH1-TC2.2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền 2.2.1. Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
2.2.1.1. Kết cấu nhóm 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 có đường kính
φ = 95,4 (mm). Đỉnh piston có khoĩt lõm dạng ơmíga để tạo ra dịng khí xơy lốc ở
cuối q trình nĩn. Khi nhiín liệu được phun văo gặp dịng xơy lốc năy sẽ được xĩ nhỏ hơn, sấy nóng vă hoă trộn đều hơn với khơng khí tạo hỗn hợp hoă khí tốt hơn cho q trình chây của động cơ. Đầu piston có 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 có nhiệm vụ bao kín buồng chây, ngăn khơng cho khí chây từ buồng chây lọt xuống câcte. Trong động cơ, khí chây có thể lọt xuống câcte theo ba đường: qua khe hở giữa mặt xilanh vă mặt công tâc (mặt lưng xĩcmăng), qua khe hở giữa xĩcmăng vă rênh xĩcmăng, qua khe hở phần miệng xĩcmăng. Xĩcmăng dầu có 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 mòn nhiều vă chịu ăn mịn hơ 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, nó 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 có 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 có thể xoay tự do trong bệ chốt piston vă bạc lót của đầu nhỏ thanh truyền, trín đầu nhỏ thanh truyền vă trín bệ chốt piston có 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 công bằng phương phâp rỉn khuôn.
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 qn tính của nhóm piston vă lực qn tính của bản thđn thanh truyền. Thanh truyền có 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 lông thanh truyền; 3- Bạc lót thanh truyền; 4- Đầu to thanh truyền.
Đầu nhỏ thanh truyền dùng để lắp với chốt piston có dạng hình trụ rỗng. Khi lăm việc chốt piston có thể xoay tự do trong đầu nhỏ thanh truyền.
Thđn thanh truyền có 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 có 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 lót đầu to thanh truyền được chế tạo bằng thĩp trâng một lớp kợp kim chịu mịn, trín bạc lót có 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 bôi trơn. Trục khuỷu lă một trong những chi tiết quan trọng nhất, có 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 có 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 bóng cao. Đầu trục khuỷu có 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 đuôi trục khuỷu bằng câc bulông.
Chốt khuỷu động cơ có 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 bôi trơn.
Đối trọng của động cơ 4JH1-TC được đúc liền với trục khuỷu có hai nhiệm vụ chủ yếu lă:
+ Cđn bằng câc lực vă mơmen của lực qn tính chưa được cđn bằng như lực quân tính ly tđm, mơmen của lực qn tính ly tđm;
+ Giảm mơmen uốn cổ trục.
2.2.2. Cơ cấu phđn phối khí
Cơ cấu phối khí dùng để thực hiện q 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 có 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 có 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 đó giảm được sự sấy nóng khơng khí nạp. Trục cam được bố trí trong hộp trục khuỷu, được dẫn động từ trục khuỷu thông qua cơ cấu bânh răng. Xupâp được dẫn động giân tiếp qua con đội, đũa đẩy vă địn bẩy.
Xupâp lă chi tiết có điều kiện lăm việc khắc nghiệt. Khi lăm việc nấm xupâp chịu tải trọng động vă tải trọng nhiệt rất lớn nín u cầu nấm xupâp phải có 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 có đây bằng, mặt lăm việc quan trọng của xupâp lă mặt côn, xupâp nạp có mặt cơn năy nghiíng một góc α = 300, cịn xupâp thải thì có mặt cơn nghiíng một góc 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. Đi xupâp có một rênh hêm hình trụ để lắp ghĩp với đĩa lò xo, đĩa lò xo được lắp với xupâp bằng hai móng hêm hình cơn, mặt trín của đi xupâp được tơi cứng để trânh mịn.
Để giảm hao mòn 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 đó có 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 có dạng hình trụ trín có 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 có một khe hở nhất định gọi lă khe hở nhiệt.
Lị xo xupâp dùng để đóng kín xupâp trín đế xupâp vă đảm bảo xupâp chuyển động theo đúng quy luật của cam phđn phối khí, do đó trong q trình mở đóng xupâp khơng có 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, nó dùng để dẫn động xupâp đóng 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, góc lệch ϕ1
giữa hai đỉnh cam cùng tín của hai xilanh lăm việc kế tiếp nhau bằng một nửa góc cơng tâc δk của hai xilanh đó. 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 vòi 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 có 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 có 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. Ngun lý lăm việc
Bơi trơn bằng phương phâp bôi 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 thông qua lưới lọc, qua câc đường dầu chính để đến câc ổ trục khuỷu, ổ trục cam, bôi trơn ổ chốt (ổ đầu to
thanh truyền) bơi trơn chốt piston (trín thanh truyền có bố trí đường dầu để dẫn dầu đi bơi trơn chốt piston (đầu nhỏ thanh truyền), bôi trơn cơ cấu phđn phối khí xupâp, địn bẩy, cị mỏ....). Ngoăi ra, trín đường dầu chính có đường ống dẫn dầu đến bộ tua bin tăng âp để bôi trơn ổ đỡ trục tua bin.
Khi nhiệt độ dầu bôi 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 ngun nhđn năo đó, van an toăn sẽ mở cho dầu xả về lại câcte.
Bề mặt xilanh, piston, câc chốt piston vă câc bânh răng được bôi trơn bằng phương phâp dầu vung toĩ. Sau khi bôi 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 gió; 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 bôi trơn; 11- Bộ lăm mât kĩt dầu bôi trơn; 12- Bộ lăm mât EGR; 13- Car Heater.